燒堿生產(chǎn)工藝及流程

1、學(xué)習(xí)資料 注意保存燒堿（學(xué)名氫氧化鈉）是可溶性的強(qiáng)堿。純堿（學(xué)名碳酸鈉）實(shí)際上是個(gè)鹽，由于它在水中發(fā)生水解作用而使溶液呈堿性，再由于它和燒堿有某些相似的性質(zhì)，所以它與燒堿并列，在工業(yè)上叫做“兩堿”。 燒堿和純堿都易溶于水，呈強(qiáng)堿性，都能提供Na+離子。這些性質(zhì)使它們被廣泛地用于制肥皂、紡織、印染、漂白、造紙、精制石油、冶金及其他化學(xué)工業(yè)等各部門中。 普通肥皂是高級(jí)脂肪酸的鈉鹽，一般是用油脂在略為過量的燒堿作用下進(jìn)行皂化而制得的。 如果直接用脂肪酸作原料，也可以用純堿來(lái)代替燒堿制肥皂。 印染、紡織工業(yè)上，也要用大量堿液去除棉紗、羊毛等上面的油脂。生產(chǎn)人造纖維也需要燒堿或純堿。例如，制粘膠纖維首先

2、要用1820燒堿溶液（或純堿溶液）去浸漬纖維素，使它成為堿纖維素，然后將堿纖維素干燥、粉碎，再加 最后用稀堿液把磺酸鹽溶解，便得到粘膠液。再經(jīng)過濾、抽真空（去氣泡），就可用以抽絲了。 精制石油也要用燒堿。為了除去石油餾分中的膠質(zhì)，一般在石油餾分中加濃硫酸以使膠質(zhì)成為酸渣而析出。經(jīng)過酸洗后，石油里還含有酚、環(huán)烷酸等酸性雜質(zhì)以及多余的硫酸，必須用燒堿溶液洗滌，再經(jīng)水洗，才能得到精制的石油產(chǎn)品。 在造紙工業(yè)中，首先要用化學(xué)方法處理，將含有纖維素的原料（如木材）與化學(xué)藥劑蒸煮制成紙漿。所謂堿法制漿就是用燒堿或純堿溶液作為蒸煮液來(lái)除去原料中的木質(zhì)素、碳水化合物和樹脂等，并中和其中的有機(jī)酸，這樣就把纖維素

3、分離出來(lái)。 在冶金工業(yè)中，往往要把礦石中的有效成分轉(zhuǎn)變成可溶性的鈉鹽，以便除去其中不溶性的雜質(zhì)，因此，常需要加入純堿（它又是助熔劑），有時(shí)也用燒堿。例如，在鋁的冶煉過程中，所用的冰晶石的制備和鋁土礦的處理，都要用到純堿和燒堿。又如冶煉鎢時(shí)，也是首先將精礦和純堿焙燒成可溶的鎢酸鈉后，再經(jīng)酸析、脫水、還原等過程而制得粉末狀鎢的。 在化學(xué)工業(yè)中，制金屬鈉、電解水都要用燒堿。許多無(wú)機(jī)鹽的生產(chǎn)，特別是制備一些鈉鹽（如硼砂、硅酸鈉、磷酸鈉、重鉻酸鈉、亞硫酸鈉等等）都要用到燒堿或純堿。合成染料、藥物以及有機(jī)中間體等也要用到燒堿或純堿。燒堿生產(chǎn)工藝 片堿即片狀燒堿，是氫氧化鈉的一種別名，氫氧化鈉在工業(yè)上被稱作

4、工業(yè)堿、燒堿、苛性堿等，按存在形態(tài)可分為液堿、片堿、固堿、粒堿。其中片堿、固堿、粒堿是固體氫氧化鈉的三種形態(tài)。如下圖，依次是片堿固堿粒堿： 1.堿液從32%濃縮至61% ，這個(gè)階段在降膜蒸發(fā)器中進(jìn)行。加熱源采用中壓蒸汽及二次蒸汽,并在真空下蒸發(fā)。2.61%堿液再通過降膜濃縮器,以熔融鹽為熱載體,在常壓下將堿液濃縮成熔融堿,再經(jīng)片堿機(jī)制成片狀固堿（傳說中的熔鹽法）。質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%的離子膜法燒堿經(jīng)效蒸發(fā)器(真空、二次蒸汽)濃縮到47% ,經(jīng)堿泵并與效蒸發(fā)器的蒸汽冷凝水換熱后,進(jìn)入效蒸發(fā)器進(jìn)一步濃縮至61%,并由堿泵將61%堿打入最終濃縮器, 用熔鹽加熱濃縮至98% 99% ,再經(jīng)片堿機(jī)制成片狀固

5、體燒堿。自電廠來(lái)的1 MPa的飽和蒸汽進(jìn)入效蒸發(fā)器,冷凝液與效堿換熱后進(jìn)入循環(huán)水池,作為軟水的補(bǔ)充, 效產(chǎn)生的二次蒸汽與終濃縮產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入效蒸發(fā)器作為熱源,蒸發(fā)32%堿液。415430 的熔鹽由熔鹽泵送入熔鹽爐經(jīng)加熱后進(jìn)入最終濃縮器,作為熱源將堿蒸發(fā)至98% 99% ,并最終回至熔鹽罐,循環(huán)使用。熔鹽爐系統(tǒng)是一個(gè)密閉循環(huán)加熱的系統(tǒng),通過燃爐上方點(diǎn)火頭用天然氣加熱內(nèi)外盤管使熔鹽升溫,熔鹽通過泵周而復(fù)始地在系統(tǒng)中循環(huán),由于和外界隔離,最大限度地減少了熔鹽的分解變質(zhì)。在生產(chǎn)中初次加熱熔鹽應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。(1) 熔鹽熔點(diǎn)在143 左右,所有熔鹽管線應(yīng)有蒸汽伴熱,最好同時(shí)采用電伴熱,以防止熔鹽在管

