離子膜制燒堿

1、大型離子膜燒堿裝置的工藝設(shè)計一、一次鹽水一次澄清鹽水的制備是氯堿生產(chǎn)工藝至關(guān)重要的工段，精制效果的好壞直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。傳統(tǒng)性的一次鹽水精制工藝，采用配水、化鹽、加精制劑反應(yīng)、澄清、砂濾，然后再經(jīng)炭素?zé)Y(jié)管過濾器過濾。近幾年新建氯堿裝置一次鹽水工藝大都采用膜過濾技術(shù)制取精制鹽水，該工藝路線省去了砂濾器、炭素?zé)Y(jié)管過濾器。經(jīng)生產(chǎn)實踐證明，經(jīng)膜過濾分離方法制得的一次鹽水質(zhì)量指標(biāo)、設(shè)備投資等都比傳統(tǒng)工藝?yán)硐?。所以一次精制鹽水工藝采用膜過濾器過濾工藝。二、二次鹽水精制離子膜法電解槽使用的高度選擇性離子交換膜要求入槽鹽水的鈣、鎂離子含量低于20wtppb，普通的化學(xué)精制法只能使鹽水中的鈣、鎂離子

2、含量降到10wtppb左右。若使鈣、鎂離子含量降到20wtppb的水平，必須用螯合樹脂處理。二次鹽水精制的主要工藝設(shè)備是螯合樹脂塔，分二塔式和三塔式流程。塔的運行與再生處理及其周期性切換程序控制，可由程序控制器PLC實現(xiàn)，PLC與集散控制系統(tǒng)DCS可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；也可以直接由DCS實現(xiàn)控制。伍迪公司采用的就是二塔式，其他公司采用三塔式流程。建議采用三塔式流程。三、電解工藝現(xiàn)在能夠提供離子膜電解槽的專利商有旭化成、伍迪、氯工程、北化機(jī)等廠家，這幾家公司的技術(shù)都是成熟的。槽型為復(fù)極式自然循環(huán)離子膜電解槽。四、淡鹽水脫氯淡鹽水脫氯有兩種工藝路線：一種采用空氣吹除法，該法脫氯效果欠佳，從淡鹽水中分離

3、出來的廢氯氣純度低，無法匯入濕氯氣總管送氯氣處理工序，只能由燒堿液循環(huán)吸收，制成次氯酸鈉溶液。另一種采用真空脫氯法，該法脫氯效果較好，通過蒸汽噴射器或真空泵提供的真空系統(tǒng)將含氯淡鹽水中的游離氯抽出分離后進(jìn)入濕氯氣總管。建議采用真空法淡鹽水脫氯工藝技術(shù)。五、氯氫處理（含廢氯氣處理）1、氯氣處理由電解槽出來的濕氯氣，溫度高并伴有大量的水蒸氣和雜質(zhì)，具有較強(qiáng)的腐蝕性，必須經(jīng)過冷卻、干燥和凈化處理。氯氣處理系統(tǒng)分為冷卻、干燥、輸送三部分。冷卻選用填料式洗滌塔，能夠較好地除去濕氯氣帶出的鹽霧，填料采用CPVC花環(huán)。氯氣冷凝下來的氯水回收送淡鹽水脫氯工序。對于干燥部分，在實踐應(yīng)用中已采用過多種干燥塔型和不

4、同的組合方式，比較典型的有：a、一段泡沫塔、二段泡沫塔；b、一段填料塔、二段泡沫塔；c、一段填料塔、二段泡罩塔。國內(nèi)采用最多的是填料塔和泡沫塔組合，這是兩種典型的塔。泡沫塔的特點是結(jié)構(gòu)簡單、造價低、塔板數(shù)多；缺點是操作彈性小、不便于增加硫酸循環(huán)量，操作彈性僅為15%，塔板阻力降大，一般為100-200mmH2O，而且開孔的加工精度、酸泥沉積等因素易影響其操作穩(wěn)定性。填料塔操作彈性大，易操作，壓降小，但投資大，有效塔板數(shù)少。泡罩塔的特點介于泡沫塔與填料塔制堿，塔板數(shù)多，壓降與泡沫塔相當(dāng)，操作彈性比較大。經(jīng)過對以往經(jīng)驗的總結(jié)、比較，應(yīng)選擇二段干燥；一段為填料干燥塔，二段采用泡罩干燥塔。目前氯氣輸送

