کاسٹک سوڈا پلانٹ میں کون سا سامان شامل ہے؟

کلور-الکالی کے عمل پر مبنی کاسٹک سوڈا پلانٹ ایک مشین نہیں ہے بلکہ ایک مسلسل الیکٹرو کیمیکل پیداواری نظام ہے۔ پودے کا ہر حصہ ایک مخصوص تبدیلی یا تطہیر کا مرحلہ انجام دیتا ہے۔

نمکین پانی کی تیاری کا نظام ٹھوس صنعتی نمک (NaCl) کو الیکٹرولیسس فیڈ کے لیے موزوں سیر شدہ نمکین پانی میں تبدیل کرتا ہے۔ زیادہ تر جھلی کلور-الکالی ڈیزائنوں میں، نمکین پانی کے ہدف کو تقریباً 300–310 g/L NaCl پر کنٹرول کیا جاتا ہے۔

اس نظام میں عام طور پر نمک کو تحلیل کرنے والا ٹینک، ایجیٹیٹر، موٹے فلٹریشن اسکرینز، اور نمکین پانی کی گردش کا لوپ شامل ہوتا ہے۔ تحلیل ٹینک سوڈیم کلورائد کرسٹل کی مکمل تحلیل کو یقینی بنانے کے لیے، عام طور پر 2-4 گھنٹے، کنٹرول شدہ رہائش کے وقت کو برقرار رکھنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔

حل نہ ہونے والی نجاست جیسے ریت، مٹی، اور ناقابل حل نمکیات کو تصفیہ یا ہائیڈرو سائکلون علیحدگی کے ذریعے ہٹا دیا جاتا ہے۔ اس کے بعد آؤٹ پٹ نمکین پانی کو صاف کرنے والے حصے میں منتقل کیا جاتا ہے۔

اس ذیلی نظام کے ڈیزائن کا براہ راست تعلق جھلی کے خلیے کی زندگی سے ہے، کیونکہ 1 ملی گرام/L سے زیادہ معلق سالڈز جھلی کی خرابی کو تیز کر سکتے ہیں اور وقت کے ساتھ سیل وولٹیج کو بڑھا سکتے ہیں۔

نمکین پانی صاف کرنے کا نظام کیلشیم (Ca²⁺)، میگنیشیم (Mg²⁺)، اور جھلی کی کارکردگی میں مداخلت کرنے والی بھاری دھاتوں کا سراغ لگاتا ہے۔ جھلی کے کلور-الکالی نظاموں میں، کیلشیم اور میگنیشیم کی ارتکاز کو عام طور پر 20 پی پی بی (پارٹس فی بلین) سے کم کیا جانا چاہیے۔

صاف کرنے کا معیاری طریقہ سوڈیم کاربونیٹ (Na₂CO₃) اور سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ (NaOH) کا استعمال کرتے ہوئے کیمیائی ترسیب ہے۔ رد عمل ناقابل حل کیلشیم کاربونیٹ اور میگنیشیم ہائیڈرو آکسائیڈ بناتے ہیں:

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

ان بحروں کو کلیفائرز یا لیمیلا سیڈیمینٹیشن ٹینکوں کا استعمال کرتے ہوئے ہٹایا جاتا ہے جس کے بعد ٹھیک فلٹریشن سسٹم، عام طور پر 5-10 مائکرون کارٹریج فلٹرز ہوتے ہیں۔

الیکٹرولائزرز کو فیڈ کے مستحکم معیار کو یقینی بنانے کے لیے پالش کرنے والے فلٹرز نیچے کی طرف نصب کیے جاتے ہیں۔ نمکین پانی صاف کرنے کے نظام میں رد عمل کی کارکردگی کو برقرار رکھنے کے لیے پی ایچ کنٹرول لوپس اور ORP مانیٹرنگ بھی شامل ہے۔

