年產10萬噸固堿工藝的設計說明

1、 . . 29/29SKIPIF 1 0 職業(yè)技術學院畢 業(yè) 設 計（論 文）（冶金化工系）題 目年產10萬噸固堿工藝設計專 業(yè) 應用化工技術 班 級 化工0804班 姓 名學 號指導教師完成日期2010年07月30日2010年09月30日 TOC o 1-3 h z uHYPERLINK l _Toc274438212第一章化鹽工段 PAGEREF _Toc274438212 h 3HYPERLINK l _Toc2744382131.1工藝原理 PAGEREF _Toc274438213 h 3HYPERLINK l _Toc2744382141.2主要工藝指標 PAGEREF _Toc2

2、74438214 h 4HYPERLINK l _Toc2744382151.3工藝流程 PAGEREF _Toc274438215 h 4HYPERLINK l _Toc2744382161.4主要設備與作用和工作原理 PAGEREF _Toc274438216 h 5HYPERLINK l _Toc2744382171.4.1化鹽桶 PAGEREF _Toc274438217 h 5HYPERLINK l _Toc2744382181.4.2澄清桶 PAGEREF _Toc274438218 h 6HYPERLINK l _Toc2744382191.4.3砂濾器 PAGEREF _Toc

3、274438219 h 6HYPERLINK l _Toc274438220第二章電解工段 PAGEREF _Toc274438220 h 7HYPERLINK l _Toc2744382212.1金屬陽極電解工段 PAGEREF _Toc274438221 h 7HYPERLINK l _Toc2744382222.1.1工藝原理 PAGEREF _Toc274438222 h 7HYPERLINK l _Toc2744382232.1.2主要工藝指標 PAGEREF _Toc274438223 h 7HYPERLINK l _Toc2744382242.1.3工藝流程 PAGEREF _T

4、oc274438224 h 8HYPERLINK l _Toc2744382252.1.4主要設備與作用 PAGEREF _Toc274438225 h 9HYPERLINK l _Toc2744382262.2離子膜工段 PAGEREF _Toc274438226 h 10HYPERLINK l _Toc2744382272.2.1工藝原理 PAGEREF _Toc274438227 h 10HYPERLINK l _Toc2744382282.2.2主要工藝控制指標 PAGEREF _Toc274438228 h 11HYPERLINK l _Toc274438229第三章氫氣和氯氣處理工

5、段 PAGEREF _Toc274438229 h 17HYPERLINK l _Toc2744382303.1氫氣處理 PAGEREF _Toc274438230 h 17HYPERLINK l _Toc2744382313.1.1工藝原理 PAGEREF _Toc274438231 h 17HYPERLINK l _Toc2744382323.1.2工藝流程 PAGEREF _Toc274438232 h 17HYPERLINK l _Toc2744382333.2氯氣處理 PAGEREF _Toc274438233 h 18HYPERLINK l _Toc2744382343.2.1工藝

6、原理 PAGEREF _Toc274438234 h 18HYPERLINK l _Toc274438235第四章固堿工段 PAGEREF _Toc274438235 h 26HYPERLINK l _Toc2744382364.1工藝原理 PAGEREF _Toc274438236 h 26HYPERLINK l _Toc2744382374.2主要工藝指標 PAGEREF _Toc274438237 h 26HYPERLINK l _Toc2744382384.3工藝流程（附工藝流程圖） PAGEREF _Toc274438238 h 26HYPERLINK l _Toc274438239

7、4.4主要設備與作用和工作原理 PAGEREF _Toc274438239 h 26摘要：離子膜法制燒堿是燒堿生產工藝的常用制法之一。本文著重介紹了離子膜法制燒堿的生產工藝與過程中的離子膜法堿液蒸發(fā)的特點，影響堿液蒸發(fā)的因素。我國離子膜法燒堿發(fā)展十分迅速，徹底淘汰了水銀法燒堿和部分石墨陽極隔膜法燒堿，大大提升和優(yōu)化了我國氯堿工業(yè)的產品結構，促進了相關工業(yè)的迅速發(fā)展。目前，世界上能生產離子交換膜法氯堿電解槽的7個生產廠其中包括化工機械廠生產的電解槽在國均有使用廠家，代表當前離子膜法最先進水平的高電流密度、低電流消耗、大單元面積、自然循環(huán)工藝的電解槽在我國已有企業(yè)采用。目前，國離子膜法燒堿生產廠家

8、全國共86家，產能排前4名的企業(yè)離子膜法燒堿產能均超過了20萬噸/年，2005年底前還有3家企業(yè)的離子膜法燒堿產能達到或超過20萬噸/年。據統(tǒng)計，在2005年底前投產的142.5萬噸/年裝置中有112.5萬噸/年采用離子膜法，到2005年底，國離子膜法燒堿達產裝置能力達到794.7萬噸/年，占總產能的49.34%。而到2006年，隨著又一批新建、擴建氯堿裝置的投產，國離子膜法燒堿不僅在生產能力上將超過隔膜法燒堿，而且產量也將超過隔膜法燒堿。今年以來，有關離子膜燒堿項目評審開工投產的消息頻頻見諸報端：2月，沙隆達年產5萬噸離子膜燒堿通過評審；5月，東明石化集團15萬噸/年離子膜燒堿項目建設進入實