5、設(shè)備有兩種形式，一種是液環(huán)泵，另一種是離心式壓縮機(jī)。液環(huán)泵對氯氣含水量要求不苛刻，但動力消耗大，輸送量小，出口氯氣壓力低，適用于生產(chǎn)規(guī)模在5萬噸/年燒堿能力以下的氯氣輸送。離心式壓縮機(jī)具有輸送量大、排氣壓力較高、運轉(zhuǎn)平衡、得以改善工作環(huán)境等優(yōu)點。該設(shè)備能量消耗與同氣量液環(huán)泵相比節(jié)電50%，但要求氯氣中含水量100wtppm，適用5萬噸/年燒堿規(guī)模以上的裝置輸送氯氣。建議氯氣處理工藝方案：濕氯氣經(jīng)氯水洗滌，鈦管換熱器，氯氣除鹽、降溫后經(jīng)一段填料塔、二段泡罩塔干燥，使氯氣含水量50wtppm，氯氣輸送選用大型離心式氯氣壓縮機(jī)。2、氫氣處理由電解槽出來的氫氣溫度高、含水量大、且含堿霧，故必須進(jìn)行冷卻

6、。冷卻系統(tǒng)分直接冷卻和間接冷卻兩種，建議選擇氫氣洗滌塔直接洗滌冷卻降溫、列管換熱器間接冷卻，水環(huán)式氫氣壓縮機(jī)輸送。3、廢氯氣處理廢氯氣處理接納開、停車時的低濃度氯氣和事故狀態(tài)下氯氣系統(tǒng)的泄壓氯氣，可采用燒堿液吸收或石灰乳吸收，石灰乳吸收效果差，設(shè)備龐大，需連接攪拌，動力消耗高，操作環(huán)境惡劣。建議選擇燒堿液循環(huán)、冷卻、吸收廢氯氣，制成次氯酸鈉溶液。六、氯氣液化通常根據(jù)氯氣壓縮機(jī)壓力的不同，將氯氣液化方式分為高壓法、中壓法和低壓法三種。高壓法消耗冷凍量少，不需要制冷機(jī)，能耗低。但對氯氣處理工藝、氯氣輸送設(shè)備的要求高，增加投資費用。因此，國內(nèi)一般采用中、低壓液化方法生產(chǎn)液氯。本工段選擇帶經(jīng)濟(jì)器補(bǔ)償螺

7、桿壓縮機(jī)的成套制冷機(jī)組。七、氯化氫合成及鹽酸國內(nèi)外生產(chǎn)鹽酸的方法主要有三種：即三合一工藝；熱回收分體式工藝；分體式工藝。1、三合一工藝具有工藝流程短，操作簡單等優(yōu)點，但設(shè)備維修量較大。2、熱回收分體式工藝具有操作容易，設(shè)備維修簡單，熱回收利用率高等優(yōu)點，但工藝流程長，設(shè)備加工要求高。3、分體式工藝具有操作容易、設(shè)備維修簡單、產(chǎn)品質(zhì)量控制容易等優(yōu)點通過對三種工藝流程比較，從操作方便及設(shè)備統(tǒng)一考慮，采用第三種工藝生產(chǎn)鹽酸。八、蒸發(fā)對于離子膜法液堿蒸發(fā)流程的選擇大體上可以分為以下四個方面：效數(shù)的選擇；蒸發(fā)器形式的選擇；順、逆流工藝流程的選擇；循環(huán)方式的選擇。建議采用的蒸發(fā)工藝流程序號項目名稱內(nèi)容1流

8、程：效數(shù)三效循環(huán)方式不循環(huán)的膜式蒸發(fā)順、逆流方式逆流2蒸發(fā)器降膜蒸發(fā)器3真空設(shè)備水環(huán)真空泵4換熱器板式換熱器由上表結(jié)論為選擇三效逆流降膜蒸發(fā)工藝，生產(chǎn)運行工況良好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能耗低，蒸發(fā)工藝及其降膜蒸發(fā)器建議從國外引進(jìn)。離子膜燒堿離子膜燒堿就是采用離子交換膜法電解食鹽水而制成燒堿（即氫氧化鈉）。 其主要原理是因為使用的陽離子交換膜，該膜有特殊的選擇透過性，只允許陽離子通過而阻止陰離子和氣體通過，即只允許H、Na+通過，而Cl、OH和兩極產(chǎn)物H2和Cl2無法通過，因而起到了防止陽極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物H2相混合而可能導(dǎo)致爆炸的危險，還起到了避免Cl2和陰極另一產(chǎn)物NaOH反應(yīng)而生成NaClO影響燒堿純度的作用。 離子交換膜法電解制堿的主要生產(chǎn)流程 精制的飽和食鹽水進(jìn)入陽極室；純水（加入一定量的NaOH溶液）加入陰極室，通電后H2O在陰極表面放電生成H2，Na+則穿過離子膜由陽極室進(jìn)入陰極室，此時陰極室導(dǎo)入的陰極液中含有NaOH；Cl則在陽極表面放電生成Cl2。電解后的淡鹽水則從陽極室導(dǎo)出，經(jīng)添加食鹽增加濃度后可循環(huán)利用。 陰極室注入純水而非NaCl溶液的原因是陰極室發(fā)生反應(yīng)為2H+2e=H2；而Na+則