旭化成电解槽在离子膜法制钾碱中的应用

刘 莉

（青海盐湖工业股份有限公司，青海格尔木 816000）

旭化成电解槽在离子膜法制钾碱中的应用

刘 莉

（青海盐湖工业股份有限公司，青海格尔木 816000）

钾碱是广泛应用于多种行业的化工产品。制钾碱的工艺对钾碱的产量有极大影响，其中，离子膜电解法是常用的一种。该方法同时可生产氯气、氢气，有效增加企业的收益。旭化成电解槽是离子膜法制钾碱的重要装置，现主要对该装置的应用进行分析。

离子膜法；制钾碱；旭化成电解槽；应用

钾碱、氯产品是化学领域中使用比较广泛的化工原料。该类产品已经深入到生活的各个领域，对人们的生活产生极大影响。我国是人口大国，工业生产中的氯产品、钾碱需求量很大。而制碱技术直接影响钾碱的产量，进而影响工业化生产。因此，制碱技术对化工行业来说十分重要。在制钾碱中，离子膜电解法是先进的、常用的技术。离子膜法制钾碱可以同时产生钾碱、氯气和氢气。而这些产品在各个行业中都有使用。氯气、氢气这些副产品可以为公司带来收益，并降低成本。因此，目前化工行业中，普遍使用离子膜法进行制钾碱。在制钾碱的装置中，常见的装置有伍德电解槽装置、旭化成电解槽装置等。其中旭化成电解槽属于日本产品，由旭化成公司提供。旭化成电解槽属于离子膜法制碱中的装置，现主要分析该装置的应用。

1 旭化成电解槽和离子膜法的简述

1.1 离子膜法制钾碱简述

离子膜法制钾碱中，需要使用特制的离子膜，在电解中发挥离子置换的作用。离子膜法制钾碱方法主要是在阴极、阳极之间放置阳离子，使进入的需要电解的盐水发生电解反应。电解盐水主要为氯化钾盐水。在电解反应中，氯化钾盐水可电解产生钾离子、氯离子。氯离子属于阴离子，在阳极中锂氯离子可以接受正电，并发生化学反应产生氯气。阴极主要有氢气和OH-离子，氢气本身属于稳定的化学产品，不会发生反应。而OH-离子属于阴离子，其能够和阳离子结合。在电解中产生的钾离子属于阳离子，因此，将钾离子溶液引入到阴极中，能够使其OH-离子结合产生氢氧化钾。氢氧化钾即是所需的钾碱成品。这一过程产生的化学物质有氢气、氯气、钾碱。离子膜法制碱能够合理处理氯离子使其生产氯气，用于化工行业。从而减少制碱对环境的污染。

1.2 旭化成电解槽简述

旭化成电解槽是由日本旭化成公司生产的制碱装置。该装置的槽型属于复极槽，在电解过程中主要使用强制循环的方式，现改为自然循环方式。自然循环的电解槽能够减少能耗，且操作压力小，压差小，能够延长电解槽的生命使用周期。旭化成电解槽的单元槽上部设置有气液分离室，其主要作用是把槽外的气体、电解液引入，同时将槽内产生的氯气排出。该方法可以有效分离产生的气体和液体，且不会造成压力损失，耗能较少[1]。除此以外，该方法可以避免在电解过程中离子膜干区的出现，从而延长电解槽的使用生命周期。气液分离中的振动将会影响到电解槽的功能，使其寿命缩短，而气液分离室的使用可以避免振动的产生。在电解时，只要向阳极室注入足量的饱和盐水，设置适宜的温度，即可进行自然循环电解。但在电解的过程中，阴极液有时需要强制循环，这对于整体的离子膜电解槽几乎无影响，可以忽略不计。

2 旭化成电解槽的应用

在旭化成电解槽进行离子膜法制钾碱时，需要使用足量的盐水。以上我们论述过旭化成电解槽的循环方式。自旭化成装置改用自然循环的方式后，有效减少人工操作工作量[2]。操作中我们主要观察电解情况，注入足量的盐水，并进行副产品的收集。氯气是造成环境污染、产生酸雨的物质[3]。因此，在收集氯气后我们还要对残留氯气进行脱氯，减少废水中氯气的含量，从而达到安全生产、保护环境的目的。一般情况下，我们使用的原料即电解盐水主要为氯化钾溶液。在使用旭化成电解槽生产钾碱的过程中，盐水稀释、树脂塔的控制是关键。这两个环节的操作影响到电解槽的使用寿命、脱氯等。因此，在旭化成电解槽生产钾碱中，应该重视对这两个环节进行操作。以下主要对这两个环节进行深入分析。