9、質階段，計劃在2006年底建成投產；6月，昊華年產10萬噸離子膜燒堿項目開工；二季度，天原的36萬噸年新裝置投產后，其燒堿年產規(guī)模達到76萬噸；8月，三友集團年產30萬噸燒堿一期工程試生產;10月，東營市化工廠二期12萬噸離子膜燒堿項目一次性送電成功，順利投產。據統(tǒng)計，僅今年上半年，全國燒堿總產量為717.83萬噸，同比增長20%。其中，離子膜燒堿產量為218.58萬噸，同比增長35%。種種跡象表明，離子膜燒堿行業(yè)目前正在掀起新一輪的投資熱潮，我國也無可爭議地成為世界第一大燒堿生產國，不少企業(yè)已經樂觀地等待著接下來賺個缽滿盆盈了。第一章 化鹽工段1.1工藝原理將固體原鹽(或搭配部分鹽鹵水)與蒸

10、發(fā)工段送來的回收鹽水、洗鹽泥回收的淡鹽水，按比例摻和、加熱溶解成含氯化鈉的飽和水溶液，同時按原鹽中雜質含量連續(xù)加入適量的精制劑(氫氧化鈉、碳酸鈉和氯化鋇等)，使鹽水中鈣、鎂、硫酸根等雜質離子分別生成難溶的沉淀物，然后加入助沉劑(聚丙烯酸鈉等)。經過澄清、砂濾得到一次鹽水，一次鹽水經中和、過濾、樹脂吸咐等步驟制得質量合格的精鹽水，按需要源源不斷地輸送給電解工段。一般1t堿需要1.5t鹽（理論比例為1：1.462）?；净瘜W方程式：CaCl2+NaCO3=CaCO3+2NaCl CaSO4+Na2C03=CaC03+2Na2SO4 MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl FeCl3+3

11、NaOH=Fe(OH)3+3NaCl Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCl1.2主要工藝指標入槽鹽水含NaCl315gL鹽水過堿量NaOH 0.070.15 g/L Na2CO 3 0.250.35 gL鹽水中鈣、鎂總量 5mgL鹽水中硫酸根含量 5gL澄清桶入口鹽水溫度 l與4季度48士32與3季度503 入槽鹽水銨含量 無機銨1mgL總 銨4mg/L鹽水透明度900mm(十字觀察法) 排放鹽泥中含 NaCI8gL入槽鹽水pH控制值 810(微堿性鹽水入槽) 約7(中性鹽水入槽) 約4(酸性鹽水入槽)煙道氣制純堿中含NaOH 3gL1.3工藝流程 圖11為鹽水精制工藝流程。固體食

12、鹽從鹽倉用鏟車l將鹽送入鹽斗2，經皮帶運輸機3卸入化鹽桶4。鹽鹵水、蒸發(fā)工段回收鹽水和洗鹽泥回收的淡鹽水，按比例搭配用泵6送到化鹽桶4進行化鹽操作，經過桶底配水管均勻流出，沿化鹽桶鹽層逆流而上將食鹽溶解制成飽和的粗鹽水，從化鹽桶上部溢流而出。出化鹽桶的粗鹽水與精制劑碳酸鈉、氯化鋇與蒸發(fā)回收鹽水中的氫氧化鈉發(fā)生化學反應，使溶解在粗鹽水中的鈣、鎂、硫酸根等雜質離子生成不溶解于水的氫氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鋇等沉淀物而懸浮在粗鹽水中。與精制劑反應后的粗鹽水靠位差進入澄清桶8，為了加速澄清,在進入澄清桶前添加助沉劑,使懸浮物沉淀顆粒凝集增大加速澄清。澄清后的清鹽水從澄清桶上部溢流入砂濾器l1，鹽水通過砂濾

13、層之后，鹽水中所夾帶的少量細小懸浮物顆粒被截留。出砂濾器鹽水含鈣、鎂雜質量可降到5mgL以下，即一次鹽水。然后進入中和罐12,加鹽酸中和過剩堿量,再進入精鹽水貯槽13,用泵19送往鹽水高位槽供電解工段使用。澄清桶底部排出的鹽泥定期排放回收。1.4主要設備與作用和工作原理1.4.1化鹽桶 化鹽桶的作用是把固體原鹽、部分鹽鹵水、蒸發(fā)回收鹽水和洗鹽泥回收淡鹽水，按比例摻和，并加熱溶解成氯化鈉飽和溶液。 化鹽桶一般是鋼板焊接而成的立式圓桶，其結構見圖12?；}水由桶底部通過分布管進入化鹽桶。分布管出口均采用菌帽形結構防止鹽粒、異物等進入化鹽水管道造成堵塞現象。在化鹽桶中部設置加熱蒸汽分配管，蒸汽從分配

