燒堿制備工藝流程

1、燒堿的制備工藝簡介現(xiàn)代工業(yè)主要通過電解飽和NaCI溶液來制備燒堿。電解法又分為水銀法、 隔膜法和離子膜法，我國目前主要采用的是隔膜法和離子膜法，這二者的主要 區(qū)別在于隔膜法制堿的蒸發(fā)工序比離子膜法要復雜，而離子膜法多了淡鹽水脫 氯及鹽水二次精制工序。目前我國主要采取隔膜電解法和離子膜電解法。在這次年產(chǎn)五萬噸燒堿工 藝流程序初步設計中我采取的是隔膜法制燒堿的氫氣處理方法，并簡要討論工 藝中的能耗情況。原料為粗鹽（含大量雜質(zhì)的氯化鈉），根據(jù)生產(chǎn)工藝中的耗能 情況，將燒堿制法分為整流、鹽水精制、鹽水電解、液堿蒸發(fā)、氯氫處理、固 堿生產(chǎn)和廢氣吸收工序等七個流程。圖1 燒堿工藝總流程示意圖1-整流2-鹽

2、水精制3-電解4-氯氫處理6-固堿生產(chǎn)1.1整流整流是將電網(wǎng)輸入的高壓交流電轉(zhuǎn)變成供給電解用的低壓直流電的工序， 其能耗主要是變壓、整流時造成的電損，它以整流效率來衡量。整流效率主要 取決于采用的整流裝置，整流工序節(jié)能途徑是提高整流效率。當然減少整流器 輸出到電解槽之間的電損也是不容忽略的。1.2鹽水精制將工業(yè)鹽用水溶解飽和并精制（除去CeT、M g2+、S 0篤等有害離子和固體雜 質(zhì)）獲得供電解用精制飽和鹽水，是鹽水精制工序的功能。次鹽水精制：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

3、清、砂濾，然后再經(jīng)炭素燒結(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制取精制鹽水，該工 藝路線省去了砂濾器、炭素燒結(jié)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 采用膜過濾器（不預涂）Ca3+ + COf- - CaCOg+ 20K- Mg(OH)=NaOH反應器一浮上桶圖3新的鹽榊i制斛圖二次鹽水精制:二次鹽水精制采用螯合樹脂塔進行吸附。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10w

4、tppb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 建議米用三塔式流程。二次鹽水精制乙流程見陽加酸過濾精盤水合樹脂塔超精制*鹽水廢水池電解工序H l 一 TAILLL/JVTH FIJJ-L CjUILTT r*l1.3電解精制的飽和食鹽水進入陽極室；純水（加入一定量的NaOH容液）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

5、 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 CI2。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 NaCI溶液的原因是陰極室發(fā)生反應為2H+2e=H2T ;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。具體流程：由二次鹽水精制工序送來的精制鹽水，通過鹽水高位槽，進入電解 槽的陽極液進料總管。其流量由每個電解槽的自調(diào)閥來控制，以保證陽極液的 濃度達到規(guī)定值。進槽值由送入每臺電解槽的直流電流進行串控制濃度31%勺高純鹽酸用來中和從陰極室

6、通過離子膜滲透到陽極室的0H離子，鹽酸 經(jīng) 過 自 動 調(diào) 節(jié) 與 陽 極 液 一 起 送 入 陽 極 室 。 精制鹽水在陽極室中進行電解，產(chǎn)生氯氣，同時NaCL濃度降低。電解槽進、出口 之 間 的 NaCL 分 解 率 為 約 50%。每個陽極室都有兩個撓性軟管，一個連接進料總管，另一個連接出料總管。電 解后產(chǎn)生的氯氣和淡鹽水混合物通過軟管匯集排入陽極液總管，并在總管中進 行氣體和液體 分離。氯氣在氯氣總管中進行匯集后送入淡鹽水儲槽頂部。在此，氯氣中的水分被分 離 并 滴 落 ， 然 后 氯 氣 被 送 往 界 外 。 氯 氣 壓 力 由 自 調(diào) 閥 控 制 。 淡鹽水送入淡鹽水儲槽底部，然

