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时间:2019/9/19

SensoTech公司的超声波浓度计应用-氯碱电解


1. 背景介绍

氯碱电解是化学工业中的一项重要工艺。氯、氢、盐酸和烧碱产品都由氯化钠生成。制造方法有三种:隔膜法,薄膜法和混汞法。

LiquiSonic® 分析仪可有利地应用在该三种方法的不同工艺步骤中。为客户降低原料消耗、能耗并提高产量。


 


2. 工艺步骤及客户收益

2.1 溶解站和盐水净化

原料氯化钠(NaCl)通过蒸发海水或者盐类矿床的机械或溶解开采而获得。粗盐水包含在电解时堵塞隔膜或薄膜的细孔并因此明显降低隔膜或薄膜寿命的杂质及钙盐或镁盐。因此,需通过加入烧碱将杂质沉积在搅拌设备容器(溶解容器)内。杂质沉积后,通过压力式过滤器将该杂质进行分离。

盐水浓度纯度对后续电解十分重要。LiquiSonic® 分析仪可以在任何时候精确测量盐水浓度。在机械采盐情况下将该分析仪安装在溶解站,或者在岩洞开采时安装在盐水供应商的转运站处。


优势:

·避免在盐水净化过程中的质量问题

·延长隔膜寿命

·来料检验(岩洞开采时)

·降低水和/或者蒸汽消耗(盐溶解时)

·降低电能消耗


2.2 电解

通过采用电能,盐(NaCl)分解为氯气(Cl2)、烧碱(NaOH)和氢(H2)。为此,主要采用以下两种方法:隔膜法和薄膜法。

通过这两种方法,发生两种相同的电化学反应:NaCl流入电解槽阳极室,而CI2分离为氯气。之后,溶液进入阳极室,从而形成H2NaOH

这两种方法的决定性区别在于阳极与阴极的分离技术,其对生成的烧碱的纯度及浓度十分重要。

在这两种方法中隔膜和薄膜的成本较高。

LiquiSonic®分析仪可用于精确确定阴极电解液的浓度,确定可能导致电解器无效的因素并抵消这些因素。实现延长最优的隔膜寿命。

不管采用哪一种方法,阴极电解液都涉及NaOH溶液(薄膜法)或者NaOH-NaCl溶液(隔膜法)。3 种成分的混合物的浓度测量通过LiquiSonic®40分析仪完成,且在该分析仪中,超声传感器与电导探针相连接。


优势:

·通过在工艺中直接进行连续浓度测量,可最大化电解器的有效度

·节能降耗

·减少人工密集比较分析量

·延长隔膜寿命


2.3 烧碱浓缩

市场现有烧碱(NaOH)典型浓度为45wt%-50wt%。由于从电解槽中获得的NaOH的浓度仅为12wt%-33wt%,需将溶液在串联蒸发器中进行浓缩。

当溶液含有NaCl(隔膜法),在蒸发过程中,烧碱中的多余的盐以晶体形式沉积。这样NaOH浓度升到45wt%-50wt%

在蒸发器之后,该LiquiSonic®分析仪可在任何时候持续确定烧碱的浓度。同时该分析仪可监测之后的烧碱稀释为用户专用的产品浓度的过程。


优势:

·烧碱持续浓缩监测

·蒸发过程中降低能源成本


2.4 氯气干燥

氯气在进一步处理前必须脱除其水分,因为在水分含量高于30 ppm时其腐蚀性会升高。干燥时氯气进入吸收塔并通过高浓缩硫酸(80 - 99 wt% H2SO4 )吸收其水分。

该干燥工艺的有效率对气体的生产率和质量有显著影响。这是为什么需要精确测量H2SO4浓度的原因。

LiquiSonic® 分析仪可实现在线安全监测H2SO4浓度,并能测量电导率和密度。


优势:

·取消人工密集抽样

·连续监测H2SO4浓度

·80wt%-100wt%H2SO4之间的明确浓度测定信号

·确保了所需的Cl2干燥度以防止其对系统的腐蚀


2.5 盐酸生产

电解器阳极生成的氯气和所添加的氢气是合成盐酸的基材。为此,将这两种气体注入一个燃烧器,这两种气体将在燃烧器内反应形成氯化氢。之后所形成的HCl气体从燃烧室蒸发进入一体式等温降膜式吸收器。在此HCI气体通过水和稀酸液吸收,并形成浓缩盐酸(37wt%HCl)。

通过该LiquiSonic®分析仪可进行盐酸浓度的连续监测。盐酸浓度的连续监测可以识别与目标浓度的偏差及进行相应反应。


优势:

·盐酸(20-40wt%HCl)浓度的连续监测

·确保非常精确的目标浓度

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