氯堿生產(chǎn)與操作(張艷君)項(xiàng)目二二次鹽水精制及電解

123456任務(wù)一二次鹽水的精制任務(wù)二離子膜電解任務(wù)三淡鹽水脫氯任務(wù)五常見故障及處理案例分析小結(jié)項(xiàng)目二二次鹽水精制及電解知識目標(biāo)：★能夠掌握二次鹽水精制及離子膜電解的工藝原理。 ★能分析二次精鹽水精制各工序及離子膜電解的的工藝流程。★能熟知二次鹽水精制的主要設(shè)備及離子膜電解槽的結(jié)構(gòu)及功能?！锬軌蚍治霾⒄莆盏}水脫氯的工藝原理及工藝流程。能力目標(biāo)：

●能識讀二次鹽水精制過程的工藝流程，并會根據(jù)不同要求繪制出工藝流程圖。●能完成二次鹽水精制及離子膜電解的崗位開、停車操作。●能完成淡鹽水脫氯的崗位開、停車操作。●能對二次鹽水精制及淡鹽水脫氯的常見故障進(jìn)行分析并處理。●能對電解工段的常見故障進(jìn)行分析并處理。

任務(wù)一二次鹽水的精制子任務(wù)一二次鹽水精制的工藝原理子任務(wù)二子任務(wù)三子任務(wù)四知識鏈接二次鹽水精制的工藝流程二次鹽水精制的主要設(shè)備二次鹽水精制的崗位操作螯合樹脂子任務(wù)一二次鹽水精制的工藝原理【任務(wù)描述】◆能分析二次鹽水精制各工序的工藝原理?！救蝿?wù)指導(dǎo)】

一、二次鹽水精制的生產(chǎn)任務(wù)鹽水二次精制是在一次精制的基礎(chǔ)上，首先通過過濾除去一些懸浮物，再調(diào)解鹽水的pH值，將合格的鹽水通入螯合樹脂塔進(jìn)行吸附，進(jìn)一步將鹽水中Ca2+、Mg2+等離子濃度降至要求的范圍。二、二次鹽水精制的工藝原理

1．鹽水過濾的原理鹽水過濾采用的裝置有碳素管過濾器、聚丙烯過濾器、葉片式過濾器等。利用過濾器的微孔將其中的懸浮物進(jìn)行攔截，從而將其除去。2．鹽水中和的原理（1）鹽水中和的目的在一次鹽水精制過程中，為除掉Ca2+、Mg2+，需要分別加入過量的Na2CO3和NaOH，過濾后，鹽水中Ca2+、Mg2+含量降低了，但還存在沒有過濾掉的CaCO3和Mg(OH)2小顆粒，螯合樹脂只能吸附Ca2+、Mg2+，而不能將微粒中的Ca、Mg成分吸附，從而會造成二次鹽水中Ca、Mg含量超標(biāo)。為消除這種現(xiàn)象，通過添加鹽酸進(jìn)行中和反應(yīng)，使CaCO3和Mg(OH)2完全溶解，從而被螯合樹脂吸附。（2）鹽水中和的原理在過濾器的出口鹽水管路上，加入31%的鹽酸，通過靜態(tài)混合器，使鹽酸和鹽水混合均勻后，利用pH自動分析儀測得的pH值來自動調(diào)節(jié)鹽酸的加入量，達(dá)到使Ca、Mg完全溶解的目的。鹽水中和的反應(yīng)方程式：

3．螯合樹脂吸附的原理(1）螯合樹脂的結(jié)構(gòu)和分類螯合樹脂是一種離子交換樹脂，它吸附金屬離子形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，故稱螯合樹脂又叫內(nèi)配合物，它是由中心離子和多基配位體構(gòu)成的，是一種具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配合物。例如：

其中M是中心離子（金屬離子），N、O是可提供共用電子對的原子，中心離子和他們形成了兩個(gè)配位鍵，在適當(dāng)條件下，生成穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

（2）螯合樹脂吸附的原理

配合物的形成和離解是兩個(gè)互相對立但又依賴的過程，一方面中心離子通過配位鍵與配合劑相結(jié)合，形成配合物，而表現(xiàn)出一定的化學(xué)吸引力；另外一面，由于配合物內(nèi)部存在矛盾運(yùn)動，他們中的部分又要離解，從而又表現(xiàn)出一定的化學(xué)排斥力。當(dāng)在一定的外界條件下（如pH、溫度、濃度）達(dá)到一個(gè)相對平衡狀態(tài)時(shí)，通過改變條件就會破壞平衡。子任務(wù)二二次鹽水精制的工藝流程【任務(wù)描述】◆能夠熟知二次鹽水精制過程中過濾、中和及螯合樹脂塔吸附的工藝流程?！裟軌蚍治龉に囍笜?biāo)對樹脂塔操作的影響?！救蝿?wù)指導(dǎo)】

鹽水經(jīng)一次精制后進(jìn)入二次精制工段，首先加入適量的Na2CO3以除去微量的游離氯，同時(shí)加入適量的α-纖維素助濾劑，然后用泵送入鹽水過濾器進(jìn)行過濾，經(jīng)過濾后的鹽水，其懸浮物含量達(dá)到lppm以下，再經(jīng)加熱使溫度達(dá)到60士5℃，并用pH自控調(diào)節(jié)使pH值控制在9士0.5。將上述符合質(zhì)量指標(biāo)的鹽水，用泵送入螯合樹脂塔進(jìn)行螯合處理，使鹽水中Ca2+、Mg2+雜質(zhì)含量達(dá)到20ppm以下，經(jīng)二次精制后的鹽水便可送去電解工段.一、鹽水過濾的工藝流程