14、管小孔噴出，小孔開設方向向下,可避免鹽水飛濺或分配管堵塞。在化鹽桶中間與還設置有折流圈，折流圈與桶體成45度角折流圈的底部開設用于停車時放凈殘存鹽水的小孔。折流圈的作用是避免化鹽桶局部截面流速過大或化鹽水沿壁走短路造成上部原鹽產生搭橋現象。折流圈寬度通常約為150250mm。 化鹽桶上都有鹽水溢流槽與鐵柵，與鹽層逆相接觸上升的飽和粗鹽水，從上部溢流槽溢流出，原鹽中常夾帶的繩、草、竹片等漂浮性異物經上部鐵柵阻擋除去。1.4.2澄清桶 澄清桶的作用是將加入精制劑后反應完全的鹽水，在助沉劑的幫助下，使雜質沉淀顆粒凝集變大，下沉分離。澄清后的清鹽水從桶頂部溢流出，送砂濾器作進一步精制過濾，桶底部排出的

15、鹽泥送三層洗泥桶，用水洗滌回收其中所含的氯化鈉。鹽水中鈣、鎂等不溶物懸浮顆粒在加入助沉劑后起凝聚作用，顆粒增大，被截留到桶底定時排出。澄清后的清鹽水從桶底部緩緩向上，經桶頂部環(huán)形溢流槽匯集后連續(xù)不斷流出。1.4.3砂濾器 砂濾器的作用是把澄清桶送來的澄清鹽水經砂濾層過濾，進一步除去清鹽水中微量懸浮性不溶雜質，提高進電解槽的鹽水質量，確保電解工段對高質量入槽鹽水的要求。第二章 電解工段2.1金屬陽極電解工段2.1.1工藝原理 把化鹽工段用泵輸送來的符合質量要求的精鹽水,經高位槽穩(wěn)壓與預熱器預熱后送入電解槽,同時輸入由變電工段送來的直流電進行電化學反應。根據操作規(guī)程和工藝條件,確保電解槽正常安全運

16、轉。電解過程中產生的氯氣與氫氣分別導入各自的總管,匯集送氯、氫處理工序，進一步處理加工。生成約含氫氧化鈉11的電解液流入總管匯集電解液貯槽,經堿泵送蒸發(fā)工段進行蒸發(fā)濃縮。反應方程式如下2.1.2主要工藝指標單槽氯中含氫量 10氯氣總管中含氫量 O4單槽氯中含氧量30氯氣總管中含氧量 3電解液總管濃度 1305gL 單槽電解液濃度 90140gL氧氣總管氫純度98電解槽槽溫 80105氯氣總管壓力 050Pa氫氣總管壓力 050Pa對地電壓偏差(總電壓) 10電解槽陽極電流效率 902.1.3工藝流程圖211為金屬陽極電解流程圖。電化鹽工段送來含氯化鈉315gL以上、質量合格的精制鹽水送至鹽水高

17、位槽1,高位槽鹽水液面維持恒定，以保持一定的靜壓力。經一段鹽水預熱器2與來自電解槽出口的濕熱氫氣(氫氣總管溫度約85)進行熱交換，溫度可提高810，然后再進入二段鹽水預熱器,用蒸汽進一步補充加熱鹽水，加熱到鹽水溫度在6080間，再經鹽水總管、支管連續(xù)均衡地分別送入各臺電解槽5進行電解。電解生成的氯氣從電解槽蓋頂部支管導入氯氣總管，送到氯氣處理工段.氫氣從電解槽陰極箱上部支管經斷電器斷電后匯集入氫氣總管，經一段鹽水預熱器預熱鹽水降溫后送氫氣處理工段。生成的含氫氧化鈉11的電解液經堿液斷電器斷電后從電解槽下側流出導入電解液總管，匯集于電解液貯槽6中，再經泵7輸送到蒸發(fā)工段進行蒸發(fā)濃縮。2.1.4主

18、要設備與作用 金屬陽極電解槽是隔膜電解槽的兩大類型之一，其結構如圖212。隔膜電解槽是隔膜法電解食鹽溶液制取氯氣、氫氣、燒堿的主要設備。是我國發(fā)展比較成熟的一種技術。隔膜電解槽示意圖如圖213。電解槽主要由槽蓋、陰極箱、陽極組合件三大部分組成。 金屬陽極電解槽的槽蓋多數采用鋼板焊接制成，襯橡膠防腐蝕層。在槽蓋的頂部有氯氣出口孔，側面有鹽水注入口，槽蓋前側面裝有液面計便于掌握電解槽鹽水液位高低。槽蓋上還裝有氯氣壓力表和取樣孔。 陰極箱是由陰極鐵絲網袋鋼板外殼和陰極導電鋼板組合成一個完整的陰極導電系統(tǒng)。在陰極箱的外殼下端有電解液導出管，上方有氫氣出口管。金屬陽極電解槽陽極組合件是由鈦-鋼-銅三板疊

