Natriumkloraattitehtaan apukemikaalien syötön optimointi

Natriumkloraatin valmistusprosessissa, joka on elektrokemiallinen tuotantoprosessi, käytetään apukemikaaleina neljää kemikaalia, jotka ovat lipeä, suolahappo, vetyperoksidi ja natriumdikromaatti. Näiden kemikaalien avulla luodaan tuotannon eri prosessivaiheille otolliset olosuhteet, kuten oikeat pH-tasapainot, ja näin ollen natriumkloraatin muodostus ja muut reaktiot tapahtuvat halutulla tavalla. Opinnäytetyön tarkoituksena oli perehtyä edellä mainittujen kemikaalien vaikutukseen tuotantoprosessissa ja tutkia mahdollisia pullonkaulakohtia kokonaisprosessissa, jossa niiden syöttöä voidaan parantaa ja niiden kulutusta vähentää. Kemikaalikulutuksien vähentämisellä ja ainevirtojen optimoinnilla voidaan parantaa tuotannon tehokkuutta, prosessiliuosten tasalaatuisuutta, vähentää ympäristöriskejä ja kasvattaa tehtaan kilpailukykyä. Tehtaassa vallitsevia pH-arvoja tutkittiin automaatiojärjestelmästä noudetun datan ja eri mittausarvojen perusteella. Tutkimuksessa havaittiin, että pH oli paikoin korkealla tasolla, mikä aiheuttaa esimerkiksi liikaa lipeänkulutusta. Korkeat pitoisuudet lipeää prosessiliuoksissa lisäävät myös suolahapon kulutusta, sillä tämä kasvanut alkalisuus joudutaan neutralisoimaan suolahapolla prosessin elektrolyysivaiheessa. Laskelmien ja data-analytiikan perusteella havaittiin, että kemikaalien (suolahappo ja lipeä) säästöpotentiaali on merkittävä. Säästötoimissa avainasemassa ovat automaattisäätimien ja -piirien ja pH-anturien toimintavarmuus ja oikeat säädöt yhdessä eri virtausten mahdollisimman luonnollisen yhdistymisen kanssa niin, että virtaukset eivät häiritsisi toisiaan esimerkiksi turbulenttisuuden ja paine-erojen takia. Opinnäytetyö sisälsi lisäksi salassa pidettävää materiaalia ja se on poistettu tästä raportista.In the manufacturing process of sodium chlorate, which is an electrochemical production process, four chemicals are used as auxiliary chemicals, which are lye, hydrochloric acid, hydrogen peroxide and sodium dichromate. These chemicals are used to create favorable conditions for the various process steps of production, such as the correct pH equilibria and thus the formation of sodium chlorate and other reactions take place as desired. The purpose of this work is to get acquainted with the effect of the above-mentioned chemicals in the production process and to study possible nodes in the overall process, where their feed can be improved and their consumption can be reduced. By reducing chemical consumption and optimizing material flows, production efficiency and the uniformity of process solutions can be improved. Also environmental risks can be reduced and the plant's economic competitiveness can be increased. Examining the pH values prevailing in the factory on the basis of the data retrieved from the automation system and various measured values, it was found that the pH is at a high level in some steps of the process and thus causes, for example, excessive lye consumption. High concentration of lye in the process solutions also increase the consumption of hydrochloric acid, as this increased alkalinity needs to be neutralized with hydrochloric acid in the electrolysis step of the process. Based on the calculations and data analysis, it was found that the savings potential of chemicals (hydrochloric acid and lye) is remarkable. The key to saving is the reliability and adjustments of automatic controllers and circuits, and pH sensors together with the most natural possible combination of different flows, so that the flows do not interfere with each other due to, for example, turbulence and pressure differences. This thesis work also contained confidential material and they were removed from this report