企業(yè)培訓(xùn)_離子膜電解工序培訓(xùn)教材

重慶天原化工有限公司離子膜電解培訓(xùn)教材重慶天原化工有限公司離子膜電解工序培訓(xùn)教材編寫：審核：重慶天原化工有限公司二六年十月第一章 概 述第一節(jié) 電解槽介紹一、電槽規(guī)格1 類型 ： BiTAC-8882 離子膜類型 ： Flemion“ 8020”（F8020）3 單元槽數(shù)量 ： 884 陽極有效面積 ： 3.276 m2 885 陽極 ： DSA6 陰極 ： 活性陰極7 額定電流 ： 14.795 kA (Max最大.17.8 kA)8 額定電流密度 ： 4.516 kA/m2 (Max. 5.4 kA/m2)9 重量（凈重） ： 大約22.5 噸/槽10 重量（運(yùn)行重量） ： 大約39.7 噸/槽11 電解槽數(shù)量 ： 4 臺二、結(jié)構(gòu)BiTAC-888由一個(gè)陽極端框、87個(gè)中框和一個(gè)陰極端框通過一套拉桿組合而成。在陽極使和陰極室間裝備88張離子膜，以及特殊的墊片。見如下插圖BiTAC槽容易并且能快速裝配和解體，這是因?yàn)殡娊獠鄄考?，重量較輕。三、電解槽電回路4臺套BiTAC-888型離子膜電解槽和4個(gè)獨(dú)立的回路。4臺電解槽設(shè)計(jì)成一個(gè)電解槽回路，按4行布置，通過母排連接到一臺整流變壓器上，該整流變壓器可提供用于電化學(xué)反應(yīng)的直流電。來自整流器正極的電流通過電解槽陽極端框、中框和陰極端框回到整流器的負(fù)極。電解槽回路和地面作電氣隔離，避免電流漂移。每臺電解槽安裝在側(cè)梁上,單元槽支架和側(cè)梁間用特氟隆制墊片隔離。此外，在側(cè)梁上還安裝有4個(gè)絕緣墊，確保和大地的絕緣。在電解槽回路上有88個(gè)單元槽，整流器正負(fù)極接線端子的直流電額定電位差為280V，來自整流器正極側(cè)的DC(直流)接線端子的電流和大地間的電位差為140 V，電流到達(dá)下一個(gè)單元槽，與大地的電位差降低，在回路的中性點(diǎn)，電壓為0，然后電位開始遞減，在整流器DC(直流)接線端子的負(fù)極為負(fù)140V。回路的中性點(diǎn)可能會漂移，因?yàn)槊颗_單元槽有一個(gè)單元電位差。四、電解槽的特性在裝置中，離子膜電解槽是關(guān)鍵設(shè)備，采用CEC（氯工程公司）新型的BiTAC電解槽。1、 能耗低2、 高電流密度運(yùn)行3、 原料鹽水添加HC14、 方便的維護(hù)5、 電解槽的耐用材料6、 溢流形式對于BiTAC電解槽，在每個(gè)中框的上方設(shè)置了分離空間，氣體和電解液在其中被分離，以較低壓力波動的溢流方式從單元室流出。因此，需維持每個(gè)單元槽上部空間陽極液和陰極液的液位，并且離子膜不得暴露在氣相中。7、 流體可視8、 上部電解液的分布均勻9、 防止漏電的措施BiTAC采用特殊設(shè)計(jì)的樹脂制成的分歧管，防止漏電，特氟隆制的原料管較長。單元槽廠房內(nèi)電解液總管采用了電腐蝕防護(hù)，并作最佳設(shè)計(jì)。第二節(jié) 生產(chǎn)原理一、概述本裝置采用了日本CEC公司的BiTAC888高電密自然循環(huán)復(fù)極式電解槽，界區(qū)包括過濾鹽水二次精制、電解和脫氯等工序。鹽水的二次精制采用三塔運(yùn)行工藝，切換和再生由現(xiàn)場PLC控制盤實(shí)行自動控制。電解槽采用的離子膜為日本旭硝子8020磺酸羧酸復(fù)合膜，具有槽電壓低、適應(yīng)高電流密度運(yùn)行（達(dá)到6.0KA/m2）的特點(diǎn)，電解槽采用了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，波紋狀的陰陽極室，將常見的隔板和導(dǎo)電筋板結(jié)合在一起，改善了電解槽內(nèi)部的循環(huán)，保證了電解液濃度的均勻。脫氯工序采用了真空脫氯化學(xué)脫氯的工藝，脫氯及氯酸鹽分解所產(chǎn)生的氯氣進(jìn)入氯氣總管。二、基本原理（一）鹽水二次精制原理由于過濾鹽水中還含有少量的金屬陽離子如Ca+ 、Mg+等，會沉積于膜表面或內(nèi)部，堵塞離子膜的交換通道，造成槽電壓上升，電流效率下降，因此，必須對過濾鹽水進(jìn)行二次精制，除去金屬離子，滿足離子膜電解槽的要求。鹽水的二次精制采用了螯合樹脂吸附的方法，螯合樹脂結(jié)構(gòu)為苯乙烯二乙烯基苯共聚物作為母體的氨基磷酸基官能團(tuán)、亞胺基乙酸、亞胺二乙酸基、胺基磷酸型等，苯乙烯二乙烯基苯共聚物作為母體的氨基磷酸基官能團(tuán)它的堆比重0.10.3g/ml，總?cè)萘?.3N/l，其化學(xué)式為：RCH2NHCH2PO3Na2，樹脂中的鈉易被金屬離子特別是二價(jià)陽離子所取代，難易程度順序?yàn)?Cu+Pb+Zn+Ca+Mg+Ni+Ba+Na+。例如2 RCH2NHCH2PO3Na2+ Ca2+（RCH2NHCH2PO3）2 Ca Na2+2 Na+螯合樹脂吸附陽離子后可以用鹽酸及燒堿再生，再生方法是將鹽酸用脫鹽水稀釋至4%后送入樹脂塔再生，達(dá)到再生時(shí)間后，用脫鹽水沖冼，分析再生合格后，再用5%NaOH再生，目的是使樹脂轉(zhuǎn)型，方法與酸相同。