6、線中凝固。( 2)在熔鹽梯度升溫過程中,要仔細(xì)檢查熔鹽閥的伴熱,熔鹽在整個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行大循環(huán)時(shí),尤其注意小循環(huán)回流閥不能關(guān)死,必須回轉(zhuǎn)一圈,以防止熔鹽閥結(jié)死。( 3)由于熔鹽為混合物,密度不很均勻,而且初次加熱熔化,熔鹽中的水分含量較高,因此在熔鹽循環(huán)過程中,要充分關(guān)注泵的電流,如果泵電流波動(dòng)較大,而且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),應(yīng)立即停泵檢查,找出問題原因。正常情況下,泵的電流會(huì)有波動(dòng),但波動(dòng)的范圍不大,隨著熔鹽溫度的升高,泵電流會(huì)逐漸降低且趨于平穩(wěn)。片堿為基本化工原料，廣泛用于造紙、合成洗滌及肥皂、粘膠纖維、人造絲及綿織品等輕紡工業(yè)方面，農(nóng)藥、染料、橡膠和化學(xué)工業(yè)方面、石油鉆探，精煉石油油脂和提煉焦油的石

7、油工業(yè)，以及國(guó)防工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、木材加工、冶金工業(yè)，醫(yī)藥工業(yè)及城市建設(shè)等方面。還用于制造化學(xué)品、紙張、肥皂和洗滌劑、人造絲和玻璃紙，加工鋁礬土制氧化鋁，還用于紡織品的絲光處，水處理等。離子膜燒堿工藝流程圖解析離子膜燒堿生產(chǎn)工藝來(lái)源：【中國(guó)化工網(wǎng)】 2010-6-4 字體大?。?大 中 小 -當(dāng)化學(xué)反應(yīng)涉及酸堿等物質(zhì)時(shí)，ph值往往是反應(yīng)過程中一個(gè)主要的工藝變量。離子膜燒堿研究報(bào)告顯示：量溶液的ph值時(shí)，在實(shí)驗(yàn)室一般采用酸堿指示法，在工業(yè)過程中，則采用電位滴定法。在用離子膜電解生產(chǎn)燒堿的過程中，尤其是在鹽水淡化之前，在制作離子膜燒堿時(shí)，ph值的測(cè)量是很重要的。離子膜燒堿工藝流程圖解析離子膜燒堿生產(chǎn)

8、工藝1、離子膜電解工藝流程以原鹽為原料，從離子膜電解槽流出的淡鹽水經(jīng)過脫氯塔，脫去氯氣，進(jìn)入鹽水飽和槽制成飽和鹽水;而后在反應(yīng)器中再加入naoh、na2co3及baci2等;從反應(yīng)器出來(lái)的鹽水進(jìn)入澄清槽澄清。但是從澄清槽出來(lái)的一次鹽水還有一些懸浮物，這對(duì)鹽水二次精制的螯合樹脂塔將產(chǎn)生不良影響(一般要求鹽水中的懸浮物少于1mg/l)。因此，鹽水需要經(jīng)過過濾，再經(jīng)過螯合樹脂塔，除去其中的鈣、鎂等金屬離子，加到離子膜電解槽的陽(yáng)極室;與此同時(shí)，純水和液堿一同進(jìn)入陰極室。通入直流電后，在陽(yáng)極室產(chǎn)生氯氣和淡鹽水，經(jīng)過分離器分離。氯氣輸送到氯氣總管;淡鹽水中naci含量一般為200-220g/l，經(jīng)脫氯塔去

9、鹽水飽和槽。在電解槽的陰極室產(chǎn)生氫氣和30-35%的液堿，同樣也經(jīng)過分離器。氫氣輸送到氫氣總管;30-35%的液堿可以作為商品出售，也可以送到蒸發(fā)裝置，使之濃縮到50%。a、過濾鹽水的ph值控制及orp測(cè)量為了保證進(jìn)電解槽鹽水ph值的穩(wěn)定，有的工藝采用在過濾鹽水中加入一定量鹽酸的方法，將過濾鹽水的ph值控制在10±0.5。鹽水orp的值反應(yīng)鹽水中游離氯的含量。為了防止游離氯進(jìn)入螯合樹脂塔，在過濾鹽水管路中，設(shè)置了orp檢測(cè)裝置。根據(jù)orp的高低，決定亞硫酸鈉的加入量。b、淡鹽水ph值控制及orp測(cè)量電解過程中產(chǎn)生的淡鹽水，含有一定數(shù)量的游離氯。這部分游離氯對(duì)設(shè)備、管道的腐蝕非常嚴(yán)重，