2.1 树脂塔的控制操作

树脂塔控制的操作方法是将需要电解的一次盐水注入树脂塔，清除阳离子。在这一过程中，一般会使用离子膜交换塔进行离子交换。在二次盐水的电解操作中，对盐水的质量要求较高。如果盐水掺杂较多的杂质，这些杂质一般为固体物质，且颗粒较大，容易堵塞离子膜。因此，质量差的盐水将会造成离子膜损坏，从而缩短离子膜的生命周期。另外，质量差的盐水在使用后，也会对钾碱的产量产生影响。而能够起到控制盐水质量的操作环节及设备，主要是树脂塔。因此，离子膜法制钾碱中，必须控制好树脂塔。首先，要使用纯水对树脂塔进行清洗，操作时向塔顶灌入，促使余下的盐水排出。也就是说，在树脂塔使用后要用纯水把盐水替换出来。其次，再进行反洗，从树脂塔的底部引入纯水。树脂塔在使用中会出现小树脂颗粒，影响到盐水质量。而从塔底引入纯水，可以清除小树脂颗粒。再次，操作目的主要是进行酸再生。将盐水稀释到适宜电解的范围内，并灌入树脂塔，使其发生氢离子置换反应。这一过程可以达到酸再生的目的。在反应结束后，使用纯水把产生的盐酸替换下来。最后的操作目的是产生氢氧化钾。将稀释的钾碱溶液灌入塔内，使钾离子和氢离子发生置换反应，并使用纯水替换下废水。

2.2 盐水的稀释控制

盐水稀释是离子膜法制钾碱中的必经环节，也是十分重要的环节。阳极液在反应产生氯气后，要对氯气进行收集。但液体中仍然会残留部分氢气。这部分的液体如果直接排出，将会对环境造成污染[4]。因此，对这部分溶液的处理需要使用盐水进行反应，将氯气置换出来。一般不能使用浓盐水，要使用淡盐水。这就要对浓盐水进行稀释达到可以置换的范围内。淡盐水一般是由二次精制盐水产生的，但还不能直接使用，还要进行稀释。稀释中一般使用去离子水，对淡盐水进行稀释。一般会在电解结束后方开始操作。而去离子水的用量则根据盐水流量来计算。

3 结束语

旭化成电解槽作为制钾碱的重要装置，其制碱的效率是肯定的。在旭化成电解槽制钾碱的过程中，树脂塔的控制和盐水稀释是关键环节。树脂塔的操作直接影响到钾碱的产量、质量。因此，操作时要注意树脂塔的控制。树脂塔如果操作流程不正确、操作细节不达到标准，容易对离子膜的生命使用周期产生影响。因此，在树脂塔的操作中，要注意控制各个操作的环节。盐水稀释对脱氯的效果影响较大，如果稀释不到位，那么氯气的置换效果也差。因此，盐水稀释中要注意稀释后的淡盐水质量，在灌入塔中也要注意需要量，从而保证脱氯的效果。

[1] 旭化成电解槽回流淡盐水的组态[J].氯碱工业，2015，（06）：47.

[2] 魏洪鑫，巴青山.旭化成电解槽在离子膜法制钾碱中的应用[J].化工管理，2015，（30）：178.

[3] 问永超.C-DCDS开关在旭化成离子膜电解槽上的应用[J].氯碱工业，2013，（05）：21-22，25.

[4] 张娜，王磊.旭化成离子膜烧碱装置盐水精制酸碱配比数据改进[J].机械管理开发，2014，（05）：51-53.

Analysis on the Effective use of Ionic Membrane Caustic Potash Asahi Electrolytic Cell Formation

Liu Li

Potash is widely used in a variety of industries of chemical products.Have a great influence on the production process，including potash potash，ion-exchange membrane electrolysis method is a commonly used.The method can also produce chlorine gas and hydrogen gas，which can effectively increase the income of the enterprise.Asahi electrolyzer is an important device of ionic membrane caustic potash，is mainly on the application of the device are analyzed.

ion membrane；preparation of potash；asahi electrolyzer；application

TQ114

A

1003–6490（2016）10–0053–02

2016–10–14

刘莉（1985—），女，青海贵德人，助理工程师，主要研究方向为钾碱、金属镁、氯碱行业。