離子膜燒堿工藝設(shè)計

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?。所以一次精制鹽水工藝采用膜過濾器過濾工藝。

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10wtppm左右。若使鈣、鎂離子含量降到20wtppb的水平，必須用螯合樹脂處理。

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。

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)。

氯氫處理

1、氯氣處理

由電解槽出來的濕氯氣，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)。氯氣冷凝下來的氯水回收送淡鹽水脫氯工序。

對于干燥部分，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、二段泡沫塔；

c、一段填料塔、二段泡罩塔。

國內(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)簡單、造價低、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100-200mm H₂O，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之間，塔板數(shù)多，壓降與泡沫塔相當(dāng)，操作彈性比較大。

經(jīng)過對以往經(jīng)驗的總結(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。

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)泵對氯氣含水量要求不苛刻，但動力消耗大，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)泵相比節(jié)電50%，但要求氯氣中含水量<100wtppm，適用5萬噸/年燒堿規(guī)模以上的裝置輸送氯氣。

建議氯氣處理工藝方案：濕氯氣經(jīng)氯水洗滌，鈦管換熱器，氯氣除鹽、降溫后經(jīng)一段填料塔、二段泡罩塔干燥，使氯氣含水量≤50wtppm，氯氣輸送選用大型離心式氯氣壓縮機(jī)。

2、氫氣處理

由電解槽出來的氫氣溫度高、含水量大、且含堿霧，故必須進(jìn)行冷卻。冷卻系統(tǒng)分直接冷卻和間接冷卻兩種，建議選擇氫氣洗滌塔直接洗滌冷卻降溫、列管換熱器間接冷卻，水環(huán)式氫氣壓縮機(jī)輸送。

3、廢氯氣處理

廢氯氣處理接納開、停車時的低濃度氯氣和事故狀態(tài)下氯氣系統(tǒng)的泄壓氯氣，可采用燒堿液吸收或石灰乳吸收，石灰乳吸收效果差，設(shè)備龐大，需連接攪拌，動力消耗高，操作環(huán)境惡劣。建議選擇燒堿液循環(huán)、冷卻、吸收廢氯氣，制成次氯酸鈉溶液。

氯氣液化

通常根據(jù)氯氣壓縮機(jī)壓力的不同，將氯氣液化方式分為高壓法、中壓法和低壓法三種。高壓法消耗冷凍量少，不需要制冷機(jī)，能耗低。

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 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。

精制的飽和食鹽水進(jìn)入陽極室，純水（加入一定量的NaOH溶液）加入陰極室，通電后H₂O在陰極表面放電生成H₂，Na 則穿過離子膜由陽極室進(jìn)入陰極室，此時陰極室導(dǎo)入的陰極液中含有NaOH；Cl^-則在陽極表面放電生成Cl₂。電解后的淡鹽水則從陽極室導(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，為增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性，同時又不引入新雜質(zhì)，陰極室水中往往加入一定量NaOH溶液。

1、燒堿質(zhì)量高，可滿足化纖、制藥等行業(yè)對高純燒堿的質(zhì)量要求。

2、減少能源消耗。

3、無污染，離子膜法氯堿生產(chǎn)沒有廢物，不存在水銀法制堿的汞污染和隔膜法制堿的石棉廢物等污染問題。

4、產(chǎn)物氯氣純度高，通常氯氣純度>99%，是很好的有機(jī)氯生產(chǎn)原料。

5、產(chǎn)物氫氣純度高通常氫氣純度>99%，可直接用于要求高純氫的場合。

《離子膜燒堿控制技術(shù)》以離子膜燒堿裝置為對象：

1.分析了該裝置的生產(chǎn)工藝檢測控制要求，進(jìn)行了主要控制及聯(lián)鎖方案的研究，合理選擇并介紹了該裝置中所使用的關(guān)鍵儀表。

2.以25萬噸-年離子膜燒堿裝置為例，進(jìn)行了DCS測點(diǎn)統(tǒng)計。

3.基于國產(chǎn)大型DCS MACS系統(tǒng)，進(jìn)行了該裝置的DCS硬件配置設(shè)計和軟件組態(tài)編程，提供離子膜燒堿裝置控制系統(tǒng)的全方位解決方案。

4.并且闡述了裝置中所用到的整流系統(tǒng)及整流技術(shù)。 2100433B

《離子膜燒堿控制技術(shù)》針對25萬噸/年離子膜燒堿裝置，介紹了裝置中所用到的自動化儀表和過程控制系統(tǒng)，分析了離子膜燒堿的生產(chǎn)工藝流程、設(shè)備裝置特點(diǎn)以及生產(chǎn)控制要求、運(yùn)行工況要求與技術(shù)性能指標(biāo)要求等，制定了離子膜燒堿裝置的總體控制方案；介紹了DCS硬件配置設(shè)計和軟件組態(tài)編程、離子膜燒堿裝置中樹脂塔的DCS邏輯控制程序開發(fā)、整個裝置的安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)設(shè)計，提供了從硬件到軟件的離子膜燒堿裝置控制的全方位解決方案。

《離子膜燒堿控制技術(shù)》可作為氯堿行業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)或參考用書，也可作為高等院校自動化專業(yè)的輔助教材及相關(guān)技術(shù)人員的參考用書。

離子膜燒堿生產(chǎn)技術(shù)