19、合組成，上層2mm鈦板作為防腐 蝕層，中層20mm鋼板作支撐層,下層16mm銅板作為陽極導電板涂有釕層的鈦陽極片通過銅螺絲、銅螺母聯接固定在下層陽極銅導電板上,電流由此導入。 槽蓋與陰極箱、阻極箱與陽極組合件之間可用“泥瀝清軟封料”外圍麻繩進行密封以免鹽水泄漏,也可采用橡膠墊片加絕緣螺栓聯接密封。2.2離子膜工段2.2.1工藝原理以食鹽水為原料的離子膜法電解工藝，因離子交換膜性能要求，進離子膜電解槽的鹽水質量必須嚴格控制，不然將影響離子交換膜性能的發(fā)揮和使用壽命以與產品的質量。因此本工段的任務是： (1)將送來的一次精制鹽水再經過一次精密過濾，使鹽水中的懸浮物達到1PPm，送二次精制；(2)將

20、上述過濾后的合格鹽水，經二次精制處理即采用樹脂吸咐（使用過的樹脂經處理后再生），使鹽水中的ca2+、Mg2+雜質含量達到20ppb，送離子膜電解槽；(3)合格的二次精制鹽水在電解槽經通電電解，得到合格的氫氧化鈉，然后經冷卻、計量后送成品槽；(4)電解副產品氯氣和氫氣，分別送氯處理和氫處理后生產相應的氯、氫產品；(5)食鹽水經電解后流出的淡鹽水，經脫氯裝置除去鹽水中的游離氯，使游離氯含量達到標準，然后將脫氯后合格的淡鹽水送回化鹽工段再化鹽使用。2.2.2主要工藝控制指標1、經鹽水過濾器一次精制鹽水質量指標NaCI 31031 5gLNaOH 06gLNa2CO3 05gLCa+Mg 10ppm(

21、以CaO計算)Sr 25mLLBa 01ppmFe 01ppmSi02 15ppmClO3-10gLSO42+4gLHg 10ppmS(含懸浮固體重) 10ppm其它的重金屬 0.2ppm個別金屬Al 0.1ppmMn 0.05ppmCr 0.05ppm2、進螫合樹脂塔過濾鹽水質量指標(1)NaCI 310315gL(2)pH 9士05(3)溫 度 60-士5以上(4)Ca+Mg 5ppm(按照CaO)以下(5)Sr 2.5mgL(按照Sr)以下(6)Ba 0.1ppm以下(7)Fe 0.Ippm以下(8)SiO2 15ppm以下(9)ClO- 不存在(10)CIO3- 10gL以下(11)S

22、O42- 4gL以下(12)S 1ppm以下(但不含有Ca、Mg、Sr等固態(tài)物)(13)Hg 10ppm以下(14)其它重金屬 總共 0.2ppm以下 個別金屬 A1 0.Ippm以下Mn 0.05ppm以下Cr 0.05ppm以下3、進離子膜電解槽二次精制鹽水質量指標 NaCI 31 0-31 5gL Ca+Mg 20ppb(以Ca計算) Sr 0.IppmBa 0.1ppmFe 0.1ppmSiO 2 15ppmCIO3- 10gLSO42+4gL其它重金屬總量0.2ppm個別金屬：AI 0.1ppmMn 0.05ppmCr0.05ppm4、出離子膜電解槽各物料質量指標(1)氫氧化鈉 33

23、士0.15 NaCINaOH 80ppm Fe2O38ppm(2)氯氣 CI297含0225含氫 0.1(3)氫氣H299(4)淡鹽水 NaCI 210士10gL pH 24 CIO- 2gL5、出脫氯塔淡鹽水質量指標 NaCI 210土10gLpH 786、各操作壓力炭素過濾器操作壓差 0.2MPa清洗加壓操作壓力 0.45MPa螯合樹脂塔壓差 45 過濾鹽水溫度 60士5 電槽槽溫 85士3 脫氯塔回收氯冷卻溫度 40 吸收液苛性鈉溫度 40（三）工藝流程 圖221為離子膜法制堿工藝流程圖。原鹽經溶解、反應、沉清砂濾后，制成一次精制鹽水，該一次精制鹽水進入本工段后，加入適量的亞硫酸鈉以除去

24、微量的游離氯，同時加入適量的-纖維素助濾劑，然后用泵送入鹽水過濾器進行過濾，經過濾后的鹽水，其懸浮物含量達到規(guī)定指標lppm，再經加熱使溫度達到60士5，并用pH自控調節(jié)使pH控制在9士05。將上述符合質量指標的鹽水,用泵送入螯合樹脂塔進行螯合處理使鹽水中Ca2+、Mg2+雜質含量達到20ppb以下，此鹽水稱二次精制鹽水。二次精制鹽水再經加熱,用泵送離子膜電解槽陽極側加熱溫度視電解槽槽溫而調節(jié)，一般冬季比夏季高一些以保證槽溫穩(wěn)定在85士31C。在電解槽的陰極側，加入與堿濃度相當的純水量以保證產品濃度穩(wěn)定在規(guī)定的指標圍(3035)。在直流電作用下經電解，在陰極側流出規(guī)定濃度的氫氧化鈉，經冷卻、計

