高浓度次氯酸钠溶液生产中的影响因素.pdf

22nAug.Chlor-Alkali Industry20232023年8 月Vol.59,No.8第8 期第5 9 卷碱业氯高浓度次氯酸钠溶液生产中的影响因素李昆江（河南神马氯碱发展有限责任公司，河南平顶山46 7 2 42）【关键词】高浓度次氯酸钠；连续法生产；有效氯；反应温度；氯气流量;pH值；重金属【摘要】介绍了某公司次氯酸钠生产工艺流程，分析了反应温度、氯气流量、pH值和重金属离子对产品次氯酸钠的影响，提出生产注意事项中图分类号TQ124.44文献标志码 B文章编号10 0 8-133X(2023)08-0022-03Influencing factors in production of high concentration sodium hypochlorite solutioLI Kunjiang(Henan Shenma Chlor-Alkali Development Co.,Ltd.,Pingdingshan 467242,China)Key words:high concentration sodium hypochlorite solution;continuous production;availablechlorine;reaction temperature;chlorine flow rate;pH value;heavy metalAbstract:The sodium hypochlorite production process of a company was introduced.The effects ofreactiontemperature,chlorine flow rate,pH value and heavy metal ions on the product sodiumhypochlorite were analyzed.The production precautions were proposed.次氯酸钠初次发现于17 8 7 年，由法国化学家柏瑟列发现，是由氯气通人碱液中制作而成。工业生产的次氯酸钠通常为淡黄色液体，有刺激性气味，是一种强碱弱酸盐，具有强氧化性。次氯酸钠制备工艺简单，生产成本较低；次氯酸钠有较明显的不稳定性，尤其是高浓度次氯酸钠的稳定性更低，在存储过程中容易分解，导致其使用效率降低。次氯酸钠杀菌范围广,能够强力有效地杀灭病毒、真菌、细菌等微生物。次氯酸钠的灭菌原理主要是经过次氯酸钠的水解作用形成次氯酸，次氯酸进一步分解为新生态氧,新生态氧有极强的氧化性，使病菌的蛋白质变性,从而达到杀菌的效果。次氯酸钠被广泛应用于水处理、漂白、卫生消毒、造纸、纺织、制药、化工等领域。河南神马氯碱发展有限责任公司（以下简称“神马氯碱发展”）是生产聚氯乙烯树脂、离子膜烧碱等化工原料的化工企业。近年来，随着产业结构优化调整和产品市场需求提高，神马氯碱发展增加了相关氯产品的产能计划，采用电石渣、副产酸生产的氯化钙与高浓度次氯酸钠反应生产漂粉精，充分发挥公司高浓度次氯酸钠、电石渣法氯化钙的生产优势，变废为宝，实现资源的高效利用。1高浓度次氯酸钠生产工艺神马氯碱发展采用碱液氯化法生产工艺，装置简单,控制方便，此方法生产出的次氯酸钠的有效氯含量较高，质量分数可达到2 0%以上。其化学反应方程式如下：2NaOH+Cl,NaClO+NaCl+H,O。神马氯碱发展采用塔式连续法工艺流程生产高纯度次氯酸钠，三级吸收塔串联吸收（工艺流程如【作者简介】李昆江（19 9 4一），男，2 0 17 年毕业于河南理工大学万方科技学院，现于河南神马氯碱发展有限责任公司*从事次氯酸钠的生产与管理工作。收稿日期 2 0 2 2-0 8-0 523李昆江：高浓度次氯酸钠溶液生产中的影响因素第8 期S产品！S产品S图1所示），氯气流向与碱液流向相反，通过逆向接触发生反应。氯气依次经过一级吸收塔、二级吸收塔和三级吸收塔，最后进人尾气塔经处理合格后外排。高位槽碱液不断向一级吸收塔溢流，反应产物流入循环液槽，经冷却后，部分进入二级吸收塔，再由二级吸收塔进入三级吸收塔，最后经循环液槽3流人成品槽储存。循环液槽采用下部带锥形的结构。盐结晶通过压滤机进行压滤、回收，滤液回收后重新打人循环液槽再利用。在各塔出口处安装ORP/pH值在线检测仪，控制反应速率和温度，减少局部反应过量或温度高次氯酸钠分解而产生氯化钠的机会。定期洗塔，确保不出现堵塔。碱液高位槽钛风机一级尾气二级尾气一级吸收塔二级吸收塔三级吸收塔氯气板式换热器板式换热器板式换热器高浓度循环液槽1循环液槽2循环液槽3NaC10成品槽排盐排盐排盐图1高浓度次氯酸钠生产工艺流程图Fig.1Process flow of high concentration sodium hypochlorite solution2生产影响因素控制高浓度次氯酸钠的制备过程是氯气与氢氧化钠的放热反应。在高浓度次氯酸钠的制备过程中,反应温度和氯气流量的控制至关重要。氯气与氢氧化钠发生反应的反应热以及氯气过量时都会促进副反应的发生2 ,不仅会使溶液中次氯酸钠含量减少，导致有效氯减少，而且副反应还会产生具有急性毒性的氯酸钠。与此同时,副反应中次氯酸钠会分解生成氯化钠，过多的氯化钠在管道内堆积,堵塞吸收塔管道，严重影响生产效率。