鹽水過濾的目的是除去一次鹽水中的懸浮物和部分Ca2+、Mg2+。鹽水過濾器有炭素管過濾器、聚丙烯過濾器、葉片式過濾器等。實(shí)際生產(chǎn)中使用最多的是炭素管過濾器，鹽水經(jīng)過濾處理后才可以保證后續(xù)螯合樹脂充分發(fā)揮其性能，且再生周期比不用炭素管過濾器延長了3~5倍，減少了再生所用的離子膜堿和高純鹽酸，也杜絕了不純物進(jìn)入離子膜電解槽。一次鹽水進(jìn)人一次鹽水貯槽，由泵送入炭素管過濾器，炭素管過濾器采用2塔流程，其中一塔運(yùn)行，一塔反洗并重新涂覆α-纖維素備用；每隔約48小時(shí)，或過濾器壓差達(dá)0.2MPa時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，切換下線，反洗重新涂覆。過濾后的鹽水送入樹脂塔工段。二、鹽酸中和的工藝流程

在過濾器出口的鹽水管路上，加入31%鹽酸，經(jīng)過靜態(tài)混合器，使鹽酸和鹽水混合均勻后，送pH自動分析儀，根據(jù)測得的pH值，自動調(diào)節(jié)鹽酸的加入量，使系統(tǒng)的pH值控制在9±0.5。三、螯合樹脂塔吸附的工藝流程 樹脂塔吸附的生產(chǎn)工藝有三塔流程和兩塔流程。三塔流程始終是兩塔運(yùn)行（如A串B、B串C、C串A），一塔再生、等待，運(yùn)行周期短，再生頻繁，保險(xiǎn)系數(shù)大；而兩塔流程為一塔再生一塔運(yùn)行。下面著重介紹三塔流程（圖2–3）。圖2–3三塔生產(chǎn)工藝流程

四、工藝指標(biāo)對樹脂塔操作的影響

螯合樹脂的吸附能力除樹脂本身外,還受鹽水的溫度、pH值、鹽水流量、Ca2+、Mg2+含量等因素的影響。螯合樹脂的內(nèi)在結(jié)構(gòu)不同，交換能力也不同，但是對流量、溫度、pH值變化趨勢是一樣的。因此，要加強(qiáng)各工藝控制指標(biāo)的控制，保證進(jìn)電解槽鹽水質(zhì)量合格。1．溫度螯合樹脂與鈣、鎂的螯合反應(yīng)是在一定溫度下進(jìn)行的，溫度高時(shí),螯合反應(yīng)速度快,樹脂使用周期長。但鹽水溫度過高(大于80℃)，樹脂的強(qiáng)度會降低，破碎率升高，將使樹脂受到不可恢復(fù)的損傷。要保證樹脂發(fā)揮良好的性能，應(yīng)將進(jìn)入螯合樹脂塔的鹽水溫度控制在55～65℃。2．pH值在一定的pH值時(shí)，鈣、鎂等是以離子形式存在的，這樣有利于樹脂進(jìn)行螯合去除。而當(dāng)pH<8時(shí)，樹脂去除鈣、鎂離子的能力明顯下降；當(dāng)pH>11時(shí)，鎂離子易生成Mg(OH)2膠狀沉淀物,進(jìn)入樹脂塔后會堵塞樹脂孔隙,大大降低了樹脂的交換能力，同時(shí)還會造成進(jìn)入樹脂塔內(nèi)的鹽水發(fā)生偏流,增加壓力降,從而導(dǎo)致鹽水中鈣離子去除不徹底,二次鹽水中鈣、鎂含量升高。所以，鹽水pH值應(yīng)控制在9.0士0.5。3．鹽水流量鹽水的供應(yīng)量是由樹脂塔的選型和塔內(nèi)樹脂填充量來確定的。進(jìn)入樹脂塔的鹽水流量取決于樹脂塔的尺寸和需要的循環(huán)時(shí)間，如果鹽水流量過大則在樹脂內(nèi)停留時(shí)間縮短，造成鹽水在樹脂塔內(nèi)短路，處理后的鹽水中鈣、鎂離子不合格；如鹽水流量降低，樹脂的使用時(shí)間延長，但需要較大的樹脂塔。一般要求鹽水流量應(yīng)小于40m3/h，最佳流量為20m3/h。4．鹽水中Ca2+、Mg2+濃度

螯合樹脂塔對鹽水中的Ca2+、Mg2+的吸附量隨著濃度的升高而增加，但當(dāng)Ca2+、Mg2+的質(zhì)量濃度超過10mg/L時(shí)，樹脂除鈣、鎂離子的能力隨鈣、鎂離子濃度增加而降低，這是因?yàn)轵蠘渲慕粨Q量是一定的，鹽水中鈣、鎂離子來不及進(jìn)行交換，帶入到二次鹽水中，使二次鹽水中鈣鎂含量增加。5．鹽水中的游離氯游離氯的氧化性極強(qiáng)，極易破壞螯合樹脂的結(jié)構(gòu)，造成樹脂不可恢復(fù)的中毒，樹脂性能急劇下降,起不到螯合鈣、鎂離子的作用，故要求鹽水中不能含有游離氯。子任務(wù)三二次鹽水精制的主要設(shè)備

【任務(wù)描述】◆能夠熟知二次鹽水精制過程中的主要設(shè)備及螯合樹脂塔的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)?！救蝿?wù)指導(dǎo)】

一、鹽水過濾器離子膜燒堿生產(chǎn)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。在當(dāng)今各離子膜法生產(chǎn)工藝中，所采用的過濾器有炭素?zé)Y(jié)管過濾器、聚丙烯管過濾器和葉片過濾器三種。1．炭素?zé)Y(jié)管過濾器

炭素?zé)Y(jié)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.

