a/ Đặc điểm của bình điện phân kiểu 36DD350
- Gồm 36 màng với 126 m2 tổng diện tích của màng được cấu thành từ 35 chi tiết lưỡng cực trung gian ( 1 mặt anod, 1 mặt catod)
- Tải 12,7 kA
- Mật độ dòng 3,57 kA/m2 - Đảm bảo các thông số sau:
+ Hiệu suất catod : 95% sau 27 tháng 93% sau 36 tháng
+ Tiêu hao điện một chiều 2,25 kWh/ 1 tấn NaOH + Nồng độ NaOH ≥ 32%
+ Nồng độ khí H2 ≥ 99,9%
+ Nồng độ NaCl < 40ppm
+ Nồng độ NaClO3 < 25ppm + Nồng độ Cl2 ≥ 98%
+ Nồng độ O2 ≤ 1.5%
+ Các khí trơ cân bằng - Sản lượng:
+ 15 tấn NaOH 100% / ngày + 13.28% tấn Cl2 100% / ngày b/ Cấu tạo anod
– Anod là một khung nặng cứng bằng titan được hàn vào đỉnh các máng titan.
Khung này đỡ lớp anod hoạt hoá và đảm bảo sự phân bố đồng nhất trong bình điện giải.
– Anod hoạt động là lưới phẳng gắn vào vật dẫn bằng các mối hàn và hoạt hoá bằng một lớp phủ đặc biệt.
– Độ kín giữa các máng anod và màng được đảm bảo bằng một lớp đệm cao su.
Cạnh của lớp đệm tiếp xúc với chất lỏng đựơc lót bằng teflon để ngăn ngừa ăn mòn hoá học cao su do ClO-, ClO-3.
– Đệm này được gắn vào các cạnh của máng anod bằng keo dán.
– Một cuộn keo teflon rộng 25mm được dán vào giửa màng và anod để bảo vệ và đở cho màng.
c/ Cấu tạo catod
– Catod được ép sát vào màng bằng lớp Niken đàn hồi. Công nghệ này cho phép giảm tổng điện thế rơi qua catod.
– Một lưới Niken cứng nặng ( vật dẫn) được hàn vào đỉnh các máng Niken. Catod thực sự là một lớp màng ( flyscreen) làm bằng Niken và hoạt hoá nhờ một lớp phủ.
– Lưới catod được ep sát vào màng bằng lớp Niken đàn hồi. Các lớp Niken và màn flyscreen được gập lại theo các cạnh của vật dẫn.
– Giữa lớp màng và máng có một lớp lót cao su làm kín rộng 45mm. Lớp đệm này che phủ màng catod và lớp Niken đàn hồi khoảng 15mm.
d/ Cấu tạo màng là tấm polymer
– Màng được đặt vào giữa catod và anod của chi tiết lưỡng cực.
– Màng đựơc nén bằng 1 catod đàn hồi và anod phẳng, cứng.
– Độ kín giữa màng và máng catod hoặc anod được đảm bảo bằng các lớp đệm kín baèng cao su.
e/ Chi tiết lưỡng cực
– Mỗi chi tiết lưỡng cực gồm catod và anod của ngăn kế tiếp, thân của mỗi chi tiết lưỡng cực là 1 tấm thép ( dày 5 mm) được tăng cứng bằng cách gập lại.
– Các khung sắt làm khung đỡ các máng Titan và Niken. Các máng này có tiết diện tiêu biểu với 240 miếng vát hình côn ( đường ngầm) , phù hợp với thân hình trụ vì cạnh có hình dạng tương ứng khung thép.
– Mỗi đường ngầm được hàn vào cây sắt hình trụ đỡ cho các bộ anod hoặc catod.
– Dòng được tải tới các đường ngầm thông qua các bộ catod hoạt hoá của mỗi ngăn cơ sở, rồi qua các cây sắt hình trụ , phân phối lại qua thân thép mỗi điện cực và tới các đường ngầm của mặt anod, ở đó được nối với các bộ anod hoạt hoá của ngăn keá tieáp.
– Các máng anod và catod có 1 lỗ ở một góc thấp hơn là lỗ nhập (nước muối cấp và nước muối nghèo hoàn lưu ở anod, nước vô khoáng và xút hoàn lưu ở catod), một lỗ ở góc cao hơn là lỗ ra ( nước muối nghèo và khí Clo ở anod, xút và hidro ở catod).
