一次鹽水 二次鹽水 電解

一次鹽水、二次鹽水、及電解工序簡介

由葉縣地下鹽田化鹽后輸送過來的300-310g/l的粗鹽水溶液首先進(jìn)入前折流槽，在折流槽的入口處，加入一定量的次氯酸鈉溶液，以分解鹽水中的藻類等有機(jī)物質(zhì)；同時在前折流槽的中部加入鹽酸，以調(diào)節(jié)粗鹽水中的過堿量。為使上述反應(yīng)完全，粗鹽水經(jīng)過前折流槽后還需進(jìn)入前反應(yīng)桶。在前反應(yīng)桶中，通過不斷攪拌，使反應(yīng)更充分、更完全。

反應(yīng)完全后的鹽水用加壓泵經(jīng)氣水混合器送入加壓融氣罐，并經(jīng)文丘里混合器與FeCl3充分混合后進(jìn)入預(yù)處理器。通過加入一定量的壓縮空氣，使得粗鹽水中溶入一定量的空氣，可形成氣浮效應(yīng)。加壓罐壓力為0.16-0.2Mpa。

鹽水從切線方向進(jìn)入預(yù)處理器的凝聚反應(yīng)室，鹽水中的氫氧化鎂及其它一些輕質(zhì)不溶物附在氣泡表面上浮到預(yù)處理器上面，較重的物質(zhì)則沉降到處理器底部，清鹽水則經(jīng)溢流管到后折流槽。

鹽水進(jìn)入后折流槽后加純堿，以除去鹽水中的Ca2+，加入亞硫酸鈉，以除去鹽水中的游離氯。為了確保反應(yīng)充分，折流槽后還串聯(lián)兩臺后反應(yīng)桶，并用攪拌器予以充分?jǐn)嚢�，反�?yīng)后的鹽水進(jìn)入鹽水中間槽，并由過濾器進(jìn)液泵送入HVM膜過濾器進(jìn)行過濾。

在HVM膜過濾器中，鹽水緩慢穿過過濾袋，從過濾器上部清液腔中流出，而鹽水中的固體懸浮物則被過濾袋截留在其表面。經(jīng)過戈?duì)柲み^濾器過濾后，鹽水中固體懸浮物降至≤8ppm。此時，過濾所得鹽水即可送至精鹽水貯槽，通過精鹽水泵輸送，供電解裝置使用。此外，經(jīng)過濾一段時間后，HVM膜過濾器中的過濾袋表面濾渣達(dá)到一定厚度時，HVM膜過濾器進(jìn)行自動返洗。在運(yùn)行一段較長時間后，過濾袋表面會結(jié)垢，須在結(jié)垢還沒有較硬時進(jìn)行清洗，以防過濾袋硬化壞損壞。清洗凱膜過濾器時，先將過濾器內(nèi)的液體全部排空，并打開過濾器管板上的盲板。然后將酸液槽中配制的15%左右的鹽酸溶液用酸泵（P-510）送入過濾器，要求加入的酸液浸滿膜過濾袋，但必須在管板以下。開啟過濾器底部的壓縮空氣氣動閥，用壓縮空氣鼓泡攪拌45分鐘。

來自鹽水工序的一次鹽水進(jìn)入過濾鹽水貯槽，再由過濾鹽水泵送至鹽水加熱器，加熱至工藝要求溫度（55℃-60℃）然后送入螯合樹脂塔，通過螯合樹脂離子交換除去其中的鈣、鎂等其他多價離子。樹脂塔采用三塔式操作。（正常運(yùn)轉(zhuǎn)時兩臺串聯(lián)運(yùn)行，第一臺為工作塔，第二臺檢查把關(guān)；一塔再生備用，每24小時切換一次。）切換下來的樹脂塔中的樹脂吸附了大量的陽離子，用酸、堿另行再生（濃度為31的酸與純水混合成濃度約為7的稀酸液，；濃度為32的堿與純水混合成濃度約為4的稀堿液）。