10、必須清除。根據(jù)次氯酸在低ph值情況下，有利于向氯氣脫析方向轉(zhuǎn)變這一特性，在淡鹽水中加入一定量鹽酸，使它的ph值控制在1.251.5之間，以利于去除游離氯。淡鹽水經(jīng)真空脫氯或空氣吹除，再加亞硫酸鈉，以進(jìn)一步去除游離氯。2、ph值測(cè)量的重要性本裝置的物料分析主要有酸度(ph值)、氧化還原電位(orp)、濃度以及鈣、鎂離子含量。這些參數(shù)在生產(chǎn)過程中起著非常重要的作用。比如，精鹽水的酸堿度。以及鈣、鎂離子的濃度，直接關(guān)系到離子膜的工作狀態(tài)和壽命，也是產(chǎn)量和產(chǎn)品成本核算的重要依據(jù)。為此，一定要保證各臺(tái)分析儀的測(cè)量精確度及可靠性。3、應(yīng)用難點(diǎn)上海氯堿化工有限公司電化廠四車間離子膜電解生產(chǎn)燒堿中，淡鹽水要根

11、據(jù)其ph值加亞硫酸鈉，因此該ph值的測(cè)量和控制對(duì)產(chǎn)量與質(zhì)量的提高具有很重要的意義。該裝置共有兩臺(tái)ph計(jì)：脫氯前為301信號(hào)，脫氯后為303信號(hào)。原2套ph計(jì)在引進(jìn)時(shí)采用某日本廠商的產(chǎn)品，由于ph電極的性能不能滿足生產(chǎn)工藝的實(shí)際需要，從開車起一直不能投入使用，故棄置不用，只能靠車間分析室不斷取樣得到數(shù)據(jù)。這樣做，不但時(shí)效性差，而且分析誤差大，不能對(duì)亞硫酸鈉進(jìn)行自動(dòng)加料控制。而人工加料控制不但勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且ph值難以得到穩(wěn)定的控制，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。過去ph電極用得不好的原因有：(1) 301信號(hào)測(cè)量點(diǎn)由于cio4-離子含量較高，達(dá)700-800mg/l。由于cio4-離子會(huì)和kci反應(yīng)生成不溶

12、性的化合物，而氯化銀電極會(huì)進(jìn)一步與溴化物、碘化物、氰化物特別是硫化物反應(yīng)，生成胱氨酸或半胱氨酸。由于硫化銀在隔膜上會(huì)生成黑色沉淀，由此導(dǎo)致響應(yīng)時(shí)間增加和電極電位的重復(fù)性變差(直接導(dǎo)致ph測(cè)量誤差)，同時(shí)也使隔膜阻抗增加好幾倍。(2) 測(cè)量點(diǎn)ph值很低，一般在1.9左右，由于ph值在2以下和12以上時(shí)均難以測(cè)量，因此測(cè)量誤差大。在強(qiáng)酸介質(zhì)中，由凝膠層吸收的酸分子導(dǎo)致凝膠層中氫離子活度的增加。故在很低的ph值下，會(huì)產(chǎn)生酸度誤差，即產(chǎn)生虛假的高ph值。(3) 測(cè)量點(diǎn)溫度較高，一般在90°c左右。這不僅對(duì)ph電極提出了極大的挑戰(zhàn)(因?yàn)?0°c的高溫會(huì)大大縮短ph電極的壽命)，而且，

13、如果取樣后在分析室測(cè)ph值，由于同樣的介質(zhì)在不同溫度下的ph值是不同的，用分析室測(cè)得的ph值來(lái)控制流程中亞硫酸鈉的加入量會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。(4) 測(cè)量點(diǎn)在泵的出口，壓力波動(dòng)大，這樣會(huì)加速電極反滲透，影響ph電極電位的正常建立，縮短電極壽命。(5)被測(cè)介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)。二、梅特勒-托利多的在線ph檢測(cè)系統(tǒng)針對(duì)上述原因，梅特勒-托利多公司為用戶選用了由ha465-50-90-t-s7電極、inflow764-22/-56護(hù)套組成的測(cè)量系統(tǒng)，成功地解決了在線測(cè)量的要求。1、電極這種電極采用了雙鹽橋結(jié)構(gòu)，選用viscolyt參比電解液(一種含高分子粘度的參比溶液)，并采用三陶瓷隔膜。ph值的測(cè)量范圍為01

14、4，溫度范圍為0-130°c。這種ph電極的特點(diǎn)為：(1) viscolyt參比電解液不會(huì)和被測(cè)介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使參比液與被測(cè)溶液隔開;而雙鹽橋結(jié)構(gòu)也可隔離游離氯對(duì)參比電極電位的干擾，保證參比電極電位的穩(wěn)定。(2) 三陶瓷隔膜適當(dāng)加快了參比電解液的流速，確保電解液外流穩(wěn)定，使讀數(shù)更加精確。(3) 在使用時(shí)保持正壓2bar左右，既可防止氯氣影響電極電位，又可限制被測(cè)介質(zhì)的反滲透。2、護(hù)套護(hù)套用來(lái)保護(hù)電極不受外界沖擊，并將電極固定在測(cè)量點(diǎn)上。由于常用的護(hù)套材料不銹鋼無(wú)法抵擋氯氣等物質(zhì)的腐蝕，因此選用了了溶性聚四氟乙烯制成測(cè)量室的護(hù)套inflow764-22/-56。3、變送器針對(duì)在化工