炭索燒結(jié)管過濾器的特點(diǎn)是經(jīng)一定時(shí)間使用后，可經(jīng)再生恢復(fù)重新使用。

一次精制鹽水從圓筒的外部流入圓筒的內(nèi)部進(jìn)行過濾，懸浮物在炭素管外被截流。首先要在炭素管外先預(yù)涂上一層助濾劑，預(yù)涂層的厚度約為2～3mm，同時(shí)添加定量的助濾劑與一次精制鹽水混合后送入過濾器過濾。過濾時(shí)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(dāng)升到0.15～0.20MP時(shí)，應(yīng)停止使用予以清洗再生。如果鹽水中懸浮物含量一直較低，即使壓力未上升到0.15～0.20MPa，使用時(shí)間達(dá)到48小時(shí)則也需停止使用予以清洗再生以保持長久穩(wěn)定地運(yùn)行。清洗再生時(shí)需要切換一次過濾器，并使用純水及壓縮空氣(0.45MPa)反復(fù)清洗4次。洗滌時(shí)，物料的流動方向與過濾時(shí)相反，洗滌液出濾室穿過過濾元件，去掉附在外表面的殘?jiān)?。清洗后，將過濾器裝滿過濾鹽水備用。2．聚丙烯管過濾器聚丙烯管過濾器的外殼為鋼襯橡膠的受壓容器，內(nèi)部安裝一組有孔的聚丙烯管，管外套是用聚丙烯編織的無縫軟套管，過濾原理、再生操作與炭素管過濾器相同。3．葉片式過濾器葉片式過濾器與上述二種過濾器一樣，需二臺輪流切換使用。過濾葉片由不銹鋼或鈦材制成，濾布可用聚丙烯或尼龍布，同樣需用助濾劑，但濾布易損壞，較難保持穩(wěn)定的過濾精度，故一般很少使用。

目前大多數(shù)氯堿化工廠采用的是炭素?zé)Y(jié)管式過濾器。因其管理方便、安全可靠、操作彈性大并能取得卓越的過濾效果，過濾后的鹽水質(zhì)完全能符合離子膜法制堿工藝要求．除了能保持穩(wěn)定高效的運(yùn)轉(zhuǎn)外，尚具有十分良好的耐腐蝕性，從而在氯堿電解離子膜法工藝生產(chǎn)中廣泛使用。二、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的懸浮物和部分Ca2+、Mg2+雜質(zhì)去除，以滿足離子膜電解的需要。螯合樹脂塔的結(jié)構(gòu)如圖2–6所示：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(diǎn)是對金屬離子有極強(qiáng)的選擇性。子任務(wù)四二次鹽水精制的崗位操作【任務(wù)描述】◆能夠熟知并掌握二次鹽水精制操作要點(diǎn)。◆能夠進(jìn)行二次鹽水精制的開、停車操作及樹脂塔再生的崗位操作?！救蝿?wù)指導(dǎo)】

一、二次鹽水精制的操作要點(diǎn)（一）除ClO-的操作要點(diǎn)（二）過濾（三）中和的操作要點(diǎn)二、二次鹽水精制的開、停車操作（一）準(zhǔn)備工作（二）開車1．在供鹽水之前,使離子交換樹脂塔準(zhǔn)備工作，同時(shí)將過濾鹽水準(zhǔn)備好（界外）。2．當(dāng)一次鹽水罐中的鹽水達(dá)到指定液位時(shí),將鹽水泵開啟，通過鹽水管線進(jìn)行鹽水循環(huán)，并準(zhǔn)備進(jìn)行一次精制鹽水的接收.3．打開過濾器，同時(shí)使鹽水從一次鹽水罐通過泵進(jìn)入鹽水過濾器，過濾后的鹽水送入過濾鹽水罐。

4．開啟離子交換塔，當(dāng)在過濾鹽水罐中的鹽水液位達(dá)到規(guī)定值后，將過濾鹽水通過泵送入離子交換樹脂塔進(jìn)行二次精制，精制后的鹽水進(jìn)入精鹽水罐，通過泵送入高位槽準(zhǔn)備電解.（三）、停車一般只有當(dāng)電解裝置停車以后，才可以將鹽水精制部停車，停車步驟如下：（1）關(guān)閉電解部分；（2）通過手動將精鹽水高位槽關(guān)閉，停止向電解槽供鹽水；（3）將過濾鹽水泵(界區(qū)外)關(guān)閉；（4）將淡鹽水泵關(guān)閉；（5）將一次鹽水泵（界區(qū)外）關(guān)閉?！局R鏈接】

螯合樹脂任務(wù)二離子膜電解

子任務(wù)一離子膜電解的原理

【任務(wù)描述】◆能夠掌握離子膜電解的生產(chǎn)原理和工藝流程?！救蝿?wù)指導(dǎo)】一、離子膜電解的生產(chǎn)任務(wù)1.將已經(jīng)合格的二次精制鹽水送至電解槽，在電解槽內(nèi)經(jīng)通電電解，得到產(chǎn)品氫氧化鈉，經(jīng)過冷卻、計(jì)量后送至成品槽；2.電解得到的副產(chǎn)品氯氣和氫氣，分別送至氯處理系統(tǒng)和氫處理系統(tǒng)后，生產(chǎn)出相應(yīng)的氯、氫產(chǎn)品；3.食鹽水經(jīng)電解后流出的淡鹽水，進(jìn)入脫氯裝置除去鹽水中的游離氯，使游離氯含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，最后將脫氯合格后的淡鹽水送回化鹽工段再化鹽使用。二、離子膜電解槽的生產(chǎn)原理

