国内外氯酸钠的生产和装备技术
国内外氯酸钠的生产和装备技术
氯酸钠广泛应用于纸浆、高氯酸盐、亚氯酸盐、水处理等领域。随着科技、经济的发展，其使用领域在不断地拓展。全球氯酸钠生产能力近350万t/a，其中北美、欧洲(主要北欧)占近80％。氯酸钠实际产量近300万t/a，年消费量以3％一4％的速度递增。中国氯酸钠生产近两年发展很快，总生产能力突破20万t/a，实际产量约l5万t/a，另有数万t在扩建或在前期工作中。笔者曾多次访问、考察北美、欧洲等全球几个大的氯酸钠生产公司及其所属工厂、知名的工程公司、电解槽及涂层制造公司，介绍了国外发达国家氯酸钠生产中的盐水精制、电解、结晶等主要工序和关键设备，以及环境保护情况。同时也介绍了中国的氯酸钠生产工艺和设备，指出了中国氯酸钠的发展机遇。
l国外氯酸钠概况
1.1规模大且单条生产线生产能力高瑞典的EKA、加拿大的ERCO和CANEXUS、芬兰的KEMIRA 是全球最大的4家氯酸钠生产和销售公司，其产量占全球的75％_1J。发达国家氯酸钠单条生产线的经济规模为5万t/a以上。全球最大的氯酸钠生产和经销公司是瑞典的EKA公司，其总公司是荷兰的阿克苏·诺贝尔公司，年产量在80万t以上，公司所属的最小氯酸钠生产线也在4万t/a。由于北美、北欧有极其丰富的森林、水电资源，有的氯酸钠厂就建在大型纸浆厂边上，直接向纸浆厂提供氯酸钠溶液或未烘干的氯酸钠产品，用槽车运送或直接用管道泵送，多余产品烘干后用1t/袋的包装袋包装外销。
1.2生产线自动化程度和劳动生产率高
氯酸钠生产线大都全程采用数据控制系统控制，一条5万～10万t/a的生产线包括管理、维修人员只有30～40名员工。如加拿大的ERCO公司在温哥华的一家工厂，年产氯酸钠5
万t，员工共28名。其中正副经理2名，秘书接待1名，维修工人4名(均具备电器、仪表维修和焊、割、钳、车技能)，成品包装仅1人负责。
1.3生产工艺与设备
1.3.1盐水工序
北美、欧洲氯酸钠生产所用氯化钠均为精制氯化钠。精制氯化钠中镁、钙含量极低，溶解后可直接精滤，因而盐水精制工序生产线短，只有极少量废渣排出。盐水质量直接影响电耗和洗槽的周期。国外公司十分注重盐水精制工作，如采用膜过滤、离子交换树脂等技术，其杂质质量分数可降至2×10～。
1.3.2电解工序
1.3.
2.1电解槽
电解是氯酸钠生产的最主要工序。电解槽是氯酸钠生产的最关键设备，它的水平体现企业的装备水平。因此，各大公司特别重视选择、开发电解装臵。国外几个大公司大部分使用外循环单极电解槽，部分(R6法生产)纸浆厂配套生产氯酸钠的电解装臵是复极式电槽。外循环汽提单极电解槽最先由法国克莱布斯(KREBS)工程公司开发。它是由1个反应器带5个电解槽组成1个电解单元，一条生产线带有多个反应器。在这个基础上，其他公司纷纷开发各具特色的外循环电解槽，其技术特点大同小异。20世纪70—80年代是氯酸盐电解槽创新发展最活跃的时期，当然这还得感谢意大利迪诺拉公司70年代初最先把钛基涂钌金属阳极用于氯碱电解槽，氯酸盐行业也得以受益，掀起了电解槽创新热潮。其中最为成功的是芬兰的诺基亚(NOKIA)化学品有限公司开发了1个反应器带成百个电解槽的装臵。该技术巧妙地解决了电化学腐蚀等一系列问题，使装臵结构和操作简化，电流效率又高。目前国外的电解装臵大都是由法国克莱布斯工程公司和芬兰的诺基亚化学品有限公司两种槽型发展起来的，单条电解生产能力一般为3万～5万t/a，直流电流一般为90～130kA。由于国外电解槽造价高，电流密度选择较高，一般为2500～3000A/m，所以氯酸钠电解电耗都在5800kW·h/t，电流
效率94％～95％。
1.3.
2.2布局
国外的电解生产线与整流器同处一厂房内，没有任何隔离。整条生产线显得布局紧凑，操作方便。
1.3.
