熔盐电解法生产金属镁中氯气紧急净化装置的研究

2017-03-04雷炳莲青海盐湖镁业有限公司青海格尔木816000

化工管理 2017年15期

雷炳莲(青海盐湖镁业有限公司,青海格尔木 816000)

雷炳莲(青海盐湖镁业有限公司,青海格尔木 816000)

随着国内经济的转型，镁及镁合金的应用量大增，而金属镁的生产方法通常有硅热法和熔盐电解法两种。硅热法生产金属镁也伴随着高能耗、高污染，这也导致国内电解法生产金属镁的崛起。电解法生产金属镁过程中氯气是不可避免的副产物，为了保持氯气平衡，往往用氯气作为下游PVC生产厂的原料，如果输送工厂氯风机出现故障，氯气无法输送至PVC厂时，将对管道内的氯气进行紧急净化处理。

氯气;紧急净化;装置;研究

氯化镁电解过程中通过消耗电解质中的MgC12，产出金属镁和氯气。MgCl2的电解反应为：

MgCl2(l)→Mg(l)+Cl2(g)

正常生产时氯气从电解槽由氯风机抽出并输送到下游工厂PVC厂处理。当氯气输送系统中氯风机出现故障，Cl2无法继续送出处理，这时需要净化系统将管路中的氯气立即进行紧急净化处理，达标排放。

1 净化原理

烟气的处理主要采用湿法净化技术，即采用碱性NaOH溶液洗涤烟气中的酸性气体。正常生产时，电解尾气净化系统处理的污染物主要为含有HCl气体的尾气。NaOH溶液喷淋洗涤酸性HCl气体。其吸收机理是利用尾气中HCl气体易溶于水的特点，再利用其水溶液水解电离的离子所呈现的酸性，跟碱性溶液发生中和反应的原理，来实现净化HCl气体的目的。吸收液采用NaOH溶液。净化吸收化学反应如下：

HCl+NaOH=NaCl+H2O

紧急状态时电解尾气净化系统还需要处理含有大量Cl2的尾气：反应原理：气体与NaOH溶液接触，发生反应生成次氯酸钠和盐。反应化学方程式如下：

Cl2(g)+2NaOH→NaClO+NaCl+H2O(l)

反应生成的NaClO储存起来，定期处理。吸收液用PH检测仪监测，当循环槽中的吸收液PH值低于7.5时，应补充碱液，来保证吸收效率。

2 净化工艺流程

紧急状态时，氯气输送系统中的氯风机发生事故，大量的Cl2无法继续送出处理，这时需要净化系统将管路中的氯气进行紧急净化处理，并达标排放。

采用二级吸收塔串并联的吸收工艺流程，尾气正常时采用一级塔进行净化处理，当紧急事故时启动二级串联净化吸收。其优点：

1)吸收效率高，确保达标排放要求；2)NaOH利用率高节约吸收液成本；3)运行安全可靠便于维护保养减少故障率。汇集废气在引风机的作用下通过废气管道进入吸收塔内与NaOH溶液中和反应达到净化目的，根据阀门转换废气可单级吸收或者双级吸收，也可以并联使用，可根据废气浓度、气量等条件进行最合理的操作。

一级塔为湍冲式吸收，主要考虑含尘比较大或者废气温度比较高时采用此塔吸收净化效果比较好，其原理主要为逆喷净化技术。逆喷技术的核心为泡沫区的吸收，它是由吸收液与烟气逆向接触，使二者达到动量平衡，从而形成泡沫区。泡沫区是一个激烈湍动的、气-液逆向碰撞的、液体表面快速更新的气液混合区域，在这个区域里最大限度地实现了高效传质和传热过程，吸收液的湍动膜包裹了烟气中的粉尘，使其体积增大利于从烟气中分离；又由于吸收液中的水分不断蒸发，气体被冷却近绝热饱和温度，温度的降低又减小了气相中气体的平衡分压，促使气体连续不断地和吸收液反应，实现了急冷、吸收、粉尘脱除的三大功效。湍冲式吸收塔与传统填料塔等相比不光吸收效率有优势，在结构、强度、外形等方面有很大优势：

(1)喷头：湍冲式吸收塔由于是一个喷头喷液，孔径相对较大，不易堵塞；

(2)外形：由于湍冲吸收塔吸收主要在湍冲区，而不在塔内，塔体主要是用作气液分离，故高度与直径，可做的相对较小，占用场地面积少；

二级吸收塔为填料式，吸收液沿填料表面流下，形成很大的表面积，气体通过填料层，与填料表面上的液膜接触反应传质，达到比较稳的吸收效率，适用于粉尘比较少，温度在85℃以下的废气。含尘比较高容易堵塞填料影响吸收效果。一级塔碱液消耗比较快，放热反应激烈，换液时会严重影响吸收效果。两塔串联后，前塔已经吸收大部份有害废气，废气浓度降低，然后再次进入二级吸收塔，得到了可靠稳定二次洗涤净化，确保了尾气达标排放。另外在正常废气吸收时可单塔运行，可以在不停车的情况下逐一对设备进行维护。整套尾气输送系统选用变频风机联锁进气口前压力检测控制。由于工况的不确定性，如出现尾气气量持续波动较大的情况，则根据压力的变化调节变频器的频率。如进气口前绝对压力变化值变大，则根据预设值，降低频率；相反则反之。

吸收液的排放和补充，由PH计检测判定。但PH值低于7.5，则吸收液中碱液成分已经接近为消耗，也就意味着即将失效。由PH计向PLC传送信号并报警，联锁开启气动排污阀门，将已经失效的吸收液排放至液位下限，通过雷达液位仪监测液位，并传送信号至PLC后，联锁关闭气动排污阀门，同时报警并启动补碱泵，向塔内打入高浓度碱液至液位上限，同样由液位仪监测并给出信号、报警。配碱槽的液位监测需要传送信号至PLC控制系统，向吸收塔内补碱后，液位低于设定值，则需要补充配制新碱，配制过程通过流量控制。按照固定比例加入液碱和工艺水。污水泵与液位仪联锁，当液位测量到上限时，污水泵自动启动向外排液，到液位下限时，污水泵自动停止工作。