離子膜法制燒堿

離子膜法制燒堿——10化工班第四組全體成員一、世界離子膜法電解裝置發(fā)展歷程（一）第一階段為萌發(fā)成長(zhǎng)期1、“四競(jìng)爭(zhēng)”（1）復(fù)極槽與單極槽的競(jìng)爭(zhēng)復(fù)極槽是低電壓、高電壓，在復(fù)極槽中，各個(gè)陰陽極單元串聯(lián)而成，從而使每個(gè)電槽的槽電流相對(duì)較小，而槽電壓相對(duì)較高，這對(duì)整流效率來將是一般有利的。復(fù)極槽具有流程短，設(shè)備臺(tái)數(shù)少，易采用計(jì)算機(jī)控制，占地面積少，節(jié)省電解廠面積等優(yōu)勢(shì)。單極槽是高電流，低電壓，在單極槽中，電流并聯(lián)式的流經(jīng)各電極對(duì)，由于電流流經(jīng)的通道較長(zhǎng)，致使電壓降較高，唯有把各“電極對(duì)”的尺寸減少或引入內(nèi)部銅導(dǎo)體后，才可將槽電壓降低。初期的離子膜單極槽在運(yùn)行中一旦發(fā)現(xiàn)某槽泄露或者有問題，可與隔膜槽一樣借助停槽開關(guān)，單獨(dú)停槽檢修或者更換，以防止對(duì)其他電槽的影響，不至于因局部事故而影響全廠生產(chǎn)。單極槽可傳入隔膜槽系統(tǒng)逐步替換隔膜槽而成為離子膜法電解。（2）自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)的競(jìng)爭(zhēng)自然循環(huán)是靠電解液的相對(duì)密度差推動(dòng)電解液循環(huán)的，具有動(dòng)力消耗小，循環(huán)量大，對(duì)膜沖擊小，壓力穩(wěn)定，運(yùn)行安全等特點(diǎn)，但是生產(chǎn)符合一般不能低于50%，不像強(qiáng)制循環(huán)那樣有高壓差和因操作上壓差波動(dòng)二造成膜的機(jī)械損傷；強(qiáng)制循環(huán)是采用崩推動(dòng)電解液循環(huán)，增加電解反應(yīng)過程中電解液在電解液內(nèi)部循環(huán)的推動(dòng)力，具有不受低電流負(fù)荷的影響、循環(huán)量易控制等特點(diǎn)，但動(dòng)力消耗大，對(duì)摸沖擊大，壓力不穩(wěn)定。（3）單元槽有效面積的競(jìng)爭(zhēng)單元槽有效面積增大可以有效地提高離子膜利用率，減少更換和維修費(fèi)。但是并非面積越大越好，面積過大，離子交換膜的實(shí)際強(qiáng)度就難以支撐，也會(huì)造成墊圈泄露。（4）壓濾機(jī)式壓緊與單元組合式壓緊的競(jìng)爭(zhēng)壓濾式電解槽是把多個(gè)單元槽用一個(gè)壓緊裝置壓緊加以封閉，特點(diǎn)在于組裝簡(jiǎn)單，膜內(nèi)不受壓，無接觸電壓損失，但需要有較高的壓緊力，密封面加工要精密、單片槽加工精度要求高，存在槽框加工誤差累積問題；單元組合式電解槽是單獨(dú)地將每一電極對(duì)的法蘭夾夾緊，以達(dá)到可靠的密封要求，2、“四趨向”（1）電流密度趨向提高；（2）單元槽數(shù)量趨向增多；（3）單槽產(chǎn)能趨向增大；（4）直流電耗趨向降低。（二）第二階段新發(fā)展時(shí)期（1）2001年，旭硝子公司退出了離子膜電解槽制造業(yè)，將AZEC型電解槽的備品銷售工作轉(zhuǎn)交給氯工程公司，但仍兼營(yíng)離子交換膜。（2）2001年，德國伍德公司于意大利迪諾拉公司合資創(chuàng)辦了伍-迪公司，研發(fā)了高電流密度自然循環(huán)離子膜復(fù)極槽。（3）日本氯工程公司開發(fā)成功BiTAC電解槽是在東槽復(fù)極式電解槽和氯工程公司單極槽實(shí)績(jī)基礎(chǔ)上研發(fā)出來的。（4）日本旭化成公司開發(fā)了完整的供應(yīng)氯堿離子膜工藝系統(tǒng)。（5）中國北京藍(lán)星化工機(jī)械有限公司在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)離子膜電解槽制造基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了離子膜法電解技術(shù)的國產(chǎn)化，達(dá)到了很高的水平。（6）世界離子膜法燒堿技術(shù)裝備制造業(yè)經(jīng)過生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整，呈現(xiàn)出新格局，創(chuàng)新發(fā)展了大型復(fù)極式自然循環(huán)高電流密度低電流消耗的離子膜電解槽。（7）世界上有名的離子膜電解槽制造公司，以縮小陰陽極極距、降低槽電壓換取更加明顯的節(jié)點(diǎn)效果的產(chǎn)品。二．