II. CƠNG ð OẠN XỬ LÝ NƯỚC MUỐI THỨC ẤP: 1.M ục đích:
5. Thơng số kỹ thuật của khu điện giải:
224OH− → 2 O + 2 H O + 4 e −
Phản ứng giữa Cl2 với OH- 2 2 2OH−+Cl →Cl−+ClO−+H O Phản ứng điện hĩa tạo ClO3- 2 3 2 6ClO−+3H O→ClO−+Cl−+6H+ +3 / 2O +6e− Phản ứng hĩa học tạo ClO3- 3 3ClO− →ClO−+2Cl−
6.6-Các thơng sốảnh hưởng đến quá trình điện phân & độ bền của bình
điện phân :
- pH : pH < 2 sẽ làm gia tăng điện thế và cĩ thể làm cho màng hỏng Cơ chế : pH của anode nhỏ làm trung hồ nhĩm cacboxylic của cấu trúc
Polymer tăng điện trở của dịng từ đĩ làm tăng điện thế,gây quá nhiệt dẫn đến phồng rộp làm màng bị hỏng.
Khắc phục: Khống chế PH ≥ 2
NaClO3: nồng độ quá cao của ClO3- trong dung dịch Anod ( >15g/l) sẽ làm nhiễm bẩn dung dịch NaOH thành phẩm. Nĩ khơng ảnh hưởng đến màng và quá trình điện phân.
Cơ chế : NaClO3 cĩ thể qua màng từ anode sang cathode nhờ quá trình khuếch tán.
Xử lý: phân huỷ ClO3- (tại bồn khử clorat sử dụng HCl)
- SO42-:sự tích lũy SO42- với hàm lượng vượt quá sẽ làm giảm khả năng hịa tan NaCl và do đĩ gây khĩ khăn cho việc duy trì nồng độ nước muối như mong muốn.
Cơ chế :Na2SO4 kết tinh trên bề mặt sát cathode của màng làm mất tính bằng phẳng của lớp bề mặt cathode làm giảm khả năng loại ion OH – cua màngdo đĩ làm giảm hiệu suất dịng.
Xử lý: nồng độ SO42- phải được khống chế trong phạm vi cho phép ở
khâu tinh chế sơ cấp.
- Ca2+: lượng muối Ca2+ vượt quá sẽ làm giảm hiệu suất dịng( xuống cịn 85%) và tăng điện thế trong một thời gian rất ngắn. Sau một thời gian nĩ sẽ làm hỏng màng trước thời hạn.
Cơ chế : Ca2+ kết tinh dưới dạng tinh thể lớn trong lớp Polymer CO2- gần với mặt cathode của màng. Nĩ sẽ phá vỡ cấu trúc vật lý của lớp Polymer của màng.
Xử lý: nồng độ Ca2+ cĩ thể khống chế trong phạm vi nhờ khâu tinh chế
trao đổi ion.
- Mg2+: làm tăng điện thế nhưng khơng ảnh hưởng đến hiệu suất.
Xử lý: nồng độ Mg2+ cĩ thể khống chế trong phạm vi nhờ khâu tinh chế
Nhĩm HC03VS Trang 4343 4343
6.7-Sự cố và cách khắc phục:
Mất điện gây ngưng hoạt động của bình điện phân. Khắc phục là cho máy phát điện hoạt động, cung cấp điện cho bình để bình cĩ sự phân cực tránh tạo pin gây ăn mịn hĩa học.
Sự cố khi xảy ra cĩ thể gây hại cho các màng hoặc các ngăn hoặc làm xáo trộn quá trình vận hành bình
Hệ Thống ðang Trong Tình Trạng Hoạt ðộng nếu:
Rớt tải khi bình đang hoạt động ở tải dưới 4 kA
Khắc Phục:
Trong quá trình khởi động bình, thời gian bình hoạt động ở tải dưới 4 kA phải duy trì tối thiểu từ 2 – 3 giờ.
Nồng độ NaCl trong nước muối cấp quá cao
Trong điều kiện tải thấp và nhiệt độ bình thấp, muối cĩ thể kết tinh, do vậy cĩ thể làm gián đoạn việc cấp nước muối vào bình
Khắc Phục:
ðiều chỉnh lại nồng độ NaCl trong nước muối cấp.
