একটি কস্টিক সোডা প্ল্যান্টে কি সরঞ্জাম অন্তর্ভুক্ত করা হয়?

ক্লোর-ক্ষার প্রক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে একটি কস্টিক সোডা উদ্ভিদ একটি একক মেশিন নয় বরং একটি অবিচ্ছিন্ন ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল উৎপাদন ব্যবস্থা। উদ্ভিদের প্রতিটি বিভাগ একটি নির্দিষ্ট রূপান্তর বা পরিশোধন পদক্ষেপ সঞ্চালন করে।

ব্রাইন প্রিপারেশন সিস্টেম কঠিন শিল্প লবণ (NaCl) কে ইলেক্ট্রোলাইসিস ফিডের জন্য উপযুক্ত স্যাচুরেটেড ব্রাইনে রূপান্তর করে। বেশিরভাগ মেমব্রেন ক্লোর-ক্ষার ডিজাইনে, টার্গেট ব্রাইন ঘনত্ব আনুমানিক 300-310 g/L NaCl এ নিয়ন্ত্রিত হয়।

সিস্টেমে সাধারণত একটি লবণ দ্রবীভূত ট্যাঙ্ক, অ্যাজিটেটর, মোটা পরিস্রাবণ স্ক্রিন এবং একটি ব্রাইন সার্কুলেশন লুপ অন্তর্ভুক্ত থাকে। সোডিয়াম ক্লোরাইড ক্রিস্টালের সম্পূর্ণ দ্রবীভূতকরণ নিশ্চিত করার জন্য দ্রবীভূত ট্যাঙ্কটি একটি নিয়ন্ত্রিত বাসস্থানের সময়, সাধারণত 2-4 ঘন্টা বজায় রাখার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।

দ্রবীভূত অমেধ্য যেমন বালি, কাদামাটি, এবং অদ্রবণীয় লবণ নিষ্পত্তি বা হাইড্রোসাইক্লোন বিচ্ছেদের মাধ্যমে অপসারণ করা হয়। আউটপুট ব্রাইন তারপর পরিশোধন বিভাগে স্থানান্তরিত হয়।

এই সাবসিস্টেমের নকশাটি সরাসরি ঝিল্লি কোষের জীবনের সাথে সম্পর্কিত, যেহেতু 1 মিলিগ্রাম/এল এর উপরে স্থগিত কঠিন পদার্থ ঝিল্লির ফাউলিংকে ত্বরান্বিত করতে পারে এবং সময়ের সাথে কোষের ভোল্টেজ বাড়াতে পারে।

ব্রাইন পরিশোধন ব্যবস্থা ক্যালসিয়াম (Ca²⁺), ম্যাগনেসিয়াম (Mg²⁺), এবং ঝিল্লির কর্মক্ষমতাতে হস্তক্ষেপ করে এমন ভারী ধাতুগুলিকে সনাক্ত করে। মেমব্রেন ক্লোর-ক্ষার সিস্টেমে, ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়ামের ঘনত্ব সাধারণত 20 পিপিবি (প্রতি বিলিয়নে অংশ) কমাতে হবে।

সোডিয়াম কার্বনেট (Na₂CO₃) এবং সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড (NaOH) ব্যবহার করে রাসায়নিক বর্ষণ হল আদর্শ পরিশোধন পদ্ধতি। প্রতিক্রিয়াগুলি অদ্রবণীয় ক্যালসিয়াম কার্বনেট এবং ম্যাগনেসিয়াম হাইড্রক্সাইড গঠন করে:

Ca²⁺ + CO₃²⁻ → CaCO₃↓
Mg²⁺ + 2OH⁻ → Mg(OH)₂↓

ক্ল্যারিফায়ার বা ল্যামেলা সেডিমেন্টেশন ট্যাঙ্ক ব্যবহার করে এই অবক্ষেপগুলি সরানো হয় এবং তারপরে সূক্ষ্ম পরিস্রাবণ ব্যবস্থা, সাধারণত 5-10 মাইক্রন কার্টিজ ফিল্টার।

ইলেক্ট্রোলাইজারগুলিতে স্থিতিশীল ফিডের গুণমান নিশ্চিত করতে পলিশিং ফিল্টারগুলি ডাউনস্ট্রিম ইনস্টল করা হয়। ব্রাইন পরিশোধন পদ্ধতিতে প্রতিক্রিয়া দক্ষতা বজায় রাখার জন্য পিএইচ নিয়ন্ত্রণ লুপ এবং ওআরপি পর্যবেক্ষণ অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।