15、/石化行業(yè)中的危險(xiǎn)區(qū)域使用的防爆要求，可使用本安型的變送器2100/2xh或2220x。三、應(yīng)用效果原來(lái)使用的電極壽命僅為一星期，而使用梅特勒-托利多公司的ha465雙鹽橋電極后，兩年來(lái)僅換過三支電極。梅特勒-托利多產(chǎn)品的應(yīng)用保證了測(cè)量精確度，使亞硫酸鈉自動(dòng)加料控制得以實(shí)現(xiàn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，減少了工人的維護(hù)工作量，因此得到用戶的好評(píng)。離子膜法制燒堿的生產(chǎn)工藝綜述離子膜法制燒堿是燒堿生產(chǎn)工藝的常用制法之一，但是在目前燒堿生產(chǎn)工藝中所見的比例并不是很大，所以我們必須仔細(xì)的熟悉一下子膜法制燒堿的工藝特點(diǎn)1.離子膜法堿液蒸發(fā)的特點(diǎn)1.1流程簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化設(shè)備，易于操作由于離子膜堿液僅含有極微量

16、的鹽，所以，在其整個(gè)蒸發(fā)濃縮過程中，即使是生產(chǎn)99%的固堿，也無(wú)須除鹽。這就是極大的簡(jiǎn)化了流程設(shè)備，即隔膜堿蒸發(fā)必須有的除鹽的設(shè)備及工藝工程都被取消，而且，由于在蒸發(fā)過程中沒有鹽的析出，也就很難發(fā)生管道阻塞，系統(tǒng)打水問題，使操作輕易進(jìn)行。1.2濃度高，蒸發(fā)水量少，蒸汽消耗低離子膜法堿液的濃度高，一般在30%33%，比隔膜法堿液的10%11%要高很大，因而大量的減少了濃縮所用的蒸汽。若以32%的堿液為例，假如產(chǎn)品的濃度為50%，則每噸50%的成品堿需蒸出水量為：而隔膜法電解堿液若同樣濃縮到50%，則一般要蒸出6.5t的水量。也就是說，濃縮到同樣的50%，離子膜堿液蒸發(fā)比隔膜堿液蒸發(fā)少蒸出約5.4

17、t水。由于蒸發(fā)水量的減少，蒸汽消耗就大幅度下降。以雙效流程為例，一般僅耗汽0.730.78t/t，另外蒸汽的空間也相應(yīng)的減少，使設(shè)備的投資也相應(yīng)的降低。2影響堿液蒸發(fā)的因素2.1生蒸汽壓力蒸汽是堿液蒸發(fā)中的主要熱源，生蒸汽的壓力高低對(duì)蒸發(fā)能力有很大的影響。通常較高的一次蒸汽壓力，使系統(tǒng)獲得較大的溫差，單位時(shí)間所傳遞的熱量也相應(yīng)的增加，因而也使裝備具有較大的生產(chǎn)能力。當(dāng)然，蒸汽壓力也不能過高，因?yàn)檫^高的蒸汽壓力輕易使加熱管內(nèi)堿液溫度上升過高，造成液體的沸騰，形成汽膜，降低了傳熱系數(shù)，反而使裝備能力受到影響。同樣，蒸汽壓力偏低，經(jīng)過加熱器的堿液不能達(dá)到需要的溫度，減少了單位時(shí)間內(nèi)的蒸發(fā)量，使蒸發(fā)強(qiáng)

18、度降低。因此，選擇適宜的蒸汽壓力是保證蒸發(fā)強(qiáng)度的重要因素。另外，保持蒸汽的飽和度也是至關(guān)重要的。因?yàn)椋柡驼羝淠凉摕崾瞧淇商峁┑淖畲鬅崃?；再則，保持蒸汽壓力的穩(wěn)定也是保持操作的主要因素之一，因?yàn)椋訜嵴羝麎毫Φ牟▌?dòng)，就會(huì)使蒸發(fā)過程很不穩(wěn)定，從而直接影響了進(jìn)出口物料的濃度、溫度，甚至影響液面、真空度、產(chǎn)品質(zhì)量等。2.2蒸發(fā)器的液位控制在循環(huán)蒸發(fā)器的蒸發(fā)過程中，維持恒定的蒸發(fā)器液位是穩(wěn)定操作的必要條件。因?yàn)橐何桓叨鹊淖兓?，?huì)造成靜壓頭的變化，使蒸發(fā)過程變的極不穩(wěn)定，液位高度低，蒸發(fā)及閃蒸劇烈，夾帶嚴(yán)重，使大氣冷凝器下水帶堿，甚至跑堿；液位過高，會(huì)使蒸發(fā)量減小，進(jìn)加熱室的料液溫度增高，降低了傳熱有

19、效溫差，另外也降低了循環(huán)速度，最終導(dǎo)致蒸發(fā)能力下降。因此，穩(wěn)定液位是提高循環(huán)蒸發(fā)器蒸發(fā)能力，降低堿損失，降低汽耗的重要環(huán)節(jié)。2.3真空度真空度是蒸發(fā)過程中生產(chǎn)控制的一個(gè)重要的控制指標(biāo)，它是在現(xiàn)有裝置中挖掘，提高蒸發(fā)能力的重要途徑，也是降低汽耗的重要途徑。因?yàn)檎婵斩鹊奶岣?，將使二次蒸汽的飽和溫度降低，從而提高了有效溫度差，除外，也降低了蒸汽冷凝水的溫度，因而也就更充分的利用了熱源，使蒸汽消耗降低。真空度的高低與大氣冷凝器的下水溫度有關(guān)，也與二次蒸汽中的不凝氣含量有關(guān)。所以，提高真空度的途徑之一是降低大氣冷凝器下水溫度，即降低其飽和蒸汽壓，但水溫過低，耗水量過大，會(huì)造成成本升高。一般控制水溫在28

