Раздел 3. Производство гипохлорита натрия

Раздел 3. Производство гипохлорита натрия

3.1 Общая информация

Гипохлорит натрия (хлорноватистокислый натрий, химическая формула NaClO) выпускается промышленностью в виде жидкости зеленовато-желтого цвета. Возможно получение твердого пятиводного кристаллогидрата .

Гипохлорит натрия имеет широкую область применения, основные из них приведены ниже:

- дезинфекция и обеззараживание воды, обезвреживание стоков;

- отбеливание хлопчатобумажных и льняных тканей;

- безусадочная обработка шерстяных изделий;

- отбелка древесной массы;

- окисление органических соединений;

- производство гидразина;

- в качестве антисептического раствора в медицине.

Способы получения гипохлорита натрия можно разделить на две группы:

- хлорирование каустической и кальцинированной соды;

- электролиз водного раствора хлорида натрия.

На основе водного раствора гипохлорита натрия промышленностью выпускается средство отбеливающее "Белизна".

Гипохлорит натрия производят периодическим или непрерывным способом. В основе метода хлорирования каустической соды лежит реакция:

2NaOH + Cl ₂ NaClO + NaCl + H ₂O.

Хлорирование раствора едкого натра проводят путем барботажа хлора через раствор щелочи в резервуарах или абсорбционных колоннах с насадкой, орошаемой циркулирующим щелочным раствором.

Значительные объемы гипохлорита натрия производятся на месте потребления.

Ниже в качестве типичного примера представлено наиболее общее описание технологического процесса производства гипохлорита натрия, которое никоим образом не может рассматриваться как единственное описание процесса, соответствующее критериям и показателям НДТ.

3.2 Описание технологических процессов, используемых в производстве гипохлорита натрия и продуктов на основе водного раствора гипохлорита натрия

3.2.1 Производство гипохлорита натрия

Промышленный способ получения гипохлорита натрия - хлорирование раствора едкого натра электролитическим хлором или абгазами. Технологическая схема производства приведена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Принципиальная схема производства раствора гипохлорита натрия

Схема включает циркуляционный насос, холодильник, фильтр испаренного или электролитического хлора, фильтр гипохлорита, отстойник гипохлорита натрия. Раствор едкого натра (18 масс. % - 22 масс. %), специально приготовленный из концентрированного едкого натра, принимают в хлоратор, охлаждают рассолом (минус 20 °C) или захоложенной водой в холодильнике циркуляцией по контуру "хлоратор - насос - холодильник" и ведут хлорирование испаренным или электролитическим хлором при заданной температуре. После хлорирования гипохлорит натрия фильтруют или отстаивают и отгружают потребителям. Через каждые две операции фильтр гипохлорита натрия промывают водой. Процесс хлорирования регулируется по окислительно-восстановительному потенциалу.

Описание технологического процесса приведено в таблице 3.1, перечень основного оборудования приведен в таблице 3.2.

Таблица 3.1 - Описание технологического процесса производства гипохлорита натрия

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Каустическая сода Вода	Приготовление водного раствора едкого натра	Водный раствор едкого натра	Гидроксид натрия	Емкости
Испаренный или электролитический хлор	Хлорирование водного раствора едкого натра	Гипохлорит натрия Отходящие газы	Хлор	Хлораторы (абсорбционные колонны), центробежные насосы, холодильник
Гипохлорит натрия	Фильтрация гипохлорита натрия	Гипохлорит натрия	-	Фильтр
Гипохлорит натрия	Отстой гипохлорита натрия	Гипохлорит натрия	Хлор	Отстойник

Таблица 3.2 - Перечень основного оборудования производства гипохлорита натрия

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Центробежный насос	Для подачи 18-22 % раствора едкого натра	Производительность от 20 до 100 м 3/ч
Колонна абсорбции (хлоратор)	Хлорирование водного раствора едкого натра	Вертикальный аппарат, вместимость - 6-25 м 3, рабочая среда - щелочная и/или раствор гипохлорита натрия
Кожухотрубный теплообменник (холодильник)	Охлаждение раствора едкого натра	Площадь поверхности теплообмена 32-52 м 2
Емкостное оборудование	Прием и хранение едкого натра, хранение товарного гипохлорита	Вместимость в соответствии с объемом производства
Фильтр гипохлорита натрия	Фильтрация гипохлорита натрия	Фильтрующий элемент - фторопласт
Отстойник гипохлорита натрия	Отстой гипохлорита натрия	Габаритные характеристики в соответствии с объемом производства

3.2.2 Производство средства отбеливающего "Белизна"

Промышленный способ получения средства отбеливающего "Белизна" - подготовка и хлорирование водного раствора гидроксида натрия. Технологическая схема производства приведена на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 - Принципиальная схема производства средства отбеливающего "Белизна"

Процесс приготовления "Белизны" проводится в хлораторах, оснащенных рубашкой.