中國離子膜法燒堿的發(fā)展及特點(diǎn)中國離子膜法燒堿歷經(jīng)30年的發(fā)展，生產(chǎn)與消費(fèi)居世界第一位，其發(fā)展具有中國特色，即“兩化、四轉(zhuǎn)向”。1、“兩化”（1）技術(shù)來源多元化。我國離子膜法電解技術(shù)采取了多元引進(jìn)和自主創(chuàng)新相結(jié)合。20多年來有近百家氯堿企業(yè)從日本、美國、英國、意大利、德國等五國八大馳名公司引進(jìn)離子膜法電解技術(shù)裝置，幾乎涵蓋了世界上所有能夠生產(chǎn)離子膜法電解技術(shù)裝置的公司。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到2007年，全國引進(jìn)國外離子膜法電解技術(shù)裝置合計(jì)927.2萬t/a。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國60余家氯堿企業(yè)采用國產(chǎn)離子膜電解槽，總產(chǎn)能規(guī)模已超過380萬t/a，其中，采用高電流密度自然循環(huán)復(fù)極槽的就多達(dá)40余家，產(chǎn)能超過320萬t/a。（2）裝置規(guī)模大型化。生產(chǎn)裝置規(guī)模大型化將會(huì)具有獨(dú)特性、壟斷性和前瞻性，發(fā)達(dá)國家的氯堿工業(yè)正朝著大型化、集中化、經(jīng)濟(jì)規(guī)?；较虬l(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)離子膜燒堿企業(yè)規(guī)模達(dá)到和超過20萬t/a的已達(dá)30多家。2、“四轉(zhuǎn)向”（1）電解法燒堿生產(chǎn)方法由隔膜法為主轉(zhuǎn)向離子膜為主。半個(gè)世紀(jì)以來，我國電解法燒堿一直以隔膜法為主，改革開放以來陸續(xù)從國外引進(jìn)先進(jìn)的離子膜法技術(shù)裝置，尤其跨入21世紀(jì)離子膜法燒堿得到迅猛發(fā)展，新建和改擴(kuò)建燒堿裝置絕大多數(shù)為離子膜法。（2）離子膜法燒堿技術(shù)來源由引進(jìn)國外技術(shù)為主轉(zhuǎn)向自主創(chuàng)新自行研發(fā)為主。20世紀(jì)80年代，企業(yè)采用國外技術(shù)。隨著我國離子膜燒堿的發(fā)展和自主創(chuàng)新研發(fā)的國產(chǎn)化離子膜電解槽的技術(shù)水平不斷提高，進(jìn)入21世紀(jì)至今，采用國機(jī)物形成沉淀，所以應(yīng)加入去離子水。而且反應(yīng)為放熱反應(yīng)，加入去離子水可以進(jìn)行冷卻。（4）淡鹽水脫氯工藝①淡鹽水→淡鹽水儲(chǔ)槽→淡鹽水泵→②氯酸鹽分解反應(yīng)器加熱器→③氯酸鹽分解反應(yīng)器→④脫氯真空泵→⑤脫氯塔→⑥脫氯鹽水泵→⑦亞硫酸鈉儲(chǔ)槽→⑧亞硫酸鈉泵→脫氯后的淡鹽水送化鹽①加入濃度為31wt%的HCl將PH值調(diào)控到約為1.5；②加熱到90oC；③加入31wt%HCl把鹽水的CH+(鹽水的酸度)值調(diào)整到0.5(PH值1以下)；④保持脫氯塔的內(nèi)部壓力在約為250mmHg；⑤使淡鹽水中游離氯的含量大約50mg/L;⑥向脫氯鹽水中加入NaOH把PH值調(diào)整到9-11；⑦用純水配制濃度約為10wt%的亞硫酸鈉溶液；⑧向淡鹽水中加入在亞硫酸鈉罐中用純水配制的濃度約為10wt%的亞硫酸鈉溶液。(5)燒堿蒸發(fā)工段①陰極液→②三效蒸發(fā)器→③二效蒸發(fā)器→（分離器、堿泵、預(yù)熱器）→④一效蒸發(fā)器→液體燒堿①濃度為約32℅的NaOH溶液②濃縮堿液，使其濃度為37℅③二次濃縮，使其濃度為42℅④再次濃縮，使其濃度達(dá)到50%(6)氯氣處理工藝濕氯氣→①氯氣洗滌塔→②Ⅰ段鈦冷卻器→③Ⅱ段鈦冷卻器→④泡沫干燥塔→酸霧捕集器→氯氣壓縮機(jī)壓縮(輸送)用工業(yè)水洗滌；用工業(yè)水冷卻、降溫；用+5℃鹽水進(jìn)一步冷卻到12-15℃用硫酸干燥（濃硫酸具有吸水性），使Cl2含水量≦50ppm廢氣處理：（燒堿液吸收或石灰乳吸收）：燒堿液循環(huán)→冷卻→吸收廢Cl2→次氯酸鈉溶液（7）液氯處理工藝干燥氯氣→（經(jīng)）氯氣除沫器→①列管式氯氣液化器→｛液氯→液氯充裝崗位液氯尾氣→鹽酸合成崗位①與-35℃(8)氫氣處理工藝濕氫氣→①Ⅰ段、Ⅱ段氫氣洗滌塔→氫氣壓縮機(jī)（加壓）→②Ⅰ段氫氣冷卻器→③Ⅱ段氫氣冷卻器→④水捕霧器→氫氣分配臺(tái)（輸送）①用工業(yè)水洗滌，可除去堿霧，降溫，除飽和水蒸汽（H2中含堿霧）；②用工業(yè)水對(duì)其進(jìn)行冷卻（由于H2溫度高）；③用+5℃鹽水進(jìn)行冷卻到12④干燥（由于H2含水量大）（9）鹽酸合成工藝Cl2、H2、尾氯→（緩沖罐、阻火器）→①二合一爐→②雨淋管→③塊孔石墨冷卻器→④降膜吸收塔→中轉(zhuǎn)槽將氣體燃燒生成HCl冷卻HCl進(jìn)一步進(jìn)行冷卻用稀