25、量后送入成品貯槽或再經蒸發(fā)濃縮到規(guī)定濃度；在陰極側上方，放出副產品氫氣送氫處理工序。在電解槽的陽極側經電解后的淡鹽水流入貯槽。經加酸用pH自動調節(jié)計使pH調節(jié)在2左右，以使大部分的氯酸鹽和次氯酸鹽分解，分解出的氯氣并入總管，淡鹽水再用泵送入脫氯塔。經脫氯后合格的淡鹽水則用泵送回化鹽工段再使用脫氯如是采用真空脫除則脫出的氯氣并入氯總管；如是用空氣吹除的，則脫出之氯氣需用20的氫氧化鈉進行循環(huán)吸收，制成10的次氯酸鈉在陽極側上部放出的氯氣，則送入氯氣處理工段。（四）主要設備與作用和工作原理1、鹽水過濾器鹽水過濾器的作用是使一次精制鹽水經過濾除去所含微量懸浮物，指標為1ppm。離子膜法制堿工藝中，要

26、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懸浮物引起膜的堵塞而導致槽電壓上升。然使用傳統(tǒng)的砂過濾器，鹽水中的懸浮物含量一般在510ppm因此，必須再經過一次精密過濾。實習工廠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部由多組炭系管均勻固定在花板上其結構見圖222所示。碳素管式過濾面積由生產能力大小而定一般年產l萬噸規(guī)模的過濾面積約在78m2，使用壽命在810年。 碳素管式過濾器由純凝經燒結后制成，外徑120mm，徑70mm ，長度500mm，為圓筒狀元件。 碳素管式過濾器的特點是經一定時間使用后，可經再生恢復重新使用。 碳素管的過濾原理見圖22一3。一次精制鹽水

27、從圓筒的外部流入圓筒的部進行過濾懸浮物在碳素管外被截流。為了保持最高的過濾精度首先在碳素管外先預涂上一層助濾劑，預涂層的厚度約為23mm，同時采用助濾劑添加方式，使定量的助濾劑與一次精制鹽水混合后送過濾器過濾，過濾時初始阻力0.02MPa，隨著鹽水中懸浮物的積累，其阻力逐漸上升，當升到0.150.20MP時，應停止使用予以清洗再生但如當鹽水中懸浮物含量低時，即使壓力未上升到0.15-0.20MPa，而使用時間達到48小時；則也需停止使用予以清洗再生，以保持長久穩(wěn)定地運行。碳素管的清洗再生，是將清洗液從管向管外反洗，并通入0.45MPa的壓縮空氣，當迅速打開專用排液閥時，鹽水因受到壓縮空氣的壓力

28、迅速由管的側流向管的外側，同時將炭素管外的預涂層和被截留的懸浮物濾餅，同時從過濾管上脫落除去，然后經過各步清洗，則可完全恢復原有性能而重復使用。 2、螯合樹脂塔螯合樹脂塔通常是二臺或三臺串聯使用，其作用是將一次精致鹽水中Ca2+、Mg2+雜質含量降低到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，襯特殊的低鈣鎂橡膠防腐層。塔填裝一定量的帶有螯合基團的特種離子交換樹脂，樹脂的特點是對金屬離子有極強的選擇性。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原有的交換容量，以重新再進行螯合處理。在使用贅合樹脂處理鹽水中，必須注意下列二

29、點：(1)物料中不能帶有氧化劑，圖224螯合樹脂塔(2)物料中有能帶有油狀物。因油將使螯合樹脂顆粒表面生成一層油膜從而降低其離子交換的功能。螯合樹脂塔的結構如圖224所示。3、離子膜電解槽 離子膜電解槽是離子膜制堿生產工藝中的關鍵設備，它的作用是將進入的合格的二次精致鹽水經通電電解，生產出低鹽、高純、高濃度的氫氧化鈉產品同時得到聯產氯和氫氣。其生產原理如圖225所示。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散，從而達到生產低鹽、高純、高濃度氫氧化鈉產品的目的。 第三章 氫氣和氯氣處理工段從電解槽出來

30、的濕氯氣和濕氫氣，溫度約為8090C，并為水蒸氣所飽和。濕氯氣具有強烈的腐蝕性，只有鈦、玻璃、橡膠、玻璃鋼（FRP）等少數材料可以耐濕氯氣的腐蝕。另外為便于運輸和使用，也需要對濕氯氣進行加工處理。氫氣的純度雖然很高，可達99以上，但含有少量的堿霧和大量的水蒸氣，也需要進行處理。本工段的另一重要任務是通過氯氣和氫氣的進出口回流量的調節(jié)來達到電解槽陽極室和陰極室的壓力平衡，保證電解槽的安全運行。3.1氫氣處理3.1.1工藝原理來自電解槽的氫氣進入氫氣鹽水熱交換器，氫氣溫度可降至50C左右，而鹽水溫度約能提高10C.這樣使氫氣中所帶出的一部分余熱得到 回收。冷卻后的氫氣再進入氫氣洗滌塔。用工業(yè) 上水

