IMPORT SUBSTITUTING EQUIPMENT AND TECHNOLOGIES FOR SODIUM HYPOCHLORITE PRODUCTION

Ершова Л.В.¹, Волков В.Н.², Тимофеенко О.П.³

^1,2,3 Эксперт по объектам нефтехимии ООО НПП «ПромТЭК», Ростов-на-Дону

ИМПОРТОЗАМЕЩАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ

Аннотация

Целью данной работы являлось ознакомление с импортозамещающими технологиями и оборудованием по производству гипохлорита натрия. Были рассмотрены плюсы и минусы отечественных установок по производству гипохлорита натрия, а также произведена оценка их конкурентоспособности. В результате можно сделать вывод о возможности замещения импортного оборудования отечественными установками.

Ключевые слова: гипохлорит натрия, электролиз, импортозамещение.

Ershova L.V.¹, Volkov V.N.², Timofeenko O.P.³

^1,2,3 Expert petrochemical facilities of expert organization «PROMTEK» Rostov-on-Don

IMPORT SUBSTITUTING EQUIPMENT AND TECHNOLOGIES FOR SODIUM HYPOCHLORITE PRODUCTION

Abstract

The aim of this paper is to introduce the import substitution technologies and equipment for the production of sodium hypochlorite. It was considered the pros and cons of domestic plants for the production of sodium hypochlorite, and the estimation of their competitiveness. As a result, it can be concluded about the possibility of substitution of import equipment by domestic plants.

Key words: sodium hypochlorite, electrolysis, import substitution.

Метод электролитического получении раствора гипохлорита натрия известен с конца XIX века и хорошо изучен [1]. В силу ряда преимуществ он по-прежнему остается перспективным и в последнее время находит все более широкое практическое применение. При этом метод постоянно совершенствуется и модернизируется в направлении улучшения эколого-экономических показателей технологического процесса.

В настоящее время в Ростовской области продолжается процесс постепенного перевода работы водоочистных станций на использование гипохлорита натрия вместо жидкого хлора.

В России для разработки технологии, строительства и монтажа установок ранее привлекались известные иностранные фирмы – «Newtec Umwelttechnic GmbH», «Wallace & Tiernan». Руководство Ростовского Водоканала, предварительно ознакомившись с работой установок зарубежных и российских производителей, приняло решение обратиться с заказом к отечественной компании ООО НПП «Экофес» (г. Новочеркасск, Ростовская область) [2].

Зарубежные установки обходятся значительно дороже отечественных, при этом удельный расход соли и электроэнергии на получение 1 кг эквивалентного хлора соизмеримы. По мнению специалистов Ростовского Водоканала, комплектация насосным, дозирующим и емкостным оборудованием, трубопроводами и запорно-регулирующей арматурой, средствами автоматического управления и контроля технологическим процессом, дизайн, качество изготовления и монтаж установок «Хлорэфс» (НПП «Экофес») и установок известных, зарекомендовавших себя иностранных фирм («Grundfos», «Etatron D.S.», «FLUX», «F.P.Z. Effepizeta S.r.L.», «Van De Lande BV» и др.), находятся па высоком уровне и вполне сопоставимы.

Выбор НПП «Экофес» был обусловлен не только значительно меньшими финансовыми затратами на реализацию проекта, но и технологическими решениями, позволяющими использовать при производстве гипохлорита натрия поваренную соль любой марки (даже самой низкосортной и соответственно наиболее дешевой) без каких-либо осложнений и трудностей.

Более чем 18-летний опыт эксплуатации установок «Хлорэфс» на 250 объектах Южного федерального округа показал, что основным их недо­статком является невысокая надежность работы, связанная с образованием отложений карбоната кальция на поверхности катодов электролизера. Это приводит к нештатному режиму электролиза, перегреву и деформации электродной системы, разрушению оксидно-рутениевого покрытия анодов. Для предотвращения катодных отложений необходимо удалить из воды ионы кальция и (или) гидрокарбоната.

Известные компании «Newtec» и «Wallace & Tiernan» для удаления катионов жесткости из воды, идущей на приготовление насыщенного и ра­бочего растворов соли, комплектуют электролизные установки Na-катионитовыми фильтрами. Первые установки «Хлорэфс» также предусмат­ривали умягчение воды Na-катионированием, однако выяснилось, что этот прием теряет смысл из-за вторичного насыщения воды кальцием вследствие низкого качества используемой поваренной соли. Именно поэтому иностранные фирмы считают обязательным применение не только глубоко умягченной воды (содержание ионов кальция не более 0,3 ммоль/л), но и соли марки «Экстра» или в крайнем случае высшего качества. Растворы таких солей не содержат ионы кальция и магния [3] или содержат их в минимальном количестве [4].

Почти семилетний положительный опыт эксплуатации крупнейшей отечественной электролизной станции на ОСВ-1 г. Ростова-на-Дону открыл реальную перспективу полного импортозамещения российским электролизным оборудованием при крупнотоннажном производстве гипохлорита натрия.

До некоторого времени сдерживающим фактором развития отечественных установок по получению низкоконцентрированного гипохлорита натрия являлась их невысокая производительность по вырабатываемому активному хлору. Вследствие этого водоочистные станции столкнулись с дилеммой: либо установка пакета, состоящего из десятков параллельно работающих мелких электролизеров, либо приобретение более производительных единичных импортных дорогостоящих аппаратов.