其反應(yīng)方程式如下：（RCH2NHCH2PO3）2 Ca Na2+4HCl2 RCH2NHCH2PO3 H2+CaCl2+2NaClRCH2NHCH2PO3 H2+2NaOHRCH2NHCH2PO3Na2+2H2O三塔運(yùn)行的模式，即二塔串聯(lián)運(yùn)行，在運(yùn)行一定時(shí)間后，主塔離線進(jìn)行再生。三塔運(yùn)行順序如下：時(shí)間 第一塔 第二塔 再生塔（脫機(jī)）024 T1501A T1501B T1501C 2448 T1501B T1501C T1501A 4872 T1501C T1501A T1501B 7296 T1501A T1501B T1501C （二）電解基本原理在一臺離子交換膜電解槽中，超純鹽水發(fā)生下列主要的電化學(xué)反應(yīng)來生成燒堿（NaOH）。1、在陽極室，氯化鈉在鹽水中離解以離子狀態(tài)存在，反應(yīng)方程式如下：NaC1 Na+ + C1-陽極主要的反應(yīng)是陰離子Cl- 氧化成氣態(tài)的Cl2。 2C1- C12 + 2e陽極室的陽離子Na+攜帶部分水通過離子交換膜到達(dá)陰極室。2、陰極室中的水被電解，陰極的主要反應(yīng)是陽離子H+還原生成了產(chǎn)品H2，同時(shí)生成氫氧根離子，鈉離子Na+ 和OH-結(jié)合生成NaOH。反應(yīng)方程式如下：2H2O + 2e H2 + 2OH-Na+ + OH- NaOH3、總的電化學(xué)反應(yīng)方程式為：2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2 + H2離子膜電解采用了磺酸羧酸復(fù)合膜，離子交換膜的膜體中有活性基團(tuán)，由帶負(fù)電荷的固定離子如SO3-、COO-，與一個(gè)帶正電荷的對Na+形成靜電健。由于磺酸基團(tuán)具有親水性，能使離子膜在溶液中溶脹，膜體結(jié)構(gòu)變松，形成許多細(xì)微彎曲的通道，使其活性基團(tuán)中的對Na+可以與水溶液中的同電荷的Na+進(jìn)行交換。同時(shí)膜中的活性基團(tuán)中固定離子具有排斥Cl-和OH-的特性，從而制成高純度的氫氧化鈉溶液。在運(yùn)行期間，陽極液中會有部分Cl-離子通過離子交換膜滲透到陰極室，生成少量的鹽。通常情況下，離子膜的電流效率較低，陰極室生成的鹽就會較高。在電解期間，由于電場的作用，OH-從陰極室反遷移到陽極室，電解槽電流效率降低，陽極和陰極的效率都會降低，直接損失OH-。在循環(huán)NaOH管道中加入脫鹽水，以調(diào)節(jié)陰極室的燒堿液濃度。從陽極中放出含有Cl2的淡鹽水。從陰極室中放出含有H2的成品燒堿液。用脫鹽水稀釋循環(huán)燒堿液，然后返回進(jìn)入陰極室。由于陰極液OH-濃度升高，電流效率會降低，因此，成品NaOH的濃度是有限度的，根據(jù)采用的離子膜類型，一般為32 35 wt%。新安裝的離子膜允許攜帶少量OH- 和Cl-的Na+通過，但是，隨著離子膜運(yùn)行時(shí)間的增長，離子膜會出現(xiàn)老化，陰離子通過離子膜泄漏量將增加，引起電流效率下降和陽極液PH升高，見下列電極反應(yīng)方程式。（1） H2O被氧化生成氧氣。H2O1/2 O2(g) + 2H+ + 2e-4、電解過程主要付反應(yīng)（1）氯氣不分解C12(g) C12(aq) Eq. (1)（2）游離氯在水中離解C12(aq) + H2O HClO (aq) + H+ + Cl- Eq. (2)（3）次氯酸的離解HClO (aq) ClO- + H+ Eq. (3)（4）反應(yīng)式 (2) 和 (3)相加C12(aq) + H2O2H+ + C1O- +C1- Eq. (4)（5） C1O3-的產(chǎn)生2HClO (aq) + OCl- ClO3- + 2H+ + 2Cl- Eq. (5)（6）反應(yīng)式 (4) 和 (5)相加3C12(aq) + 3H2O C1O3- + 6H+ + 5C1- Eq. (6)（7） H+和陰極室反遷移過來的OH-發(fā)生中和反應(yīng)H+OH- H2O（8）超純鹽水中的碳酸鈉和陽極液中的H+作用，生成鹽和二氧化碳，可能會影響氯氣的純度。Na2CO3 + 2HC1 2NaC1 + H2O + CO2NaHCO3 + HC1 NaC1 + H2O+ CO2在陽極室生成氯氣的電流效率為92.5 -97%時(shí)，正常的燒堿陰極電流效率為94 97%。在陰極室生成氫氣的電流效率一般接近100。當(dāng)氯氣和氫氣分別在陽極室和陰極室產(chǎn)生時(shí)，Gibbs（吉布斯）自由能轉(zhuǎn)變?yōu)殡姌O反應(yīng)，作用于電極，離子交換膜的分解電壓降如下：名 稱電壓（V）分解2.25液體接觸0.06陽極過電壓0.04陰極過電壓0.13離子膜0.33溶液0.02氣泡效應(yīng)結(jié)構(gòu)0.23電阻降總電壓3.06在 4.0 kA/m2, 90, 32 wt% NaOH當(dāng)電解槽新裝配后，上述總電壓顯示的是陽極和陰極接線端子間的電壓。引起電壓降損失的電壓消耗如下：（1） 陽極活性衰減（2） 陰極活性衰減（3） 陽極表面被超純鹽水中的雜質(zhì)覆蓋（4） 因?yàn)槌凔}水雜質(zhì)的污染，離子膜電阻增大（5） 產(chǎn)生的氧使電流效率下降（三）脫氯及氯酸鹽分解基本原理1、淡鹽水脫氯本裝置采用真空脫氯加化學(xué)處理的工藝。從離子膜電解槽出來的淡鹽水含有游離氯，以二種形式存在。