氯堿化工設(shè)計(jì)與工藝流程的選擇論文

氯堿化工設(shè)計(jì)與工藝流程的選擇論文氯堿化工設(shè)計(jì)與工藝流程的選擇論文摘要：本文對(duì)鹽水一次精制的工藝流程和工藝特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析，介紹了離子膜電解工藝流程，同時(shí)對(duì)順流流程、逆流流程這兩種常用的鉀堿蒸發(fā)工藝流程進(jìn)行深入的研究，并進(jìn)行評(píng)價(jià)，為工藝流程的選擇提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：氯堿工業(yè)；工藝流程氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，是中國(guó)現(xiàn)代化之母，其產(chǎn)品不僅應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)，同時(shí)還廣泛應(yīng)用于石油化學(xué)工業(yè)、紡織工業(yè)和公共事業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域中。在實(shí)際的電解法制鉀堿的生產(chǎn)中，對(duì)選擇科學(xué)合理的工藝流程可以有效提高生產(chǎn)效益?，F(xiàn)在筆者就對(duì)電解法制鉀堿的關(guān)鍵工序的工藝流程進(jìn)行詳細(xì)分析，希望能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員提供參考依據(jù)。鹽水一次精制的工藝流程1.1鹽水一次精制的傳統(tǒng)工藝傳統(tǒng)工藝流程在國(guó)內(nèi)外氯堿工業(yè)的使用歷史悠久，且至今還在沿用這種傳統(tǒng)的工藝。其一次鹽水工序生產(chǎn)過程相對(duì)穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)設(shè)備檢查維修的投入較少，且普通操作人員進(jìn)行培訓(xùn)之后即可熟練操作。但是生產(chǎn)所需要的設(shè)備和裝置大，占地面積相應(yīng)的也會(huì)比較大；一次鹽水工藝自動(dòng)化程度低，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)異常，那么技術(shù)人員需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間才能夠找出故障點(diǎn)，會(huì)阻礙生產(chǎn)的進(jìn)度；而砂濾器會(huì)產(chǎn)生二氧化硅造成二次污染；另外，一次鹽水的固形物含量偏高，后序處理難度大。1.2膜法過濾工藝1.2.1戈?duì)柲}水精制工藝特點(diǎn)。①脈沖式過濾。達(dá)到過濾時(shí)間之后，過濾器自動(dòng)進(jìn)入反沖狀態(tài)，通過反向靜壓差使得濾餅脫落、沉降，經(jīng)過一定的時(shí)間之后再開始下一個(gè)過濾周期；②高流量一次凈化。其具有超強(qiáng)的過濾能力，是普通過濾器的5到10倍，并且無(wú)需再配置固液分離設(shè)備；③低壓反沖不僅能夠確保設(shè)備的.正常運(yùn)行,同時(shí)最大限度避免對(duì)其造成損害；④因?yàn)槟し浅１?，可以將其看作表面過濾，即使濾程有輕微的堵塞用酸即可溶解，因此造成機(jī)械損傷的可能性微乎其微。1.2.2凱膜鹽水精制工藝特點(diǎn)。①工藝簡(jiǎn)單,流程短。鹽水中的懸浮物低于1mg/L，可以滿足離子膜電解生產(chǎn)裝置中電解槽的使用，同時(shí)無(wú)需再進(jìn)行別的操作，可以直接進(jìn)入離子交換樹脂塔進(jìn)行二次鹽水精制；②固液分離一次完成，無(wú)需再配備過濾裝置，且過濾能力高，過濾精度穩(wěn)定，無(wú)需再進(jìn)行改造，節(jié)約了大量的人力、財(cái)力的投入；③裝置和設(shè)備小，并且對(duì)一些環(huán)節(jié)進(jìn)行了精簡(jiǎn)，不需要清理澄清桶，大幅度減少了操作人員的工作量；④對(duì)原鹽質(zhì)量的要求降低了，進(jìn)而降低原材料的采購(gòu)成本，保證了鹽水的質(zhì)量，膜管的使用期限得到了延長(zhǎng)，同時(shí)這個(gè)設(shè)備因?yàn)榻?jīng)過相應(yīng)的防腐處理，對(duì)液體酸堿度的要求更寬松。