– Hai tấm điện cực đầu và cuối có hình dạnh tương tự nhau, nhưng chỉ có một máng được hàn ( Niken đối với catod và Titan đối với anod) và tấm thép được thay thế bằng thép không gỉ. Bề mặt hoạt hoá của các chi tiết đầu cuối này được nối với mạch chính bằng các thanh đồng dẫn .
f/ Hệ thống tuần hoàn f.1/ Cấu tạo
– Một hệ thống đường ống phức tạp kết nối giữa bình điện giải và các công đoạn khác của nhà máy.
– Hệ thống này cho phép sự tuần hoàn một lượng lớn nước muối và NaOH phân phối vào các ngăn điện phân, mà không cần tiêu tốn thêm một nguồn năng lượng nào ( không cần phải sử dụng bơm).
– Mỗi bên ( anod và catod) của hệ thống này , gồm các phần chính sau.
Bộ tách khí
– Thiết bị tách khí là các bình ( dạng rỗng) làm bằng chất dẻo hoặc kim loại, đặt cao trên các bình điện phân. Chức năng chính của nó là để thu nhận hỗn hợp khí lỏng từ các ngăn điện giải và có thể tách cấu tử lớn để tách riêng hai pha.
– Mỗi ngăn điện giải đều có một lỗ và thiết bị tách khí. Pha lỏng( nước muối và xút) và pha khí ( clo và hidro) tách ra từ các ngăn được trộn lẫn vào thiết bị tách khí và dòng hai pha đó được thải qua chất lỏng trong thiết bị tách khí.
– Mức lỏng trong thiết bị tách khí được giữ nhờ một lỗ chảy tràn, xút thành phẩm và nước muối nghèo thoát ra theo lỗ này. Đáy của thiết bị tách khí có các lỗ nối đường ống hướng xuống. Khí được đưa tới các thùng chứa riêng biệt nhờ các lỗ ở thiết bị tách khí . Các lỗ dẫn khí làm sạch ( không khí hoặc nitơ) , lỗ đặt đồng hồ đo nhiệt độ , đo áp suất cũng được đặt trên đỉnh thiết bị tách khí.
Các đường ống phân phối và hướng xuống
– Ở đáy của thiết bị tách khí có các lỗ nối với ống hướng xuống. Chất lỏng tinh khiết ( nước muối gần bão hoà hoặc vô khoáng ) được cấp vào các ống này.
– Hệ thống ống hướng xuống nối với hệ thống ống phân phối. Ở đó có các lỗ nối các ngăn điện giải.
– Một van đóng ngắt đặt trên đường ống hướng xuống, nó mở khi hoạt động bình thường và ngắt khi rửa.
Hệ thống các ống teflon dẻo:
– Hệ thống ống bằng teflon được dùng để nối :
+ Mỗi lỗ của ống phõn phối với ngừ của một ngăn điện giải.
+ Mỗi lỗ vào của thiết bị tỏch khớ với ngừ lỏng ra của một ngăn.
+ Mỗi lỗ vào của thiết bị tỏch khớ với ngừ khớ ra của một ngăn.
f.2/ Hoạt động của hệ thống tuần hoàn:
– Nhờ hiệu ứng thoát khí, một lưu lượng đáng kể dòng lưu chất hai pha được tuần hoàn trong hệ thống ngoài bình mà không cần bơm phụ trợ.
– Hỗn hợp lỏng khí trong mỗi ngăn có tỉ trọng thấp hơn chất lỏng trong hệ thống oáng daãn xuoáng.
– Độ sai biệt tỉ trọng này là động lực cho dòng lỏng tuần hoàn một cách tự nhiên.
Hệ thống tuần hoàn điện giải được thiết kế cho lượng lỏng tuần hoàn lớn gấp mười lần nước muối cấp vào anod và lớn hơn gấp 100 lần lượng nước vô khoáng cấp vào catod.
– Chất lỏng tinh khiết ( nước muối tinh hoặc nước vô khoáng) cấp vào hệ thống ống dẫn xuống và chất lỏng sản phẩm ( nước muối nghèo hoặc dung dịch NaOH ) được gom từ các ống chảy tràn của thiết bị tách khí.
– Hệ thống tuần hoàn bên ngoài cho phép:
+ Duy trì mức trong các ngăn bằng nhau
+ Thêm HCl và anod của mỗi bình nhằm làm giảm % O2 trong clo.
+ Tạo một sự thay đổi các thông số điện phân từ từ trong trường hợp lượng cấp bất thường.
+ Tạo sự tách khí - lỏng cân bằng với sự thoát khí ( sủi bọt).