Охлаждение хлораторов в процессе хлорирования производится путем подачи в рубашку грунтовой воды.

Процесс хлорирования ведется до получения необходимых значений концентрации активного хлора и щелочных компонентов. После прекращения подачи хлора "Белизна" перекачивается через фильтр в промежуточную емкость для отстаивания. После отстаивания "Белизна" перекачивается в расходные емкости, откуда подается на автомат розлива.

Полиэтиленовые бутылки производятся на автоматической выдувной машине. Далее на печатной машине на бутылки наносятся этикетки, после чего бутылки транспортируются на автомат разлива. Разлитые бутылки по транспортеру поставляются на укупорочный автомат, после которого закрытые бутылки поступают в термоусадочную упаковочную машину, где формируется транспортная упаковка готового продукта.

Полученный готовый продукт - отбеливающее средство на основе гипохлорита натрия "Белизна" - транспортируется на склад готовой продукции, откуда отгружается потребителям.

Описание технологического процесса приведено в таблице 3.3, перечень основного оборудования приведен в таблице 3.4.

Таблица 3.3 - Описание технологического процесса производства "Белизны"

Входной поток	Стадия технологического процесса	Выходной поток		Основное технологическое оборудование	Природоохранное оборудование
		Основные, побочные и промежуточные продукты	Эмиссии
1	2	3.1	3.2	4	5
Гидроксид натрия, умягченная вода	Подготовка раствора гидроксида натрия	Раствор гидроксида натрия	Гидроксид натрия	Емкости
Раствор гидроксида натрия, Испаренный хлор	Хлорирование	Водный раствор гипохлорита натрия	Хлор	Хлораторы
Водный раствор гипохлорита натрия	Фильтрация и отстаивание	"Белизна"	-	Емкости для отстаивания, насосы
"Белизна"	Розлив, укупорка и упаковка	Готовый продукт	-	Разливная машина, укупорочная машина, печатная машина

Таблица 3.4 - Перечень основного оборудования производства "Белизны"

Наименование оборудования	Назначение оборудования	Существенные характеристики технологического оборудования
Хлоратор	Хлорирование водного раствора едкого натра	Эмалированный аппарат с рубашкой охлаждения, оснащенный перемешивающими устройствами Объем - 10 м 3
Выдувная автоматическая машина "Паркер"	Изготовление полиэтиленовых бутылок	Двухстанционная четырехручьевая экструзионно-выдувная машина "Паркер" PK 9° CT4. Производительность 2000 шт./ч
Печатная машина "КАММАНН"	Печать этикеток	Сетчато-печатная машина "Камманн 14С". Производительность 5000 тактов/ч
Автоматическая машина объемного розлива	Розлив готового продукта	Автоматическая машина объемного розлива ПОЛАРИС 6Т с шестью дозирующими соплами. Производительность 2000 шт./ч
Укупорочная машина	Укупорка бутылок с готовым продуктом	Автоматическая укупорочная машина модели СА. Производительность 2000 шт./ч
Упаковочная машина	Упаковка готового продукта перед отправкой потребителю	Автоматическая упаковочная машина 1АУМ-14П. Производительность 400 пакетов/ч
Емкостное оборудование	Прием и хранение едкого натра, хранение товарного продукта	Вместимость в соответствии с объемом производства

3.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в окружающую среду при производстве гипохлорита натрия

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов при производстве гипохлорита натрия приведены в таблице 3.5.

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов при производстве "Белизны" приведены в таблице 3.6.