1．離子膜電解槽的作用離子膜制堿生產(chǎn)中的主要設(shè)備是離子膜電解槽，它的作用是將進(jìn)入的合格二次精鹽水經(jīng)過通電電解，生產(chǎn)出低鹽、高純、高濃度的氫氧化鈉產(chǎn)品．同時(shí)還得到副產(chǎn)品氯氣和氫氣。2．離子膜電解的原理離子膜電解就是用陽離子交換膜將電解槽隔成陽極室和陰極室，這層陽離子交換膜的膜體中含有活性集團(tuán)，只允許鈉離子穿過，而對氫氧根離子起阻止作用，同時(shí)還能阻止氯化鈉的擴(kuò)散，當(dāng)電解槽通以直流電時(shí)，二次精制鹽水進(jìn)入電解槽陽極室，其中的就在陽極室生成，而在陰極室生成和，穿過陽離子交換膜進(jìn)入陰極與形成氫氧化鈉產(chǎn)品（如圖2-7）。具體的化學(xué)反應(yīng)方程式如下：陽極：陰極：方程式：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2+H2

圖2–7離子膜電解槽的原理Na+OH-―Cl-H+NaClH2OCl2Ｈ2三、離子膜電解的工藝流程

離子膜電解槽有目前有單極式和復(fù)極式兩種，這兩種電解槽在結(jié)構(gòu)上有一定的差別，但是電解的原理是相同的，整個(gè)流程如下：一次鹽水經(jīng)過螯合樹脂塔進(jìn)行二次精制后，精制鹽水通過泵從鹽水罐送至精制鹽水高位槽，（由蒸汽預(yù)熱至65～85℃），然后流入鹽水酸化槽，在此處向加31%HCL，使進(jìn)電解槽的鹽水pH值成為酸性鹽水，控制鹽水的pH在3～5。最后依靠高位靜壓力將酸性鹽水經(jīng)管道送入電解槽。在電槽內(nèi)發(fā)生電解反應(yīng)：

↑+↑在化學(xué)反應(yīng)中生成的濕氯氣，通過槽蓋上的氯氣連接管進(jìn)入單列氯氣管再進(jìn)入氯氣總管，進(jìn)入氯氣處理系統(tǒng)。在化學(xué)反應(yīng)中生成的濕氫氣，通過陰極箱上部的氫氣出口進(jìn)入連接膠管，再送入單列氫氣管，最后也匯集到氫氣總管，進(jìn)入氫氣處理系統(tǒng)。而沒放電的Na+進(jìn)入陰極與結(jié)合生成NaOH，通過陰極箱下部出口通過流出堿管，漏斗等進(jìn)入到堿管，并匯集到電解液總管，流入地堿槽，通過送堿泵將電解液從地堿槽中抽出再經(jīng)電磁流量計(jì)計(jì)量，最后送入電解液儲罐，進(jìn)行而蒸發(fā)工序進(jìn)一步濃縮。陽極側(cè)經(jīng)電解后的淡鹽水流入貯槽，通過加酸并用pH自動調(diào)節(jié)計(jì)，調(diào)節(jié)pH值在2左右，以使其中的大部分氯酸鹽和次氯酸鹽分解，分解得到的氯氣并入氯氣總管，經(jīng)過分解的淡鹽水用泵送入脫氯塔，在塔內(nèi)經(jīng)脫氯后合格后的淡鹽水則用泵送回化鹽工段再使用。圖2–8離子膜電解工藝流程圖四、主要控制指標(biāo)進(jìn)離子膜電解槽二次精制鹽水質(zhì)量指標(biāo)見表2–6，出離子膜電解槽的質(zhì)量指標(biāo)見表2–7。表2–6進(jìn)離子膜電解槽二次精制鹽水質(zhì)量指標(biāo)名稱質(zhì)量指標(biāo)NaCI305±5g/LCa+Mg≤20ppb(以Ca計(jì)算)Sr≤0.IppmBa≤0.1ppmFe≤0.1ppmSiO2≤15ppmCIO3-≤10g/L≤4g/LSS<lppm(但不包括Ca、Mg、Sr的固態(tài)物質(zhì))其它重金屬總量≤0.2ppm

子任務(wù)二離子膜電解槽

【任務(wù)描述】◆熟悉各種離子膜電解槽的結(jié)構(gòu)【任務(wù)指導(dǎo)】

目前離子膜電解槽主要有單極式和復(fù)極式兩種，但兩種電解槽的基本結(jié)構(gòu)都是由陽極、陰極、離子膜和電解槽框等組成?，F(xiàn)就兩種電解槽的具體結(jié)構(gòu)介紹如下：1．單極式離子膜電解槽(1)MGC離子膜電解槽MGC離子膜電解槽的結(jié)構(gòu)是由下列部件組成：端板、連接拉桿、陽極盤、陰極盤、陰陽極電流分體器、金屬槽框、連接銅排、離子膜等。MGC離子膜電解槽的裝配圖見圖2–9，其結(jié)構(gòu)圖見圖2–1（該槽的有效電極面積為1.5m2）。（2）AZEC—F型離子膜電解槽AZEC—F型離子膜電解槽主要分為F1和F2二種，這種設(shè)備的特點(diǎn)是在結(jié)構(gòu)上采用了更加結(jié)實(shí)的金屬槽框。使得這種電解槽的板面積大，離子交換膜的利用率更高。該槽的有效電極面積一般為1.5～3m2。其結(jié)構(gòu)見圖2–11。(3)迪諾拉DD88和DDI50離子膜電解槽迪諾拉DD88和DD150離子膜電解槽的結(jié)構(gòu)是陽極和陰極采用了鑄造金屬元件，可使電流均勻傳導(dǎo)到電極上，其次是采用了防腐襯里，可以防止鑄造金屬元件的腐蝕，同時(shí)用鎳做為陰極液的防腐層，用鈦板做陽極液的防腐層。一般該槽的有效電極面積為0.9和1.5m2，其結(jié)構(gòu)示意見圖2–12。(4)ICIFM21離子膜電解槽英國ICI公司生產(chǎn)的FM21離子膜單極電解槽是以槽框?yàn)榻饘俳Y(jié)構(gòu)，極片可重涂再使用，其電極有效面積為0.21m2，其結(jié)構(gòu)見圖2–13。