الیکٹرولائزر کلور-الکالی کے عمل کا مرکز ہے۔ جدید پودے آئن-متبادل جھلی کے خلیات کا استعمال کرتے ہیں، جو عام طور پر پرفلووروسلفونک ایسڈ (PFSA) جھلیوں پر مبنی ہوتے ہیں۔

ہر الیکٹرولائزر سیل کو ایک اینوڈ کمپارٹمنٹ اور ایک کیتھوڈ کمپارٹمنٹ میں تقسیم کیا جاتا ہے جو کیٹیشن-سلیکٹیو میمبرین سے الگ ہوتا ہے۔ نمکین پانی کو انوڈ چیمبر میں کھلایا جاتا ہے، جہاں کلورائڈ آئنوں کو کلورین گیس میں آکسائڈائز کیا جاتا ہے:

2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻

کیتھوڈ کی طرف، پانی ہائیڈروجن گیس اور ہائیڈرو آکسائیڈ آئنوں میں کم ہو جاتا ہے:

2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻

سوڈیم آئن جھلی کے ذریعے منتقل ہوتے ہیں اور ہائیڈرو آکسائیڈ آئنوں کے ساتھ مل کر سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ (NaOH) بناتے ہیں۔

صنعتی جھلی کے خلیات کے لیے عام آپریٹنگ پیرامیٹرز میں شامل ہیں:

سیل کا درجہ حرارت: 85-95 ڈگری

موجودہ کثافت: 3.0–6.0 kA/m²

سیل وولٹیج: 3.0–3.3 V

NaOH حراستی: 30-35 wt٪ (سیل شراب کی پیداوار)

الیکٹرولائزر سسٹم میں سیل فریم، الیکٹروڈز (ٹائٹینیم اینوڈ جس میں روتھینیم/ایریڈیم کوٹنگ)، نکل کیتھوڈس، اور ہائیڈرولک سیلنگ سسٹم شامل ہیں۔ سیل کی سیدھ اور کمپریشن فورس کو رساو کو روکنے اور جھلی کی سالمیت کو برقرار رکھنے کے لیے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

ریکٹیفائر سسٹم گرڈ سے AC پاور کو الیکٹرولیسس کے لیے درکار ڈی سی پاور میں تبدیل کرتا ہے۔ کلور-الکالی پودے عام طور پر بہت زیادہ DC کرنٹ پر کام کرتے ہیں، اکثر پودوں کی صلاحیت کے لحاظ سے 10 kA سے 200 kA کی حد میں ہوتے ہیں۔

ریکٹیفائر پر مشتمل ہے:

ٹرانسفارمر یونٹ (اسٹیپ-نیچے اور تنہائی)

Thyristor یا IGBT ریکٹیفائر ماڈیولز

ڈی سی بس بار

کولنگ سسٹم (ہوا یا پانی-ٹھنڈا)

آؤٹ پٹ وولٹیج عام طور پر 100 V اور 600 V DC کے درمیان اسٹیک کنفیگریشن کے لحاظ سے ہوتا ہے۔ مستحکم الیکٹرو کیمیکل رد عمل کے حالات کو برقرار رکھنے کے لئے موجودہ لہر کو 5٪ سے نیچے کنٹرول کیا جاتا ہے۔

پاور فیکٹر کریکشن سسٹم اکثر گرڈ کی تعمیل کو برقرار رکھنے کے لیے مربوط ہوتے ہیں، خاص طور پر 50,000 ٹن/سال NaOH صلاحیت سے زیادہ بڑے پیمانے پر{0}}پلانٹس میں۔

بخارات کا نظام NaOH کی ارتکاز کو تقریباً 30-35% (الیکٹرولائزر آؤٹ پٹ) سے تجارتی درجات جیسے 48% یا 50% کاسٹک سوڈا محلول تک بڑھاتا ہے۔

کثیر-اثر بخارات (MEE) عام طور پر بھاپ کی کھپت کو کم کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ ایک عام ترتیب میں 2 سے 4 بخارات کے اثرات شامل ہوتے ہیں جو کم ہوتے دباؤ کے تحت کام کرتے ہیں۔