31、對其進行洗滌和冷卻，氫氣部分雜質（鹽霧和堿霧）與水蒸氣被冷卻水帶走并排入下水道。氫氣則從塔頂出來，經水氣分離器分離后，由風機送到氫氣柜或使用氫氣的部門。3.1.2工藝流程圖311是氫氣處理流程圖，來自電解槽陰極的氫氣首先進入氫氣洗滌塔，此塔為一空塔，裝數層噴淋裝置，冷卻水經噴水裝置，自塔頂噴淋下來，與自塔底進入的氫氣相遇，進行冷卻和洗滌，氫氣所帶的大部分水蒸氣和堿霧，便被洗滌下來，隨同用過的冷卻水一起排出。從洗滌塔出來的氫氣分為兩部分，一部分經過H2風機輸送到冷卻塔進一步冷卻，然后由緩沖罐分配：到片堿工段作加熱介質，到與Cl2反應以與到氫壓站。另一部分由氫氣壓縮機輸送到水霧捕集器，然后輸送給用

32、戶使用。壓縮過程中使用N2作保護氣體。3.1.3主要設備與作用和工作原理水洗塔將氫氣中夾帶的堿霧除去，同時降低氣體溫度，從而除去其中所含的大部分飽和水蒸氣，使氫氣得到初步凈化。捕集器可減少冷卻后氫氣中殘存的霧滴狀冷凝水與堿霧，減少其對氫氣壓縮機的腐蝕。3.2氯氣處理3.2.1工藝原理 氯氣處理工段是氯堿生產廠中聯接電解槽與用氯部門的工序，起著承上啟下的作用，也是穩(wěn)定電解槽正常運行、確保安全生產的重要環(huán)節(jié)。由食鹽水溶液電解，其陽極產物是溫度較高、并伴有飽和水蒸汽與夾帶一定鹽霧雜質的濕氯氣，每噸氣相的濕含量可達0.3381噸以上。這種濕氯氣對鋼鐵與大多數金屬有強烈的腐蝕作用，只有少量的稀土與貴金屬

33、或非金屬材料在一定條件下才能抵御濕氯氣的腐蝕，從而使氯產品的生產和氣氯的輸送發(fā)生困難。而干燥脫水的氯氣在通常條件下對鋼鐵等常用材料的腐蝕是比較小的。詳見表3-1。表3-1氯氣對鋼鐵腐蝕速率表氣相中含水分，%年腐蝕速率，mm/a氣相中含水分，%年腐蝕速率，mm/a0.005670.016700.02060.02830.01070.04570.0510.0610.08700.14400.3300.1140.150.38由表3-l可知，對濕氯氣的脫水干燥是生產、輸送、使用氯氣過程所必須的。氯氣處理的目的就在于除去濕氯氣中的水分，使之成為含濕量甚微的干燥氯氣，以適應氯氣輸送和氯產品生產的需要,由此可見

34、,氯氣處理的任務就是將電解槽陽極析出的飽含水蒸汽的高溫濕氯氣進行冷卻除沫、干燥脫水、除霧凈化,再壓縮輸送到各用氯部門,經過處理后,氯氣中的含水量降至001以下,基本不含酸霧,成為合格的氯氣.除此之外還應調節(jié)濕氯氣出電槽總管時的負壓以與在緊急故障情況下將事故氯氣進行處理,不使其外泄。（二）主要工藝指標 1.壓力電槽出口總管壓力0.2一0.3kPa 氯氣透平機一段進口壓力 0.085MPa氯氣透平機一段出口壓力 0.0350.042MPa（表壓）氯氣透平機二段進口壓力 0 .033 0.040MPa（表壓）氯氣透平機二段出口壓力0.10.12MPa（表壓）氯氣透平機三段進口壓力 0.080.10

35、MPa（表壓）氯氣透平機三段出口壓力 0.18 0.23MPa（表壓）氯氣透平機四段進口壓力 0.16 0.21MPa（表壓）氯氣透平機四段出口壓力 0.28 0.38MPa（表壓）密封室充氣壓力 2.53.5kPa（表壓）密封室抽氣壓力 12kPa（表壓）油過濾器出口壓力 0.35M Pa（表壓）前軸承進口0.080.12MPa（表壓）后軸承進口油圧0.080.12MPa（表壓）增速箱進口油壓 0.150.l8MPa（表壓）油封壓力 70150mm 油（表壓）貯氣罐壓力 0.6MPa（表壓）以下干燥密封氣輸出壓力 0.050.1MPa（表壓）再生密封氣壓力 0.05MPa （表壓） 泡沫千燥

