Care sunt defectele de depunere a apei în contaminări cu Ca2+ și Mg2+ în electrolizoarele instalațiilor cloro-alcaline și măsurile corespunzătoare?

În clor-alcali producția chimică, Ca2+ și Mg2+ sunt cele mai comune și mai dăunătoare două impurități cationice. Ionii excesivi de calciu și magneziu intră în electrolizor împreună cu saramura rafinată și migrează spre catod sub acțiunea câmpului electric. Acestea penetrează stratul de acid carboxilic al membranei schimbătoare de ioni, suferă reacții chimice în condiții electrolitice, iar precipitatele de hidroxid rezultate se depun în canalele ionice ale stratului de acid carboxilic, provocând blocarea microporilor membranei schimbătoare de ioni și depunerea de cruste pe suprafața electrodului. Aceasta duce la o serie de probleme, inclusiv creșterea tensiunii celulei, scăderea eficienței electrolizei și îmbătrânirea și deteriorarea membranei schimbătoare de ioni. În cazuri grave, aceasta poate provoca oprirea neplanificată a instalației, rezultând pierderi economice semnificative pentru întreprindere. Manifestări cantitative ale deteriorării: creșterea susținută a tensiunii celulei (porțiunea ireversibilă) cu o rată de creștere care depășește cu mult îmbătrânirea normală; scăderea eficienței curentului; și performanța generală irecuperabilă a membranei.

Cauze principale:

1. Sarea brută este materia primă de bază pentru prepararea saramurii. În producția industrială, sursele de sare brută includ sarea de mare, sarea gemă și sarea de lac, existând diferențe semnificative de calitate între diferitele surse. Dacă loturile de sare brută primite se schimbă frecvent și controlul calității este neglijent, pot apărea fluctuații mari și depășiri ale conținutului de impurități de calciu și magneziu.

2. În timpul rafinării saramurii, agenții de rafinare pe bază de sodă caustică, sodă calcinată și clorură ferică trebuie dozați cu precizie în funcție de debitul saramurii brute și de conținutul de impurități. Dozarea insuficientă duce la reacții incomplete de precipitare a calciului și magneziului, ceea ce face ca saramura primară de calciu și magneziu să depășească standardele; dozarea excesivă crește consumul de reactivi și interferează cu condițiile de operare ulterioare, deteriorând calitatea saramurii. Între timp, pH-ul reacției, temperatura, intensitatea agitării și timpul de staționare sunt toate condiții cheie pentru îndepărtarea calciului și magneziului. Pierderea controlului acestor parametri va cauza reacții incomplete, făcând filtrarea incapabilă să rețină impuritățile, rezultând în cele din urmă indicatori de calciu și magneziu neconformi în saramura rafinată.

3. Blocarea decantătorilor din tubul clarificatorului, defecțiunea separării solid-lichid din preprocesor și înfundarea sau deteriorarea porilor membranei Kelai pot duce la reținerea incompletă a precipitatelor de calciu și magneziu, permițându-le să curgă în procesele din aval împreună cu saramura.

4. În procesul de rafinare secundară, dacă rășina chelatoare din turnul de rășină chelatoare este regenerată incomplet, ciclul de regenerare este prea lung, rășina a ajuns la sfârșitul duratei de viață sau clorul liber nu este îndepărtat complet înainte de a intra în turnul de rășină, provocând daune oxidative rășinii, iar capacitatea acesteia de schimb ionic pentru îndepărtarea ionilor de calciu și magneziu va scădea direct.

5. Coroziunea oțelului carbon sau a oțelului inoxidabil de calitate inferioară în sistemul de saramură în medii cu saramură la temperatură înaltă și urme de Cl2 duce la scurgeri de Fe3+ în saramură.

Metode de tratament:

1. S-a efectuat oprirea de urgență a electrolizorului, acesta fiind spălat de două ori cu apă pură la o temperatură a apei care să nu depășească 40 de grade C.

2. Diagnosticarea sursei de contaminare: Prelevați probe din orificiul de prelevare a saramurii de alimentare și analizați Ca2+/Mg2+ (pentru a confirma dacă acestea depășesc standardele); revizuiți înregistrările analizelor saramurii secundare și înregistrările regenerării turnului de rășină din ultimele 24-72 de ore pentru a confirma momentul de străpungere; deschideți orificiul de inspecție al turnului de rășină pentru a observa culoarea rășinii (normal: galben deschis; deteriorare oxidativă: maro închis/negru) și verificați dacă există rupturi; urmăriți înregistrările dozării substanțelor chimice, condițiile de reacție, diferența de presiune de filtrare etc.

3. Măsuri pe termen scurt după confirmarea sursei de contaminare: Trecerea la turnul de rășină de rezervă, înlocuind turnul de rășină contaminat cu un turn de rezervă proaspăt regenerat; regenerarea imediată a turnului de rășină contaminat; creșterea dozei de agent de rafinare primar ca exces: creșterea marjei de rafinare a saramurii primare ca măsură temporară; reducerea densității de curent: scăderea forței motrice de transfer de masă a Ca2+/Mg2+ în membrană pentru a încetini deteriorarea ulterioară.

4. Măsuri pe termen mediu după confirmarea sursei de contaminare: Analizați și confirmați dacă este vorba despre o problemă de regenerare, sfârșitul duratei de viață a rășinii, rafinare primară insuficientă sau o modificare a sursei de sare; corectați parametrii de funcționare, ajustând ciclul de regenerare, cantitatea dozată sau temperatura de funcționare în funcție de cauza principală; evaluați gradul de deteriorare a membranei, estimând daunele ireversibile care au apărut prin magnitudinea creșterii tensiunii celulei și scăderea eficienței curentului. Dacă tensiunea celulei a crescut cu mai mult de 50 mV și nu se recuperează odată cu modificarea condițiilor de funcționare, trebuie luată în considerare o planificare timpurie pentru înlocuirea membranei.

5. Măsuri pe termen lung după confirmarea sursei de contaminare: (1) Înlocuirea membranei: Deteriorarea membranei cauzată de Ca2+/Mg2+ este ireversibilă. Dacă creșterea tensiunii a afectat semnificativ eficiența economică (consum suplimentar de energie > costul înlocuirii premature a membranei), trebuie efectuată înlocuirea; (2) Îmbunătățire sistematică: Dacă apar în mod repetat progrese ale Ca2+/Mg2+, trebuie făcute îmbunătățiri de la sursă - modernizarea echipamentelor de filtrare de precizie, adăugarea de monitorizare online, înlocuirea cu rășină cu capacitate de schimb mai mare și trecerea la surse de sare cu conținut mai scăzut de impurități.

În procesul de rafinare a saramurii din industria cloro-alcalină, întregul proces de rafinare asigură că saramura care intră în electrolizor îndeplinește standarde de puritate extrem de ridicate, prin două etape de tratament fizic și chimic riguros. Rafinarea saramurii este un proces ingineresc sistematic cu cerințe extrem de ridicate de detaliu. Numai prin combinarea controlului strict al parametrilor de proces, a operațiunilor standardizate de dozare și regenerare și a configurației științifice a echipamentelor se poate preveni fundamental blocarea și coroziunea membranei schimbătoare de ioni induse de impurități, menținând astfel o eficiență ridicată a curentului și prelungind durata de viață a echipamentelor principale.