¿Cuáles son los problemas de incrustación por contaminación con Ca2+ y Mg2+ en los electrolizadores de las plantas de cloro-álcali y cuáles son las medidas correspondientes?

En cloro-álcali En la producción química, Ca2+ y Mg2+ son las dos impurezas catiónicas más comunes y dañinas. El exceso de iones de calcio y magnesio ingresa a la electrolizador junto con la salmuera refinada y migran hacia el cátodo bajo el campo eléctrico. Penetran la capa de ácido carboxílico de la membrana de intercambio iónico, experimentan reacciones químicas en condiciones electrolíticas y los precipitados de hidróxido resultantes se depositan en los canales iónicos de la capa de ácido carboxílico, causando el bloqueo de los microporos de la membrana de intercambio iónico y la formación de incrustaciones en la superficie del electrodo. Esto conlleva una serie de problemas, incluyendo un aumento del voltaje de la celda, una disminución de la eficiencia de la electrólisis y el envejecimiento y daño de la membrana de intercambio iónico. En casos graves, puede provocar una parada no planificada de la planta, lo que resulta en pérdidas económicas significativas para la empresa. Manifestaciones cuantitativas del daño: aumento sostenido del voltaje de la celda (parte irreversible) con una tasa de aumento que supera con creces el envejecimiento normal; disminución de la eficiencia de la corriente; y rendimiento general de la membrana irrecuperable.

Causas principales:

1. La sal cruda es la materia prima básica para la preparación de salmuera. En la producción industrial, las fuentes de sal cruda incluyen sal marina, sal de roca y sal de lago, con diferencias de calidad significativas entre ellas. Si los lotes de sal cruda entrantes cambian con frecuencia y el control de calidad es deficiente, pueden producirse grandes fluctuaciones y un exceso de impurezas de calcio y magnesio.

2. Durante el refinado de la salmuera, los agentes refinadores de sosa cáustica, carbonato de sodio y cloruro férrico deben dosificarse con precisión según el caudal de la salmuera cruda y su contenido de impurezas. Una dosificación insuficiente provoca reacciones de precipitación incompletas de calcio y magnesio, lo que hace que el calcio y el magnesio de la salmuera primaria superen los límites permitidos; una dosificación excesiva aumenta el consumo de reactivos e interfiere con las condiciones de operación posteriores, deteriorando la calidad de la salmuera. Asimismo, el pH de la reacción, la temperatura, la intensidad de la agitación y el tiempo de residencia son condiciones clave para la eliminación de calcio y magnesio. La pérdida de control de estos parámetros provocará reacciones incompletas, lo que impedirá que la filtración retenga las impurezas y, en última instancia, dará como resultado indicadores de calcio y magnesio no conformes en la salmuera refinada.

3. El bloqueo de los decantadores del tubo clarificador, el fallo de la separación sólido-líquido del preprocesador y la obstrucción o el daño de los poros de la membrana Kelai pueden provocar una retención incompleta de los precipitados de calcio y magnesio, lo que permite que fluyan a los procesos posteriores con la salmuera.

4. En el proceso de refinación secundaria, si la resina quelante en la torre de resina quelante no se regenera completamente, el ciclo de regeneración es demasiado largo, la resina ha llegado al final de su vida útil o el cloro libre no se elimina completamente antes de entrar en la torre de resina causando daño oxidativo a la resina, su capacidad de intercambio iónico para eliminar iones de calcio y magnesio disminuirá directamente.

5. La corrosión del acero al carbono o del acero inoxidable de baja calidad en el sistema de salmuera bajo ambientes de salmuera a alta temperatura y trazas de Cl2 conduce a la fuga de Fe3+ en la salmuera.

Métodos de tratamiento:

1. Se realizó una parada de emergencia del electrolizador y este se lavó dos veces con agua pura a una temperatura que no superara los 40 grados centígrados.

2. Diagnostique la fuente de contaminación: tome una muestra del puerto de muestreo de la salmuera de alimentación y analice Ca2+/Mg2+ (para confirmar si superan los estándares); revise los registros de análisis de la salmuera secundaria y los registros de regeneración de la torre de resina de las últimas 24-72 horas para confirmar el punto de tiempo de saturación; abra el puerto de inspección de la torre de resina para observar el color de la resina (normal: amarillo claro; daño oxidativo: marrón oscuro/negro) y verifique si hay roturas; rastree los registros de dosificación de productos químicos, las condiciones de reacción, el diferencial de presión de filtración, etc.

3. Medidas a corto plazo tras confirmar la fuente de contaminación: Cambiar a la torre de resina de reserva, sustituyendo la torre de resina contaminada por una torre de reserva recién regenerada; regenerar inmediatamente la torre de resina contaminada; aumentar la dosis del agente refinador primario como medida temporal; reducir la densidad de corriente: disminuir la fuerza impulsora de transferencia de masa de Ca2+/Mg2+ hacia la membrana para ralentizar un mayor daño.

4. Medidas a medio plazo tras confirmar la fuente de contaminación: Analizar y confirmar si se trata de un problema de regeneración, fin de la vida útil de la resina, refinamiento primario insuficiente o un cambio en la fuente de sal; corregir los parámetros de operación, ajustando el ciclo de regeneración, la cantidad de dosificación o la temperatura de operación según la causa raíz; evaluar el grado de daño de la membrana, estimando el daño irreversible producido a través de la magnitud del aumento del voltaje de la celda y la disminución de la eficiencia de corriente. Si el voltaje de la celda ha aumentado en más de 50 mV y no se recupera con el cambio de las condiciones de operación, se debe considerar la planificación temprana para el reemplazo de la membrana.

5. Medidas a largo plazo tras confirmar la fuente de contaminación: (1) Sustitución de la membrana: El daño a la membrana causado por Ca2+/Mg2+ es irreversible. Si el aumento de voltaje ha afectado significativamente la eficiencia económica (consumo de energía adicional > coste de la sustitución prematura de la membrana), se debe proceder a su sustitución; (2) Mejora sistemática: Si se producen fugas de Ca2+/Mg2+ repetidamente, se deben realizar mejoras desde la fuente: actualizar el equipo de filtración de precisión, añadir monitorización en línea, sustituir por una resina de mayor capacidad de intercambio y cambiar a fuentes de sal con menor contenido de impurezas.

En el proceso de refinación de salmuera de la industria cloroalcalina, todo el proceso garantiza que la salmuera que ingresa al electrolizador cumpla con estándares de pureza extremadamente altos mediante dos etapas de tratamiento físico y químico riguroso. La refinación de salmuera es un proceso de ingeniería sistemático que exige una atención al detalle excepcional. Solo mediante la combinación de un control estricto de los parámetros del proceso, operaciones estandarizadas de dosificación y regeneración, y una configuración científica de los equipos, se puede prevenir fundamentalmente el bloqueo y la corrosión de la membrana de intercambio iónico inducidos por impurezas, manteniendo así una alta eficiencia de corriente y prolongando la vida útil de los equipos principales.