氯酸钠生产工艺物料控制技术的应用

冯建民，鞠红艳，徐国庆，孟晓亮，付瑞民，赵世明

(内蒙古兰太实业股份有限公司，内蒙古阿拉善 750336)

1 概述

内蒙古兰太钠业有限责任公司氯酸钠厂(以下简称“氯酸钠厂”)以再生盐或精制盐为原料，经卤水过滤系统得到精制盐水，然后在精制盐水中加入重铬酸钠、盐酸，调节pH值后送入电解槽中进行电解，电解得到的氯酸钠溶液，经过脱次氯酸钠、结晶、干燥得到结晶氯酸钠成品。氯酸钠厂始建于2005年引进自加拿大斯特林公司全套工艺设备，设计产能5万t/a，在2009年5万t/a氯酸钠扩建项目顺利通过验收，并且对设备进行了国产化。

氯酸钠在生产过程中，对各种物料的控制相当重要，好多领域都有不断探索改进的空间，氯酸钠生产线由于以前对一些反应过程了解不够深入，造成生产线控制过程不够成熟，生产成本比较高。随着现代工控技术在工业领域运用越来越广泛，如何让这些技术更好的服务于工业领域是企业基层技术人员越来越应该关注的事情。工程技术人员在氯酸钠生产中不断的把新技术运用于生产过程，使生产工艺过程更加容易控制，实现生产智能化的同时达到节能目的。

2 实施背景

以前氯酸钠厂生产过程中一些物料的加入和流量通过手动调节阀门开度来控制，这样加入量不好控制，而且员工劳动强度大，生产不稳定；一些物料的加入量控制不好，会引起生产耗电量增加或者增加发生事故的几率。氯酸钠生产过程物料控制技术的特点就是利用现有设备上的监视仪表或者在一些设备上增加温度控制器或者流量控制器等智能仪表，并且把一些泵的电气主电路由接触器控制改为调速平滑的高品质变频器控制，关键控制点增加自动调节阀和变频器配合工作，通过DCS编程，利用压力、流量等信号即可以智能调节自动调节阀的开度和变频器的转速，也可以根据工艺要求单独在DCS画面手动调节变频器转速和自动阀开度，在控制物料的加入量的同时实现了电能的节约。

3 实施简述

氯酸钠生产流程是氯化钠通过加水(简称“卤水”)，在电解槽中进行电解后经过脱次氯酸和硫酸根离子，然后干燥结晶成产品。下面介绍在改造生产过程中两个工艺环节部分物料控制方法。

电解反应器中的电解液的氯化钠浓度控制在100 g/L±5 g/L，氯化钠混合物在电解槽电解反应后，通过管道流入电解液缓冲罐，电解液缓冲罐的内部有挡板，将其分成一个大的混合区和一个小的产品区。混合区接收从电解线的每个反应器内的气体分离挡板自流而来的电解液。电解液循环泵从电解液缓冲罐的混合区通过另一个管道系统将电解液输送到电解液冷却器，然后再返回到反应器中继续参加反应。生产过程中经过反复摸索，发现反应器中的电解液中的氯化钠的浓度要维持在一定值，氯化钠浓度降低会造成氧气产生量增大，从而浪费电能，并对电解槽的阳极涂层造成不可修复的损坏，这就需要关闭电解线，拆除更换所有的阳极板，这样会造成巨大的损失，并长时间的影响生产。氯化钠的浓度升高会造成氯化钠在结晶器中盐析出来，从而使产品不合格。以前氯化钠的浓度通过手动阀根据经验来调节流量，现在把以前的手动阀改为自动调节阀，氯化钠输送泵接触器电路改为变频器控制，氯化钠的浓度通过成熟的配比和取样分析验证浓度后，通过DCS编程运用流量显示控制器数字信号调节自动调节阀开度和变频器转速来精确控制卤水加入到电解液输送泵前端的流量。

最初电解氯化钠的电流都是按额定电流工作，后来因为销售的原因，需要降低电流控制产量，不同的电解电流需要电解槽的温度要控制不同的范围。电解槽温度升高会造成对阳极基板在垫圈开口处的腐蚀，产生更多的副产品氧气，从而浪费电能，同时电解槽的温度升高会增大电解尾气总管的压力，导致更多的水蒸汽在卤水洗涤塔中冷凝，而冷凝下来的水分必须在电解槽中蒸发出去。电解槽的温度降低会增大电解槽的电压，从而显著地增大电能消耗。直流电通过电解槽的电极和电极之间的电解液时会产生热量，而且化学反应也放出热量。这样就必须通过电解液冷却器用冷却水冷却电解液。因此，在保留原来反应器现场温度表和手动阀的同时，增加温度显示控制器和自动调节阀，冷却水输送泵改为变频器控制，在电流为不同值的条件下，循环电解液的温度通过温度显示控制器控制自动调节阀的开度和冷却水输送泵的转速，从而控制冷却水的流量而维持电解液温度在合适值，通过转速的调节可以使电解槽温度的控制更加准确。

4 实施效果

通过长时间的生产运行，提高了反应物料控制精度，减少了生产物料浪费，节约电能(电能的节约一方面是电机通过变频器控制转速实现的电能节约，另一方面是通过精确物料加入量控制，物料配比科学，在电解反应过程中节约电能，因为在氯酸钠生产过程中，电解反应过程电能的消耗是产品成本一个重要因素)，而且产品质量明显挺高。

5 结语

氯酸钠生产工艺控制技术和类似工艺的物料控制技术，特点是在生产流程中，通过特定位置安装智能仪表，自动调节阀和泵的变频控制，通过DCS编程实现物料的合理控制，工艺控制方式的发明创新，从而实现生产过程物料加入减少，产品生产时间缩短，生产成本大幅度降低，设备维护周期缩短，人员数量减少，达到了生产稳定、产品合格并达到节能减排目的。