20、40。提高真空度的另一途徑就是最大限度的排除不凝氣體。通常的辦法是：采用機(jī)械真空泵；采用蒸汽噴射泵；采用水噴射泵。這三種辦法中以、較佳，方法因?yàn)槭芩畨毫Φ挠绊?，很難獲得較高的真空度。表1與下水溫度平衡時(shí)的真空度下水溫度，30 35 40 45 50真空度，kPa96 95 93 91 88采用蒸汽噴射泵排除不凝氣體，這種方法在國(guó)外的蒸發(fā)流程中被廣泛的運(yùn)用，真空度一般可達(dá)到90.796.0kPa。水噴射大氣冷凝器在國(guó)內(nèi)蒸發(fā)流程中被廣泛的使用，其真空度僅在80.088.0kPa。真空度與蒸汽飽和溫度之間的關(guān)系見表2。表2真空度提高時(shí)的蒸汽飽和溫度差真空度，kPa85 87 90 93蒸汽飽和溫度，

21、55 52 47 41.5相對(duì)溫度差，3 5 5.52.4電解堿液濃度與溫度由于離子膜電解堿液的濃度較高，所以對(duì)其濃縮蒸發(fā)非常有利，其汽耗遠(yuǎn)比隔膜法低。我國(guó)從國(guó)外各公司引進(jìn)的離子膜裝置的電解堿液濃度略有差異，在30%35%之間。但實(shí)際上除日本旭化成等少數(shù)公司外，大部分公司離子膜電解堿液都控制在32%33%之間。另外，盡管電解槽流出堿液溫度都在8590，但許多工廠，由于電解工序與蒸發(fā)工序不在一起，中間經(jīng)常設(shè)有中間貯罐，這樣，使實(shí)際進(jìn)入蒸發(fā)器的堿液溫度下降，從而增加了能源消耗。2.5蒸發(fā)完成液濃度按照市場(chǎng)要求的商品規(guī)格，嚴(yán)格控制蒸發(fā)的完成液濃度，是在保證產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的前提下，減少蒸汽消耗的手段之一

22、，同時(shí)也可以適當(dāng)?shù)慕档透邼鈮A對(duì)設(shè)備的腐蝕。通常，國(guó)內(nèi)的產(chǎn)品為42%、45%、50%三種。2.6蒸發(fā)器的效數(shù)如前所述，蒸發(fā)器的效數(shù)是決定蒸汽消耗量的最要因素之一。采用多效蒸發(fā)是降低蒸發(fā)蒸汽消耗的最要途徑，但是它受到設(shè)備投資的約束。在離子膜電解堿液蒸發(fā)中，目前經(jīng)常采用的是雙效流程。但是，隨著能源價(jià)格的不斷上漲，將會(huì)有愈來(lái)愈多的企業(yè)選擇三效蒸發(fā)的工藝流程。2.7蒸汽分離器汽液分離器也稱疏水器，是蒸發(fā)過程的一種輔助設(shè)備，往往被人忽視，但其性能的好壞，即對(duì)蒸發(fā)汽耗產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。在蒸發(fā)過程中，大量蒸汽在加熱器內(nèi)冷凝，需要及時(shí)排除，否則，不但阻礙傳熱，而且還會(huì)造成水錘，影響安全生產(chǎn)。而使凝水能順利排除，

23、又不帶走蒸汽的設(shè)備就是汽液分離器。汽液分離器性能的好壞，不僅僅影響蒸發(fā)器能力的發(fā)揮和正常使用，也直接與蒸汽消耗的高低有關(guān)，因?yàn)槠悍蛛x器分離不好，跑汽、漏汽現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，造成大量蒸汽的流失，使汽耗升高，相反，汽液分離很好，但凝水排放不暢，將直接影響蒸發(fā)能力和安全。所以設(shè)計(jì)選用合適的汽液分離器是不容忽視的問題，目前，常用的汽液分離器型式有：偏心熱動(dòng)式、浮子桿式、液面自控式三種，用于蒸發(fā)裝置中一般用后兩種。本設(shè)計(jì)選用液面自控式。2.8熱損失蒸發(fā)過程是一個(gè)傳熱過程，因此，不可避免會(huì)有熱的損失。這種熱損失只要是通過系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備和管道的表面向外界散發(fā)熱量以及蒸汽等物料能沒有充分的被利用就排除而造成的熱損失

24、。通常，前者約占供入熱量的2%5%，后者則占10%20%甚至更多。因此，一方面選擇優(yōu)質(zhì)價(jià)廉的保溫材料減少散熱損失，另一方面，最充分有效的利用介入蒸發(fā)系統(tǒng)的所有熱物料的能量，最大限度的加以利用，減少流失，使排除系統(tǒng)的各種物料帶走最小的熱量，這些都是降低蒸汽消耗的重要途徑生產(chǎn)燒堿的原料與工藝氯堿工業(yè)是電解食鹽水溶液制取燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)生產(chǎn)，是重要的基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一。因此，鹽和電就是生產(chǎn)燒堿的原料。目前我國(guó)燒堿生產(chǎn)工藝主要有隔膜電解法、和離子膜法。1) 隔膜法電解在立式隔膜電解槽中進(jìn)行，如圖所示。電解槽的陽(yáng)極用涂有TiO2RuO2 涂層的鈦或石墨制成，陰極由鐵絲網(wǎng)制成，網(wǎng)上附著一層石棉絨做隔膜