2．復(fù)極式離子膜電解槽(1)日本旭化成復(fù)極槽旭化成復(fù)極槽的外型像如壓濾機(jī)，它是由許多單元槽串聯(lián)組成。各個(gè)單元槽由主要由下列各主要部件組成：陽極、陰極、隔板、槽框等。各單元槽焊接串聯(lián)，用鋼鈦復(fù)合板做為隔板，還有橡膠墊片、離子交換膜。整臺電解槽通過油壓系統(tǒng)進(jìn)行壓緊和松卸，一般該槽的有效電極面積為2.7m2。其結(jié)構(gòu)見圖2–14，每個(gè)單元槽結(jié)構(gòu)見圖2–15。(2)德國(伍德)離子膜復(fù)極槽伍德離子膜復(fù)極槽同樣是由許多單元槽組成的。整臺電解槽是通過用螺栓將各單元槽緊固而無需油壓系統(tǒng)裝置，其有效電極面積一般為1～3m2，其結(jié)構(gòu)見圖2–16。各單元槽主要包括由陽極、陰極、離子交換膜和墊片等，槽依靠四周法蘭用螺栓壓緊密封，其單元槽結(jié)構(gòu)見圖2–17。

子任務(wù)三離子膜電解的工藝操作【任務(wù)描述】◆能夠熟知離子膜電解的安全操作要點(diǎn)及開、停車的崗位操作。【任務(wù)指導(dǎo)】

一、開、停車注意事項(xiàng)電解工段的開車是當(dāng)在電解槽中注入合格鹽后，開始通入直流電即開車，能連續(xù)不斷生產(chǎn)出燒堿、氯氣、氫氣。但是在開、停車過程中如果操作不當(dāng)，容易引發(fā)爆炸等事故,故必須嚴(yán)格按崗位操作法進(jìn)行操作。1．開車前準(zhǔn)備

2．開車

3．正常停車

4．緊急停車二、安全操作要點(diǎn)

1.保持氫氣系統(tǒng)微正壓操作

2.嚴(yán)格控制在電解槽正常通電運(yùn)行時(shí)及開停車期間的鹽水液位。

3.電解槽的含氫量要低

4.安全布置氯氣管道

5.安全布置氫氣管道

6.檢修中的安全要求

【知識鏈接】

隔膜法與離子膜法生產(chǎn)燒堿工藝對比分析任務(wù)三淡鹽水脫氯

子任務(wù)一淡鹽水脫氯的工藝原理【任務(wù)描述】◆能夠掌握淡鹽水脫氯的目的和基本原理，能熟知氯酸鹽分解的工藝原理?！救蝿?wù)指導(dǎo)】一、淡鹽水脫氯的目的淡鹽水中的游離氯以兩種形式存在：一是氯氣在淡鹽水中的溶解為溶解氯；其溶解量與淡鹽水的溫度、濃度、溶液上部的氯氣分壓、溶液pH值等有關(guān)，近似遵循亨利定律；淡鹽水中溶解氯存在下列平衡：

二是以形式存在；由于電解過程中離子反滲透，通過離子膜到達(dá)陽極側(cè)與Cl2發(fā)生副反應(yīng)生成：

這兩部分量的總和，以氯氣來計(jì)，稱為游離氯?？梢娪坞x氯的產(chǎn)生來源于氯氣在淡鹽水中的溶解和電解過程中陽極側(cè)發(fā)生的副反應(yīng)。游離氯存在于鹽水中，會腐蝕設(shè)備、管道，阻礙一次鹽水精制沉淀物的形成，損壞二次鹽水樹脂塔中的樹脂，危害極大，所以必須將淡鹽水中的游離氯除去后，才能將其返回一次鹽水再使用。二、淡鹽水脫氯的原理脫除淡鹽水中游離氯的方法有兩種：物理脫氯和化學(xué)脫氯。目前，國內(nèi)物理脫氯生產(chǎn)工藝主要有真空脫氯和空氣吹除脫氯。實(shí)際生產(chǎn)中為提高脫氯技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，回收氯氣，一般先采取物理脫氯法將大部分游離氯脫除后，再用化學(xué)脫氯法將剩余的游離氯除去。從淡鹽水中游離氯的兩種存在形式可知：物理脫氯原理就是破壞化學(xué)平衡和相平衡關(guān)系，使平衡向著生成氯氣的方向進(jìn)行。破壞平衡關(guān)系的手段有：在一定的溫度下增加溶液酸度和降低液體表面的氯氣分壓。由于氣相和液相之間存在著平衡，所以采用上述物理脫氯的手段不能將淡鹽水中的游離氯百分之百地除去，剩余微量的游離氯(一般在10～30mg/L)需添加還原性物質(zhì)(一般用8％～9％的亞硫酸鈉溶液)使其發(fā)生氧化還原化學(xué)反應(yīng)而將其徹底除去，這就是所謂的化學(xué)脫氯?；瘜W(xué)反應(yīng)如下：實(shí)際生產(chǎn)中很多氯堿化工廠往往是將真空脫氯法和化學(xué)脫氯法結(jié)合起來使用以達(dá)到脫氯的目的。因此我們就重點(diǎn)介紹真空脫氯法和化學(xué)脫氯法。1．真空脫氯法在空氣中使較高溫度的淡鹽水處于沸騰狀態(tài)，產(chǎn)生水蒸氣，利用生成的的氣泡帶走氯氣，這種脫氯方法叫做真空脫氯。氯在水中有三種形式：cl2、HClO、ClO-,這取決PH值。在這三種形式中只有Cl2是以氣體形式溶于水中。因此淡鹽水的PH值應(yīng)小于1.8。從電解槽出來的淡鹽水，加入適量的鹽酸，將調(diào)1.5±0.3PH，進(jìn)入脫氯塔。由于脫氯塔的絕對壓力為250mmHg，使較高溫度的淡鹽水處于沸騰狀態(tài)，產(chǎn)生蒸汽，利用生成的氣泡帶走氯氣。