因此必须通过控制反应过程中的温度、氯气流量、pH值、配碱浓度以及重金属离子含量等参数，尽可能减少副反应的发生。副反应方程式如下：3NaC10-NaClO,+2NaCl,2NaCl0一-2NaCl+O202.1反应温度的控制在做探索次氯酸钠工艺最佳生产试验中，分析对比不同温度下有效氯质量分数为2 0%的次氯酸钠的有效氯损失率如表1所示。经过对比分析，再考虑环境温度的控制方法及便捷性，在神马氯碱发展的高浓度次氯酸钠生产过程中，将温度控制在35 以下,不仅可以减少副反应的发生，而且减缓了CPVC填料支撑板及塔体的腐蚀老化。表1不同温度下有效氯损失率Table 1Available chlorine loss rate atdifferent temperatures温度/时间h有效氯损失率/%301593515134015172.2氯气量的控制当氯气通人速率过快时，氯气不能及时吸收，局部循环碱液就会与氯气发生副反应，次氯酸钠就会被消耗,导致有效氯减少。因此，次氯酸钠生产过程中不稳定的氯气流量会带来过氯风险，生产时须根据装置能力，采用转子流量计控制氯气通入速率。在转子流量计中，转子受到流体的动压力、流体的浮力和转子自身的重力，在这3个力的共同作用下，对于给定的转子流量计，唯有流体对浮子的动压力是随流体流速的大小而变化的，故浮子的位置对应每个恒定的流量。因此,在次氯酸钠溶液中有效氯含量接近峰值时，须适当减小氯气通入速率，保证浮子24【编辑：董红果22S2编辑：董红果2023年碱业氯S产品SS品位置稳定，即转子流量计稳定，从而避免次氯酸钠分解，即避免发生过氯反应。氯气与次氯酸钠的反应方程式如下：Cl2+H,O HCl+HCIO,2HCl+NaCIO-Cl,+NaCl+H,O。2.3pH值的控制pH值对高浓度次氯酸钠溶液中有效氯的稳定性有一定的影响,不同pH值的次氯酸钠经过相同时间后有效氯含量的变化值如表2 所示。表2不同pH值有效氯含量变化值Table 2Available chlorine content changein the case of different pH valuespH值时间/h有效氯损失率/%1115511.5152.51215112.5151由表2 可知：当pH值在12 以上时,高浓度次氯酸钠溶液中有效氯含量损失率最小，15 h的损失率为1%。次氯酸钠的分解为氧化还原反应，按照能斯特方程，溶液的pH值越大，CIO的氧化能力就越弱,反应的速度就越慢。因此,在反应过程中应提高碱液配比,从而控制溶液的pH值,减少有效氯的损失。2.4重金属离子含量的控制神马氯碱发展采用本公司生产的离子膜碱为原料制备高浓度次氯酸钠溶液，溶液中极易含有会对次氯酸钠有影响的重金属（M）,重金属对次氯酸钠的分解具有催化作用，化学反应方程式如下：(上接第11 页)4.6经济效益根据金泰氯碱实际生产情况，电解槽运行电流15.5kA、4台电解槽、每台电解槽15 6 个单元槽，年运行时长按8 0 0 0 h计,计算可得电流效率降低缓慢产量增量36 0 2 t。以年产10.7 万t烧碱，碱液价格按15 0 0 元/t、电费按0.46 元/（kWh）核算，产量增加产生效益=36 0 115 0 0=5 40 万（元），年节约电费=17 910.7 0.46=8 8 2（万元）。生产1t离子膜烧碱约需要1.5 t氯化钠，卤水约10.2 m（盐水质量浓度30 5 30 9g/L），根据金泰氯碱脱碘装置运行成本（1m卤水为2.7 6 元）核算，脱碘装置年消耗费用=10.7 10.2 2.7 6=2 98（万元）。脱碘装置年节约费用=5 40+8 8 2-2 98=112 42MO+NaCIOM,O,+NaCl,M,O3+NaClO2MO+NaCl+02因此，神马氯碱发展在高浓度次氯酸钠溶液的制备工艺中选用CPVC、PV C等具有耐腐蚀能力的设备材料，同时对原水做软化处理，减少溶液中重金属离子的含量，减弱重金属离子对次氯酸钠的分解作用。3结结语在碱液氯化法制备高浓度次氯酸钠的过程中，通过对反应过程中的温度、氯气量、pH值、配碱浓度以及重金属离子含量等参数的控制，尽可能减少副反应的发生，掌握次氯酸钠的特性和规律，保证高浓度次氯酸钠溶液中有效氯的含量及其稳定性。神马氯碱发展于2 0 18 年12 月获得消毒产品生产企业许可证，现在高浓度次氯酸钠产能达10万/a以上。神马氯碱发展采用电石渣、副产酸生产的氯化钙与高浓度次氯酸钠反应生产漂粉精，充分发挥次氯酸钠、电石渣法氯化钙的生产优势。生产高浓度次氯酸钠能耗低、生产效率高、产品质量好，保证了3万t/a漂粉精工业化生产，为企业创造了可观的经济效益。参考文献1李杰,张文福.次氯酸钠消毒液稳定性研究进展J.中国消毒学杂志，2 0 15,32（12）：12 33-12 37.2祁方，王付昌，陈维伟.一种次氯酸钠连续化生产工艺J.氯碱工业,2 0 2 1,5 7（2）2 6-30.（万元），经济效益可观。且随着脱碘装置的运行，系统碘离子含量不断下降，金泰氯碱一线离子膜电解装置槽电压、电流效率下降趋势也得以改善，上述年节约费用不包括这部分经济效益。5结结语全卤制碱装置盐水系统增设脱碘装置具有可观的经济效益，但在运行过程中，对卤水质量、pH值等工艺参数控制要求比较苛刻，须严密监测卤水质量及各工艺参数。参考文献1张晓峰，高伟超，李春钢.盐水除碘装置运行总结J.中国氯碱,2 0 2 0(7):10-12,2 6.