一部分是溶解氯，其溶解量與淡鹽水的溫度、濃度、溶液上部的氣相分壓有關(guān)。另一部分是陰極室OH-返遷移到陽極室進(jìn)行副反應(yīng)消耗的氯，其反應(yīng)量與返遷移OH- 濃度有關(guān)，電流效率越低，返遷移的OH- 越多，生成的ClO-也越多。在進(jìn)脫氯塔前加入一定量的鹽酸，利用同離子效應(yīng)的原理，使平衡向有利于氯氣解析出來的方向移動，解析出來的氯氣用脫氯真空泵抽出并入氯氣總管，反應(yīng)方程式為：經(jīng)過真空脫氯后的淡鹽水仍含有少量的氯氣，這些殘余的氯氣用亞硫酸鈉和少量的堿進(jìn)行中和，反應(yīng)方程式為：2、氯酸鹽分解鹽水在電解過程中會產(chǎn)生氯酸鹽(NaClO3)，它是電解生產(chǎn)中不允許的副產(chǎn)物。氯酸鹽產(chǎn)生的速率受電解槽運(yùn)行的電流效率影響。原料鹽水含NaClO3過高對離子膜性能會產(chǎn)生危害。因此，原料鹽水NaClO3的含量一般控制在20 g/l以下。裝置中氯酸鹽分解過程按照下列二個(gè)反應(yīng)方程式進(jìn)行上述反應(yīng)式中，哪一個(gè)優(yōu)先發(fā)生要視運(yùn)行條件而定，不管怎樣，反應(yīng)式（1）應(yīng)優(yōu)先選擇，因?yàn)榉磻?yīng)式（2）會產(chǎn)生有危害性的ClO2氣體。有必要依照下列條件減少反應(yīng)式（2）的產(chǎn)生。(1) 提高反應(yīng)溫度(2) 提高過量酸濃度但是，反應(yīng)式（2）不可能完全避免，也不可能完全分解。第二章 原輔材料規(guī)格一、原材料規(guī)格 1、 主要原材料 (1) 名稱 ：過濾精鹽水 (2) 相態(tài) ：液體 (3) 主要成分 NaCl ： 300315 g/l SO42- ： 58 g/l NaClO3 ： 2 g/l NaOH ： 0.20.3 g/l Na2CO3 ： 0.40.6 g/l Ca+Mg(折Ca) ： 1.0 mg/l Sr ： 0.3 PPm SiO2 ： 5 PPm Ba ： 0.1 PPm I ： 0.2 PPm Al ： 0.1 PPm Fe ： 0.1 PPm Ni ： 0.01 PPm Mn ： 0.01 PPm 游離氯 ： 檢不出 有機(jī)物(as TOC) ：10 PPm SS ： 1.0 PPm (4) PH ： 約, 11 (5) 供給壓力 最大 ： 200 kPaG 最小 ：150 kPaG(6) 供給溫度 ： 約50 二、主要化學(xué)品規(guī)格1、 亞硫酸鈉 (1) 名稱 ：亞硫酸鈉 (2) 成份(wt%) Na2SO3 ： 96 Fe ： 0.005 游離堿（以Na2CO3計(jì)）： 0.4 透明度 (mm) ： 50 (3) 狀態(tài) ： 粉狀 (4) 供給方式 ：袋裝 2、 燒堿(NaOH) (1) 成份 NaOH ： 32% 雜質(zhì) ： 離子膜堿級含 Fe0.3PPm (2) 供給壓力(kPaG) ： 200 (3) 供給溫度() ： 環(huán)境溫度 3、 高純鹽酸(HCl) (1)成份 HCl ： 31 wt% Fe3+ ： 10 wtPPm Ca2+Mg2+ ： 0.5 wtPPm 游離氯 ： 5 wtPPm 有機(jī)物TOC： 檢不出 (2) 供給壓力(kPaG) ： 200 (3) 供給溫度 () ： 環(huán)境溫度 三、界區(qū)公用工程1、蒸氣 (1) 壓力(kPaG) 最大 ：350 最小 ： 300 (2) 溫度 () ：飽和 2、一次水 供給壓力 ：300KPaG 溫度 ：常溫 3 、電源 AC380V+5/-10% 3 相 50Hz1% AC220V+5/-10% 1 相 50Hz1%AC35KV5/-10% 3相 50Hz1% 4、空氣 (1) 名稱 儀表空氣 裝置（工藝）空氣 (2) 供給壓力 (kPaG) 最低 ： 500 400 (3) 供給溫度() ： 環(huán)境溫度 (4) 設(shè)計(jì)溫度 () ： 50 50 (5) 露點(diǎn) () ： -26 -40 (6) 污染物油和塵 ： 無 無 5、 氮?dú)?(1) 供給壓力 (kPaG) 正常 ： 300 最低 ： 200 (2) 供給溫度() ： 環(huán)境溫度 (3) 成分(vol%) N2 ： 99.5 (4) 污染物油和塵含量 ： 無第三章 產(chǎn)品規(guī)格一、 燒堿NaOH1、產(chǎn)品名稱: 燒堿；俗名：火堿、苛性鈉；學(xué)名：氫氧化鈉；分子式：NaOH分子量：39.997。2、氫氧化鈉的物理性質(zhì)： 固體燒堿呈白色，有光澤，可以做成桶堿、片堿和粒堿。隔膜堿因含有雜質(zhì)，有時(shí)呈蘭紫色。純氫氧化鈉是白色易潮解的固體，能溶于水，溶化時(shí)放出高熱， NaOH水溶液有滑膩感，呈堿性，具有極強(qiáng)的腐蝕性，對皮膚侵蝕力很大。燒堿能溶于酒精、甘油，不溶于丙酮。固體NaOH熔點(diǎn)318.4，比重2.13(20/4)，沸點(diǎn)1390，比熱1.582kJ/kg.(19-100)、2.07kJ/kg.（熔融態(tài)），溶解熱42.218kJ/mol，生成熱426.32kJ/mol，熔融熱0.69kJ/mol，汽化熱132.09kJ/mol，電導(dǎo)率2.12-1m-1（320）、2.82-1m-1（400），粘度Cp 4.0（350）、2.2（450），導(dǎo)熱系數(shù)3.64kJ/mol.h.