離子膜燒堿生產(chǎn)流程

精制的飽和食鹽水進入陽極室，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入陰極室，此時陰極室導入的陰極液中含有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)生反應為2H 2e^-=H₂↑；而Na 則可透過離子膜到達陰極室生成NaOH溶液，但在電解開始時，為增強溶液導電性，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。

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)，遠不能達到電解要求，因此必須經(jīng)過提純精制。

一次鹽水

一次澄清鹽水的制備是氯堿生產(chǎn)工藝至關重要的工段，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、澄清、砂濾，然后再經(jīng)炭素燒結管過濾器過濾。近幾年新建氯堿裝置一次鹽水工藝大都采用膜過濾技術制取精制鹽水，該工藝路線省去了砂濾器、炭素燒結管過濾器。經(jīng)生產(chǎn)實踐證明，經(jīng)膜過濾分離方法制得的一次鹽水質(zhì)量指標、設備投資等都比傳統(tǒng)工藝理想。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備是螯合樹脂塔，分二塔式和三塔式流程。塔的運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實現(xiàn)，PLC與集散控制系統(tǒng)DCS可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；也可以直接由DCS實現(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入濕氯氣總管。建議采用真空法淡鹽水脫氯工藝技術。

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，在實踐應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。

泡沫塔的特點是結構簡單、造價低、塔板數(shù)多；缺點是操作彈性小、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。

泡罩塔的特點介于泡沫塔與填料塔之間，塔板數(shù)多，壓降與泡沫塔相當，操作彈性比較大。

經(jīng)過對以往經(jīng)驗的總結、比較，應選擇二段干燥；一段為填料干燥塔，二段采用泡罩干燥塔。

氯氣輸送設備有兩種形式，一種是液環(huán)泵，另一種是離心式壓縮機。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。離心式壓縮機具有輸送量大、排氣壓力較高、運轉平衡、得以改善工作環(huán)境等優(yōu)點。該設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。

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，能耗低。

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》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鍵儀表。

2.以25萬噸-年離子膜燒堿裝置為例，進行了DCS測點統(tǒng)計。

3.基于國產(chǎn)大型DCS MACS系統(tǒng)，進行了該裝置的DCS硬件配置設計和軟件組態(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。 2100433B

《離子膜燒堿控制技術》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、設備裝置特點以及生產(chǎn)控制要求、運行工況要求與技術性能指標要求等，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》可作為氯堿行業(yè)技術人員的培訓或參考用書，也可作為高等院校自動化專業(yè)的輔助教材及相關技術人員的參考用書。

離子膜燒堿生產(chǎn)技術

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

本書是以真實產(chǎn)品離子膜法燒堿生產(chǎn)工藝流程為內(nèi)容設計主線，闡述了當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。在一次鹽水制備過程中融入了流體輸送、流體輸送典型機械、膜分離技術、非均相物系分離化工單元操作技術以及崗位操作等基本技能；

目錄

工作任務概述1

01產(chǎn)品介紹1

011氯堿工業(yè)的基本特點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工作計劃任務安排5

03完成工作任務的生產(chǎn)工藝流程說明5

04生產(chǎn)過程中的技術管理與工作要求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、學中做崗位能力訓練題8

任務1一次鹽水制備10

11生產(chǎn)作業(yè)任務——一次鹽水制備10

12一次鹽水制備子任務——鹽水溶液輸送11

121流體力學研究對象11

122化工流體的流動12

123液體輸送工作過程——流體輸送機械31

124崗位操作技能訓練46

125做中學、學中做崗位技能訓練題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工作任務總結與提升101

15做中學、學中做崗位技能訓練題102

任務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對一次鹽水的質(zhì)量指標要求104

224完成二次鹽水精制任務的基礎工作——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131

25二次鹽水精制后鹽水的質(zhì)量控制指標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訓 133

28工作任務總結與提升133

29做中學、學中做崗位技能訓練題133

任務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)應用案例——離子交換膜電解槽140

任務4氯氫氣處理176

41生產(chǎn)作業(yè)計劃——氯氫氣處理任務安排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?97

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200

49氯氫氣處理工作過程化工仿真實訓200

410工作任務總結與提升200

411做中學、學中做崗位技能訓練題201

任務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202

52液氯生產(chǎn)任務完成工作過程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?，F(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不正常現(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)工藝仿真操作實訓233

57完成崗位的工作任務總結與提升234

58做中學、學中做崗位技能訓練題234

參考文獻235 2100433B