پلانٹ کے ڈیزائن کے لحاظ سے سٹیم ان پٹ عام طور پر 3-6 بار سیچوریٹڈ سٹیم پر ہوتا ہے۔ تھرمل کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے بعد کے مراحل میں ویکیوم کی سطح کو -0.08 سے -0.09 MPa کے ارد گرد برقرار رکھا جاتا ہے۔

بخارات بنانے والے مواد کو بلند درجہ حرارت پر مضبوط الکلین سنکنرن کا مقابلہ کرنا چاہیے، اس لیے نکل-کی بنیاد پر مرکب یا خصوصی سٹینلیس سٹیل (جیسے 316L یا ڈوپلیکس گریڈ) عام طور پر استعمال ہوتے ہیں۔

الیکٹرولائزر میں پیدا ہونے والی کلورین گیس گیلی، گرم ہوتی ہے اور اس میں ہائیڈروجن اور نمکین دھند کے نشانات ہوتے ہیں۔ بہاو کے استعمال یا مائعات سے پہلے، اسے ٹھنڈا اور پاک کرنا ضروری ہے۔

کلورین ہینڈلنگ سسٹم میں شامل ہیں:

گیس کولنگ ٹاور (درجہ حرارت کو ~ 35-40 ڈگری تک کم کرتا ہے)

دھند کو ختم کرنے والے (دبنے والی بوندوں کو ہٹا دیں)

کلورین خشک کرنے کا نظام (سلفیورک ایسڈ یا جذب ڈرائر کا استعمال کرتے ہوئے)

کمپریسرز (لیکیفیکشن یا پائپ لائن کی منتقلی کے لیے)

صنعتی استعمال کے لیے خشک کلورین کی پاکیزگی کو عام طور پر 99.5 فیصد سے زیادہ کنٹرول کیا جاتا ہے۔ نیچے والے آلات میں سنکنرن کو روکنے کے لیے نمی کا مواد 30 پی پی ایم سے کم کیا جاتا ہے۔

کلورین سروس میں مواد کا انتخاب سنکنرن مزاحمت کی بنیاد پر کیا جاتا ہے، جس میں عام طور پر ٹائٹینیم، PVC-لائنڈ سٹیل، یا FRP پائپنگ شامل ہیں۔

کیتھوڈ میں پیدا ہونے والی ہائیڈروجن عام طور پر پانی کے بخارات سے سیر ہوتی ہے اور اس میں کاسٹک دھند کے نشانات ہوتے ہیں۔ بحالی کا نظام علیحدگی، کولنگ، اور کمپریشن انجام دیتا ہے۔

نظام میں شامل ہیں:

گیس- مائع الگ کرنے والا

ڈیمسٹر یونٹ

کولنگ ہیٹ ایکسچینجر

ہائیڈروجن کمپریسر (ڈایافرام یا سکرو کی قسم)

اختیاری پیوریفیکیشن یونٹ (PSA یا کیٹلیٹک پالش)

علیحدگی کے بعد ہائیڈروجن کی پاکیزگی عام طور پر 99٪ سے زیادہ ہوتی ہے۔ پائپ لائنوں میں کنڈینسیشن کو روکنے کے لیے اوس پوائنٹ کنٹرول بہت ضروری ہے۔

بہت سے صنعتی تنصیبات میں، ہائیڈروجن یا تو ہے:

بوائلر یا بھاپ کے نظام میں ایندھن کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے

یا کیمیائی ترکیب کے عمل جیسے امونیا یا میتھانول کی پیداوار کو برآمد کیا جاتا ہے۔

کنٹرول سسٹم عمل کے تمام حصوں کو ایک مربوط آپریٹنگ پلیٹ فارم میں ضم کرتا ہے۔ زیادہ تر جدید کلور-الکالی پودے آلات کے لیول کنٹرول کے لیے تقسیم شدہ کنٹرول سسٹم (DCS) کو پروگرام ایبل لاجک کنٹرولرز (PLC) کے ساتھ مل کر استعمال کرتے ہیں۔