氯化鉀溶液電解的工藝流程鹽水二次精制工藝自一次鹽水工序的精鹽水進(jìn)入過濾鹽水槽，用蒸汽加熱至65°C后，進(jìn)入離子交換樹脂塔除鈣、鎂離子至小于20ppb；失去交換能力的螯合樹脂要用酸、堿及純水每72小時(shí)自動(dòng)再生一次。電解工藝經(jīng)樹脂塔處理后的鹽水送入鹽水高位槽，自流進(jìn)入各電解槽。在電解槽陽(yáng)極室生成的淡鹽水流進(jìn)陽(yáng)極液槽，然后經(jīng)陽(yáng)極液泵送到脫氯單元。在電解槽陽(yáng)極室生成的氯氣送氯處理工序。電槽陰極室產(chǎn)生的堿液一部分送各用堿工藝點(diǎn)；一部分堿液經(jīng)陰極液冷卻器調(diào)整溫度后，通過加入純水來(lái)控制堿液濃度循環(huán)回到電解槽；其余則送往蒸發(fā)工序。在電解槽陰極室生成的氫氣送往氫氣處理工序。2.3淡鹽水脫氯工藝陽(yáng)極液槽的淡鹽水經(jīng)陽(yáng)極液泵送至脫氯塔，在真空下將溶解在鹽水中的游離氯脫出，脫氯后的淡鹽水仍含游離氯約20~30mg/l,加入32%堿液調(diào)節(jié)pH后，與K2SO3溶液反應(yīng)進(jìn)一步除去游離氯，脫氯完全后的淡鹽水由脫氯鹽水泵送至一次鹽水工序。由脫氯塔脫出的氯氣經(jīng)脫氯冷凝器冷卻、分離水分后由脫氯真空泵送至氯氣總管。脫氯冷凝器冷凝下來(lái)的氯水自流回陽(yáng)極液槽。鉀堿蒸發(fā)的工藝流程3.1順流流程順流流程指的是進(jìn)入蒸發(fā)器的電解液與加熱蒸汽的方向相同，假如一套多效蒸發(fā)設(shè)備，電解液流向的特點(diǎn)是電解液的濃度會(huì)越來(lái)越高，蒸汽壓力會(huì)越來(lái)越低。根據(jù)串聯(lián)蒸發(fā)器數(shù)量的不同，順流流程又可以分為順流雙效、順流三效部分強(qiáng)制循環(huán)等多種形式。逆流流程逆流流程主要通過降膜濃縮器來(lái)實(shí)現(xiàn)，降膜濃縮器采用熔鹽作為載熱體，在系統(tǒng)中循環(huán)使用。由助燃空氣鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的助燃空氣經(jīng)助燃空氣預(yù)熱器預(yù)熱后，與作為燃料的天然氣一并送入天然氣燃燒系統(tǒng)燃燒，并在熔鹽加熱器中，通過輻射和對(duì)流將熔鹽加熱到大約420°C送至降膜濃縮器濃縮堿液，而冷卻后的熔鹽自流入熔鹽槽，再經(jīng)熔鹽泵送回熔鹽加熱器循環(huán)使用。流程討論3.3.1效數(shù)評(píng)價(jià)。我們假定從蒸發(fā)過程中的沒有熱量損失、料液溫度與加熱蒸汽溫度一致，那么可以知道，多效蒸發(fā)比單效蒸發(fā)更具優(yōu)勢(shì)，但是從經(jīng)濟(jì)性、生產(chǎn)成本的角度來(lái)說，并不是效數(shù)越多越好，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致成本的激增，同時(shí)也會(huì)對(duì)生產(chǎn)提出了更高的要求所以，根據(jù)當(dāng)前氯堿工業(yè)的生產(chǎn)水平，三效和四效是比較合理的選擇。3.3.2順流與逆流流程的比較。在逆流流程第三效為真空效，電解液無(wú)需預(yù)熱即可進(jìn)效，同時(shí)濃效又為閃蒸效，可以提高電解液的濃度，第二效的鹽泥的氫氧化鉀（KOH）濃度很高，經(jīng)過第三效排出之后可以大幅減少產(chǎn)品的損失，所以逆流流程的耗能低。逆流蒸發(fā)增加強(qiáng)制循環(huán)泵之后，生產(chǎn)強(qiáng)度得到了大幅度的提高，研究表明，其生產(chǎn)強(qiáng)度甚至?xí)饶媪髁鞒谈叽蠹s20%，由此看來(lái)，逆流流程更具優(yōu)越性。隨著工業(yè)化進(jìn)程在不斷推