36、塔阻力降5.56.5kPa（表壓）工業(yè)水壓力 0.12MPa以上2.溫度段鈦冷卻器出口氣相溫度40以下段鈦冷卻器出口氣相溫度1114出泡沫塔干燥后氯氣溫度20冷凍氯化鈣溶液溫度612氯氣透平機進機溫度20氯氣透平機一段出口溫度90氯氣透平機二段進口溫度38氯氣透平機二段出口溫度90氯氣透平機三段進口溫度38氯氣透平機三段出口溫度90氯氣透平機四段進口溫度38氯氣透平機四段出口溫度90止推軸承溫度4550前軸承溫度4550后軸承溫度4550增速器軸承溫度4045前軸承回油溫度3545后軸承回油溫度545增速箱回油溫度4550潤滑油溫度20以上，20無合閘訊號 電爐出口溫度 150 200 凈化器

37、出口密封氣溫度 40 （三）工藝流程圖321是氯氣處理流程圖。來自電解 槽陽極的高溫濕氯氣經濕氯氣緩沖器的分配，進入工業(yè)水列管冷卻器，由工業(yè)水進行冷卻，使氣相溫度降至相 40 以下，再進入鹽水冷卻器，用 6 10 的氯化鈣溶液進行冷卻，使氣相溫度降至 11 14 。但氣相溫度不可降得過低，若低于 10 的話（如 9 .6 ），濕氯氣易形成Cl2 SKIPIF 1 0 8H2O 的氯水結晶物，從而使設備、管道結冰堵塞。經冷卻后的氣相進入水沫過濾器除去氣相中夾帶的游離水，再進入泡沫干燥塔。氣相自下而上分別依次穿過五塊塔板，與自上而下的硫酸在塔板上錯流接觸，進行吸收傳質，氣相中的水分被硫酸吸收掉，氣

38、相出泡沫干燥塔頂部時，已成為含濕量低于100PPm 的合格氯氣。98的濃硫酸經鹽水冷卻至 10 后被送入濃酸高位槽，分二路進泡沫干燥塔。一路經節(jié)流調節(jié)進入泡沫塔第一塊塔板（由上往下數），與氯氣接觸吸收微量水分，由外溢流進入泡沫塔第二塊塔板，再與氯氣接觸吸收微量水分，外溢流經液封去循環(huán)槽，由循環(huán)泵抽吸經硫酸冷卻器冷卻后再去濃硫酸高位槽，循環(huán)使用，另一路經節(jié)流調節(jié)進入泡沫干燥塔第三塊塔板，與氯氣接觸吸收水分后經溢流進入第四塊塔板。來自稀酸冷卻器的功10 、濃度為 72 的稀硫酸進入泡沫塔第四塊塔板，與來自第三塊塔板道流的濃酸混成濃度為 80 的吸收液，大量吸收濕飯氣中水分，外溢流進入第五塊塔板，繼

39、續(xù)大量吸收濕氯 氣中的水分，使?jié)舛冗_到 72 的稀硫酸經液封與塔底酸一同進入稀映循環(huán)槽，在確保正常循環(huán)量的前提下，多余的一部分稀酸溢入廢酸槽。正常量的稀酸由稀酸循環(huán)泵抽吸經硫酸冷卻器冷卻后再注入泡沫塔第四塊塔板循環(huán)使用。出泡沫塔的干燥氯氣進入酸霧過濾器自凈去除酸霧，進入氯氣離心式壓縮機，經四段事轎冷卻達到常溫，保持 0.38MPa。（表壓）以下的排出壓力，經分配臺送至各用氯部門。主要設備與作用和工作原理1、安全水封其結構示意見圖322 。濕氯氣安裝于電解聲氣總管的旁路上，一頭與電解氯氣總管相連，另一端與事故氯氣處理塔相通，中間有隔板相隔，掖封高度 60mm 。其作用屬當抓氣處理的負壓系統(tǒng)因突發(fā)

40、故障發(fā)生正壓時，帶壓的事故氯氣便將水封沖掉，往事故氯氣處理塔泄壓，用堿液進行吸收處理，以保護氯氣負壓系統(tǒng)的管道、設備，直至電解槽的安全。水封高度的確定應充分考慮系統(tǒng)所能承受的最大正壓沖擊。 鈦列管冷卻器結構由上封頭（上端蓋）、列管殼體與下封頭（下端蓋）三個部分組成，詳見圖323 。列管殼體由鈦制列管束、折流擋板、定距桿，上下分布管板等構成鈦對濕氯氣的抗腐蝕性能極好，鈦列管傳熱效果也很好。一般將其制成浮頭式結構，浮頭處有填料函密封。在管程走氣相濕氯氣時,簡體外殼與折流擋板可用碳鋼，上下封頭可以用鈦、鋼襯膠或聚氯乙烯。在殼程走濕氯氣時，筒體外殼、折流擋板,上下管板、列管束均需用鈦材,而上下封頭可采