کلیدی کنٹرول لوپس میں شامل ہیں:

نمکین پانی کے ارتکاز کا کنٹرول ( چالکتا - کی بنیاد پر)

الیکٹرولائزر کرنٹ ریگولیشن

سیل درجہ حرارت کنٹرول (برائن گردش کے ذریعے)

NaOH حراستی کی نگرانی (کثافت کی پیمائش)

کلورین پریشر کنٹرول

ہائیڈروجن پریشر اور بہاؤ کا ضابطہ

عام آلات میں شامل ہیں:

چالکتا سینسرز (0–300 mS/cm کی حد)

پی ایچ تجزیہ کار (0-14 پیمانے)

مختلف جھلیوں میں دباؤ کے سینسر

بہاؤ میٹر (برقی مقناطیسی یا کوریولیس قسم)

کلورین اور ہائیڈروجن طہارت کے لیے گیس تجزیہ کار

ڈیٹا کا حصول عام طور پر سسٹم ڈیزائن کے لحاظ سے 1-5 سیکنڈ کے وقفوں پر ریکارڈ کیا جاتا ہے۔ الارم انٹرلاک کلورین کے رساو کا پتہ لگانے اور ہائیڈروجن اوور پریشر کے حالات کے لیے لاگو کیے جاتے ہیں۔

ایک کاسٹک سوڈا پلانٹ ایک مسلسل لوپ سسٹم کے طور پر ڈیزائن کیا گیا ہے جہاں خام نمک کو تین مصنوعات کی ندیوں میں تبدیل کیا جاتا ہے: سوڈیم ہائیڈرو آکسائیڈ، کلورین اور ہائیڈروجن۔ پلانٹ کے آپریشنل استحکام کا انحصار فیڈ برائن کی پاکیزگی، مستحکم ڈی سی کرنٹ ڈسٹری بیوشن، اور برقی تجزیہ اور بخارات کے دونوں حصوں میں کنٹرولڈ تھرمل توازن کو برقرار رکھنے پر ہے۔

نمکین پانی کی ناپاکی کی سطح میں کوئی انحراف یا رییکٹیفائر عدم استحکام براہ راست جھلی کے وولٹیج کو متاثر کرتا ہے اور نظام کی کارکردگی کو کم کرتا ہے۔ لہٰذا، زیادہ تر انجینئرنگ ڈیزائنز اپ اسٹریم پیوریفیکیشن اور ڈاون اسٹریم گیس ہینڈلنگ قابل اعتماد کو اتنا ہی ترجیح دیتے ہیں جتنا خود الیکٹرولائزر۔

عمل انجینئرنگ کے نقطہ نظر سے، ایک کاسٹک سوڈا پلانٹ ایک مضبوطی سے مربوط الیکٹرو کیمیکل نظام ہے جو کیمیائی تیاری، الیکٹرولیسس، پاور کنورژن، تھرمل ارتکاز، گیس ہینڈلنگ، اور آٹومیشن تہوں پر مشتمل ہے۔

ہر سب سسٹم میں قابل پیمائش آپریٹنگ پیرامیٹرز ہوتے ہیں، اور پلانٹ کی کارکردگی کا تعین کسی ایک آلات یونٹ کے بجائے ان پیرامیٹرز کے استحکام سے ہوتا ہے۔

مجموعی ڈیزائن فلسفہ تین رکاوٹوں پر مبنی ہے:

فیڈ نمکین پانی کی ionic طہارت

جھلی الیکٹرولیسس کی برقی کارکردگی

کلورین اور ہائیڈروجن کی محفوظ علیحدگی اور ہینڈلنگ

یہ رکاوٹیں جدید کلور-الکالی تنصیب میں تمام بڑے آلات کی ترتیب کو متعین کرتی ہیں۔