Wat zijn de oorzaken van calcium- en magnesiumverontreiniging in elektrolyse-installaties van chloor-alkali-fabrieken en welke maatregelen kunnen hiervoor worden genomen?

In chloor-alkali Bij chemische productie zijn Ca2+ en Mg2+ de twee meest voorkomende en schadelijkste kationische onzuiverheden. Overmatige hoeveelheden calcium- en magnesiumionen komen in de elektrolyzer Samen met de gezuiverde pekel migreren ze onder invloed van het elektrische veld naar de kathode. Ze dringen door de carbonzuurlaag van het ionenwisselingsmembraan, ondergaan chemische reacties onder elektrolytische omstandigheden en de resulterende hydroxideprecipitaten slaan neer in de ionenkanalen van de carbonzuurlaag. Dit veroorzaakt verstopping van de microporiën van het ionenwisselingsmembraan en aanslag op het elektrodeoppervlak. Dit leidt tot een reeks problemen, waaronder een verhoogde celspanning, een verlaagd elektrolyse-rendement en veroudering en beschadiging van het ionenwisselingsmembraan. In ernstige gevallen kan dit leiden tot een ongeplande stilstand van de installatie, met aanzienlijke economische verliezen voor het bedrijf tot gevolg. Kwantitatieve uitingen van schade: aanhoudende stijging van de celspanning (onomkeerbaar deel) met een stijgingssnelheid die de normale veroudering ruimschoots overtreft; verlaagd stroomrendement; en onherstelbare algehele membraanprestaties.

Belangrijkste oorzaken:

1. Ruw zout is de basisgrondstof voor de bereiding van pekel. In de industriële productie zijn er verschillende bronnen van ruw zout, waaronder zeezout, steenzout en meerzout, met aanzienlijke kwaliteitsverschillen tussen de verschillende bronnen. Als de aangeleverde partijen ruw zout vaak wisselen en de kwaliteitscontrole gebrekkig is, kunnen grote schommelingen en overschrijdingen van het gehalte aan calcium- en magnesiumverontreinigingen optreden.

2. Tijdens de pekelzuivering moeten natriumhydroxide, natriumcarbonaat en ijzer(III)chloride nauwkeurig worden gedoseerd op basis van de stroomsnelheid en het gehalte aan onzuiverheden in de ruwe pekel. Onvoldoende dosering leidt tot onvolledige neerslagreacties van calcium en magnesium, waardoor het calcium- en magnesiumgehalte in de primaire pekel de normen overschrijdt; overdosering verhoogt het reagentiaverbruik en verstoort de daaropvolgende bedrijfsomstandigheden, waardoor de pekelkwaliteit verslechtert. Tegelijkertijd zijn de pH-waarde, temperatuur, roerintensiteit en verblijftijd van de reactie cruciale factoren voor de verwijdering van calcium en magnesium. Verlies van controle over deze parameters leidt tot onvolledige reacties, waardoor filtratie de onzuiverheden niet kan tegenhouden en de gezuiverde pekel uiteindelijk niet aan de normen voldoet.

3. Verstopping van de bezinkingsbuizen van de clarifier, een storing in de vaste-vloeistofscheiding van de voorverwerker en verstopping of beschadiging van de poriën in het Kelai-membraan kunnen allemaal leiden tot onvolledige retentie van calcium- en magnesiumprecipitaten, waardoor deze met de pekel in de daaropvolgende processen terechtkomen.

4. In het secundaire raffinageproces, als de chelerende hars in de chelerende harstoren onvolledig wordt geregenereerd, de regeneratiecyclus te lang is, de hars het einde van zijn levensduur heeft bereikt, of als vrij chloor niet grondig wordt verwijderd voordat het de harstoren binnenkomt, waardoor oxidatieve schade aan de hars ontstaat, zal het ionenuitwisselingsvermogen voor het verwijderen van calcium- en magnesiumionen direct afnemen.