25、，這層隔膜把電解槽分隔成陽(yáng)極室和陰極室。將已除去Ca2+、Mg2+、SO42-等雜質(zhì)的精制食鹽 水從電解槽的上部加入，食鹽水中進(jìn)行如下電解反應(yīng)： 在隔膜電解槽中，隔膜放在陽(yáng)極和陰極之間，它能使食鹽水通過，還能防止陽(yáng)極和陰極產(chǎn)生的氣體混合而發(fā)生副反應(yīng)電解時(shí)的槽電壓一般為3.03.8V。電解時(shí)，食鹽水從陽(yáng)極室加入，通過隔膜進(jìn)入陰極，這時(shí)在陽(yáng)極室發(fā)生下面的反應(yīng)： 2Cl-Cl22e 溶液中的Cl-消耗后，Na+隨同食鹽水進(jìn)入陰極室。與此同時(shí)，陰極室里由水電離生成的氫離子發(fā)生如下反應(yīng)：2H+2eH2溶液中的H+消耗后，水不斷電離，在陰極積累大量的OH-。OH-跟陽(yáng)極室透過來(lái)H+的形成NaOH 溶液。因

26、此電解食鹽水的反應(yīng)可寫成：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2 上述是電解時(shí)的主反應(yīng)，還會(huì)發(fā)生一些對(duì)生產(chǎn)不利的副反應(yīng)。例如，當(dāng)食鹽水的濃度不高時(shí)，在陽(yáng)極Cl2 將溶于鹽水中，發(fā)生如下副反應(yīng)：Cl2H2OHClOHCl另外，由于OH-和Cl-的放電電壓比較接近，當(dāng)食鹽水的濃度不高時(shí)，Cl-的放電電壓有所提高，將在陽(yáng)極同時(shí)發(fā)生OH-的放電。電解后產(chǎn)生的氯氣和氫氣，冷卻后，使帶出的蒸氣冷凝分離，就能作為產(chǎn)品，或者用作進(jìn)一步加工的原料。電解后的電解液含氫氧化鈉130145kg/m3、175210kg/m3、次氯酸鈉0.050.25kg/m3。通過蒸發(fā)濃縮，利用溶解度的差別，氯化鈉以晶體析出，過濾后即

27、得到液堿，或進(jìn)一步蒸發(fā)而得到固堿產(chǎn)品。離子交換膜離子交換膜法是20 世紀(jì)70 年代新發(fā)展的方法。這種方法是用離子交換膜作隔膜，它允許Na+通過，但Cl-和OH-不能通過。因此，用這種方法生產(chǎn)的燒堿純度很高，濃度也較大。但離子交換膜的使用壽命目前還不夠長(zhǎng)，這個(gè)問題一旦解決，它將可能成為最有發(fā)展前途的制堿方法。德國(guó)、日本等國(guó)已有一些氯堿工廠用離子交換膜法生產(chǎn)燒堿。離子交換膜法電解食鹽水的原理如圖所示。在這種電解槽中，用陽(yáng)離子交換膜把陽(yáng)極室和陰極室隔開。陽(yáng)離子交換膜跟石棉絨膜不同，它具有選擇透過性。它只讓Na+帶著少量水分子透過，其它離子難以透過。電解時(shí)從電解槽的下部往陽(yáng)極室注入經(jīng)過嚴(yán)格精制的NaC

28、l溶液，往陰極室注入水。在陽(yáng)極室中Cl-放電，生成C12，從電解槽頂部放出，同時(shí)Na+帶著少量水分子透過陽(yáng)離子交換膜流向陰極室。在陰極室中H+放電，生成H2，也從電解槽頂部放出。但是剩余的OH-由于受陽(yáng)離子交換膜的阻隔，不能移向陽(yáng)極室，這樣就在陰極室里逐漸富集，形成了NaOH 溶液。隨著電解的進(jìn)行，不斷往陽(yáng)極室里注入精制食鹽水，以補(bǔ)充NaCl 的消耗；不斷往陰極室里注入水，以補(bǔ)充水的消耗和調(diào)節(jié)產(chǎn)品NaOH 的濃度。所得的堿液從陰極室上部導(dǎo)出。因?yàn)殛?yáng)離子交換膜能阻止Cl-通過，所以陰極室生成的NaOH 溶液中含NaCl 雜質(zhì)很少。用這種方法制得的產(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

29、耗也低，所以它是目前最先進(jìn)的生產(chǎn)氯堿的工藝。燒堿、純堿的工藝簡(jiǎn)述  燒堿是重要的基本化工原料，最初的用途是從制造肥皂開始，逐漸用于日用、輕工、紡織、化工、醫(yī)藥等領(lǐng)域。我國(guó)改革開放以來(lái)，燒堿的需求量有明顯增長(zhǎng)，尤其是在制鋁生產(chǎn)方面，燒堿生產(chǎn)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。2006年我國(guó)燒堿產(chǎn)業(yè)延續(xù)了近年來(lái)的快速增長(zhǎng)勢(shì)頭，受到良好的國(guó)際貿(mào)易環(huán)境和主要下游產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)，全年燒堿產(chǎn)量為1475.52萬(wàn)噸。隨著產(chǎn)能擴(kuò)張加快，產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈。目前我國(guó)有燒堿生產(chǎn)企業(yè)二百多家。純堿是基本化工原料，主要用于生產(chǎn)玻璃，干法制水玻璃，重鉻酸鈉、硝酸鈉，溶浸法制氟化鈉、小蘇打、硼砂、磷酸三鈉，冶煉助熔劑，選礦