從樹脂塔出來的二次精制鹽水經(jīng)過樹脂捕集器后進(jìn)入精制鹽水儲罐，再由精制鹽水泵送至鹽水高位槽，然后自流入電解槽、進(jìn)入每臺電解槽的陽極液進(jìn)料總管，然后經(jīng)軟管進(jìn)入每個陽極室，精制鹽水在陽極室中進(jìn)行電解，產(chǎn)生氯氣和淡鹽水，此時淡鹽水的濃度降低，電解后產(chǎn)生的氯氣和淡鹽水的混合物通過軟管匯集排入陽極液出口總管，并在總管中進(jìn)行氣體和液體的初步分離。淡鹽水在淡鹽水總管匯集后進(jìn)入淡鹽水循環(huán)槽，有淡鹽水泵送至脫氯塔，氯氣在脫氯塔頂部經(jīng)過氯氣冷卻器被真空泵抽走，冷卻下來的氯水被送入陽極液排放槽，被分離出的氯氣進(jìn)入氯氣總管，脫氯后的淡鹽水（加堿32），由脫氯鹽水泵送回至一次鹽水工段（加亞硫酸鈉11），一少部分淡鹽水被送回精制鹽水管道與精制鹽水一同進(jìn)入電解槽，氯氣在氯氣總管中匯集后送入淡鹽水循環(huán)槽頂部，經(jīng)氯氣總管送出界區(qū)。陰極液由堿液高位槽自流入電解槽，進(jìn)入每臺電解槽的陰極液進(jìn)料總管，然后經(jīng)軟管進(jìn)入每個陰極室（為了確保堿濃度在規(guī)定值，入槽前加入一定量的純水），堿液在陰極室中進(jìn)行電解產(chǎn)生氫氣和燒堿，點(diǎn)解產(chǎn)生的氫氣和燒堿的混合物通過軟管匯集排入陰極出口總管，并在總管中進(jìn)行氣體和液體的初步分離，堿液會合后進(jìn)入堿液循環(huán)槽，一部分堿液由堿液循環(huán)泵送至堿液冷卻器加熱至工藝要求溫度（82℃-88℃），然后送入堿液高位槽自流入電解槽；另一部分堿作為成品堿被送至成品堿冷卻器進(jìn)行冷卻，冷卻后送出界區(qū)。

擴(kuò)展閱讀：一、二次鹽水精制的流程及敘述

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離子膜法制堿是當(dāng)今氯堿工業(yè)中崛起的新技術(shù),離子膜燒堿不僅質(zhì)量好,能耗低,而且從根本上解決了由石棉隔膜法制堿造成的石棉絨對水質(zhì)的污染和對操作人員健康的影響。它可用于棉紡、化纖、醫(yī)藥、造紙和食品工業(yè),近年來,對燒堿的需求明顯上升,特別是紡織業(yè),在加入WTO后漸漸復(fù)蘇,對燒堿及其聯(lián)產(chǎn)品氯氣的需求迅速增加。離子膜法制堿技術(shù)具有國際先進(jìn)水平,被國家確定為化工重點(diǎn)發(fā)展的七大工程之一。同時符合國家提倡的企業(yè)“做大、做強(qiáng)、做優(yōu)”及“高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)高新技術(shù)化、優(yōu)化企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)”的產(chǎn)業(yè)政策,通過采用新技術(shù)、新工藝,提高產(chǎn)品質(zhì)量,降低原料消耗,減少“三廢”排放,實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)[7]。

1生產(chǎn)方法

1.1工藝路線的選擇[2]

目前世界上生產(chǎn)燒堿的方法有4種:隔膜法、水銀法、離子膜法、苛化法。隔膜法、水銀法和離子膜法都是通過電解鹽水生產(chǎn)燒堿;而苛化法則是以石灰和純堿為原料制取燒堿。苛化法目前僅在少數(shù)地區(qū)采用,我國苛化法燒堿僅占總產(chǎn)量的1.5%左右。水銀法燒堿含鹽量低,產(chǎn)品濃度高,質(zhì)量好,但是該法對環(huán)境污染嚴(yán)重,其汞害對人體有很大危害,聯(lián)合國環(huán)境保護(hù)組織已要求逐步取代該法。隔膜法在國內(nèi)外均廣泛采用,該法早期為石墨陽極電解槽,在組裝電槽中會產(chǎn)生大量鉛和瀝青煙霧,在操作中會生成石棉絨堿性污水和石棉絨粉塵,同時該