（400），飽和蒸汽壓0.13kPa（739），相對密度（水=1）2.12。3、氫氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)：氫氧化鈉是強(qiáng)堿，化學(xué)性質(zhì)十分活潑。3.1 氫氧化鈉水溶液呈堿性，能使紫色石蕊變蘭，使無色的酚酞變紅。3.2能與酸發(fā)生中和反應(yīng)：NaOH + HCl = NaCl + H2O NaOH + CH3COOH =CH3COONa + H2O3.3能與酸性氧化物反應(yīng): 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O NaOH + CO= NaCOOH (加熱時(shí)反應(yīng))3.4能與鹽類發(fā)生反應(yīng): 2NaOH+MgCl2=Mg(OH)2+2NaCl3.5能與非金屬元素發(fā)生反應(yīng)，如和氯氣反應(yīng)生成次氯酸鈉和氯化氫氣體，氯化氫氣體可進(jìn)一步為氫氧化鈉吸收生成鹽和水：NaOH+Cl2=NaClO+HClNaOH + HCl = NaCl + H2O3.6與金屬作用：氫氧化鈉水溶液在常溫下能溶解兩性金屬，如和錫、鋅、鋁反應(yīng)生成鋅酸鈉、錫酸鈉、鋁酸鈉，同時(shí)放出氫氣： 2Al + 6NaOH = 2Na3AlO3 + 3H2Zn+ 2NaOH = Na2ZnO2+ H2Sn+ 2NaOH +2H2O = Na2Sn(OH)4(白色)+ H2在常溫下，氫氧化鈉對銅、鐵的腐蝕性較少，對生鐵則更小，紫銅能被濃堿腐蝕。對鎳、銀、金、鉑等無腐蝕性，在高濃度高溫時(shí)，對鋼鐵有嚴(yán)重的腐蝕作用，濃度越高，腐蝕越強(qiáng)。3.7氫氧化鈉及其水溶液對纖維和人體皮膚有強(qiáng)烈的刺激和腐蝕作用，會溶解皮膚中的脂肪，使皮膚糜爛、脫皮，對人眼及皮膚傷害尤為厲害。3.8與硅化物的作用：氫氧化鈉對含有二氧化硅的玻璃、陶器、瓷器等均有腐蝕作用生成硅酸鈉：2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O由此可知?dú)溲趸c溶液可浸蝕陶瓷、玻璃、石英玻璃等材料制成的容器，因此應(yīng)用鐵、不銹鋼、鎳等材料制作容器。3.9與硫作用：氫氧化鈉與硫作用，生成一復(fù)雜的混合物（含硫化鈉、過硫化鈉、硫代硫酸鈉和亞硫酸鈉）。4、主要成分NaOH ： 3233 wt% NaCl ： 40 wt PPmNaClO3 ： 10 wt PPm Fe2O3 ： 3 wt PPmNa2CO3 ： 400 wt PPm二、 氯氣（在界區(qū)） (1)主要成分（干基無空氣） Cl2 ： 98.5 vol% O2 ： 1.0 vol% H2 ： 0.03 vol% (2)出界區(qū) (a) 溫度 ： 8290 (b) 壓力 ： 約0 mmAq （在電解槽處）三、 氫氣（在界區(qū)） (1)主要成分（干基無空氣） H2 ： 99.9 vol% 濕度 ： 飽和(2)出界區(qū) (a) 溫度 ： 8290 (b) 壓力 ： 在電解槽處約為350mmH2O四、 回收鹽水1、 脫氯后淡鹽水 (1)主要成分 NaCl ： 20010 g/l 游離氯 ： 檢不出 NaClO3 ： 約5 g/l (2) PH ： 79(3) 出界區(qū)溫度 () ： 7080第四章 工藝敘述第一節(jié) 生產(chǎn)能力本系統(tǒng)離子膜燒堿生產(chǎn)能力為：正常：6萬噸/年（折100%NaOH）最大：7.2萬噸/年（折100%NaOH）第二節(jié) 年操作時(shí)間本裝置按年工作時(shí)間8000小時(shí)計(jì)第三節(jié) 工藝流程敘述一、 工藝流程方塊示意圖（見附圖）努力了的才叫夢想，不努力的就是空想！如果你一直空想的話，無論看多少正能量語錄，也趕不走滿滿的負(fù)能量！你還是原地踏步的你，一直在看別人進(jìn)步。85二、工藝流程敘述1、140工序-鹽酸添加工序?yàn)榱藵M足螯合樹脂吸附工序的需要，來自界區(qū)的過濾精鹽水加入HCl調(diào)節(jié)PH，將1#鹽酸泵輸送來的鹽酸按比例加入純水稀釋至1520后，直接加入到過濾精鹽水管道中，31HCl通過FT-1401控制，流量大約為0.12 m3/h，并和PH計(jì)實(shí)行串極調(diào)節(jié)。經(jīng)管道混合器充分混合均勻，經(jīng)在線PH分析檢測為9后進(jìn)入過濾精鹽水槽(V-1402)，液位控制在40以上，然后通過過濾精鹽水泵（P-1402A/B）輸送至過濾鹽水換熱器(E-1401)將過濾鹽水加熱到大約60，根據(jù)鹽水中游離氯的含量，適量加入Na2SO3溶液，控制游離氯的含量為0，然后輸送至螯合樹脂吸附工序。換熱器低壓蒸汽的調(diào)節(jié)閥TV-1413和出口溫度檢測TE-1413實(shí)行串極調(diào)節(jié)，在樹脂塔鹽水進(jìn)口流量FICA-1508低低報(bào)和TE-1413高高報(bào)時(shí)，該閥自動關(guān)閉。過濾精鹽水泵（P-1402A/B）在過濾精鹽水槽(V-1402)液位出現(xiàn)低低報(bào)（13）時(shí)自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)。