– Trong trường hợp có sự cố về nguồn cấp xảy ra nhanh , lưu chất trong thiết bị tách khí sẽ làm đầy bình hệ thống tuần hoàn. Các lỗ ra của khí ở đỉnh các ngăn và ở thiết bị tách khí đặt trên mức chất lỏng và các van đóng ngắt trên các ống hướng xuống phải được đóng kín để ngăn ngừa chất lỏng chảy tràn nối tắt qua bình điện giải.
g/ Heọ thoỏng daón khớ
– Khí thành phẩm rời khỏi bình từ lỗ ở đỉnh thiết bị tách khí. Việc xử lí hệ thống tách khí được công nhân vận hành tiến hành trên sàn nâng của khu điện giải.
Hệ thống xử lí clo bao gồm
– Một ống nối thiết bị tách khí phía catod tới hệ thống đường ống khí clo, có một van đóng ngắt và một điểm lấy mẫu có van đóng ngắt. Một van nhập không khí được sử dụng để đuổi khí clo ở thiết bị tách khí khi ngưng máy.
Hệ thống xử lí hidro bao gồm
– Một ống nối thiết bị chứa hidro tới thùng chứa hidro có một van đóng ngắt.
– Một ống nối bộ ngắt dòng tới thùng chứa hidro đơn. Một ống có gắn van đóng ngắt nối đường ống này với ngừ ra thiết bị tỏch khớ để cho phộp làm sạch bộ ngắt dòng bằng khí nitơ khi sửa chữa.
– Một van nhập khí nitơ được sử dụng để đuổi khí hidro khi ngưng máy và khởi động máy.
h/ Hệ thống thuỷ lực ở điện giải
– Ba bình điện hoá được mắc nối tiếp trong mạch.
– Một ngừ nhập chứa nước muối siờu tinh khiết từ thựng cao vị ( D516) cấp cho đường ống trên sàn điện giải. Đường ống này nối với hệ thống ống nước muối cấp cho bình điện giải.
– Một ngừ nhập nước muối khởi động từ bộ gia nhiệt ( E516) cấp vào cỏc thựng chứa vào bình.
– Một đường ống thu gom nước muối nghèo từ bình điện giải. Hai đường nối tắt có các van đóng ngắt nối thùng chứa nước muối nghèo với thùng chứa nước muối cấp và thùng chứa nước muối khởi động, để có thể duy trì sự tuần hoàn nước muối cấp hoặc nước muối khởi động, nối tăt qua toàn bộ các bình.
– Một hệ thống đường ống HCl từ bồn cao vị (D518) cho phép axít hoá riêng cho mỗi bình qua một đồng hồ đo lưu lượng với chuông báo lưu lượng cao.
– Một hệ thống thu gom NaOH từ các bình điện phân rồi đưa tới thùng chứa thành phaồm.
– Nước vô khoáng từ bình cao vị cấp cho hệ thống phân phối ở mỗi ngăn . Một van đóng ngắt tự động đóng khi chỉnh lưu bị ngắt.
– Để thông bình NaOH khi khởi động và ngưng máy, cung cấp một hệ thống nhập xuất, đầu tiên là nhập NaOH từ bơm khởi động sau đó thu gom chất lỏng từ bình điện giải và thu vào R202.
– H2 thành phẩm thu gom vào một thùng chứa bằng thép. Thiết bị thuỷ phong (DH2101) bảo vệ cho bình khỏi sự quá áp. Van nhập khí nitơ được đặt ở cuối hệ thống nhằm cho phép thông thiết bị thuỷ phong này khi ngưng toàn bộ qui trình.
– Một hệ thống đường ống clo cho phép thu gom clo rồi đưa đi xử lí , mù clo tách ra được đưa tới DM501 theo các đường ống riêng.
– Một van nhập không khí đặt ở cuối hệ thống cho phép làm sạch clo khi ngưng máy
– Một ống thông áp của bộ ngắt dòng cho các bình điên giải được nối chung vào đường ống thông hidro tới thiết bị thuỷ phong.
– Ống tháo ngăn anod của mỗi bình điện giải nối các đường ống riêng và đưa tới DM501.
– Ống tháo ngăn catod ở mỗi bình theo các đường ống riêng tới D201.
– Hệ thống các chất phụ trợ (nitơ, khí nén, nước vô khoáng, nước thuỷ cục) đều được lắp đặt và có trong phòng điện giải.
3.4.4. QUY TRÌNH