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法能耗非常大,因此從20世紀(jì)70年代國內(nèi)外開始用金屬陽極電槽取代石墨陽極電槽。目前發(fā)達(dá)國家已完全淘汰石墨陽極電解槽。我國的石墨陽極裝置每年尚有約20多萬t的產(chǎn)量,國家已將其列入淘汰類工業(yè)生產(chǎn)能力。與石墨法相比,金屬陽極隔膜法在技術(shù)上有了很大的提高,但能耗依然較高,產(chǎn)品質(zhì)量較差,同時仍存在一定的石棉絨污染問題。離子膜法是20世紀(jì)80年代發(fā)展的新技術(shù),能耗低,產(chǎn)品質(zhì)量高,且無有害物質(zhì)的污染,是較理想的燒堿生產(chǎn)方法。與金屬陽極隔膜法相比,離子膜法具有以下優(yōu)點(diǎn):

(1)工藝流程簡單。由于離子膜法電解液濃度高,因此不需要蒸發(fā)工段即可獲得30%以上的產(chǎn)品。

(2)能耗低。由于不需要蒸發(fā)工段,大大減少了蒸汽的消耗,同時電解工段的電耗和循環(huán)水耗也大幅度降低,一般離子膜法比隔膜法總能耗低30%以上。

(3)污染程度低。離子膜法生產(chǎn)裝置排出的廢液、廢氣均能做到回收利用,達(dá)標(biāo)排放,對環(huán)境幾乎沒有污染。

(4)產(chǎn)品純度高。離子膜堿為高純度產(chǎn)品,可滿足紡織化纖行業(yè)對高純堿的要求。

(5)裝置占地少。離子膜法裝置占地較隔膜法裝置要少40%～50%。

(6)生產(chǎn)穩(wěn)定,安全性高。離子膜法生產(chǎn)彈性較大,電槽能適應(yīng)電流負(fù)荷的較大幅度變化,迅速調(diào)節(jié)生產(chǎn)負(fù)荷;同時離子膜法開停車安全方便,操作維修簡單,勞動強(qiáng)度低。

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20世紀(jì)80年代,我國離子膜燒堿裝置全部采用引進(jìn)的技術(shù);20世紀(jì)90年代,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化離子膜法電解槽已逐步推廣,但采用引進(jìn)技術(shù)的裝置仍居多數(shù);進(jìn)入21世紀(jì),復(fù)極式電解槽急速發(fā)展,數(shù)量大大超過單極式電解槽,尤其是近幾年在氯堿行業(yè)一統(tǒng)天下,在新建或改擴(kuò)建離子膜燒堿裝置時,選擇高電流密度、自然循環(huán)復(fù)極式離子膜法電解槽已成為絕大多數(shù)氯堿企業(yè)的共識。國內(nèi)北京化工機(jī)械廠于1994年研制成功復(fù)極式離子膜電解槽,201*年北京化工機(jī)械廠又研制成功單極式離子膜電解槽。目前國內(nèi)采用國產(chǎn)化技術(shù)建設(shè)的電解裝置已有30多套,總能力近80萬ta-1。在我國與離子膜電解槽配套的部件也已基本實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化,實(shí)現(xiàn)了離子膜法燒堿生產(chǎn)裝備的成套供貨。離子膜法燒堿的電解技術(shù)分為復(fù)極式和單極式兩種,從國內(nèi)引進(jìn)的各公司技術(shù)和國產(chǎn)化技術(shù)來看,無論是單極槽還是復(fù)極槽在技術(shù)上都是先進(jìn)可靠的,各具優(yōu)勢。1.2生產(chǎn)工藝流程