7、后用淡鹽水循環(huán)泵一部分經(jīng)液位自調(diào)控制送往 脫 氯 工 序 ； 另 一 部 分 送 往 電 解 槽 ， 進 槽 淡 鹽 水 流 量 由 自 動 控 制 。 陰極液在陰極室電解產(chǎn)生氫氣和燒堿，堿液進入陰極液循環(huán)槽，通過陰極液循 環(huán)泵一部分經(jīng)陰極液冷卻器進入堿高位槽后，進入電槽，這部分電解液進槽前 加純水稀釋，純水量自調(diào)由直流電和堿串級控制；另一部分電解液經(jīng)液位自調(diào) 控制送入堿冷卻器冷卻至約45 C后送往堿儲槽，然后送往罐區(qū)。 氫氣在陰極液出口總管中分離，并在氫氣主管線中進行匯集后，送到堿液循環(huán) 槽頂部。氫氣中的水分被分離并滴落，然后氫氣送往界外。氫氣壓力由自調(diào)閥 控制，與氯氣壓力串級控制，使氫氣和

8、氯氣之間壓差保持在設定范圍內(nèi)（5KPa）圖4精制鹽水電解示意圖電解v極圖5 電解反應方程式2NaCI+2Hz0ZNaOH+ H： f 十Cl? f 陽極1.4氯氫處理氯氣處理工序均包括氯氣洗滌、冷卻除霧、干燥、壓縮；氫氣處理均包括 氫氣洗滌、壓縮、脫氧、干燥。離子膜法制堿時，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（透平壓縮機）。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。但對氯氣處理工藝

9、、氯氣輸送設 備的要求高，增加投資費用。因此，國內(nèi)一般采用中、低壓液化方法生產(chǎn)液氯。 如下圖所示。1 TPS樣堆:2鼓鳳機;$ I段擰卻器;4- 1段掙卻器；; 6F料干燥塔;7F逍瑚塔:8 酸霉捕樂器:9弋壓機圖6電解后氯氣處理示意圖1-氯氣洗滌塔；2-鼓風機；3-1段冷卻器；4- H段冷卻器；5-水霧捕集器；6-填料干燥塔；7-泡罩干燥塔；8-酸霧捕集器；9-氯壓機氫氣處理工藝：電解出來的飽和濕氫氣中含有大量的水和其他氣體，一般采用間接法和直接法除去以達到工藝要求。由于在本次設計中不充分考慮熱綜合利用，所以采用直接法進行氫氣的處理，可以簡化工藝流程，節(jié)約投資費用。它是由電解槽中出來的氫氣經(jīng)

10、氫氣緩沖罐后進入一段洗滌塔洗去一部分的雜質(zhì)及使氫氣冷卻至 50C后在經(jīng)二段洗滌塔除雜質(zhì)及冷卻至 30C，之后再經(jīng)過絲網(wǎng)除霧器除去鹽和堿的霧沫后，用羅茨鼓風機抽送至分配臺進行下一階段的分配。氫氣處理工藝流程圖見下：電解槽出來的淡鹽水和氯氫處理來的氯水混合后，用31%勺高純鹽酸將PH值調(diào)節(jié)到約1.5，送入脫氯塔的頂部。脫氯塔的壓力為-7075Kpa,由真空泵進行控制。脫氯塔出口處游離氯降低到50mg/L,脫出的氯氣匯入氯氣總管，也可送入廢氣吸收塔脫氯后的淡鹽水先用 NaOH把PH調(diào)到911,再將亞硫酸鈉儲槽中配制的濃度 為10wt%的亞硫酸鈉溶液用亞硫酸鈉泵加入到淡鹽水管道中，以徹底除去殘余 的游離氯。游離氯含量為 0 的脫氯鹽水送回一次鹽水工序化鹽。1 5 液堿蒸發(fā)