Cĩ thể pha lỗng nước muối cấp bằng cách thêm nước vơ khống vào hệ thống nước muối.
Nguồn cung cấp nước muối gặp sự cố:
Mực dịch trong ngăn Anolyte giảm do sự bay hơi nước. Mực dịch Anolyte quá thấp cĩ thể gây hỏng màng.
Nồng độ NaCl trong dịch Anolyte giảm. Nồng độ NaCl quá thấp cĩ thểảnh hưởng xấu tới màng.
ðiện thế các ngăn sẽ thay đổi khi mật độ dịng, nhiệt độ ngăn và nồng
độ dịch thay đổi.
Khắc Phục:
Nguồn cung cấp nước muối vào bình phải được kiểm sốt chặt chẽ và
được cài liên động với máy chỉnh lưu.
Nồng độ nước muối cấp giảm
Nồng độ NaCl trong dịch Anolyte giảm. Nồng độ quá thấp cĩ thể gây hại cho màng.
Khắc Phục:
Tăng tốc độ tuần hồn nước muối lên (tăng lưu lượng nước muối cấp vào bình).
ðiều chỉnh lại nồng độ của nước muối cấp vào bình.
Cĩ thể giảm lượng nước bổ xung vào vịng tuần hồn nước muối. Giảm tải chỉnh lưu.
Nhĩm HC03VS Trang 4444 4444
Nhiệt độ ngăn tăng lên. Tốc độ tăng nhiệt độ phụ thuộc vào hệ số K của ngăn. Nhiệt độ cao quá cĩ thể gây hại cho màng.
Việc phối trộn giữa nước vơ khống và dịch Catholyte khơng tốt. Dẫn
đến tình trạng nồng độ xút cao hoặc thấp cục bộ.
Khắc Phục:
Giảm tải chỉnh lưu.
ðiều chỉnh/ngưng cấp nước vơ khống.
Ngừng máy nếu hệ thống tuần hồn khơng thể khởi động lại sau 5 phút.
Dịch Catholyte cấp vào mỗi bình được khố liên động với sự hoạt
động của bình đĩ.
Nguồn cung cấp nước vơ khống gặp sự cố
Nồng độ xút tăng
ðiện thế các ngăn tăng.
Khắc Phục:
Ngừng máy nếu nồng độ xút khơng thể duy trì được trong khoảng an tồn cho phép.
Lưu lượng nước vơ khống cấp cao quá Nồng độ xút lỗng
ðiện thế các ngăn giảm
Khắc Phục:
Giảm lưu lượng nước vơ khống cấp tuỳ thuộc vào tải hoặc cĩ thể
ngừng cấp nước vơ khống trong một thời gian nhất định Cấp xút cĩ nồng độ cao hơn vào vịng tuần hồn xút.
ðể nhanh chĩng tăng nồng độ xút trong các ngăn ta cĩ thể giảm lưu lượng xút cấp_ Nếu như nồng độ xút đang ở ngưỡng nguy hiểm.
Nếu khơng cịn cách nào để duy trì được nồng độ thích hợp, tiến hành ngưng máy.
Nhiệt độ nước muối/dịch Catholyte cấp quá thấp
Nhiệt độ Anolyte thấp hơn nhiều so với bình thường (85 – 88 0C)
ðiện thế các ngăn tăng
Khắc Phục:
Cố gắng thiết lập lại nhiệt độ nước muối/dịch Catholyte cấp bằng cách
điều chỉnh lưu lượng hơi cấp.
Nhiệt độ nước muối/dịch Catholyte cấp quá cao
Vượt quá nhiệt độ hoạt động bình thường (85 – 88 0C).
Giới hạn trên nguy hiểm của là 95 0C. Nhiệt độ cao hơn nữa gây hại cho ngăn và cho màng.
Khắc Phục:
Nhĩm HC03VS Trang 4545 4545
Giảm tải chỉnh lưu.
Tăng cường việc làm nguội dịch Catholyte cấp. Tăng cường việc làm nguội nước muối cấp.