加酸系統(tǒng)：來自界區(qū)的31%HCl進(jìn)入高純酸貯槽（V-1407）中，液位控制在64%，酸霧至酸霧吸收器(V-1505)，鹽酸溶液用1#酸泵（P-1408A/B）輸送至各用酸點(diǎn)，如氯酸鹽分解槽(V-1603)、過濾精鹽水槽進(jìn)口管、電解槽（R-2001A/C）、超純鹽水槽(V-1501)、淡鹽水槽(V-2001)等。2#酸泵（P-1409）將鹽酸輸送至再生酸貯槽(V-1504)中，用于樹脂再生。當(dāng)?shù)}水槽(V-2001)液位出現(xiàn)低低報(bào)（20%）時(shí)，2#酸泵（P-1409）自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)。2、150工序-螯合樹脂吸附在螯合樹脂吸附工序中，過濾鹽水經(jīng)過樹脂層，鹽水中的微量雜質(zhì)如鈣、鎂被吸附在樹脂上，鹽水得到精制，鹽水流量通過FICA-1508控制，調(diào)節(jié)閥FV-1508和超純鹽水槽(V-1501)液位實(shí)行串極調(diào)節(jié)，來自螯合樹脂塔的超純鹽水經(jīng)樹脂捕集器（F-1501）除去破碎樹脂顆粒，來自1#酸泵（P-1408A/B）的31%HCl（約0.02 m3/h）按比例加入脫水稀釋至1520后，加入到過濾精鹽水管道中調(diào)節(jié)PH至5后進(jìn)入超純鹽水槽(V-1501)，PH為在線檢測。液位控制在85，并且液位和鹽水流量調(diào)節(jié)閥FV-1508實(shí)行串極調(diào)節(jié)，。用超純鹽水泵(P-1501A/B)將超純鹽水送至電解槽，流量根據(jù)電解槽的反饋信號，通過FICA-2002-14控制。在樹脂塔切換到流程前，用超純鹽水進(jìn)行置換，流量通過流量計(jì)FG-1505控制，置換的鹽水和超純鹽水作為回收鹽水送至過濾鹽水槽(V-1402)。螯合樹脂再生廢水的處理：來自樹脂再生的廢水含有很強(qiáng)的酸性或堿性，通常流入再生廢水地坑(V-1502)中，與來自酸霧吸收器(V-1505)的廢水混合后用再生廢水泵（P-1502）輸送至廢水處理工序，通過液位開關(guān)LS-1504控制廢水泵的運(yùn)行（手動或自動），從而控制地坑的液位在884。脫鹽水輸送系統(tǒng)：來自脫鹽水站的純水進(jìn)入脫鹽水槽V-1506中，控制液位在60，用1#脫鹽水泵（P-1504）輸送至樹脂塔（再生）和電解槽（清洗），用2#脫鹽水泵（P-1505A/B）輸送至脫鹽水總管，供各使用單元。3、淡鹽水脫氯和氯酸鹽分解3.1 淡鹽水脫氯為了去除游離氯，在進(jìn)入脫氯和除氯酸鹽系統(tǒng)前，加入稀鹽酸酸化來自電解槽（R-2001A/C）的淡鹽水，調(diào)節(jié)淡鹽水PH值在2以下后，進(jìn)入淡鹽水槽（V-2001）中，控制液位在60。液位和淡鹽水泵（P-2001A/B）出口液位調(diào)節(jié)閥LV-2003、電解槽超純鹽水進(jìn)口流量調(diào)節(jié)閥FV-200201/04實(shí)行串極調(diào)節(jié)，用淡鹽水泵（P-2001A/B）將淡鹽水送出，機(jī)泵和液位開關(guān)LS-2003實(shí)行串極調(diào)節(jié)，當(dāng)?shù)}水槽（V-2001）液位低低報(bào)時(shí)（約17），機(jī)泵自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)。淡鹽水一部分去氯酸鹽分解槽(V-1603)除去淡鹽水中的ClO3-后進(jìn)入氯水槽（V-1605），一部分去脫氯塔(T-1601)去除淡鹽水中的游離氯。還有一部分淡鹽水經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥FV-2015調(diào)節(jié)流量后，返回到電解槽進(jìn)口管中，調(diào)節(jié)進(jìn)槽鹽水濃度，提高鹽水中的游離氯，使部分鈦材表面形成氧化膜。脫氯工序的反應(yīng)原理見如下化學(xué)反應(yīng)方程式。在酸性鹽水中，通過脫氯塔(T-1601)處理，可以除去大部分的游離氯，在T-1601的出口，鹽水中的游離氯含量約為1030 mg/l。在脫氯塔(T-1601)中，通過真空泵(P-1601A/B)控制真空度為270 torr，并與真空調(diào)節(jié)閥PV-1601實(shí)行串極調(diào)節(jié)，從淡鹽水中分解游離氯與氯氣的分壓相平衡。從脫氯塔(T-1601)出來的氯氣經(jīng)氯氣冷凝器（E-1601）除去部分水分后，用真空泵輸送至氯氣總管，冷凝產(chǎn)生的氯水回流到氯水槽（V-1605）中。經(jīng)過真空脫氯后的淡鹽水需進(jìn)行化學(xué)脫氯，在送出界區(qū)的脫氯淡鹽水泵（P-1602A/B）進(jìn)口管道中加入32% NaOH和10% 亞硫酸鈉 (Na2SO3)溶液，除去余氯后出界區(qū)。化學(xué)反應(yīng)方程式如下：脫氯后的淡鹽水用脫氯淡鹽水泵(P-1602A/B)送出界區(qū)。脫氯塔(T-1601)的液位通過液位控制系統(tǒng)LICA-1603控制，保持其液位在60。通過PH計(jì)AICA-1602控制32% NaOH的加入，使PH保持穩(wěn)定，流量調(diào)節(jié)閥與機(jī)泵實(shí)行聯(lián)鎖。