Таблица 3.5 - Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов при производстве гипохлорита натрия

Наименование ресурсов	Единицы измерения	Расход на 1 тонну продукции
		Минимальный	Максимальный
Испаренный хлор, 100 % Сl 2	кг/т	158 (120 *) 130 **	190 151 **
Едкий натр 100 %	кг/т	171	213
Сульфит натрия 100 %	кг/т	0,10	0,39
Вода обессоленная	м 3/т	0,65	1,61
Вода оборотная	м 3/т	0,1	0,1
Вода захоложенная **	м 3/т	25	50
Воздух сухой сжатый (или азот компримированный газообразный (технический))	м 3/т	9,0	125,5
Пар	МДж/т	41,8	1743,0
Холод (минус 20 - минус 30 °C)	МДж/т	162,2 (418,7)	165,8 (420,6)
Электроэнергия		6,2	109,0
* При использовании хлора абгазного. ** При выпуске продукта по СТО 00203312012-2011, ТУ 6-01-29-93.

Таблица 3.6 - Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов при производстве "Белизны"

Наименование ресурсов	Единицы измерения	Расход на 1 тонну продукции
		Минимальный	Максимальный
Испаренный хлор, 100 % Сl 2	кг/т	-	75,12
Едкий натр 100 %	кг/т	-	92,23
Вода умягченная	м 3/т	-	0,77
Вода грунтовая	м 3/т	-	1,1
Электроэнергия		-	54,1

Характеристика выбросов загрязняющих веществ, образующихся при производстве гипохлорита натрия, приведена в таблице 3.7.

Характеристика выбросов загрязняющих веществ, образующихся при производстве "Белизны", приведена в таблице 3.8.

Таблица 3.7 - Выбросы в атмосферу при производстве гипохлорита натрия

Источники выбросов	Наименование загрязняющего вещества	Метод очистки, обработки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на 1 тонну продукции, кг/т
			минимальное значение	максимальное значение	среднее значение
Воздушные линии хлоратора, отстойника, емкостей	Хлор	Абсорбция рабочим раствором едкого натра	0,000054	0,189	-
Производство в целом	Гидроксид натрия	-	0,0012	0,014115	-

Таблица 3.8 - Выбросы в атмосферу при производстве "Белизны"

Источники выбросов	Наименование загрязняющего вещества	Метод очистки, обработки, повторного использования	Масса выбросов загрязняющих веществ после очистки в расчете на 1 тонну продукции, кг/т
			минимальное значение	максимальное значение	Среднее значение
Воздушные линии хлоратора, отстойника, емкостей	Хлор	-	-	0,0062	-

Промышленные сточные воды, содержащие хлорид-анион, направляются на станцию усреднения и нейтрализации и далее передаются в сторонние организации для обезвреживания (как вариант направляются на дополнительную очистку на биологические очистные сооружения).

Ливневые сточные воды сбрасываются в ливневую канализацию.

Уровни сбросов при производстве гипохлорита натрия приведены в таблице 3.9. Уровни сбросов при производстве "Белизны" приведены в таблице 3.10.

Таблица 3.9 - Сбросы загрязняющих веществ при производстве гипохлорита натрия

Источник сброса	Наименование загрязняющего вещества	Направление сбросов	Метод очистки или повторного использования	Показатели сбросов загрязняющих веществ в расчете на 1 тонну гипохлорита натрия, кг/т
				минимальное значение	максимальное значение	среднее значение
Промывные воды от фильтров после дехлорирования, промывки оборудования, смывы с полов	Хлорид-анион (хлориды)	-	На станцию усреднения и нейтрализации и далее передаются в сторонние организации	-	10,7	-

Таблица 3.10 - Сбросы загрязняющих веществ при производстве "Белизны"

Источник сброса	Наименование загрязняющего вещества	Направление сбросов	Метод очистки или повторного использования	Показатели сбросов загрязняющих веществ в расчете на 1 тонну гипохлорита натрия, кг/т
				минимальное значение	максимальное значение	среднее значение
Грунтовая вода, используемая в рубашках хлораторов	Хлорид-анион (хлориды)	-	Направляется на очистку на биологические очистные сооружения	-	0,93	-

Технологических отходов, характерных для производства гипохлорита натрия и "Белизны" не образуется. Образующиеся в процессе производства гипохлорита натрия отходы, связанные с осуществлением вспомогательных операций, - отходы минеральных компрессорных масел, отходы уплотнительных материалов. Отходы минеральных компрессорных масел передаются сторонней организации на утилизацию. Отходы уплотнительных материалов поступают на полигон промышленных отходов.