5. Corrosie van koolstofstaal of roestvrij staal van lage kwaliteit in het pekelsysteem onder hoge temperaturen en in omgevingen met sporen van Cl2 leidt tot lekkage van Fe3+ in de pekel.

Behandelingsmethoden:

1. De elektrolyzer werd in geval van nood uitgeschakeld en tweemaal gereinigd met zuiver water van maximaal 40 graden Celsius.

2. Diagnoseer de bron van de verontreiniging: Neem een ​​monster van de pekeluitlaat en analyseer de Ca2+/Mg2+-waarden (om te bevestigen of deze de normen overschrijden); bekijk de analysegegevens van de secundaire pekel en de regeneratiegegevens van de harstoren van de afgelopen 24-72 uur om het doorbraaktijdstip te bevestigen; open de inspectiepoort van de harstoren om de kleur van de hars te observeren (normaal: lichtgeel; oxidatieschade: donkerbruin/zwart) en controleer op breuk; traceer de gegevens over de chemische dosering, de reactieomstandigheden, het drukverschil bij filtratie, enz.

3. Kortetermijnmaatregelen na bevestiging van de bron van de verontreiniging: Schakel over naar de reserve-harstoren en vervang de verontreinigde harstoren door een vers geregenereerde reserve-toren; regenereer de verontreinigde harstoren onmiddellijk; verhoog de dosering van het primaire raffinagemiddel als overmaat: verhoog de raffinagemarge van de primaire pekel als tijdelijke maatregel; verlaag de stroomdichtheid: verlaag de drijvende kracht voor de massaoverdracht van Ca2+/Mg2+ naar het membraan om verdere schade te vertragen.

4. Maatregelen op middellange termijn na bevestiging van de bron van de verontreiniging: Analyseer en bevestig of het een regeneratieprobleem, een einde van de levensduur van de hars, onvoldoende primaire raffinage of een verandering in de zoutbron betreft; corrigeer de operationele parameters door de regeneratiecyclus, de doseringshoeveelheid of de bedrijfstemperatuur aan te passen aan de onderliggende oorzaak; beoordeel de mate van membraanschade door de onomkeerbare schade te schatten aan de hand van de toename van de celspanning en de afname van het stroomrendement. Als de celspanning met meer dan 50 mV is gestegen en niet herstelt bij gewijzigde bedrijfsomstandigheden, moet vroegtijdige planning voor membraanvervanging worden overwogen.

5. Langetermijnmaatregelen na bevestiging van de bron van de verontreiniging: (1) Membraanvervanging: Membraanschade veroorzaakt door Ca2+/Mg2+ is onomkeerbaar. Als de spanningsverhoging de economische efficiëntie aanzienlijk heeft beïnvloed (extra stroomverbruik > kosten van voortijdige membraanvervanging), moet het membraan worden vervangen; (2) Systematische verbetering: Als er herhaaldelijk Ca2+/Mg2+-doorbraken optreden, moeten verbeteringen bij de bron worden doorgevoerd – upgrade van de precisiefiltratieapparatuur, toevoeging van online monitoring, vervanging door hars met een hogere uitwisselingscapaciteit en overschakeling op zoutbronnen met een lagere onzuiverheid.

Bij de zuivering van pekel in de chloor-alkali-industrie zorgt het gehele proces ervoor dat de pekel die de elektrolyzer binnenkomt, voldoet aan extreem hoge zuiverheidsnormen door middel van twee fasen van strenge fysische en chemische behandeling. Pekelzuivering is een systematisch engineeringproces met zeer hoge eisen aan details. Alleen door strikte controle van procesparameters, gestandaardiseerde dosering en regeneratie, en een wetenschappelijke configuratie van de apparatuur kunnen verstoppingen en corrosie van het ionenwisselingsmembraan als gevolg van onzuiverheden fundamenteel worden voorkomen, waardoor een hoog stroomrendement behouden blijft en de levensduur van de kernapparatuur wordt verlengd.