41、用聚氯乙烯、碳鋼。這可視實際工藝之需而定。 鈦列管冷卻器在工段冷卻時采用工業(yè)水作為冷卻劑，段冷卻時采用冷凍淡水或冷凍氯化鈣溶液作為冷卻劑。在實際生產過程中，氣相濕氯氣走殼程，傳熱系數可以提高較多；而氣相濕氯氣走管程，傳熱系數較低。但造價投資則前者高于后者。鈦列管冷卻器的作用在于將電解來的濕氯氣要冷卻器本體的管程或殼程中與冷卻劑溶液工業(yè)水或氯化鈣溶液經鈦列管管壁進行間接的傳熱，移走氣相中所帶的熱量，達到降低溫度的目的，使氣相中含水量大幅度減少。 3、水沫過濾器 水沫過濾器是上封頭、過濾層簡體組成的圓筒體。過濾層簡體由上壓蓋、絲網過濾層(系絲網填料盤卷而成)、底板等構成。詳見圖324所示。整個設備

42、用硬質聚氯乙烯制成；絲網可采用聚乙烯、金屬絲(鈦絲)等，其寬度為150mm。 水沫過濾器的作用在于通過絲網層捕集、過濾去除氣相中夾帶的游離水分，這 圖75水辣過濾器樣可以降低用于干燥脫水的吸收劑硫酸的單耗，并有效地防止游離水隨氣相帶入干燥塔。一般除沫效率可達98以上。 4、泡沫干燥塔 泡沫干燥塔是應用得十分廣泛的氣液傳質設備，屬于板式塔的一種。泡沫干燥塔是由一個圓柱形殼體和按一定間距、水平設置的若干塔板組成。泡沫塔的簡體上有塔板、外濫流管、受液盤等，詳見圖325所示。全塔共設置數塊塔板，塔板上按生產負荷與一定開孔率開設相當比例的篩孔。篩孔可以是上下一樣直徑的直通孔，也可以是上孔徑小、下孔徑大的

43、異徑噴嘴孔。目前強化型泡沫塔正在推廣，它采用外溢流、大液流循環(huán)方式，確保輸送氣體負荷適應生產的需要。5、氯氣透平壓縮機 氯氣透平壓縮機，是全廠相當關鍵的氯氣壓縮、輸送設備，其安全運行與否將直接影響到全廠的生產、氯氣離心式壓縮機是個系統(tǒng)工程，它由主機系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、密封氣系統(tǒng)、儀表電氣自控聯鎖系統(tǒng)、事故氯氣處理系統(tǒng)等組成，簡稱其為機組。其構成詳見圖326所示。國產氯氣離心式壓縮機型號為 LLY -1 -4 -60 -3700 ，為單機殼、單吸人、雙支承、四段壓縮的結構。整個主機由轉子與固定元件組成，轉動部分由葉輪、主軸、聯軸器、推力盤組成；固定元件由機殼、擴壓器、氣密裝置、排氣蝸殼、軸承等組成

44、。機組工作轉速10407r / min ，是由 985r / min 的電機通過 xR 行星式增速箱獲得，潤滑系統(tǒng)采用強制供油潤滑，軸承采用了動壓軸承，端面密封則采用抽、充氣相結合的梳齒型迷宮密封。氯氣離心式壓縮機目前是國外較為先進的設備，其作用是抽吸電解槽陽極產物氯氣，在經預處理后達到相當高的氯氣質量（含水分小于100ppm ，不含酸霧）, 進行連續(xù)四段壓縮，使其達到 0.38MPa（表）的排出壓力，輸送至各個氯產品生產工序。6、中間冷卻器 中間冷卻器又稱級間冷卻器或段問冷卻器，是類似于列管冷卻器的圓筒體列管束的多程熱交換器。它分上、下封頭和筒體三部分，如圖327所示。上封頭為橢圓形，并有隔

45、板，以使水實現多程段循環(huán)，還有進、出水口。下封頭同樣是橢圓形的，也有隔板，并設左右排凈口。而筒體有列管束，上下管板與折流擋板。中間冷卻器的作用在于將各級排出的高溫氯氣進行間接冷卻，將氣相熱量移走，使氣相盡可能實施等溫壓縮。第四章固堿工段4.1工藝原理將電解工段生產的32氫氧化鈉的電解液,經預熱后，送入三效蒸發(fā)器。以蒸汽加熱除去電解液中部分水分,經過一效蒸發(fā)后，含氫氧化鈉48，經過二效蒸發(fā)后含氫氧化鈉56，最后經過三效蒸發(fā)后將電解液深縮到含氫氧化鈉98或99以上，其次再由片堿機生產固堿，同時將在深縮過程中的結晶鹽分離?；涑苫厥整}水返回化鹽工段。重新循環(huán)使用。4.2主要工藝指標蒸汽壓力 一效0.6870.785MPa 二效0.2940.343MPa 三效0.049-0.098MPa真空度 三效 74.66kPa冷堿溫度 50蒸堿濃度 冬季(1、4季度)410425 gL夏季(2、3季度)415435