所屬類別

教材 >> 高職 >> 高職化工

作者：王世榮、高娟 主編

出版日期：2015年5月 書號：978-7-122-22708-9

開本：16K　787×1092　1/16 裝幀：平 版次：1版1次 頁數(shù)：235頁

本書是以真實(shí)產(chǎn)品離子膜法燒堿生產(chǎn)工藝流程為內(nèi)容設(shè)計主線，闡述了當(dāng)今離子膜法燒堿生產(chǎn)典型工藝過程，主要包括了一次鹽水制備、二次鹽水精制、精制鹽水電解、氯氫氣處理和液氯生產(chǎn)五個方面的生產(chǎn)任務(wù)。在一次鹽水制備過程中融入了流體輸送、流體輸送典型機(jī)械、膜分離技術(shù)、非均相物系分離化工單元操作技術(shù)以及崗位操作等基本技能；

目錄

工作任務(wù)概述1

01產(chǎn)品介紹1

011氯堿工業(yè)的基本特點(diǎn)2

012離子膜法電解制堿的歷史3

013離子膜法與隔膜法、水銀法制堿方法比較5

02工作計劃任務(wù)安排5

03完成工作任務(wù)的生產(chǎn)工藝流程說明5

04生產(chǎn)過程中的技術(shù)管理與工作要求6

05安全環(huán)保與健康文明生產(chǎn)原則7

06課程性質(zhì)與地位8

07做中學(xué)、學(xué)中做崗位能力訓(xùn)練題8

任務(wù)1一次鹽水制備10

11生產(chǎn)作業(yè)任務(wù)——一次鹽水制備10

12一次鹽水制備子任務(wù)——鹽水溶液輸送11

121流體力學(xué)研究對象11

122化工流體的流動12

123液體輸送工作過程——流體輸送機(jī)械31

124崗位操作技能訓(xùn)練46

125做中學(xué)、學(xué)中做崗位技能訓(xùn)練題47

13一次鹽水的生產(chǎn)過程49

131生產(chǎn)原料——原鹽49

132粗制鹽水制備與Mg2 去除的工藝流程50

133Ca2 去除的工藝流程53

134SO2-4的去除72

135鹽泥的洗滌與處理73

136一次鹽水生產(chǎn)的開停車操作97

14工作任務(wù)總結(jié)與提升101

15做中學(xué)、學(xué)中做崗位技能訓(xùn)練題102

任務(wù)2二次鹽水精制103

21生產(chǎn)作業(yè)計劃——二次鹽水精制生產(chǎn)任務(wù)103

22二次鹽水精制過程103

221二次鹽水精制工藝流程圖103

222二次鹽水精制工藝流程敘述104

223二次鹽水精制工序?qū)σ淮嘻}水的質(zhì)量指標(biāo)要求104

224完成二次鹽水精制任務(wù)的基礎(chǔ)工作——傳熱操作105

225螯合樹脂精制鹽水的工作過程128

226螯合樹脂塔的開停車操作129

23鹽水二次精制的工藝操作要點(diǎn)130

24二次鹽水精制過程中常見的異常原因及處理方法130

241ClO-未被去除130

242二次精制鹽水Ca2 、Mg2 超標(biāo)131

25二次鹽水精制后鹽水的質(zhì)量控制指標(biāo)131

26二次精制工藝操作崗位原始記錄131

27二次精制崗位工藝操作仿真實(shí)訓(xùn) 133

28工作任務(wù)總結(jié)與提升133

29做中學(xué)、學(xué)中做崗位技能訓(xùn)練題133

任務(wù)3精制鹽水電解135

31生產(chǎn)作業(yè)計劃——精制鹽水電解工作任務(wù)135

32精制鹽水電解的基本過程135

321電解過程的基本定律135

322重要概念解讀136

323工業(yè)應(yīng)用案例——離子交換膜電解槽140

任務(wù)4氯氫氣處理176

41生產(chǎn)作業(yè)計劃——氯氫氣處理任務(wù)安排176

42氯氣處理工藝生產(chǎn)過程177

421氯氣物化性質(zhì)177

422氯氣處理過程工藝流程示意圖177

423氯氣處理過程的工藝流程敘述180

424事故氯氣處理193

425氫氣的洗滌冷卻193

426氫氣壓縮輸送194

43氯氫氣處理開停車操作194

44氯氫氣處理過程的正常工藝條件196

45氯氫氣處理過程的生產(chǎn)正?？刂浦笜?biāo)197

46氯氫氣處理過程的不正常現(xiàn)象的原因和處理方法197

47氯氫氣處理工作過程的原始記錄198

48氯氫氣處理工作崗位上的安全要領(lǐng)200

49氯氫氣處理工作過程化工仿真實(shí)訓(xùn)200

410工作任務(wù)總結(jié)與提升200

411做中學(xué)、學(xué)中做崗位技能訓(xùn)練題201

任務(wù)5液氯生產(chǎn)202

51生產(chǎn)作業(yè)計劃——液氯生產(chǎn)工作任務(wù)202

52液氯生產(chǎn)任務(wù)完成工作過程202

521液氯液化目的與方法202

522氯氣液化工藝流程203

523氯氣液化工作條件204

524液氯生產(chǎn)的開停車操作227

53生產(chǎn)崗位正常操作控制工藝條件229

54不正?，F(xiàn)象原因和處理方法229

541不正?，F(xiàn)象之一的原因和處理方法229

542不正常現(xiàn)象之二的原因和處理方法230

543不正?，F(xiàn)象之三的原因及處理方法 230

544不正?，F(xiàn)象之四的原因及處理方法230

545不正?，F(xiàn)象之五的原因及處理方法231

546不正?，F(xiàn)象之六的原因及處理方法231

547不正?，F(xiàn)象之七的原因及處理方法231

55液氯生產(chǎn)工藝操作崗位原始記錄231

56液氯生產(chǎn)工藝仿真操作實(shí)訓(xùn)233

57完成崗位的工作任務(wù)總結(jié)與提升234

58做中學(xué)、學(xué)中做崗位技能訓(xùn)練題234

參考文獻(xiàn)235 2100433B