加入10 Na2SO3溶液后，用ORP計(jì)AIA-1604可以監(jiān)測鹽水中的游離氯。3.2 氯酸鹽分解淡鹽水通過淡鹽水泵(P-2001A/B)，在加入31% HCl溶液后輸送至NaClO3分解槽(V-1603)，31% HCl的加入量依照淡鹽水的流量控制，NaClO3分解后的過量酸濃度高于30 g/l。在NaClO3 分解槽 (V-1603)通入蒸汽和裝置空氣使淡鹽水充分鼓動，然后靠重力作用，分解后的淡鹽水進(jìn)入氯水槽(V-1605)中。來自NaClO3 分解槽 (V-1603)的尾氣輸送至氯氣廢氣處理工序。4、電解工序（1）陽極系統(tǒng)來自超純鹽水槽(V-1501)的超純鹽水加酸后輸送到各電解槽中，然后分布到各陽極室分解成氯氣和鈉離子。每臺電解槽的原料鹽水管道上設(shè)置一個(gè)流量控制器(FIC-2002-01/04)，控制超純鹽水的流量。從每個(gè)陽極室出來的淡鹽水和濕氯氣兩相，進(jìn)入安裝在每個(gè)電解槽上的集液分離裝置，在此實(shí)現(xiàn)淡鹽水和氯氣分離。從分離器出來的淡鹽水通過支管和總管，靠靜壓力進(jìn)入陽極液循環(huán)槽（V-2001）中，同時(shí)通過分歧管和氯氣總管將氯氣輸出至氯氣冷卻和鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。在來自電解槽的淡鹽水中加入鹽酸，加入量經(jīng)一個(gè)HCl流量控制器(FICA-2005)調(diào)節(jié)到淡鹽水的PH為2。在陽極液收集系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)PH計(jì)(AIA-2005) 監(jiān)控淡鹽水的PH。來自陽極液收集系統(tǒng)的部分淡鹽水經(jīng)淡鹽水泵（P-2001A/B）被輸送到脫氯和氯酸鹽分解工序，淡鹽水槽（V-2001）液位通過液位控制器(LICA-2003)控制，另一部分返回到電解，與新鮮的超純鹽水混合后進(jìn)入電解槽。為了保持電解槽的壓差穩(wěn)定，在氯氣總管上設(shè)置了二個(gè)氯氣液封（V-2003A/B），（V-2003A）液封高度為80mm，當(dāng)氯氣壓力過高時(shí)（大于80mm）沖破液封氯氣泄壓到廢氯氣管，排至吸收工序。（V-2003B）液封高度為120mmH2O，當(dāng)氯氣負(fù)壓過高時(shí)（大于120mmH2O），外部空氣進(jìn)入維持壓力在正常水平。 在裝置停車期間，向陽極充入脫鹽水進(jìn)行稀釋，防止鹽結(jié)晶。開車時(shí)，按離子膜要求調(diào)節(jié)陽極液濃度。（2）陰極系統(tǒng)來自電解槽的32%NaOH靠靜壓作用進(jìn)入循環(huán)堿槽（V-2002）中，通過液位控制系統(tǒng)LT-2010和LV-2010控制液位在72%，然后用循環(huán)堿泵（P-2002A/B）送出，一部分加入脫鹽水的循環(huán)稀堿液通過燒堿換熱器（E-2001）進(jìn)行冷卻，返回到各電解槽的分支管，再進(jìn)入每個(gè)陰極室，在此產(chǎn)生的陰極電極反應(yīng)將水分解成H2和OH-，循環(huán)量由安裝在每個(gè)電解槽上的流量控制器(FICA-2008-01/04)控制，脫鹽水的加入由流量調(diào)節(jié)閥FV-2006控制，并與整流器實(shí)行聯(lián)鎖。一部分直接送至片堿工序，余下部分作為成品堿經(jīng)成品堿冷卻器（E-2002）冷卻到45后送出界區(qū)。從每個(gè)陰極室出來的堿液和H2兩相，進(jìn)入安裝在每個(gè)電解槽上的集液分離裝置，在此實(shí)現(xiàn)堿液和氫氣分離。從分離器出來的堿液通過支管和總管，靠靜壓力進(jìn)入陰極液循環(huán)槽（V-2002）中，同時(shí)氫氣通過支管和總管被送至H2處理工序。燒堿換熱器（E-2001）對循環(huán)堿液進(jìn)行加熱或冷卻，通過溫度控制器(TICA-2007)保持電解槽溫度在8590。開車時(shí)換熱器對電解槽的電解液進(jìn)行加熱，使其在電壓不過高的前提下達(dá)到最大電流負(fù)荷。通過一個(gè)堿密度計(jì)(AIA-2006)監(jiān)控來自電解槽的循環(huán)堿濃度，正常情況下維持在大約32%，是離子膜性能的最佳濃度，通過一個(gè)流量控制器(FICA-2006)調(diào)節(jié)循環(huán)堿液的脫鹽水加入量，樣品流回循環(huán)堿槽（V-2002）。為平衡氫氣壓力和開停車充氮?dú)?，在氫氣總管上設(shè)置了氫氣防空槽（V-2004），液封高度為500mm。第五章 儀表和控制系統(tǒng)一、超純鹽水1、流量控制在單槽超純鹽水進(jìn)口管道上設(shè)置一個(gè)帶高低報(bào)的流量控制系統(tǒng)(FICA-2002-1/4)，在各種電流條件下保持鹽水流量為恒定值。2、流量顯示若超純鹽水的供給意外打亂，繼續(xù)電解后的電解液氯化鈉濃度會降低，最后低于離子膜所允許的極限條件，將導(dǎo)致離子膜的損壞。為了避免鹽水流量故障引起的損壞，流量顯示器在低流量時(shí)給出一個(gè)報(bào)警，DCS聯(lián)鎖開關(guān)在流量低低報(bào)時(shí)關(guān)閉對應(yīng)的整流器，整流器開關(guān)延時(shí)180秒關(guān)閉。