离子膜法电解制烧碱是目前世界上最先进的技术,与隔膜法和水银法相比,彻底解决了汞害和石棉的污染问题。但是在离子膜电解槽开停车时会产生一定量低纯度的废氯气,必须经过处理,否则不能达标排放。
处理废氯气可以稳定生产控制,有效地保护事故状态下电解槽等重要设备,有效地解决废氯气、事故氯气的排放,保护人身安全及周边环境。新矿集团泰山盐化工公司Ⅰ期烧碱设计生产能力为10万t/a,采用高电流密度复极式电解槽,配有1套废气处理装置。废气处理工艺采用烧碱吸收双塔工艺流程。
1、废氯气处理的原理
该公司采用的是碱液吸收法,该法不仅能有效地消除气态污染物,而且能将污染物转化成为有用的产品,具有一定的经济效益。本工序的主要任务是及时处理装置内开、停车氯气及事故氯气,以防止氯气污染环境。电解工序开停车产生的不合格氯气以及氯气在输送、处理过程中,因供电、设备等故障有可能使氯气压力突然升高,使氯气从安全装置排出系统,此时就需要及时处理这部分氯气。利用32%氢氧化钠溶液加水稀释后,在一定温度下通入氯气与稀释后的碱液在反应塔内进行反应。出现事故或停车时,可通过本工序尽量降低氯气压力,以防止污染环境或利于停车检修。木装置设计能力为处理满负荷生产时30 min的氯气量。废气处理的原理是用碱液吸收氯气，生成次氯酸钠.反应方程式如下:
Cl2+2Na0H→NaCIO+NaCl+H2O
由于该反应是放热反应，反应热使循环碱液的温度升高，会造成循环碱液对氯气吸收能力的卜降和次氯酸钠分解。为此，在反应过程中必须及时移走热量，控制反应温度在35℃以卜，避免有效氯分解。
2、离子膜制碱废气处理工艺
废气处理工艺流程见图1
32% NaOH溶液经管道送入配碱循环槽(6)，用生产水并通入压缩空气搅拌，配制成巧%碱液待用。电解工序来的事故氯气或氯氢处理工序的开、停车氯气及正常生产中液氯来的包装抽空气，液氯储槽来的安全阀氯气，氯氢处理工序超压排放的氯气，液氯来的尾氯和储罐的放空气等进入吸收塔(1)下部，与经过循环液冷却器(4)被冷冻水冷却的循环液逆流接触，进行吸收反应。从吸收塔出来的未反应完的含氯尾气再进入尾气塔(5)底部，与预先配制好的15%碱液反应，进一步除去其中的氯气，达到环保排放标准的尾气经尾气风机(9)排入大气。通过压力自动控制调节风机入口的对空阀开度，保证系统操作压力稳定。从尾气塔底部出来的吸收液流入配碱循环槽( 6)，由尾气塔循环泵(7)经尾气塔冷却器(g)冷却后打回尾气塔与氯气继续反应，直至循环液中NaOH质量分数降低至10%时，用循环泵打至循环槽(2)，作为吸收塔(1)的循环液。
从吸收塔底部出来的吸收液流入循环槽(2)，由吸收塔循环泵(3)经吸收塔冷却器(4)冷却后打回吸收塔，与氯气继续反应，直至循环液中NaOH质量分数低于5%时，用吸收塔循环泵送至次氯酸钠配制岗位，生产合格的次氯酸钠液供烧碱一次盐水工段及PVC装置使用。
废气处理装置主要设备及型号见表1
由图1可知，双塔吸收废氯气处理工艺中，第1塔作为废氯气处理主塔，第2塔作为保护塔，每塔独自循环吸收碱液，成为2个循环吸收系统。与单塔流程相比，双塔流程的优点是吸收而积增加，即气液相接触时间更长，反应更完全，特别是在事故状态卜对大量氯气的处理更加充分;其次，当一塔循环吸收系统的设备发生故障时，另一塔循环吸收系统仍可以发挥作用，全厂的废氯气处理装置不至瘫痪。木工序碱液循环泵及尾气风机均设有应急电源。
3、工艺操作中注意要点
(1)严格控制操作温度。由于该吸收反应是放热反应，在反应过程中必须及时移走热量，及时调节循环碱液冷却器的冷冻水阀门，严格控制吸收反应温度在35℃以卜，以提高吸收能力和次氯酸钠产品质量。
(2)密切注意废氯气系统压力的变化。确保废氯气系统压力控制在负压，严禁氯气外泄。
(3)控制吸收塔循环液和尾气塔循环液中NaOH含量在要求范围内，以免过氯化反应。同时保证循环液在循环槽、循环泵、冷却器、塔等设备之间循环。
(4)风机运转时，注意观察尾气的排放情况。
(5)运行过程中注意观察循环液颜色变化，成品次氯酸钠溶液(有效氯≥10%)的颜色为浅黄绿色透明液体，待循环碱的pH值为12.5~13.5时，做好更换新碱液的准备工作，当pH值为11.012.0时，反应达到终点。
(6)配碱泵、碱液循环泵主泵与备用泵要经常交替使用，以防管路和设备结盐堵塞。
4、结语
本废氯气处理装置经过近1年多的连续运行，设备运行情况良好，符合生产工艺要求。处理后排出的废气经检测含氯质量浓度≤1mg/m³ ,完全达到环保要求。该工艺不仅解决了离子膜生产中的废气处理问题，而且将废氯气回收转化为用途广泛的次氯酸钠产品，具有较好的经济效益。这为紧急情况卜处理大量的外逸氯气提供了保证，不仅保护了环境，保证了工人的生命安全，也间接提高了企业的经济效益，使企业走上可持续发展道路。
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