氯化聚乙烯企业废盐酸资源化工艺研究——电解法

摘要

废盐酸的回收方法中，研究较多的一是针对钢铁生产（或加工）行业开展的研究与实践，其主要是喷雾焙烧法、萃取法与蒸发法，二是氯化聚乙烯、聚氯乙烯及异氰酸酯类企业生产所产生的不含亚铁离子且纯度较高的稀盐酸，主要采用蒸发浓缩法进行回收。然而由于水的潜热很大，稀盐酸蒸发浓缩能耗太高，从经济上讲没有回收价值，此外设备腐蚀严重也是其未能持久运行下去的一个主要原因。因此本文针对纯度较高的氯化聚乙烯企业稀盐酸，研究和探索一种新的回收方法。
　　 该方法主要是结合了盐酸电解技术和氯碱工业，在自制的电解槽中，以稀盐酸替代水作溶剂溶解食盐进行电解制备氯气。通过控制反应条件使盐酸电解回收氯气，从而达到其资源化的目的。
　　 (1)根据盐酸电解工业和氯碱工业生产使用的电解槽自行设计实验室电解槽单元，分为阴极室和阳极室，两室由隔膜隔开。电解液采用下进上出的循环方式，电解生成的气体与电解液一起自上部出口排出，进入气液分离器。
　　 (2)对于新设计制作的电解槽单元，要通过试验测定其流动特性。以氯化钾为示踪剂，通过脉冲响应法试验研究了电解槽单元的停留时间分布情况，并用等体积多釜串联模型进行分析得出其最佳流量范围。
　　 (3)通过试验测出在常温下1％-15％HC1中NaCl的溶解度，并根据试验结果配置不同浓度的混合电解液。通过静态电解试验得出电解液温度、电流密度及电解液浓度与槽电压之间的一定关系，且得出槽电压比工业盐酸电解以及氯化钠电解的槽电压高的结果，并有部分电压降转变为热量。静态电解试验的结果与后期的动态电解试验结果有部分不符，主要原因是静态电解没有考虑电解液流量的影响，而从结果可以看出，电解液流量对槽电压的影响十分重要。
　　 (4)动态电解试验分几部分进行，初步正交试验得出各因素与槽电压、电流效率的关系，以及各个影响因素对其影响的显著性；分别研究各个因素对槽电压和电流效率的影响采用单因素试验进行；根据单因素试验的研究结果，重新选择研究水平再次进行正交试验，从而得出电解反应进行的最佳条件为：电流密度0.2A/cni2，电解液流量8mL/min，电解液温度60℃，电解液浓度wt％HCl为7％的NaCl溶液。对于电流效率的影响率大小关系为：电解液流量＞电流密度＞电解液浓度＞电解液温度，对于槽电压的影响率大小关系为：电流密度＞电解液流量＞电解液温度＞电解液浓度。在该条件下进行了验证试验得出槽电压为4.1V，电流效率为95.11％。但是对于各影响因素之间的具体变化规律没有进行深入全面的研究，因此又根据前期试验的结论进行了单因素对比试验，得出电流密度、电解液流量、电解液温度和电解液浓度之间的相互关系，并分析了游离氯含量与电流密度、电解液浓度之间的关系。