3、管道接地在每臺槽原料鹽水管道上設(shè)置Ti+DSA制 (MA-2001-A/D犧牲電極)的接地，防止金屬材料的電腐蝕，避免因?yàn)殡娢徊钜痣s散電流，使鹽水流量控制系統(tǒng)出現(xiàn)顯示錯(cuò)誤。4、鹽水稀釋在每個(gè)回路脫鹽水管道上設(shè)置一個(gè)就地流量計(jì)(FG-2004-1/4)，檢查流量，稀釋陽極液，以維持電解槽當(dāng)時(shí)的運(yùn)行條件。(以及在電槽維護(hù)時(shí)，稀釋陽極液)二、循環(huán)鹽水1、流量控制返回鹽水設(shè)置了一個(gè)帶顯示的流量控制系統(tǒng)(FICA-2015)，并提供低報(bào)警。2、流體回流保護(hù)在循環(huán)鹽水管道上的機(jī)泵出口處，設(shè)置止回閥，防止流體回流，以及在電解液排放時(shí)導(dǎo)致機(jī)泵故障。為了防止流體回流和排放時(shí)損壞止回閥，在P-2001 A/B 都停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，DCS將聯(lián)鎖流量控制閥(FV-2015)故障關(guān)閉。3、混合器為了使返回鹽水和超純鹽水更好地混合，在單槽原料鹽水管道上設(shè)置靜態(tài)管道混合器(MS-2001A/D)。三、單槽原料堿液1、流量控制在單槽原料堿液管道上設(shè)置一個(gè)帶高報(bào)和低報(bào)的流量控制系統(tǒng)(FICA-2008 -1/4)，保持堿液流量為恒定。2、流量顯示單槽原料堿液的供給若出現(xiàn)意外情況，不良的堿液分配會使原料供給不平衡，超過規(guī)定允許界限的過低或過高的堿濃度最終都會導(dǎo)致離子膜損壞。為了避免離子膜損壞，流量顯示器在流量低低報(bào)時(shí)給出一個(gè)報(bào)警，DCS聯(lián)鎖開關(guān)在流量低低報(bào)時(shí)關(guān)閉整流器。整流器延時(shí)300秒關(guān)閉。成品堿流量用一個(gè)流量集成器(FRQ-2012)進(jìn)行監(jiān)控和累計(jì)。當(dāng)循環(huán)燒堿液槽(V-2002)液位為高高或P-2002A/B都停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，DCS將聯(lián)鎖流量控制閥故障關(guān)閉。3、管道接地在每臺電解槽原料燒堿液管道和返回?zé)龎A液總管上設(shè)置了鎳制的管道接地裝置(MA-2002A/D, 2004A/D犧牲電極)，保護(hù)金屬材料免受電化學(xué)腐蝕，避免因?yàn)殡娢徊钜痣娏髌?，使單槽原料燒堿液流量控制系統(tǒng)出現(xiàn)顯示錯(cuò)誤。4、溫度控制通過燒堿液換熱器(E-2001)冷卻或加熱燒堿液，控制電解槽溫度。通過溫度控制系統(tǒng)(TICA-2007)，TV-2007進(jìn)行加熱或冷卻操作。在高溫和低溫時(shí)，一個(gè)溫度顯示器(TICA-2007)給出報(bào)警，以監(jiān)控出現(xiàn)的異常運(yùn)行狀況。當(dāng)所有的整流器停止或原料燒堿液流量為低低時(shí)，DCS聯(lián)鎖關(guān)閉TV-2007。5、溫度顯示器在每臺電解槽陰極液出口上設(shè)置一個(gè)帶高報(bào)的溫度顯示器(TIA-2009-1/4)，用于監(jiān)控電解槽溫度。6、燒堿液濃度控制加入到返回堿液的脫鹽水流量用流量控制系統(tǒng)(FICA-2006)控制，確保電解槽出口的堿液濃度大約為32 wt%。在高流量和低流量時(shí)，提供一個(gè)報(bào)警，以監(jiān)測異常運(yùn)行狀況。如果所有整流器停止運(yùn)行，DCS聯(lián)鎖關(guān)閉流量控制閥(FV2006)。7、液位控制用帶高位和低位報(bào)警的液位控制系統(tǒng)(LICA-2010)控制循環(huán)燒堿液槽液位。LICA-2010在低低位時(shí)，DCS聯(lián)鎖將停止燒堿液循環(huán)泵(P-2002A/B)，保護(hù)機(jī)泵不受機(jī)械損傷。在高高位時(shí)，DCS聯(lián)鎖將關(guān)閉返回堿液流量控制閥(FV2008)，如果液位恢復(fù)，則聯(lián)鎖將自動恢復(fù)原料液閥開啟。8、燒堿液循環(huán)泵對于燒堿液的循環(huán)，配備一臺備用泵，一旦主機(jī)故障，手動啟動備機(jī)。兩臺泵都停止時(shí)，DCS將聯(lián)鎖故障關(guān)閉TV-2007，停止蒸汽的供應(yīng)。9、燒堿液密度用帶高低報(bào)警的密度計(jì)(AIA-2006)，檢測成品堿液濃度，用于監(jiān)測異常運(yùn)行條件。10、流體回流保護(hù)在循環(huán)堿液管道上機(jī)泵出口，設(shè)置止回閥，防止流體回流，以及在陰極液排放時(shí)導(dǎo)致機(jī)泵故障。為了防止流體回流和排放時(shí)損壞止回閥，在P-2002 A/B 都停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，DCS將聯(lián)鎖流量控制閥FV-2008-1/4故障關(guān)閉。四、淡鹽水1、液位控制通過帶高低液位報(bào)警的控制系統(tǒng)(LICA-2003)，維持陽極液循環(huán)槽(V2001)的液位。