離子膜燒堿生產(chǎn)工藝流程示意圖見圖[2]。

原鹽首先送鹽水工段,在鹽水工段首先除硫酸根,再通過干鹽飽

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和,加入氫氧化鈉、碳酸鈉、氯化鐵,經(jīng)過預(yù)處理器及膜過濾器,用鹽酸中和變成一次精鹽水。一次精鹽水送入螯合樹脂塔進(jìn)行二次精制,精制出的二次精鹽水調(diào)配后送到離子膜電解槽。電解出兩股物料,陽極液經(jīng)過分離,氯氣送至氯氫處理總管,淡鹽水通過消除游離氯后送至鹽水工段;陰極液經(jīng)過分離,濕氫氣送至氫氣處理工序,堿液至堿液循環(huán)缸,一部分32%液堿冷卻后送至酸堿站,另一部分進(jìn)電解槽參加循環(huán)。濕氯氣用泵抽入氯氫處理工序,經(jīng)過洗滌、冷卻干燥后送至液氯工段,一部分氯氣送至氯氣用戶,一部分氯氣冷卻后變成液氯,液氯用于包裝或氣化后送至成品氯用戶,未被液化的尾氯送至鹽酸工段做鹽酸。濕氫氣用泵抽入氯氫處理工序,經(jīng)過洗滌、冷卻送至氫氣用戶。液氯工段產(chǎn)生的尾酸與氯氫處理工序送來的氫氣在鹽酸工段合成生產(chǎn)高純鹽酸或合成工業(yè)鹽酸。高純鹽酸返送至離子膜電槽工序。

2市場分析2.1國際市場[1]

自20世紀(jì)90年代以來,隨著造紙、紡織、洗滌劑等行業(yè)的發(fā)展,世界燒堿需求一直呈上升勢頭。1995年全球燒堿需求總量為3950萬t,到201*年全球燒堿需求量達(dá)到5117萬t。1995～201*年全球燒堿需求量年平均增長率為2.0%,201*～201*年增長率為2.4%。據(jù)《中國化工市場信息》有關(guān)資料中專家的預(yù)測,201*～201*年需求量年均增長率約在3.4%。據(jù)統(tǒng)計,在世界范圍內(nèi)的燒堿消費(fèi)構(gòu)成中,化學(xué)工業(yè)所占比

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例呈上升趨勢,其中有機(jī)化學(xué)品消費(fèi)燒堿約21%,無機(jī)化學(xué)品領(lǐng)域?qū)�燒堿的需求排名第二,占18%,造紙行業(yè)占16%,其他領(lǐng)域占45%。目前全世界有500多家氯堿公司,201*年總生產(chǎn)能力約為5955.3萬ta-1,其中14家大氯堿公司占了世界總生產(chǎn)能力的45%,最大的6家分別是Dow化學(xué)、西方化學(xué)、ICI、PPG工業(yè)、Solvay和Bayer公司。201*～201*年世界燒堿生產(chǎn)能力年均增長率約為1.1%,其增長集中在亞洲、中東和非洲,其中亞洲增幅為2.6%,中東增幅為4.7%,而南、北美及東、西歐地區(qū)幾乎處于停滯狀態(tài),甚至負(fù)增長。2.2國內(nèi)市場[1]

據(jù)中國氯堿工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,201*年我國燒堿生產(chǎn)企業(yè)共有大中小型246家,總生產(chǎn)能力約在1340萬ta-1,遍及全國除西藏以外的29個省、市、自治區(qū)。大中型企業(yè)主要分布于沿海東部地區(qū),中部和西部地區(qū)企業(yè)較少。

我國1999年和201*年產(chǎn)量分別達(dá)556.9萬t和667.9萬t,比上年分別增長9.5%和19.9%,其增長幅度較大。到201*年燒堿產(chǎn)量達(dá)到1240萬t,1998～201*年燒堿產(chǎn)量年均增長率為13.57%,說明近幾年聚氯乙烯的快速發(fā)展對氯的需求量大幅增長,刺激了燒堿的生產(chǎn),使其產(chǎn)量大幅提高。201*年1～6月,我國燒堿產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了717.8萬t,同期增長了20%。

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3市場前景[1]