ইলেক্ট্রোলাইজার হল ক্লোর-ক্ষার প্রক্রিয়ার মূল। আধুনিক গাছপালা আয়ন-বিনিময় ঝিল্লি কোষ ব্যবহার করে, সাধারণত পারফ্লুরোসালফোনিক অ্যাসিড (PFSA) ঝিল্লির উপর ভিত্তি করে।

প্রতিটি ইলেক্ট্রোলাইজার সেলকে একটি অ্যানোড কম্পার্টমেন্ট এবং ক্যাথোড কম্পার্টমেন্টে বিভক্ত করা হয় একটি ক্যাটান-সিলেক্টিভ মেমব্রেন দ্বারা আলাদা করা হয়। ব্রাইনকে অ্যানোড চেম্বারে খাওয়ানো হয়, যেখানে ক্লোরাইড আয়নগুলিকে ক্লোরিন গ্যাসে অক্সিডাইজ করা হয়:

2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻

ক্যাথোডের পাশে, জল হাইড্রোজেন গ্যাস এবং হাইড্রোক্সাইড আয়নে হ্রাস পায়:

2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻

সোডিয়াম আয়ন ঝিল্লির মধ্য দিয়ে স্থানান্তরিত হয় এবং হাইড্রোক্সাইড আয়নের সাথে একত্রিত হয়ে সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড (NaOH) তৈরি করে।

শিল্প ঝিল্লি কোষের জন্য সাধারণ অপারেটিং পরামিতিগুলির মধ্যে রয়েছে:

কোষের তাপমাত্রা: 85-95 ডিগ্রি

বর্তমান ঘনত্ব: 3.0–6.0 kA/m²

সেল ভোল্টেজ: 3.0–3.3 V

NaOH ঘনত্ব: 30-35 wt% (সেল লিকার আউটপুট)

ইলেক্ট্রোলাইজার সিস্টেমের মধ্যে রয়েছে সেল ফ্রেম, ইলেক্ট্রোড (রুথেনিয়াম/ইরিডিয়াম আবরণ সহ টাইটানিয়াম অ্যানোড), নিকেল ক্যাথোড এবং হাইড্রোলিক সিলিং সিস্টেম। কোষ সারিবদ্ধকরণ এবং কম্প্রেশন বল ফুটো প্রতিরোধ এবং ঝিল্লি অখণ্ডতা বজায় রাখার জন্য নিয়ন্ত্রিত হয়।

রেকটিফায়ার সিস্টেম গ্রিড থেকে এসি পাওয়ারকে ইলেক্ট্রোলাইসিসের জন্য প্রয়োজনীয় ডিসি পাওয়ারে রূপান্তর করে। ক্লোর-ক্ষার গাছগুলি সাধারণত খুব উচ্চ ডিসি স্রোতে কাজ করে, প্রায়শই উদ্ভিদ ক্ষমতার উপর নির্ভর করে 10 kA থেকে 200 kA এর মধ্যে।

সংশোধনকারী গঠিত হয়:

ট্রান্সফরমার ইউনিট (পদক্ষেপ-নিচে এবং বিচ্ছিন্নতা)

থাইরিস্টর বা আইজিবিটি রেকটিফায়ার মডিউল

ডিসি বাসবার

কুলিং সিস্টেম (বাতাস বা জল-ঠান্ডা)

স্ট্যাক কনফিগারেশনের উপর নির্ভর করে আউটপুট ভোল্টেজ সাধারণত 100 V এবং 600 V DC এর মধ্যে থাকে। স্থিতিশীল বৈদ্যুতিক রাসায়নিক বিক্রিয়া অবস্থা বজায় রাখার জন্য বর্তমান লহরটি 5% এর নিচে নিয়ন্ত্রিত হয়।

পাওয়ার ফ্যাক্টর সংশোধন সিস্টেমগুলি প্রায়শই গ্রিড সম্মতি বজায় রাখার জন্য একত্রিত করা হয়, বিশেষ করে 50,000 টন/বছর NaOH ক্ষমতার বেশি বড় আকারের গাছগুলিতে-।

বাষ্পীভবন ব্যবস্থা NaOH ঘনত্বকে প্রায় 30-35% (ইলেক্ট্রোলাইজার আউটপুট) থেকে বাণিজ্যিক গ্রেড যেমন 48% বা 50% কস্টিক সোডা দ্রবণে বৃদ্ধি করে।

মাল্টি-ইফেক্ট বাষ্পীভবন (MEE) সাধারণত বাষ্প খরচ কমাতে ব্যবহৃত হয়। একটি সাধারণ কনফিগারেশনে 2 থেকে 4টি বাষ্পীভবন প্রভাব থাকে যা হ্রাসকারী চাপের অধীনে কাজ করে।

