SensoTech公司的超聲波濃度計應(yīng)用-氯堿電解
1. 背景介紹
氯堿電解是化學(xué)工業(yè)中的一項重要工藝。氯、氫、鹽酸和燒堿產(chǎn)品都由氯化鈉生成。制造方法有三種：隔膜法，薄膜法和混汞法。
LiquiSonic® 分析儀可有利地應(yīng)用在該三種方法的不同工藝步驟中。為客戶降低原料消耗、能耗并提高產(chǎn)量。
2. 工藝步驟及客戶收益
2.1 溶解站和鹽水凈化
原料氯化鈉（NaCl）通過蒸發(fā)海水或者鹽類礦床的機械或溶解開采而獲得。粗鹽水包含在電解時堵塞隔膜或薄膜的細孔并因此明顯降低隔膜或薄膜壽命的雜質(zhì)及鈣鹽或鎂鹽。因此，需通過加入燒堿將雜質(zhì)沉積在攪拌設(shè)備容器（溶解容器）內(nèi)。雜質(zhì)沉積后，通過壓力式過濾器將該雜質(zhì)進行分離。
鹽水濃度純度對后續(xù)電解十分重要。LiquiSonic® 分析儀可以在任何時候精確測量鹽水濃度。在機械采鹽情況下將該分析儀安裝在溶解站，或者在巖洞開采時安裝在鹽水供應(yīng)商的轉(zhuǎn)運站處。
優(yōu)勢:
·避免在鹽水凈化過程中的質(zhì)量問題
·延長隔膜壽命
·來料檢驗（巖洞開采時）
·降低水和/或者蒸汽消耗（鹽溶解時）
·降低電能消耗
2.2 電解
通過采用電能，鹽（NaCl）分解為氯氣（Cl2）、燒堿（NaOH）和氫（H2）。為此，主要采用以下兩種方法：隔膜法和薄膜法。
通過這兩種方法，發(fā)生兩種相同的電化學(xué)反應(yīng)：NaCl流入電解槽陽極室，而CI2分離為氯氣。之后，溶液進入陽極室，從而形成H2和NaOH。
這兩種方法的決定性區(qū)別在于陽極與陰極的分離技術(shù)，其對生成的燒堿的純度及濃度十分重要。
在這兩種方法中隔膜和薄膜的成本較高。
LiquiSonic®分析儀可用于精確確定陰極電解液的濃度，確定可能導(dǎo)致電解器無效的因素并抵消這些因素。實現(xiàn)延長最優(yōu)的隔膜壽命。
不管采用哪一種方法，陰極電解液都涉及NaOH溶液（薄膜法）或者NaOH-NaCl溶液（隔膜法）。3 種成分的混合物的濃度測量通過LiquiSonic®40分析儀完成，且在該分析儀中，超聲傳感器與電導(dǎo)探針相連接。
優(yōu)勢:
·通過在工藝中直接進行連續(xù)濃度測量，可最大化電解器的有效度
·節(jié)能降耗
·減少人工密集比較分析量
·延長隔膜壽命
2.3 燒堿濃縮
市場現(xiàn)有燒堿（NaOH）典型濃度為45wt%-50wt%。由于從電解槽中獲得的NaOH的濃度僅為12wt%-33wt%，需將溶液在串聯(lián)蒸發(fā)器中進行濃縮。
當(dāng)溶液含有NaCl（隔膜法），在蒸發(fā)過程中，燒堿中的多余的鹽以晶體形式沉積。這樣NaOH濃度升到45wt%-50wt%。
在蒸發(fā)器之后，該LiquiSonic®分析儀可在任何時候持續(xù)確定燒堿的濃度。同時該分析儀可監(jiān)測之后的燒堿稀釋為用戶專用的產(chǎn)品濃度的過程。
優(yōu)勢:
·燒堿持續(xù)濃縮監(jiān)測
·蒸發(fā)過程中降低能源成本
2.4 氯氣干燥
氯氣在進一步處理前必須脫除其水分，因為在水分含量高于30 ppm時其腐蝕性會升高。干燥時氯氣進入吸收塔并通過高濃縮硫酸（80 - 99 wt% H2SO4 ）吸收其水分。
該干燥工藝的有效率對氣體的生產(chǎn)率和質(zhì)量有顯著影響。這是為什么需要精確測量H2SO4濃度的原因。
LiquiSonic® 分析儀可實現(xiàn)在線安全監(jiān)測H2SO4濃度，并能測量電導(dǎo)率和密度。
優(yōu)勢:
·取消人工密集抽樣
·連續(xù)監(jiān)測H2SO4濃度
·80wt%-100wt%H2SO4之間的明確濃度測定信號
·確保了所需的Cl2干燥度以防止其對系統(tǒng)的腐蝕
2.5 鹽酸生產(chǎn)
電解器陽極生成的氯氣和所添加的氫氣是合成鹽酸的基材。為此，將這兩種氣體注入一個燃燒器，這兩種氣體將在燃燒器內(nèi)反應(yīng)形成氯化氫。之后所形成的HCl氣體從燃燒室蒸發(fā)進入一體式等溫降膜式吸收器。在此HCI氣體通過水和稀酸液吸收，并形成濃縮鹽酸（37wt%HCl）。
通過該LiquiSonic®分析儀可進行鹽酸濃度的連續(xù)監(jiān)測。鹽酸濃度的連續(xù)監(jiān)測可以識別與目標(biāo)濃度的偏差及進行相應(yīng)反應(yīng)。
優(yōu)勢:
·鹽酸（20-40wt%HCl）濃度的連續(xù)監(jiān)測
·確保非常精確的目標(biāo)濃度