我國的燒堿行業(yè)屬于傳統(tǒng)的基礎(chǔ)化工產(chǎn)業(yè),其行業(yè)特點(diǎn)是集中度低、規(guī)模小、廠家多、市場屬性強(qiáng)。并且隨著目前原材料、能源供應(yīng)日趨緊張和價格上漲,使得各生產(chǎn)廠家都面臨著考驗(yàn)。為了爭取客戶,保證銷售渠道的穩(wěn)定,在原材料能源價格上漲的同時,燒堿價格增長幅度并不同步,也就等同于在降低銷售價格。這種現(xiàn)象毫無疑問地給企業(yè)經(jīng)營帶來了很大的壓力,同時說明了目前的國內(nèi)燒堿市場競爭已經(jīng)達(dá)到了激烈的程度。

燒堿屬于“三酸兩堿”之一,是基本化工原料,其作用是其他產(chǎn)品所不能替代的。因其和純堿在化學(xué)性質(zhì)上存在某種共同屬性,在純堿價格低廉的時候,一些行業(yè)利用純堿代替離子膜燒堿來使用。但這種情況很少出現(xiàn),何況純堿也有其廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,其未來的發(fā)展方向決不會是用來做燒堿的替代品。所以,目前燒堿行業(yè)中,來自替代品的威脅可以忽略不計。

橫向分析我國的燒堿行業(yè),可以看出目前各地氯堿行業(yè)調(diào)整的變化、地區(qū)投資的發(fā)展、物流成本的影響,使得作為液體產(chǎn)品的燒堿的銷售區(qū)域化趨勢逐漸明朗化。為了壯大本區(qū)域的燒堿行業(yè),今后各區(qū)域都將會加速培育自己的優(yōu)勢市場,會積極調(diào)整本區(qū)域內(nèi)燒堿產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),逐步淘汰那些生產(chǎn)技術(shù)落后、管理混亂、贏利能力差的小廠,代之以先進(jìn)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)規(guī)模的新型企業(yè),以提高對市場的控制能力。燒堿行業(yè)的這種區(qū)域化趨勢將為新進(jìn)入企業(yè)提供機(jī)會。

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4離子膜燒堿裝置的工藝設(shè)計

4.1一次鹽水

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)�結(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)�結(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。,4.2二次鹽水精制

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10wtppb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。

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4.3電解工藝[3]

現(xiàn)在能夠提供離子膜電解槽的專利商有旭化成、伍迪、氯工程、北化機(jī)等廠家，這幾家公司的技術(shù)都是成熟的。槽型為復(fù)極式自然循環(huán)離子膜電解槽。

9Z*L3f4p&M7S4.4淡鹽水脫氯[8]

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)。d"[1

m4.5氯氫處理

4.5.1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

[6]

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；

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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100-200mmH2O，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制堿，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(yàn)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。

目前氯氣輸送設(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)。

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4.5.2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。

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。4.6氯氣液化[5]

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。但對氯氣處理工藝、氯氣輸送設(shè)備的要求高，增加投資費(fèi)用。因此，國內(nèi)一般采用中、低壓液化方法生產(chǎn)液氯。本工段選擇帶經(jīng)濟(jì)器補(bǔ)償螺桿壓縮機(jī)的成套制冷機(jī)組。4.7氯化氫合成及鹽酸

國內(nèi)外生產(chǎn)鹽酸的方法主要有三種：即三合一工藝；熱回收分體式工藝；分體式工藝。1三合一工藝具有工藝流程短，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備維修量較大。熱回收分體式工藝具有操作容易，設(shè)備維修簡單，熱回收利用率高等優(yōu)點(diǎn)，但工藝流程長，設(shè)備加工要求高。分體式工藝具有操作容易、設(shè)備維修簡單、產(chǎn)品質(zhì)量控制容易等優(yōu)點(diǎn)通

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過對三種工藝流程比較，從操作方便及設(shè)備統(tǒng)一考慮，采用第三種工藝生產(chǎn)鹽酸。4.8蒸發(fā)

4.8.1離子膜法堿液蒸發(fā)的特點(diǎn)[4]

