氯堿生產(chǎn)工藝組織與實施

項目A07氯堿生產(chǎn)工藝組織與實施 任務(wù)點01生產(chǎn)工藝路線選擇 抄 化工生產(chǎn)技術(shù) P196一 氯堿工業(yè)產(chǎn)品性質(zhì)及用途 一 氯堿工業(yè)產(chǎn)品性質(zhì)及用途 二 氯堿生產(chǎn)方法選擇 氯堿生產(chǎn)的原理是2NaCl 2H2O 2NaOH H2 Cl2 電解 根據(jù)這個原理目前主要有三種方法 隔膜法 水銀法以及離子膜法 1 隔膜電解法 簡單構(gòu)造 陽極 石墨碳棒陰極 鐵絲網(wǎng)石棉隔膜 能阻止氣體通過 但不能阻止水分子和離子通過 生產(chǎn)的主體設(shè)備 石棉隔膜電解槽 原理 添加原料 陽極區(qū) A 飽和食鹽水 B Cl2 C H2 D NaOH NaCl溶液 缺點投資多 能耗較高 產(chǎn)品燒堿中會含有雜質(zhì)食鹽 隔膜電解法流程圖 2 水銀電解法 基本原理 解汞槽 2Na 2H2O 2NaOH H2 電解槽 陰極 2Na 2e 2Na陽極 2Cl 2e Cl2 污染 3 離子膜電解法 主體設(shè)備 離子膜電解槽簡單構(gòu)造 陽極 金屬鈦網(wǎng) 涂鈦釕氧化物 陰極 碳鋼網(wǎng) 有鎳涂層 陽離子交換膜 只允許陽離子通過 把電解槽隔成陰極室和陽極室 優(yōu)點 投資費用 能耗 污染都較低 產(chǎn)品質(zhì)量較好 缺點 目前國內(nèi)還無法自主生產(chǎn)離子膜 主要靠進(jìn)口 任務(wù)點02生產(chǎn)工藝條件影響因素分析 總結(jié) 離子膜法制得的產(chǎn)品比用隔膜法電解生產(chǎn)的產(chǎn)品濃度大 純度高 而且能耗也低 所以它是目前最先進(jìn)的生產(chǎn)氯堿的工藝 而水銀電解法電耗較高 汞的流失會造成環(huán)境污染 故采用離子膜進(jìn)行生產(chǎn) 一 鹽水的質(zhì)量鹽水中的Ca2 Mg2 及其他重金屬離子會毒害離子膜 與陰極室反滲透過來的OH 形成難溶物沉積在膜內(nèi) 造成離子膜堵塞 膜電阻增大 槽電壓升高 電耗上升 電流效率下降 另外 還會使膜性能發(fā)生不可逆的惡化 使用壽命縮短 因此 必須保證精制鹽水的質(zhì)量 尤其要確保樹脂對ca2 Mg2 的吸附能力 使得二次精制后的鹽水中ca2 Mg2 質(zhì)量之和不高于2X10 8 二 陰極液中NaOH濃度隨著NaOH濃度的升高 陰極一側(cè)膜的含水率減少 固定離子濃度增大 因此電流效率隨之增加 但是隨著NaOH濃度的繼續(xù)升高 膜中OH 濃度增大 電流效率明顯下降 三 陽極液NaCI的濃度影響陽極液NaC1的濃度太低時 水合鈉離子中結(jié)合水太多 膜的含水率增大 陰極室OH 反滲透 導(dǎo)致電流效率下降 且陽極液中的氯離子通過擴(kuò)散到陰極室 導(dǎo)致堿中含鹽增多 更嚴(yán)重的是 在低NaC1質(zhì)量濃度情況 低于50g L 下運(yùn)行 離子交換膜會嚴(yán)重起泡 分離直到永久性損壞 陽極液中NaC1的濃度也不能太高 以免槽電壓上升 因此 生產(chǎn)中將陽極液NaC1的質(zhì)量濃度控制在 210 10 g L 不得低于170g L 四 鹽水加鹽酸加鹽酸是為了中和從陰極室遷移來的OH 但要控制pH值不低于2 否則會使離子膜的陰極一側(cè)的導(dǎo)電性被破壞 造成永久性破壞 五 氣體壓力變化的影響陽極室的氯氣和陰極室的氫氣之間的壓差變化不能太大 否則膜就不能貼在陽極側(cè) 隨著氣體壓差的大波動 膜來回震動 離子膜同單元槽反復(fù)摩擦 膜因受到機(jī)械磨損 局部出現(xiàn)口子或強(qiáng)度降低 因此 除電極表面光滑平整外 還要把陰極室 陽極室的壓差控制在一定范圍內(nèi) 讓陰極室的壓力大于陽極室的壓力 使離子膜壓緊在陽極上 保護(hù)膜 如果電解槽氣體壓差正壓過大 將使陽極永久變形 極距增大 電壓上升 膜損壞 電解槽出現(xiàn)負(fù)壓差時 不僅槽電壓上升 而且使貼向陽極的膜反貼向陰極 陰極表面的鎳和其他沉積物就會污染膜 六 停止供水或鹽水的影響陰極液中NaOH濃度是用加入純水來控制的 