30、用浮選劑，煉鋼和煉銻用作脫硫劑，印染中用作軟水劑，去除油污和絲膠質(zhì)、色紗織物煮煉劑，搪瓷色素的堿性熔融劑，制革工業(yè)用作原料皮的脫脂、中和鉻鞣革和提高鉻鞣液堿度，合成洗滌劑中的三聚磷酸鈉，還用于制造各種磷酸鈉鹽等。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)純堿工業(yè)呈現(xiàn)良好發(fā)展勢(shì)頭，產(chǎn)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，價(jià)格也在持續(xù)回升，市場(chǎng)需求旺盛，供求關(guān)系明顯改觀。隨著我國(guó)輕工、化工、建材、冶金等行業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)純堿行業(yè)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，純堿產(chǎn)品的總生產(chǎn)能力和產(chǎn)量在逐年增長(zhǎng)，2003年我國(guó)的純堿產(chǎn)量首次超過美國(guó)躍居世界第一，達(dá)到1101萬(wàn)噸，近幾年也達(dá)到每年8%的增長(zhǎng)率然而，隨著市場(chǎng)發(fā)展，我國(guó)的燒堿和純堿工業(yè)在面臨機(jī)遇的同時(shí)，也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，要保持

31、強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭，除了著眼全球市場(chǎng)，積極參與國(guó)際分工及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)外，提高生產(chǎn)工藝也成了重要一環(huán)。下面談?wù)劅龎A和純堿的制作工藝，拋磚引玉，引起共鳴。一、燒堿工藝簡(jiǎn)述 化學(xué)名稱：氫氧化鈉俗名：燒堿、苛性鈉分子式：NaOH分子量：39.996(按79年國(guó)際原子量)生產(chǎn)原料：原鹽(分為：液體鹽和固體鹽)生產(chǎn)基本原理：采用隔膜法生產(chǎn)燒堿，選用石墨陽(yáng)極立式隔膜電解槽。主要化學(xué)反應(yīng)為：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2生產(chǎn)過程分為鹽水制備，食鹽溶液電解，堿液蒸發(fā)和熬濃，氯氫處理與輸送等四大過程，并附有合成鹽酸的生產(chǎn)過程。本文主要討論的生產(chǎn)工序?yàn)閴A液蒸發(fā)過程。生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述：首先將蒸發(fā)工序來(lái)的回收鹽，

32、鹵水經(jīng)預(yù)熱溫度控制在65-70，自上而下用泵壓入化鹽桶，同時(shí)用斗式提升機(jī)將固體鹽自上部加入，以維持足夠的鹽層高度，使鹽水通過后達(dá)到飽和，含NaCl：315g/l左右，再溢流入緩沖桶，加入精制劑Na2CO3，NaOH，BaCl2，使鹽水中Ca2+、Mg2+以及SO42-離子生成沉淀析出：CaCO3，Mg（OH）2和BaSO4。鹽水進(jìn)入澄清桶前，加入苛化麩皮助沉。沉清鹽水自澄清桶溢流圈流至中和槽，加入鹽酸中和，控制PH值在7.5-8，中和鹽水泵入精鹽水貯槽，供電解使用。精制鹽水泵入高位槽，經(jīng)加熱至65-85后注入電解槽，精鹽水在直流電作用下進(jìn)行電解，產(chǎn)生出氯氣，氫氣和燒堿。二、純堿工藝簡(jiǎn)述 化學(xué)名

33、稱：碳酸鈉 俗名：純堿、重灰或輕灰分子式：Na2CO3 分子量：105.99(按79年國(guó)際原子量)生產(chǎn)原料：原鹽、氨(NH3)、二氧化碳、水生產(chǎn)基本原理：該廠采用聯(lián)合制堿法生產(chǎn)純堿和氯化氨。聯(lián)堿法生產(chǎn)采用一次加鹽，兩次吸氨，一次碳化，兩次取出的冷法流程。生產(chǎn)分為兩個(gè)過程進(jìn)行：過程為純堿生產(chǎn)過程，過程為氯化氨生產(chǎn)過程。兩個(gè)過程構(gòu)成一個(gè)封閉循環(huán)系統(tǒng)，不斷投入原料(NH3、NaCl、H2O、CO2)，同時(shí)不斷地生產(chǎn)出純堿和氯化氨兩種產(chǎn)品。 聯(lián)堿過程，即和過程：主要化學(xué)反應(yīng)：NaCl+NH3+H2O+CO2NH4Cl+NaHCO3+95.05kJ/mol與氨堿法不同之處，聯(lián)合制堿法碳化過濾NaHCO3