স্টিম ইনপুট সাধারণত 3-6 বার স্যাচুরেটেড বাষ্পে থাকে যা উদ্ভিদের নকশার উপর নির্ভর করে। পরবর্তী পর্যায়ে ভ্যাকুয়াম স্তর -0.08 থেকে -0.09 MPa-এর কাছাকাছি রক্ষণাবেক্ষণ করা হয় তাপ দক্ষতা উন্নত করতে।

বাষ্পীভবনকারী উপাদানগুলিকে অবশ্যই উচ্চ তাপমাত্রায় শক্তিশালী ক্ষারীয় ক্ষয় প্রতিরোধ করতে হবে, তাই নিকেল ভিত্তিক সংকর ধাতু বা বিশেষ স্টেইনলেস স্টীল (যেমন 316L বা ডুপ্লেক্স গ্রেড) সাধারণত ব্যবহৃত হয়।

ইলেক্ট্রোলাইজারে উত্পাদিত ক্লোরিন গ্যাস ভেজা, গরম এবং এতে হাইড্রোজেন এবং ব্রাইন মিস্টের চিহ্ন রয়েছে। ডাউনস্ট্রিম ব্যবহার বা তরলীকরণের আগে, এটি অবশ্যই ঠান্ডা এবং বিশুদ্ধ করা উচিত।

ক্লোরিন হ্যান্ডলিং সিস্টেমের মধ্যে রয়েছে:

গ্যাস কুলিং টাওয়ার (তাপমাত্রা কমিয়ে ~35-40 ডিগ্রি করে)

কুয়াশা নির্মূলকারী (প্রবেশকৃত ফোঁটাগুলি সরান)

ক্লোরিন শুকানোর ব্যবস্থা (সালফিউরিক অ্যাসিড বা শোষণ ড্রায়ার ব্যবহার করে)

কম্প্রেসার (তরলীকরণ বা পাইপলাইন স্থানান্তরের জন্য)

শিল্প ব্যবহারের জন্য শুষ্ক ক্লোরিন বিশুদ্ধতা সাধারণত 99.5% এর উপরে নিয়ন্ত্রিত হয়। ডাউনস্ট্রিম সরঞ্জামে ক্ষয় রোধ করতে আর্দ্রতার পরিমাণ 30 পিপিএম-এর নিচে কমানো হয়।

ক্লোরিন পরিষেবার উপাদানগুলি জারা প্রতিরোধের উপর ভিত্তি করে নির্বাচন করা হয়, সাধারণত টাইটানিয়াম, পিভিসি{0}}রেখাযুক্ত ইস্পাত, বা FRP পাইপিং সহ।

ক্যাথোডে উৎপন্ন হাইড্রোজেন সাধারণত জলীয় বাষ্পে পরিপূর্ণ হয় এবং এতে কস্টিক মিস্টের চিহ্ন থাকে। পুনরুদ্ধার সিস্টেম বিচ্ছেদ, কুলিং এবং কম্প্রেশন সঞ্চালন করে।

সিস্টেম অন্তর্ভুক্ত:

গ্যাস-তরল বিভাজক

ডেমিস্টার ইউনিট

কুলিং হিট এক্সচেঞ্জার

হাইড্রোজেন কম্প্রেসার (ডায়াফ্রাম বা স্ক্রু টাইপ)

ঐচ্ছিক পরিশোধন ইউনিট (পিএসএ বা ক্যাটালিটিক পলিশিং)

পৃথকীকরণের পরে হাইড্রোজেন বিশুদ্ধতা সাধারণত 99% ছাড়িয়ে যায়। পাইপলাইনে ঘনীভবন রোধ করতে শিশির বিন্দু নিয়ন্ত্রণ গুরুত্বপূর্ণ।

অনেক শিল্প প্রতিষ্ঠানে, হাইড্রোজেন হয়:

বয়লার বা বাষ্প সিস্টেমে জ্বালানী হিসাবে ব্যবহৃত হয়

বা রাসায়নিক সংশ্লেষণ প্রক্রিয়া যেমন অ্যামোনিয়া বা মিথানল উৎপাদনে রপ্তানি করা হয়

নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা একটি একক সমন্বিত অপারেটিং প্ল্যাটফর্মে সমস্ত প্রক্রিয়া বিভাগকে একীভূত করে। বেশিরভাগ আধুনিক ক্লোর-ক্ষার গাছগুলি সরঞ্জামের স্তর নিয়ন্ত্রণের জন্য প্রোগ্রামেবল লজিক কন্ট্রোলার (PLC) এর সাথে একত্রিত ডিস্ট্রিবিউটেড কন্ট্রোল সিস্টেম (DCS) ব্যবহার করে-।