(1)流程簡單，簡化設(shè)備，易于操作

由于離子膜堿液僅含有極微量的鹽，所以，在其整個蒸發(fā)濃縮過程中，即使是生產(chǎn)99%的固堿，也無須除鹽。這就是極大的簡化了流程設(shè)備，即隔膜堿蒸發(fā)必須有的除鹽的設(shè)備及工藝工程都被取消（如旋液分離器、鹽沉降槽、分離機(jī)、回收母液貯罐等），而且，由于在蒸發(fā)過程中沒有鹽的析出，也就很難發(fā)生管道阻塞，系統(tǒng)打水問題，使操作容易進(jìn)行。

(2)度高，蒸發(fā)水量少，蒸汽消耗低

離子膜法堿液的濃度高，一般在30%～33%，比隔膜法堿液的10%～11%要高很大，因而大量的減少了濃縮所用的蒸汽。若以32%的堿液為例，如果產(chǎn)品的濃度為50%，則每噸50%的成品堿需蒸出水量為：

而隔膜法電解堿液若同樣濃縮到50%，則一般要蒸出6.5t的水量（隔膜堿液濃度按10.5%計）。也就是說，濃縮到同樣的50%，離子膜堿液蒸發(fā)比隔膜堿液蒸發(fā)少蒸出約5.4t水。由于蒸發(fā)水量的減少，

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蒸汽消耗就大幅度下降。以雙效流程為例，一般僅耗汽0.73～0.78t/t（100%堿），另外蒸汽的空間也相應(yīng)的減少，使設(shè)備的投資也相應(yīng)的降低。

4.8.2影響堿液蒸發(fā)的因素[4]

(1)生蒸汽壓力

蒸汽是堿液蒸發(fā)中的主要熱源，生蒸汽（或稱一次蒸汽）的壓力高低對蒸發(fā)能力有很大的影響。通常較高的一次蒸汽壓力，使系統(tǒng)獲得較大的溫差，單位時間所傳遞的熱量也相應(yīng)的增加，因而也使裝備具有較大的生產(chǎn)能力。

當(dāng)然，蒸汽壓力也不能過高，因?yàn)檫^高的蒸汽壓力容易使加熱管內(nèi)堿液溫度上升過高，造成液體的沸騰，形成汽膜，降低了傳熱系數(shù)，反而使裝備能力受到影響。

同樣，蒸汽壓力偏低，經(jīng)過加熱器的堿液不能達(dá)到需要的溫度，減少了單位時間內(nèi)的蒸發(fā)量，使蒸發(fā)強(qiáng)度降低。

因此，選擇適宜的蒸汽壓力是保證蒸發(fā)強(qiáng)度的重要因素。另外，保持蒸汽的飽和度也是至關(guān)重要的。因?yàn)�，飽和蒸汽冷凝潛熱是其可提供的最大熱量；再則，保持蒸汽壓力的穩(wěn)定也是保持操作的主要因素之一，因?yàn)�，加熱蒸汽壓力的波動，就會使蒸發(fā)過程很不穩(wěn)定，從而直接影響了進(jìn)出口物料的濃度、溫度，甚至影響液面、真空度、產(chǎn)品質(zhì)量等。

(2)蒸發(fā)器的液位控制

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在循環(huán)蒸發(fā)器的蒸發(fā)過程中，維持恒定的蒸發(fā)器液位是穩(wěn)定操作的必要條件。因?yàn)橐何桓叨鹊淖兓�，會造成靜壓頭的變化，使蒸發(fā)過程變的極不穩(wěn)定，液位高度低，蒸發(fā)及閃蒸劇烈，夾帶嚴(yán)重，使大氣冷凝器下水帶堿，甚至跑堿；液位過高，會使蒸發(fā)量減小，進(jìn)加熱室的料液溫度增高，降低了傳熱有效溫差，另外也降低了循環(huán)速度，最終導(dǎo)致蒸發(fā)能力下降。

因此，穩(wěn)定液位是提高循環(huán)蒸發(fā)器蒸發(fā)能力，降低堿損失，降低汽耗的重要環(huán)節(jié)。(3)真空度

真空度是蒸發(fā)過程中生產(chǎn)控制的一個重要的控制指標(biāo)，它是在現(xiàn)有裝置中挖掘，提高蒸發(fā)能力的重要途徑，也是降低汽耗的重要途徑。因?yàn)檎婵斩鹊奶岣�，將使二次蒸汽的飽和溫度降低，從而提高了有效溫度差，除外，也降低了蒸汽冷凝水的溫度，因而也就更充分的利用了熱源，使蒸汽消耗降低�?/p>