當(dāng)LS-2003高高報(bào)時(shí)，DCS將關(guān)閉流量控制閥(FV-2002-1/4)，防止陽極液循環(huán)槽液位在高高時(shí)溢流。如果液位恢復(fù)正常，原料液閥門的聯(lián)鎖將自動恢復(fù)。在LICA-2003液位低低報(bào)時(shí)，DCS聯(lián)鎖將停止淡鹽水泵(P-2001A/B)，防止機(jī)泵的機(jī)械損傷。2、淡鹽水泵對于淡鹽水的循環(huán)，配備一臺備用泵，一旦主機(jī)故障，手動啟動備機(jī)。3、淡鹽水PH值在HC1添加管道上，設(shè)置一個(gè)帶高低報(bào)警的流量控制系統(tǒng)(FICA-2005)，維持HC1流量為恒定值。當(dāng)所有整流器停止時(shí)，DCS將聯(lián)鎖故障關(guān)閉流量控制閥。用帶高低報(bào)警的PH檢測儀測定淡鹽水PH，監(jiān)測異常運(yùn)行狀態(tài)。4、管道接地在每臺槽淡鹽水管道上設(shè)置Ti+DSA制的接地裝置(MA-2003A/D犧牲電極)，防止金屬材料的電腐蝕，避免因?yàn)殡娢徊钜痣s散電流，使鹽水流量控制系統(tǒng)出現(xiàn)顯示錯(cuò)誤。五、氯氣和氫氣調(diào)節(jié)C12 和H2的壓力，可以防止離子膜的機(jī)械損傷，延長離子膜的使用壽命，提高離子膜性能。下面敘述了C12 和H2保護(hù)和控制系統(tǒng)，使壓力波動最小。避免壓力過高。維持電解槽C12 和H2的運(yùn)行壓力，分別控制氣相總管的壓力低于0mmWC和+350mmWC。1、氯氣壓力通過一個(gè)帶高低報(bào)警的C12總管的壓力控制系統(tǒng)(PLA-2001A)監(jiān)測C12壓力，設(shè)定值為-5mmWC。如果在Cl2總管上設(shè)定的Cl2壓力值出現(xiàn)高高報(bào)警，DCS聯(lián)鎖停止所有的整流器。2、氫氣壓力通過帶高低報(bào)警的H2總管壓差控制控制系統(tǒng)(PdICA-2002)監(jiān)測C12和H2壓差，設(shè)定值為+350mmWC，維持Cl2 和H2總管間穩(wěn)定的壓差。如果壓差達(dá)到設(shè)定值的高高報(bào)警或低低報(bào)警，DCS聯(lián)鎖停止所有的整流器，因?yàn)閴翰町惓？赡軙斐呻x子膜的機(jī)械損傷，或性能衰減。壓力開關(guān)延時(shí)1秒動作，消除瞬時(shí)壓力波動的影響。設(shè)置一個(gè)帶壓力高低報(bào)警的壓力顯示器(PIA-2001B)，監(jiān)控H2總管的壓力。3、氯氣正壓波動設(shè)置的1#氯氣密封槽(V-2003A)用于排放任何情況下氣相出現(xiàn)的過高正壓，密封水深度維持在80 mmH2O。4、氯氣負(fù)壓波動設(shè)置的2#氯氣密封槽(V-2003B)用于消除氣相出現(xiàn)的過高負(fù)壓，密封水深度維持在120 mmH2O。5、氫氣放空槽設(shè)置的氫氣放空槽(V-2004)用于排放任何情況下氣相出現(xiàn)的過高正壓，密封水深度維持在500 mmH2O。開車期間，手動打開閥門用于防止氫氣燃燒而加入的氮?dú)?，通過氫氣排放槽排放至大氣中。一旦正常運(yùn)行期間，氫氣出現(xiàn)燃燒，手動完全開啟隔斷閥，并通入蒸汽，使火焰窒息。六、流出物電解工序的流出物連接至地坑，并用泵輸送至廢水處理裝置。七、電解槽電壓通過設(shè)置的帶高報(bào)警的電解槽電壓監(jiān)控器(EIA-2001-1/4)監(jiān)測電解槽電壓，以及時(shí)觀察電解槽出現(xiàn)的異常狀況。當(dāng)電解槽電壓出現(xiàn)高高報(bào)警時(shí)，DCS聯(lián)鎖停止整流器。第六章 操作手冊第一節(jié) 運(yùn)行條件和監(jiān)控/分析頻次參數(shù)設(shè)備位置控制指標(biāo)監(jiān)控/分析頻次分析手冊標(biāo)準(zhǔn)最大.最小1.電解槽1)主負(fù)荷整流器14.8kA17.76kA4.91kA1次/4小時(shí)2)總回路整流器265v300V-1次/4小時(shí)3)電解槽電壓EIA-2001-01/04-01/022.98v3.37V2.64V連續(xù)4)電解槽電壓EIA-2001-01/06-03/152.98v3.37V2.64V連續(xù)2.超純鹽水2.1總管超純鹽水1)成分NaCl在p-1501 A/B300310g/l*1310g/l*1280 g/l*11/班SO4在p-1501 A/B58g/l*18g/l*1-1/天NaClO3在p-1501 A/B2g/l*12g/l*1-1/天Ca+Mg(as Ca)在p-1501 A/B0.02ppm0.02ppm-1/班Sr在p-1501 A/B0.05ppm0.05ppm-1/周Ba在p-1501 A/B0.1ppm0.1ppm-1/周SiO2在p-1501 A/B5ppm5ppm-1/周Al在p-1501 A/B0.1ppm0.1ppm-1/周Fe在p-1501 A/B0.1ppm0.1ppm-1/周I在p-1501 A/B0.2ppm0.2ppm-1/周Ni在p-1501 A/B0.01ppm0.01ppm-1/周Mn在p-1501 A/B0.01ppm0.01ppm-1/月SS在p-1501 A/B1ppm1ppm-1/月TOC在p-1501 A/B10ppm10ppm-1