Nồng độ Ca, Mg và Sulphate quá cao
Màng bị gây hại mà khơng cĩ khả năng phục hồi Hiệu suất dịng cĩ thể giảm
ðiện thế cĩ thể tăng
Khắc Phục:
Khi nồng độ Ca, Mg và Sulphat quá cao, thì nên ngưng máy. Kiểm tra lại hệ thống tách Sulphate
pH dịch Anolyte tăng
Cĩ lỗ thủng trên màng, mà nhờ nĩ xút dịch chuyển qua ngăn Anolyte Việc axit hố nước muối gặp trục chặc
Khắc Phục:
ðiều chỉnh nồng độ xút bằng cách điều chỉnh lưu lượng nước vơ khống cấp
kiểm tra nồng độ NaCl trong dịch Catholyte của bình nào cĩ pH dịch Anolyte cao.
Kiểm tra hàm lượng O2 và H2 trong khí Cl2
ðiều chỉnh việc axit hố nước muối. Ngưng máy nếu thấy cần thiết.
6.8-Phương pháp kiểm tra chất lượng:
Kiểm nghiệm viên lấy mẫu NaOH ởđầu ra của bình đem đo tỷ trọng và chuẩn độ xác định được hàm lượng phần trăm của xút xem cĩ đạt yêu cầu khơng, nếu đạt nồng độ 31,5÷32,5% là đạt yêu cầu.
Nhĩm HC03VS Trang 4646 4646
IV KHU NƯỚC MUỐI NGHÈO:
Mục đích :
Xử lý loại bỏ các dạng hợp chất Clo và Clo hịa tan trong nước muối nghèo sau điện giải trước khi đưa về tái bão hịa.
Giải nhiệt nước muối cấp trước khi cung cấp cho điện giải.
1. Sơđồ cơng nghệ:
Dung dịch nước muối nghèo sau điện giải cĩ nồng độ 210- 220g/l cĩ chứa clo, do phản ứng trong quá trình điện phân tạo ra. Dd nước muối nghèo
được đưa vào thiết bị trộn DM501, rồi chảy tràn sang bồn chứa D501. Từ
D501 dd nước muối nghèo được bơm lên cột giải áp chân khơng C501(85%), cịn 15% cịn lại được bơm qua DM505. Tại đây được cấp 1 lượng axit HCl 32% từ bồn cao vị D518 nhằm hạ pH của nước muối nghèo xuống cịn 0- 0,5 tứ 1,5-2, để phân hủy clorat. HClO + HCl = Cl2 + H2O Bồn chứa D518 Trộn DM505 Khử clorat 505 Tạo chân khơng J501 Tháp ngưng tụ nước E501 4.2 5.1( HCl 32%) Chứa D501 Tháp giải hấp chân khơng (C501) Nuớc làm nguội ra 4.3 3.3A/B Nước muối nghèo sau điện giải Bộ trộn DM501 Chứa D502 Tháp khử Clo hồn tất C502 4.4(hồn lưu lại khu sơ cấp) 85% 15% 4.2 4.3 pha dd Na2SO3 D525 H2O Na2SO3
4.6( khử clo trươc khi trao
đổi ion ở khu thứ cấp)
Nước vào làm nguội
Nhĩm HC03VS Trang 4747 4747
Dung dịch từ DM505 tiếp tục được đưa xuống thịết bị khử clorat R505 lúc này tăng nhiệt độ lên khoảng 90-95oC
NaClO3+ 6HCl = 3Cl2 + NaCl + 3 H2O
Từ C501 , nước muối nghèo nhờ bộ phận tạo chân khơng hút 1 phần hơi qua tháp ngưng tụ E501 tách 1 phần clo ở dạng hơi. Tại R505 nhiệt độ được nâng cao lên 90-95oC quá trình phân hủy clorat xảy ra, 1 phần clo hịa tan được tách ra. Nước muối chảy tràn xuống D501, tập trung nước muối nghèo ởđiện giải tuần hồn trở lại.
Nước muối sau khi xử lí qua cột giải hấp chân khơng , lượng clo cịn lại < 50ppm. Sau đĩ được xử lí thep phương pháp hĩa học tại C502:
Cl2 + H2O = 0,5 O2 + 2HCl HCl + NaOH + NaCl + H2O
Vì vây pH được nâng lên 8- 9 bằng NaOH.
Ngồi ra cĩ khử 1 phần clorat trước khi vào C502 bằng Na2SO3 10%. Na2SO3 + Cl2 + H2O = NaHSO3 + 2 HCl