মূল নিয়ন্ত্রণ লুপ অন্তর্ভুক্ত:

ব্রাইন ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণ (পরিবাহিতা-ভিত্তিক)

ইলেক্ট্রোলাইজার বর্তমান প্রবিধান

কোষের তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ (ব্রিন সঞ্চালনের মাধ্যমে)

NaOH ঘনত্ব পর্যবেক্ষণ (ঘনত্ব পরিমাপ)

ক্লোরিন চাপ নিয়ন্ত্রণ

হাইড্রোজেন চাপ এবং প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ

সাধারণ যন্ত্রের মধ্যে রয়েছে:

পরিবাহিতা সেন্সর (0-300 mS/cm পরিসর)

pH বিশ্লেষক (0-14 স্কেল)

ঝিল্লি জুড়ে ডিফারেনশিয়াল চাপ সেন্সর

ফ্লো মিটার (ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বা কোরিওলিস টাইপ)

ক্লোরিন এবং হাইড্রোজেন বিশুদ্ধতার জন্য গ্যাস বিশ্লেষক

সিস্টেম ডিজাইনের উপর নির্ভর করে ডেটা অধিগ্রহণ সাধারণত 1-5 সেকেন্ডের ব্যবধানে রেকর্ড করা হয়। অ্যালার্ম ইন্টারলকগুলি ক্লোরিন ফুটো সনাক্তকরণ এবং হাইড্রোজেন অতিরিক্ত চাপের অবস্থার জন্য প্রয়োগ করা হয়।

একটি কস্টিক সোডা প্ল্যান্টকে একটি ক্রমাগত লুপ সিস্টেম হিসাবে ডিজাইন করা হয়েছে যেখানে কাঁচা লবণ তিনটি পণ্য প্রবাহে রূপান্তরিত হয়: সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড, ক্লোরিন এবং হাইড্রোজেন। প্ল্যান্টের কর্মক্ষম স্থিতিশীলতা ফিড ব্রাইনের বিশুদ্ধতা, স্থিতিশীল ডিসি কারেন্ট বন্টন এবং ইলেক্ট্রোলাইসিস এবং বাষ্পীভবন উভয় বিভাগে নিয়ন্ত্রিত তাপীয় ভারসাম্য বজায় রাখার উপর নির্ভর করে।

ব্রাইন অপবিত্রতার মাত্রা বা সংশোধনকারী অস্থিরতার কোনো বিচ্যুতি সরাসরি ঝিল্লি ভোল্টেজকে প্রভাবিত করে এবং সিস্টেমের কার্যকারিতা হ্রাস করে। তাই, বেশিরভাগ ইঞ্জিনিয়ারিং ডিজাইন ইলেক্ট্রোলাইজারের মতোই আপস্ট্রিম পরিশোধন এবং ডাউনস্ট্রিম গ্যাস পরিচালনার নির্ভরযোগ্যতাকে অগ্রাধিকার দেয়।

একটি প্রক্রিয়া প্রকৌশল দৃষ্টিকোণ থেকে, একটি কস্টিক সোডা উদ্ভিদ রাসায়নিক প্রস্তুতি, ইলেক্ট্রোলাইসিস, শক্তি রূপান্তর, তাপীয় ঘনত্ব, গ্যাস পরিচালনা এবং অটোমেশন স্তরগুলির সমন্বয়ে গঠিত একটি শক্তভাবে সমন্বিত ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সিস্টেম।

প্রতিটি সাবসিস্টেমের পরিমাপযোগ্য অপারেটিং পরামিতি রয়েছে এবং উদ্ভিদের কর্মক্ষমতা যে কোনো একক সরঞ্জাম ইউনিটের পরিবর্তে এই পরামিতিগুলির স্থায়িত্ব দ্বারা নির্ধারিত হয়।

সামগ্রিক নকশা দর্শন তিনটি সীমাবদ্ধতার উপর ভিত্তি করে:

ফিড ব্রাইনের আয়নিক বিশুদ্ধতা

ঝিল্লি তড়িৎ বিশ্লেষণের বৈদ্যুতিক দক্ষতা

ক্লোরিন এবং হাইড্রোজেনের নিরাপদ বিচ্ছেদ এবং পরিচালনা

এই সীমাবদ্ধতাগুলি আধুনিক ক্লোর-ক্ষার ইনস্টলেশনে সমস্ত প্রধান সরঞ্জামের কনফিগারেশনকে সংজ্ঞায়িত করে।