真空度的高低與大氣冷凝器的下水溫度有關(guān)（該溫度下的飽和蒸汽壓），也與二次蒸汽中的不凝氣含量有關(guān)。

所以，提高真空度的途徑之一是降低大氣冷凝器下水溫度，即降低其飽和蒸汽壓，但水溫過低，耗水量過大，會造成成本升高。一般控制水溫在28～40℃（見表1）。提高真空度的另一途徑就是最大限度的排除不凝氣體。通常的辦法是：①采用機(jī)械真空泵；②采用蒸汽噴射泵；③采用水噴射泵。這三種辦法中以①、②較佳，方法③因?yàn)槭芩畨毫Φ挠绊�，很難獲得較高的真空度。

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表1與下水溫度平衡時的真空度

下水溫度℃30真空度，kPa963595409345915088采用蒸汽噴射泵排除不凝氣體，這種方法在國外的蒸發(fā)流程中被廣泛的運(yùn)用，真空度一般可達(dá)到90.7～96.0kPa。水噴射大氣冷凝器在國內(nèi)蒸發(fā)流程中被廣泛的使用，其真空度僅在80.0～88.0kPa。真空度與蒸汽飽和溫度之間的關(guān)系見表2。

表2真空度提高時的蒸汽飽和溫度差

真空度，kPa蒸汽飽和溫℃855587523904759341.55.5相對溫度差，℃(4)電解堿液濃度與溫度

由于離子膜電解堿液的濃度較高，所以對其濃縮蒸發(fā)非常有利，其汽耗遠(yuǎn)比隔膜法低。我國從國外各公司引進(jìn)的離子膜裝置的電解堿液濃度略有差異，在30%～35%之間。但實(shí)際上除日本旭化成等少數(shù)公司外，大部分公司離子膜電解堿液都控制在32%～33%之間。另外，盡管電解槽流出堿液溫度都在85～90℃，但許多工廠，由于電解工序與蒸發(fā)工序不在一起，中間常常設(shè)有中間貯罐，這樣，使實(shí)際進(jìn)入蒸發(fā)器的堿液溫度下降，從而增加了能源消耗。(5)蒸發(fā)完成液濃度

按照市場要求的商品規(guī)格，嚴(yán)格控制蒸發(fā)的完成液濃度，是在保證產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的前提下，減少蒸汽消耗的手段之一，同時也可以適

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當(dāng)?shù)慕档透邼鈮A對設(shè)備的腐蝕。通常，國內(nèi)的產(chǎn)品為42%、45%、50%三種。

對于離子膜法液堿蒸發(fā)流程的選擇大體上可以分為以下四個方面：效數(shù)的選擇；蒸發(fā)器形式的選擇；

順、逆流工藝流程的選擇；循環(huán)方式的選擇。采用的蒸發(fā)工藝流程

序號項(xiàng)目名稱流程：效數(shù)1循環(huán)方式順、逆流方式234蒸發(fā)器真空設(shè)備換熱器內(nèi)容三效不循環(huán)的膜式蒸發(fā)逆流降膜蒸發(fā)器水環(huán)真空泵板式換熱器由上表結(jié)論為選擇三效逆流降膜蒸發(fā)工藝，生產(chǎn)運(yùn)行工況良好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能耗低。

5結(jié)語

我國已是離子膜法燒堿產(chǎn)能和產(chǎn)量均為世界上最大的國家,但還不是生產(chǎn)技術(shù)強(qiáng)國,不論是從國外引進(jìn)的技術(shù)還是國產(chǎn)化的技術(shù),與

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世界先進(jìn)技術(shù)相比還有差距。面對這些差距,必須依靠本國力量,增強(qiáng)自主創(chuàng)新的能力,努力掌握核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù),提升氯堿產(chǎn)業(yè)整體水平,才能促進(jìn)我國離子膜法燒堿穩(wěn)定、快速、持續(xù)地發(fā)展。

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參考文獻(xiàn)

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