加水過多會造成NaOH濃度太低 太高NaOH濃度雖然高 但長期高于37 會造成電流效率永久性的下降 七 電流密度對堿中含鹽量的影響在通電的情況下 電場的靜電引力是影響Cl 移動最重要的因素 因為在高的電流密度下 靜電引力加強(qiáng) 帶電負(fù)荷的Cl 被正電位的陰極更強(qiáng)烈地吸引 從而減少了堿中含鹽量 任務(wù)點03典型設(shè)備的選擇 一 離子膜電解槽離子膜電解槽是離子膜制堿生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵設(shè)備 它的作用是將進(jìn)入的合格的二次精致鹽水經(jīng)通電電解 生產(chǎn)出低鹽 高純 高濃度的氫氧化鈉產(chǎn)品 同時得到聯(lián)產(chǎn)氯和氫氣 離子交換膜電解食鹽法 是用陽離子交換膜將電解槽隔成陽極室和陰極室 這層膜只允許鈉離子穿透 而對氫氧根離子起阻止作用 另還能阻止氯化鈉的擴(kuò)散 從而達(dá)到生產(chǎn)低鹽 高純 高濃度氫氧化鈉產(chǎn)品的目的 二 鹽水過濾器鹽水過濾器的作用是使一次精制鹽水經(jīng)過濾除去所含微量懸浮物 指標(biāo)為 1ppm 離子膜法制堿工藝中 要求鹽水中的懸浮物含量控制在1ppm以下 以防止鹽水中所含微細(xì)懸浮物引起膜的堵塞而導(dǎo)致槽電壓上升 然使用傳統(tǒng)的砂過濾器 鹽水中的懸浮物含量一般在5 10ppm 因此 必須再經(jīng)過一次精密過濾 采用碳素管式過濾器 碳素管過濾器的外殼由鋼襯橡膠防腐層 內(nèi)部由多組炭系管均勻固定在花板上 其結(jié)構(gòu)如圖所示 碳素管式過濾面積由生產(chǎn)能力大小而定一般年產(chǎn)l萬噸規(guī)模的過濾面積約在7 8m2 使用壽命在8 10年 碳素管式過濾器由純凝經(jīng)燒結(jié)后制成 外徑120mm 內(nèi)徑70mm 長度500mm 為圓筒狀元件 碳素管式過濾器的特點是經(jīng)一定時間使用后 可經(jīng)再生恢復(fù)重新使用 三 螯合樹脂塔螯合樹脂塔通常是二臺或三臺串聯(lián)使用 其作用是將一次精致鹽水中Ca2 Mg2 雜質(zhì)含量降低到20ppb以下 以符合離子膜工藝的需要 螯合樹脂塔的外殼由鋼板制成 內(nèi)襯特殊的低鈣鎂橡膠防腐層 塔內(nèi)填裝一定量的帶有螯合基團(tuán)的特種離子交換樹脂 樹脂的特點是對金屬離子有極強(qiáng)的選擇性 第二個特點是再生效率高 即在使用一定周期后 可通過酸 堿 純水的清洗 將螯合的金屬離子解脫恢復(fù)原有的交換容量 以重新再進(jìn)行螯合處理 任務(wù)點04生產(chǎn)中安全 環(huán)保 節(jié)能措施 一 安全技術(shù)方案 1危險物料的安全技術(shù)方案 2危險工藝的安全技術(shù)方案 二 環(huán)保 1 從工藝角度提出可能解決環(huán)保措施 膜分離法膜分離法脫除SO42 一是近年來發(fā)展起的新技術(shù) 技術(shù)的關(guān)鍵在于其中有一層NF膜 它可以有效從鹽水溶液單價陰離子 如cl 中分離出多價陰離子 如SO42 在所有的濃氯化物的鹽溶液和濃硫酸鹽溶液中 硫酸鹽對NF膜的排斥率很高 在98 以上 而氯化物對它的排斥率很低 由于氯化鈉溶液對NF膜的排斥力很小 大部分進(jìn)料水通過膜滲透進(jìn)入工藝流程 硫酸鹽被排斥而被分離出來 從而達(dá)到鹽水脫除SO42 的目的 再經(jīng)過冷凍脫硝工藝分離出硫酸鹽 廢水再去化鹽 2 三廢處理廢水處理廢水由電解部氯 氫冷卻下水 打網(wǎng)水 槽道洗水 蒸發(fā)部大氣冷凝下水 雜水 生蒸汽冷凝水 二次汽冷凝水等構(gòu)成 這些水排放時經(jīng)常溶解氯化物通過技術(shù)改造 水循環(huán)利用率的提高或?qū)崿F(xiàn)閉路循環(huán)則可減少氯化物流失量 三 節(jié)能技術(shù)方案 任務(wù)點05生產(chǎn)工藝流程組織 一 原料與處理 1 一次鹽水精制原鹽采用鹵水 井鹽用CaCO3預(yù)除 配粗過濾濾料1 原鹽采用進(jìn)口鹽或湖鹽時 用CaCO3預(yù)除 