用真空脫氯的方法脫除的氯氣純度較高，可以直接并入氯氣系統(tǒng)中。2．空氣吹除脫氯法將空氣加壓通入脫氯塔內(nèi)，在填料表面空氣和淡鹽水接觸脫氯，叫做空氣吹除脫氯。3．化學(xué)脫氯法經(jīng)過真空脫氯后的淡鹽水中還含有一小部分氯，一般加入NaOH使以Cl2形式存在的游離氯轉(zhuǎn)化為ClO-，再用還原性的化學(xué)試劑Na2SO3加以去除。反應(yīng)方程式如下：總反應(yīng)三、氯酸鹽分解的原理電解過程中，電解槽槽溫在約90℃時(shí)，在電解槽陽極室內(nèi)由于次氯酸根失去電子并且部分氯氣從陰極反滲透過來與氫氧根會發(fā)生反應(yīng)進(jìn)而生成氯酸鹽，具體反應(yīng)如下：鹽水中氯酸鹽含量偏高時(shí)，一部分氯酸鹽將透過離子膜進(jìn)人陰極室，造成堿中氯酸鹽含量偏高；堿中氯酸鹽將會在堿蒸發(fā)濃縮時(shí)，腐蝕蒸發(fā)工序設(shè)備與管道。另外，鹽水中氯酸鹽含量偏高時(shí)，在鰲合樹脂酸再生時(shí)會產(chǎn)生次氯酸，從而腐蝕損傷鰲合樹脂。所以必須將鹽水中氯酸鹽分解一部分，使其濃度維持在規(guī)定范圍內(nèi)。氯酸鹽分解反應(yīng)中，加人過量的31%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))鹽酸，控制溫度為90℃左右、PH值為1.5以下，反應(yīng)方程式如下：如果加人的鹽酸量不夠，將會發(fā)生下面的反應(yīng):該反應(yīng)產(chǎn)生的混合氣體會發(fā)生爆炸?？梢姡人猁}分解時(shí)鹽酸必須過量，才能使氯酸鹽較好的分解。

子任務(wù)二淡鹽水脫氯的工藝流程

【任務(wù)描述】◆能夠分析并描述空氣吹除法脫氯工藝流程和真空脫氯工藝流程?！救蝿?wù)指導(dǎo)】

電解后的淡鹽水分兩部分脫氯，一部分進(jìn)入脫氯塔進(jìn)行真空脫氯；另一部分淡鹽水進(jìn)入氯酸鹽分解槽進(jìn)行分解脫氯后，再送入脫氯塔進(jìn)行真空脫氯在進(jìn)行脫氯以前首先要經(jīng)過氯酸鹽分解反應(yīng)器進(jìn)行氯酸鹽的分解以達(dá)到脫除氯酸鹽的目的。氯酸鹽分解的流程簡述如下：由淡鹽水泵送來的淡鹽水經(jīng)過氯酸鹽分解反應(yīng)器前的加熱器加熱到90oC以后送到氯酸鹽分解反應(yīng)器，同時(shí)加入31%HCl把鹽水的CH+(鹽水的酸度)值調(diào)整到0.5(pH值在1以下)。脫氯酸鹽后的鹽水送入脫氯塔頂部。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)。一、淡鹽水空氣吹除法脫氯淡鹽水空氣吹除法脫氯的工藝流程如圖2–19所示：二、淡鹽水真空法脫氯生產(chǎn)的工藝流程1.淡鹽水真空法脫氯工藝生產(chǎn)的工藝流程淡鹽水真空法脫氯工藝生產(chǎn)的工藝流程如圖2–20所示。

來自電解工序的淡鹽水(溫度約85℃，pH值約3，游離氯一般為600～800mg/L)進(jìn)入淡鹽水受槽(或直接進(jìn)入真空脫氯塔)后，由淡鹽水泵加壓輸送；在進(jìn)入真空脫氯塔前，定量加入鹽酸，將其pH值調(diào)至1.3～1.5；然后進(jìn)入已處于真空狀態(tài)(真空度65～75kPa)的脫氯塔頂部，由上而下地流至塔內(nèi)填料表面，析出的高溫濕氯氣經(jīng)氯氣冷卻器冷卻至40℃以下后，由鈦真空泵抽至其氣液分離器，分離出來的濕氯氣由其頂部排出，并入電解氯氣總管；淡鹽水在此完成物理脫氯過程。

脫氯后的淡鹽水含游離氯約(30～50)×10－6自流到真空脫氯塔釜，其中的淡鹽水由脫氯淡鹽水泵加壓輸送，在泵進(jìn)口處先加入NaOH溶液調(diào)節(jié)淡鹽水的pH值至10～11(用pH計(jì)檢測)，然后在泵出口處加入

