电解制备二氧化氯产品研发过程介绍

综合法二氧化氯发生装置研发过程

河北普成电力技术有限公司

我公司生产的综合法二氧化氯发生装置主要由二氧化氯发生单元、存储单元、加药单元和控制单元组成，二氧化氯发生单元是整套装置的核心组件。二氧化氯发生单元主要由电解系统、反应系统和相关传输组件组成。存储单元主要由二氧化氯储罐、盐酸储罐和相关传输组件组成。加药单元主要由加药泵和相关传输组件组成。控制单元主要由动力柜、整流柜、控制柜和相关安全控制组件组成。

一、我公司二氧化氯发生装置-发生单元的发展历程

1、电解部分的研发过程

前四代产品的电解部分（电解槽）为单一箱式结构，即电解单元（极板组，一般为四组）浸泡在一个充满电解液的箱体内，与箱体通称电解槽。外壳和极板组壳体一般情况下使用PP材料加工。在电解槽内完成含低浓度氯酸钠的电解液的电解，并形成含高浓度氯酸钠电解液。采用的电解电压相对较高（50-90伏），电流较小（一般500A以下）。

理论和大量的实践证明，这种电解槽的布置方案存在缺陷，极板会在短时间内电腐蚀失效，虽然进行大量的结构优化不能解决这一问题。同时由于PP材料对氧化性介质（次氯酸和二氧化氯）的耐蚀性较差，腐蚀后的材料碎末污染电解液，堵塞极板，加快极板的腐蚀。见附图1至图3。

在大量试验的基础上，研制出新一代电解槽结构，新结构电解单元与氯酸钠生成部分分离，彻底解决了极板的腐蚀和堵塞问题，解决了外壳腐蚀泄露问题，保证了电解部分的使用寿命。见附图5至图6。

图1 极板堵塞 图2 极板变形、腐蚀

图3 电解槽内PP 板的腐蚀 图4 ClO 2反应器内PP 板的腐蚀

图5 电极板无变形、杂质 图6 电解槽内无腐蚀、杂质

2、反应器的研发过程

前几代产品的反应器材质应用容易加工的PP材料，供液泵采用磁力泵逐步采用计量泵。

一方面PP材料对氧化性介质的抗腐蚀性较差，使用寿命短，同时腐蚀碎末污染电解液；另一方面PP材料的使用温度受限制，不能有效的消耗盐酸原料，从而影响电解部分氯酸钠的生成效率，长期运行不能满足满出力要求。反应器的腐蚀情况见图4。

新一代反应器采用钛材加工，经过优化设计，可实现对盐酸原料的彻底消耗，保证电解部分的满出力运行。反应器见图7。

图7 新型钛材二氧化氯反应器

3、氢气处理装置的研发

电解过程产生的氢气是通过排氢风机稀释排空的。我公司设备自第三代产品就设计了氢气处理装置，一方面是保证排氢系统的安全，一方面是处理电解

过程产生部分氯气，避免对环境的污染，处理后的水溶液含有一定浓度的次氯酸钠，可回收使用。见图8。

图8

4、吸收系统的研发

前几代产品的反应器生成的二氧化氯气体是通过吸收塔原理提取的，通过大量的实践发现，这种工艺受反应器出力、现场水压的变化和温度等因素的变化影响，造成二氧化氯气体的提取不完全，从而影响设备的出力，污染环境。我公司发明了专有的二氧化氯气体提取系统，可保证生成气体的100%吸收，并从第四代产品开始成功应用。

5、材料应用变化

我公司综合法二氧化氯装置从第五代产品开始，关键设备及管路均采用钛材或衬四氟材料制作，避免设备无泄漏、确保设备的使用寿命。

二、几代产品发生单元的附图

图9 第一代 图10 第二代

图11 第三代 图12 第四代

图13 第一代～第四代电解系统极板组

图14 第五代

表：历代产品发生单元材料及主要配置

注：TA2—金属钛材料；PP—聚丙烯