В России самые мощные электролизные установки работают в городах: Санкт-Петербурге – на водопроводных станциях «Северная» и «Южная» (установки производства фирмы «Newtec» производительностью соответственно 3,5 и 4,5 т/сут по эквивалентному хлору); Иванове (две установки производства фирмы «Grundfos/ Alldos» по 680 кг/сут); Набережных Челнах (два электролизера НСТ-1500 производства компании «Severn Trent De Nora» по 680 кг/сут); Уфе (Северный инфильтрационный водозабор, три установки производства фирмы «Wallace & Tier- nan» по 113 кг/сут).

С другой стороны, российские потребители иностранных технологий попадают в неизбежную зависимость от зарубежного сервиса и ремонта, а также от поставок импортных комплектующих и расходных материалов (прежде всего крайне дорогих окисно-иридиево-рутениевых титановых анодов с гарантийным сроком эксплуатации металлооксидного покрытия 1-2 года). Это вызывает серьезные финансовые проблемы и некоторую неуверенность у импортоприобретателей, особенно обострившуюся в сегодняшних условиях нарастающих санкций со стороны стран Евросоюза.

При сравнительной схожести технологий электролитического получения гипохлорита натрия конкурентоспособность электролизной установки и перспективы ее широкомасштабного применения определяются в мировой практике в основном возможностью использования соли любого качества; энергосбережением; расходами на подготовку воды для рабочего солевого раствора; безотходностью технологического цикла, не требующего проведения дополнительных природоохранных мероприятий; безопасностью и надежностью производства.

За основу электролизного узла в установке на Александровских ОСВ принят специально разработанный новый проточный электролизер «Хлорэфс» УГ-25МК-1000 производительностью 1 т/сут эквивалентного хлора (всего на станции пять рабочих и два резервных электролизных модуля). Аппарат состоит из двух параллельно работающих автономных модулей (по 500 кг/сут) с индивидуальными блоками питания.

Аппараты этой конструкции зарекомендовали себя исключительно с позитивной стороны в промышленном производстве гипохлорита натрия на ОСВ-1 Центрального водопровода г. Ростова-на-Дону.

Как известно, потери выхода по току на катодное восстановление и электрохимическое окисление гипохлорита натрия на аноде уменьшаются приблизительно на 2% с понижением температуры на 1 °С. Поэтому для снижения энергозатрат между третьей и четвертой секциями электролизера последовательно по ходу движения солевого раствора расположен теплообменник. В жаркое время года он охлаждает раствор полученного гипохлорита натрия, а в холодный период подогревает солевой раствор, поступающий в первую секцию электролизного модуля.

Важным преимуществом запроектированной электролизной станции перед зарубежными аналогами, помимо меньшей стоимости, является возможность использования относительно низкосортной (и соответственно в несколько раз более дешевой) поваренной соли.

На электролизной установке Александровских ОСВ при использовании низкокачественной (и дешевой) соли проблема решается методом декарбонизации рабочего солевого раствора, приготовленного на неумягченной водопроводной воде. При этом реализуется простая, значительно менее затратная и безотходная (какие-либо сбросы отсутствуют) технология удаления осадкообразующего иона гидрокарбоната путем подкисления воды до pH 4-4,2 с переводом НСО; в свободную углекислоту и последующей отдувкой ее в пленочном дегазаторе.

Данная технология подготовки солевых растворов впервые была реализована на электролизной станции ОСВ Центрального водопровода Ростова-на-Дону и в течение семи лет эксплуатации демонстрирует высокую эффективность и надежность.

Литература

1. Зарецкий С.А., Сучков В.Н., Животинский П.Б. Электрохимическая технология неорганических веществ и химические источники тока / С.А. Зарецкий, В.Н. Сучков, П.Б. Животинский. – М: «Высшая школа», 1980. – 422 с.
2. НПП «Экофес». Проектирование, изготовление и монтаж систем обеззараживания и очистки воды [Электронный ресурс] URL: http://www.ecofes.ru/ (дата обращения 20.11.2015)
3. ОАО «Мозырьсоль» [Электронный ресурс] URL: http://www.mozyrsalt.by/ru/production/type3/item5 (дата обращения 21.11.2015)
4. Мир снабжения. [Электронный ресурс] URL: http://www.mirsnabmsk.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=82 (дата обращения 21.11.2015).

References

1. Zareckij S.A., Suchkov V.N., Zhivotinskij P.B. Jelektrohimicheskaja tehnologija neorganicheskih veshhestv i himicheskie istochniki toka / S.A. Zareckij, V.N. Suchkov, P.B. Zhivotinskij. – M: «Vysshaja shkola», 1980. – 422 s.
2. NPP «Jekofes». Proektirovanie, izgotovlenie i montazh sistem obezzarazhivanija i ochistki vody [Jelektronnyj resurs] URL: http://www.ecofes.ru/ (data obrashhenija 20.11.2015)
3. OAO «Mozyr'sol'» [Jelektronnyj resurs] URL: http://www.mozyrsalt.by/ru/production/type3/item5 (data obrashhenija 21.11.2015)
4. Mir snabzhenija. [Jelektronnyj resurs] URL: http://www.mirsnabmsk.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=82 (data obrashhenija 21.11.2015).