濃度約為8％～9％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))亞硫酸鈉溶液進(jìn)一步除去其中殘余的游離氯(要求無游離氯)，并用氧化還原電位計(jì)檢測(ORP＜－50mV)其中的游離氯含量。淡鹽水在此完成化學(xué)脫氯過程，然后用脫氯淡鹽水泵送至一次鹽水工序回收循環(huán)使用。在亞硫酸鈉配制槽內(nèi)配制濃度約8％～9％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的亞硫酸鈉溶液，并用亞硫酸鈉泵將該溶液加入到脫氯淡鹽水泵的出口管中；為達(dá)到充分混合，在管路中設(shè)有靜態(tài)混合器或其他形式的混合器。脫氯塔內(nèi)真空(真空度約為65～75kPa)由鈦真空泵(蒸汽噴射器或氯水噴射器)產(chǎn)生。為確保鈦真空泵溫度≤40℃，減少氯水的排放量，需用氯水循環(huán)冷卻器對冷凝的氯水進(jìn)行冷卻后循環(huán)使用，多余的氯水經(jīng)過氣液分離器的液封管排出去氯水收集裝置。三、淡鹽水脫氯的主要設(shè)備淡鹽水脫氯的主要設(shè)備就是脫氯塔，脫氯塔的作用是將從離子膜電解槽流出的淡鹽水中的游離氯脫除掉，目的是：①減少對設(shè)備和管通的腐蝕；②減少對二次精制的炭素管和螯合樹脂的危害；③減少對環(huán)境的污染(氯氣泄出)；④回收氯氣。脫氯工藝主要有真空脫氯法和空氣吹除脫氯法兩種，這兩種工藝所用的脫塔稍有不同。(1)真空脫氯法所用的脫氯塔真空脫氯即是應(yīng)用在不同壓力下氯氣在鹽水中有不同的溶解度的原理，使溶解在鹽水中的氯氣在減壓情況脫除，一般借助于真空泵來完成。真空脫氯塔外殼為鈦材，也可用鋼襯橡膠材質(zhì)，塔內(nèi)裝填有一定高度的填料層，物料由上向下噴淋．氯氣經(jīng)真空泵回收。其結(jié)構(gòu)見圖2–21。(2)空氣吹除法所用的脫氯塔空氣吹除即是用鼓風(fēng)機(jī)送入空氣，將淡鹽水中氯氣吹除。但因回收的氯氣濃度小，還需用堿吸收做成次氯酸鈉。該脫氯塔的外殼為鈦材或鋼襯橡膠。塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，物料由上而下噴淋，空氣由塔底向上送入，以達(dá)到脫氯的目的。該脫氯塔簡圖見圖2–22?；瘜W(xué)藥劑法即在含氯淡鹽水中加入適量的還原劑以達(dá)到脫氯的目的。實(shí)際生產(chǎn)中通常將此方法與上述二種方法結(jié)合使用。子任務(wù)三淡鹽水脫氯的崗位操作

【任務(wù)描述】◆能完成淡鹽水脫氯工藝的崗位操作?！救蝿?wù)指導(dǎo)】

實(shí)際生產(chǎn)中很多氯堿化工廠往往是將真空脫氯法和化學(xué)脫氯法結(jié)合起來使用以達(dá)到脫氯的目的。本節(jié)所介紹的也是真空脫氯結(jié)合化學(xué)脫氯的崗位操作。一、開車操作1.開啟脫氯塔當(dāng)脫氯塔的鹽水液位高于設(shè)定液位時(shí)，開啟脫氯塔泵，然后開啟脫氯真空系統(tǒng)。[注意]：如果鹽水中加入的HCl不足，脫氯效率將降低，Na2SO3消耗量將增大。2.開始化學(xué)脫氯由脫氯塔脫氯后的淡鹽水當(dāng)中仍含有一小部分有效氯,會破壞鹽水過濾器中的過濾元件，使離子交換樹脂螯合能力被破壞。所以用Na2SO3溶液去除殘留的有效氯。二、停車操作只有電解裝置和鹽水精制裝置停車以后，脫氯部分才能停車。步驟如下：(1)確認(rèn)電解裝置停車和淡鹽水泵關(guān)閉(2)確認(rèn)鹽水精制裝置關(guān)閉(3)手動關(guān)閉脫氯塔進(jìn)口的的pH值調(diào)節(jié)閥,停止向脫氯塔進(jìn)口管線添加HCL。(4)手動關(guān)閉脫氯塔出口pH值調(diào)節(jié)閥,停止向脫氯塔出口管線添加NaOH。(5)關(guān)閉蒸汽噴射器。(6)關(guān)閉脫氯塔泵。(7)關(guān)閉亞硫酸鈉流量調(diào)節(jié)閥，停止向回流鹽水管線中添加亞硫酸鈉。

三、正常操作要點(diǎn)

1．檢查真空單元操作條件

2．檢查pH值，酸性

3．測定并調(diào)節(jié)脫氯塔中鹽水的液位.