2.3电解废氢气的处理
国外电解氢气的处理均通过吸收塔用碱吸收，吸收液返回系统循环利用。此项可以提高电流效率0.5％。
1.3.3成品结晶工序
成品结晶工序决定着产品的主要质量指标，几乎所有生产线都选用真空结晶技术。根据生产线产量的大小选择不同循环方式的真空结晶器：3万t/a以下选用外循环式真空结晶器；3万t/a以上选择内循环式真空结晶器。大气冷凝器分别选用列管式冷凝器和淋式冷凝器。抽真空选用水环式真空泵。真空结晶的热源是电解反应的余热。为了制成大颗粒晶体还配臵其他专有装臵，助长晶粒长大。
德国麦索(MESO)公司是全球最大的结晶器专业设计制造商，不少大公司均使用其结晶技术。中国福一化于1998年引进该公司的结晶技术。成品分离均采用卧式自动卸料离心机。烘干大都选用沸腾床干燥器。
1.3.4环境保护
发达国家十分注重环境保护，生产过程实现全密闭循环，几乎做到整个工厂零排放。由于原料盐是精制盐，废渣排放极少；废气中的氯全部回收利用，没有废气排出；洗液、雨水通过室外雨水沟全部回收处理，有的工厂基建前地下就铺橡塑板，保护地表不受废液侵袭；工厂搬迁时做到还地于原生态。
2中国氯酸钠概况
2.1生产规模
中国氯酸盐的生产长期以来以氯酸钾为主，氯酸钠近2～3a发展较快，但总体水平还处在初级阶段。除福一化(8万t/a)和内蒙兰太(5万t/a)规模达到经济规模外，单条万t级生产线有四川大陆希望、青海苏青、万州索特、江西万安等。中国氯酸钠生产能力约20万t/a，实际产量约15万t/a，只是发达国家1～2个工厂的生产能力。
2.2生产工艺和设备
2.2.1盐水工序
中国氯化钠原料采用矿盐、卤水、海盐。由于原料杂质多，所以精制生产线比国外长。另外，由于原料精制设备简陋，所以精盐水钙镁质量分数均在5x10以上。由于精制盐水钙镁含量高，因此槽压升高快，洗槽周期短，一般3个多月洗槽1次。进行盐水二次精制，使钙镁质量分数降至1×10级，以及降低电耗、延长洗槽周期是盐水改造的目标。
2.2.2电解工序
电解装臵除内蒙兰太、青海苏青、大连北方引进类似克莱布斯电解槽(即1个反应器带5个电解槽)外，其他公司大都使用笔者主持开发的1个反应器带生产线所有电解槽的汽提外循环氯酸钠电解装臵(即FA，FG，FY系列)，最大的一条生产线是1个反应器带70个电解槽，单槽阳极面积40m，直流电流96kA，年氯酸钠生产能力可达3.0万t，1998年投入运行至今。由于中国电解槽造价比发达国家低，综合电价及运行的经济性将中国电解槽设计电流密度定位在2000A/m，经实践证明是合理的。
近两年，为了更加完善电解槽加工制造中的不足之处，对一些结构要素进行了优化。温州泰佛龙实业有限公司开发了TY型系列电解槽。该系列电解装臵单槽阳极面积2～45m，单条生产线氯酸钠生产能力可达4.0万t/a。
目前中国电解装臵必须解决的问题是：由于过度竞争，导致短期行为，使阳极涂层使用寿命
偏短(个别不稳定)。根据国外经验，如涂层贵金属量在原有基础上提高2～3倍，配方合理，加工工艺控制严格，阳极涂层使用寿命应该在10a以上。
2.2.3结晶工序
内蒙兰太、青海苏青引进原加拿大斯特林(SPC)公司结晶设备；福一化引进德国麦索公司结晶技术和关键设备，且综合吸收其他公司的技术，研制出一套新的真空结晶器(90t/d)；大连北方、四川大陆希望、万州索特、江西万安等也相继开发各具特色的真空结晶器。这是个很好的开端，但目前能生
产符合国外纸浆厂要求流动性好、品质高的1t/袋包装的氯酸钠产品只有福一化等少量厂家。根据笔者经验，要越过这一门槛，当费一番工夫。
投入技术力量，生产高标准、适用于国外市场需要的1t/袋包装的氯酸钠，对于氯酸钠行业是不容忽视的重要问题。
3中国氯酸钠的发展机遇
1)欧美市场氯酸钠的生产受国际能源费用、人工费用、运输费用上涨，以及货币对美元升值等因素的影响，产量已调低(有的生产线已停产)，产品供不应求，欧美市场氯酸钠价格较大幅度提价。原来氯酸钠国际市场价格长期都在450美t左右，现已涨到600美t。原来氯酸钠出口350美t，现在超过500美t。原来亚太市场均为欧美占据，现可进入欧美市场。市场变化给中国出口提供了好的机会。2)中国城市节日烟花鞭炮解禁，促进了烟花行业的发展，又遇氯酸钾使用政策性的调整，加快了高氯酸钾发展对氯酸钠的需求。3)中国经济的快速发展和消费水平的提高，使氯酸钠的应用领域不断扩大，如电子、环保、消毒、石油开采等行业内需加大。4)中国纸浆工业、亚氯酸钠、高氯酸钠、高氯酸铵等的发展也增加对氯酸钠的需求。以上种种因素都极大地刺激氯酸钠的供需，特别是国际市场的变化，给我们提供一个发展的大空间。国际知名大公司早已看好中国的生产与市场。
4几点体会
1)得益于中国经济的高速发展，氯酸钠(盐)的发展遇到了好的机遇，要珍惜、把握这个机遇。规模较大的企业要投入技术力量、设备，做好产品与国外大公司用户的接轨工作，到国际市场去争位子，扩大生产和销售空间。2)规模较小的企业要利用这个机遇发展壮大自己，进行技术改造，改善生产条件，提高装臵水平和产品质量，提高竞争力。3)氯酸钠(盐)设备制造的厂家，要努力提高自身的制作水平与技术水平。中国电解装臵生产工艺属于国际先进水平，制作水平也要向国际水平靠拢。4)回顾中国氯酸钠(盐)发展走过的道路，深感科技进步、创新的重要。坚信通过整合行业的技术力量，中国的氯酸钠行业完全有能力在国际市场中占有重要的一席之地。