34、結(jié)晶后的濾液還要析出氯化氨。化學(xué)反應(yīng)式：NH4Cl(液)+NaCl（固）NH4Cl(固)+NaCl（液）-11.46kJ/mol析出氯化氨后，母液返回制堿工序，與制氯化氨過程交替進(jìn)行，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)過程，這則是該制堿法的特殊性。生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)述：將過程制備的合格母液送母液噴射吸氨后為氨母液，氨母液在澄清桶內(nèi)經(jīng)過澄清后流入氨母液儲(chǔ)存桶習(xí)慣上稱為成品氨，成品氨母液經(jīng)泵加壓并經(jīng)氨母液加熱桶加熱到規(guī)定溫度后進(jìn)入清洗炭化塔，塔下部通清洗氣，使炭化塔結(jié)疤得到溶解并起到預(yù)炭化的作用，氨母液經(jīng)清洗炭化塔后為清洗氨母液。清洗氨母液經(jīng)泵送入制堿塔，下部通入下段氣（濃氣），中部通入中段氣，生成帶有氨母液結(jié)晶的懸浮液，

35、由塔底經(jīng)出堿管取出稱為碳化取出液，再經(jīng)真空濾堿機(jī)過濾分離出固體碳酸氫鈉（重堿），送煅燒爐煅燒得到碳酸鈉，包裝得到成品純堿。煅燒分解出的二氧化碳，氨氣及水蒸氣的混合氣體稱為爐氣。爐氣經(jīng)除塵，冷卻，洗滌，壓縮后回到碳化塔作制堿原料，真空濾堿機(jī)的濾過堿液（母液）經(jīng)吸氨送過程制取氯化氨，制氯化氨后的母液（母液）送過程吸氨進(jìn)碳化塔制純堿，如此不斷封閉循環(huán)則不斷生產(chǎn)出純堿和氯化氨。 三、回收鹽 回收鹽是在隔膜法制燒堿過程中的蒸發(fā)過程中得到的。其雜質(zhì)含量較高，主要影響生產(chǎn)燒堿的雜質(zhì)為：Ca2+、Mg2+以及SO42-離子，并且含有一定的NaOH。所以現(xiàn)在生產(chǎn)中有精制鹽水的這道工序。在實(shí)地調(diào)研中證實(shí)，燒堿生產(chǎn)

36、中采用液體鹽代替固體鹽，會(huì)降低燒堿成本，獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。而在聯(lián)堿法制純堿的生產(chǎn)過程中，由于受到系統(tǒng)母液平衡的限制，只能使用固體鹽。如果將燒堿蒸發(fā)工序回收得到的固體鹽送入聯(lián)堿系統(tǒng)，則聯(lián)堿法生產(chǎn)純堿的工藝中將減少固體鹽的外供量，從而獲得一定的綜合經(jīng)濟(jì)效益。  離子交換膜法制燒堿的原理和工藝流程1、離子交換膜法制燒堿的原理離子交換膜電解槽的構(gòu)成 離子交換膜電解槽：主要由陽(yáng)極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成；每臺(tái)電解槽由若干個(gè)單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。陽(yáng)極用金屬鈦網(wǎng)制成，為了延長(zhǎng)電極使用壽命和提高電解效率，陽(yáng)極網(wǎng)上涂有鈦、釕等氧化物涂層；陰極由碳鋼網(wǎng)制成，上面涂有鎳涂層；離子交換

37、膜把電解槽分成陰極室和陽(yáng)極室。 電極均為網(wǎng)狀，可增大反應(yīng)接觸面積，陽(yáng)極表面的特殊處理是考慮陽(yáng)極產(chǎn)物Cl2的強(qiáng)腐蝕性。 離子交換膜法制燒堿名稱的由來(lái)，主要是因?yàn)槭褂玫年?yáng)離子交換膜，該膜有特殊的選擇透過性，只允許陽(yáng)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(wú)法通過，因而起到了防止陽(yáng)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(xiǎn)，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2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(yáng)極室；純水（加入一定量的NaOH溶液）加入陰室通電后H2O在陰極表面放電生成H2，Na

38、+則穿過離子膜由陽(yáng)極室進(jìn)入室，此時(shí)陰極室導(dǎo)入的陰極液中含有NaOH；Cl則在陽(yáng)極表面放電生成Cl2電解后的淡鹽水則從陽(yáng)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+則可透過離子膜到達(dá)陰極室生成NaOH溶液，但在電解開始時(shí)，為增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性，同時(shí)又不引入新雜質(zhì)，陰極室水中往往加入一定量NaOH溶液。 氯堿工業(yè)的主要原料：飽和食鹽水，但由于粗鹽水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等雜質(zhì)，遠(yuǎn)不能達(dá)到電解要求，因此必須經(jīng)過提純精制。 大型離子膜燒堿裝置的工藝設(shè)計(jì)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

39、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(shí)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)硐搿Ｋ砸淮尉汽}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

40、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(yùn)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(shí)現(xiàn)，PLC與集散控制系統(tǒng)DCS可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；也可以直接由DCS實(shí)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，從淡鹽水中分離出來(lái)的廢氯氣純度低，無(wú)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

41、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(lái)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(lái)的氯水回收送淡鹽水脫氯工序。對(duì)于干燥部分，在實(shí)踐應(yīng)用中已采用過多種干燥塔型和不同的組合方式，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

42、塔；c、一段填料塔、二段泡罩塔。國(guó)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、塔板數(shù)多；缺點(diǎn)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(diǎn)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(duì)以往經(jīng)驗(yàn)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(duì)氯氣含水量要求不苛刻，但動(dòng)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(wàn)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(yùn)轉(zhuǎn)平衡、得以改善工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)備能量消耗與同氣量液環(huán)泵