4．有效氯檢測【知識鏈接】

游離氯含量的測定

任務(wù)四常見故障及處理【任務(wù)描述】能熟知二次鹽水精制過程中的常見故障及處理方法。能熟知離子膜電解時(shí)出現(xiàn)的常見故障及處理方法【任務(wù)指導(dǎo)】

在一次鹽水進(jìn)行二次精制的過程中，對于其中的鹽水精制的質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)行會出現(xiàn)各種現(xiàn)象和設(shè)備故障，同樣在鹽水進(jìn)行離子膜法電解的時(shí)候也一樣。這就要求我們知道一般會發(fā)生哪些現(xiàn)象和故障，產(chǎn)生的原因以及相應(yīng)的解決方法。一、二次鹽水精制及淡鹽水脫氯的常見故障及處理.二次鹽水精制及淡鹽水脫氯中的常見故障及處理見表2–9。二、電解工段常見故障及處理電解工段常見故障及處理見表2–10。案例分析

【任務(wù)描述】◆能對二次鹽水精制及離子膜電解中的常見問題進(jìn)行分析，找出發(fā)生的原因，并進(jìn)行教訓(xùn)總結(jié)?！救蝿?wù)指導(dǎo)】因離子膜法燒堿技術(shù)屬于八十年代的新技術(shù)，在國內(nèi)起步也比較晚，且大多生產(chǎn)裝置的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備也從國外引進(jìn)，因此在發(fā)展初期發(fā)生了不少的典型事故案例，這也讓我們學(xué)到了很多的教訓(xùn)。

一、著火案例

【案例1】事故名稱：電槽著火發(fā)生日期：2000年X月X日發(fā)生單位：內(nèi)蒙古某化工廠

事故經(jīng)過：工人在巡回檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)鹽水入槽閥門上的法蘭墊床處有泄漏，隨即用板頭緊固，但沒有將問題解決。于是進(jìn)行搶修，當(dāng)時(shí)由于該裝置與隔膜法生產(chǎn)裝置串聯(lián)在一起，為了不影響生產(chǎn)，決定將閥門關(guān)閉并緊急更換墊床。由于對裝置不夠熟悉，對發(fā)生的問題估計(jì)不足，使不到1分鐘即可處理完得問題，在處理過程中遇到了輕微觸電，拖延了時(shí)間，造成電槽內(nèi)脫液，陰、陽極短路引起著火。

原因分析：①可能入槽鹽水管襯的聚四氟乙烯處有裂紋。②在安裝墊床時(shí)錯(cuò)用了橡膠材質(zhì)，被電腐蝕，造成泄漏。③對處理的估計(jì)不足，在觸電后時(shí)間過長，造成電槽脫液。④設(shè)計(jì)時(shí)，未按要求安裝聯(lián)鎖裝置，人工調(diào)度的停車速度慢。教訓(xùn)：仍要加強(qiáng)巡回檢查，加強(qiáng)細(xì)小問題的注意，應(yīng)在緊急停車后再處理?！景咐?】事故名稱：氫氣泵引著火。

發(fā)生日期：1978年X月X日。發(fā)生單位：湖北某廠。事故經(jīng)過：當(dāng)氫氣泵跳閘時(shí)，引起氯化氫的流量波動，使得鹽酸合成爐中的氯氫比例失調(diào)，出現(xiàn)了氯過量，進(jìn)行乙炔量調(diào)節(jié)時(shí)與來自混合器的氯化氫氣體發(fā)生混合反應(yīng)，導(dǎo)致著火，發(fā)生死3人，傷1人的事故。原因分析：當(dāng)氫氣泵發(fā)生跳電時(shí)就會引起合成鹽酸爐配比的失調(diào)，容易與混合器的氯化氫氣體反應(yīng)著火。教訓(xùn)：操作工在工作時(shí)要具有強(qiáng)的責(zé)任心，嚴(yán)格控制鹽酸合成爐中氯氫配比，對突發(fā)停電的情況要有事故應(yīng)變能力。二、爆炸案例

【案例1】事故名稱：電解槽爆炸發(fā)生日期：1970年X月X日發(fā)生單位：山東某廠

事故經(jīng)過：電解槽的封料是用黃蠟油做的,這種材料較硬且封不嚴(yán)，致使鹽水漏出造成電解槽的缺水，一名操作工發(fā)現(xiàn)后，就從液位管加鹽水，在加鹽水的過程中將隔膜沖破,使電槽內(nèi)氯中含氫量增加，而他將液位管折起來觀察液位時(shí)產(chǎn)生火花，從而引起氯氫混合氣體的爆炸,該工人被當(dāng)場炸死。原因分析：①當(dāng)電解槽斷鹽水時(shí)，該操作工違反操作規(guī)程。②當(dāng)電解槽隔膜被沖破時(shí)，引起氯氣和氫氣之間的互竄，集聚在氯中含氫量超過3%，遇到火花時(shí)就會發(fā)生爆炸。教訓(xùn)：①企業(yè)加強(qiáng)對電解槽的制作質(zhì)量及安裝。對電解槽的隔膜要進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收，不合格的就要返工。②組裝電槽及補(bǔ)加鹽水時(shí)均需十分注意，防止擦破隔膜，對單臺電解槽鹽水流量特別大的時(shí)候，要及時(shí)作氣體分析，以確定氯中含氫量是否有超標(biāo)。如發(fā)現(xiàn)異常情況必須及時(shí)處理，當(dāng)氯中含氫量超過3％,而又經(jīng)處理無效，就要立即停槽，千萬不能麻痹大意。③對新開電解槽要每半小時(shí)分析一次氯中的含氫量，必要時(shí)可增加分析次數(shù)?！景咐?】事故名稱：連鎖爆炸發(fā)生日期：1985年X月X日發(fā)生單位：浙江某廠

事故經(jīng)過：該也使用的x-2型活爾斯立式電解槽隔膜疏松，從而造成了電槽流量過大，使陽極室液面難以控制，當(dāng)通入直流電后，造成氯內(nèi)含氫量過高，最終引起12臺電解槽連鎖爆炸。原因分析：由于電解槽的隔膜的制作質(zhì)量差，供電部門與電解工段沒有聯(lián)系好，當(dāng)電解槽陽極室的液面尚未達(dá)到