配粗過濾濾料1 井鹽采用泥沙含量高的海鹽時 用粉煤灰預(yù)除 配粗過濾濾料2 或澄清桶加CaCO3預(yù)除 在原鹽采用鹵水 海鹽時 澄清桶只是先去除部分泥沙 然后進(jìn)入粗過濾器 CaCO3預(yù)除 2 二次鹽水精制二次精制系統(tǒng)的螯合樹脂塔只能除掉鹽水中的Ca2 Mg2 而不能去除SS 如果懸浮物進(jìn)入螯合樹脂系統(tǒng)將會堵塞樹脂的微孔 大大地降低螯合樹脂系統(tǒng)的性能 由于在二次精制過程中采用了碳素管過濾器 保證了螯合樹脂能充分發(fā)揮應(yīng)有的機(jī)能 其再生周期比不用碳素管過濾器延長了3 5倍 減少了再生所用的離子膜堿和高純鹽酸 特別是杜絕了不純物進(jìn)入離子膜電解槽 二 離子膜工段 任務(wù)點06生產(chǎn)操作要點 抄 化工生產(chǎn)技術(shù) P212從 二 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 抄到到 六 物料的組分調(diào)節(jié)系統(tǒng) 任務(wù)點07生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的故障分析及應(yīng)對措施 1 電槽的電壓升高如果電壓是曲線上升 電效是曲線下降 分析氯氣純度 鹽水質(zhì)量 樹脂層高度 純水質(zhì)量等 估計是以上幾點出了問題 如果電壓是梯度上升 電效是梯度下降 估計是陰陽極涂層出了問題 立刻聯(lián)系電槽廠家 共同對電解槽本身進(jìn)行檢查 另外可做如下檢查a 電流密度的檢查 檢查電解槽的實際運(yùn)行電流是否偏高 但當(dāng)電流密度超過1kA m2時 運(yùn)行槽電壓和電流密度的關(guān)系是線形的 U槽 U0 ki V 有高的電流密度 就有高的槽電壓 b 電槽內(nèi)燒堿濃度的檢查 檢查電解槽出口的燒堿濃度是否偏高 燒堿濃度偏高會導(dǎo)致槽電壓升高 隨著電槽內(nèi)燒堿濃度的提高 膜中含水率逐漸下降 導(dǎo)致膜電壓升高 槽電壓也隨之升高 在5kA m2時 電槽內(nèi)燒堿濃度升高1 槽壓增加大約33mV 2 停車后可能造成脫氯塔液位高原因 電解裝置停車后 由于進(jìn)入脫氯塔的陽極液中游離氯越來越少 脫出的氯氣也越來越少 真空泵的抽氣量也越來越小 這樣 脫氯塔內(nèi)的真空也就越來越大 從而導(dǎo)致脫氯塔內(nèi)的鹽水不易排出 液位升高 解決的方法 a 按版主所說把法蘭松開 將脫氯塔的真空破壞 液位自然恢復(fù) b 建議在脫氯塔的頂部安裝泄壓閥門 出現(xiàn)脫氯塔液位升高的現(xiàn)象 通過該閥門破壞真空而降低液位 同時還防止因脫氯塔內(nèi)的真空過大損壞脫氯塔現(xiàn)象的發(fā)生 c 調(diào)節(jié)真空泵的回流閥 以降低脫氯塔內(nèi)的真空 3 離子膜電解槽中出現(xiàn)電壓偏差原因 a 某一個單元電解槽進(jìn)料管堵塞 電解液流量變小 使該單元電解槽缺液 單元槽電壓升高 電解槽中性偏移 即出現(xiàn)電壓偏差 b 某一個單元電解槽的離子膜出現(xiàn)較大的針孔或破裂 單元槽電壓降低 電解槽中性偏移 即出現(xiàn)電壓偏差 c 電解槽現(xiàn)場泄漏 發(fā)生局部短路 電解槽中性偏移 即出現(xiàn)電壓偏差 d 離子膜電解槽中性偏移測量儀表出現(xiàn)問題 處理方法 a 如果離子膜電解槽中性偏移 并不主張立即停車 因為停車后中性偏移的原因反而不好確定 b 離子膜電解槽中性偏移后 首先立即現(xiàn)場檢查泄漏情況 測量該電解槽的所有單元槽電壓 發(fā)現(xiàn)異常 及時處理 c 如果單元槽電壓檢查正常 進(jìn)一步檢查該電解槽的所有單元槽溢流情況 陽極液顏色 入槽電解液流量 陽極液PH值 發(fā)現(xiàn)異常 及時處理 d 如果上述檢查均正常 將電解槽中性偏移 即出現(xiàn)電壓偏差 調(diào)零后 繼續(xù)生產(chǎn) 4 離子膜起泡a濃度 在離子交換膜電解中 膜中鈉離子遷移的數(shù)目比在陽極液中遷移的數(shù)目多 因此 在膜的表面和附近 鈉離子含量比在陽極液中小 鈉離子的