年產(chǎn)10萬噸固堿工藝設計

41/41SKIPIF1<0職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）（冶金化工系）題目年產(chǎn)10萬噸固堿工藝設計專業(yè)應用化工技術 班級化工0804班姓名學號指導教師完成日期2010年07月30日—2010年09月30日第一章化鹽工段 31.1工藝原理 31.2要緊工藝指標 41.3工藝流程 41.4要緊設備及作用和工作原理 51.4.1化鹽桶 51.4.2澄清桶 61.4.3砂濾器 6第二章電解工段 72.1金屬陽極電解工段 72.1.1工藝原理 72.1.2要緊工藝指標 72.1.3工藝流程 82.1.4要緊設備及作用 92.2離子膜工段 102.2.1工藝原理 102.2.2要緊工藝操縱指標 11第三章氫氣和氯氣處理工段 173.1氫氣處理 173.1.1工藝原理 173.1.2工藝流程 173.2氯氣處理 183.2.1工藝原理 18第四章固堿工段 264.1工藝原理 264.2要緊工藝指標 264.3工藝流程（附工藝流程圖） 264.4要緊設備及作用和工作原理 26摘要：離子膜法制燒堿是燒堿生產(chǎn)工藝的常用制法之一。本文著重介紹了離子膜法制燒堿的生產(chǎn)工藝及過程中的離子膜法堿液蒸發(fā)的特點，阻礙堿液蒸發(fā)的因素。我國離子膜法燒堿進展十分迅速，完全淘汰了水銀法燒堿和部分石墨陽極隔膜法燒堿，大大提升和優(yōu)化了我國氯堿工業(yè)的產(chǎn)品結構，促進了相關工業(yè)的迅速進展。目前，世界上能生產(chǎn)離子交換膜法氯堿電解槽的7個生產(chǎn)廠其中包括北京化工機械廠生產(chǎn)的電解槽在國內(nèi)均有使用廠家，代表當前離子膜法最先進水平的高電流密度、低電流消耗、大單元面積、自然循環(huán)工藝的電解槽在我國已有企業(yè)采納。目前，國內(nèi)離子膜法燒堿生產(chǎn)廠家全國共86家，產(chǎn)能排前4名的企業(yè)離子膜法燒堿產(chǎn)能均超過了20萬噸/年，2005年底前還有3家企業(yè)的離子膜法燒堿產(chǎn)能達到或超過20萬噸/年。據(jù)統(tǒng)計，在2005年底前投產(chǎn)的142.5萬噸/年裝置中有112.5萬噸/年采納離子膜法，到2005年底，國內(nèi)離子膜法燒堿達產(chǎn)裝置能力達到794.7萬噸/年，占總產(chǎn)能的49.34%。而到2006年，隨著又一批新建、擴建氯堿裝置的投產(chǎn)，國內(nèi)離子膜法燒堿不僅在生產(chǎn)能力上將超過隔膜法燒堿，而且產(chǎn)量也將超過隔膜法燒堿。今年以來，有關離子膜燒堿項目評審開工投產(chǎn)的消息頻頻見諸報端：2月，沙隆達年產(chǎn)5萬噸離子膜燒堿通過評審；5月，東明石化集團15萬噸/年離子膜燒堿項目建設進入實質(zhì)時期，打算在2006年底建成投產(chǎn)；6月，焦作昊華年產(chǎn)10萬噸離子膜燒堿項目開工；二季度，上海天原的36萬噸／年新裝置投產(chǎn)后，其燒堿年產(chǎn)規(guī)模達到76萬噸；8月，唐山三友集團年產(chǎn)30萬噸燒堿一期工程試生產(chǎn);10月，山東東營市化工廠二期12萬噸離子膜燒堿項目一次性送電成功，順利投產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計，僅今年上半年，全國燒堿總產(chǎn)量為717.83萬噸，同比增長20%。其中，離子膜燒堿產(chǎn)量為218.58萬噸，同比增長35%。種種跡象表明，離子膜燒堿行業(yè)目前正在掀起新一輪的投資熱潮，我國也無可爭議地成為世界第一大燒堿生產(chǎn)國，許多企業(yè)差不多樂觀地等待著接下來賺個缽滿盆盈了。第一章化鹽工段1.1工藝原理將固體原鹽(或搭配部分鹽鹵水)與蒸發(fā)工段送來的回收鹽水、洗鹽泥回收的淡鹽水，按比例摻和、加熱溶解成含氯化鈉的飽和水溶液，同時按原鹽中雜質(zhì)含量連續(xù)加入適量的精制劑(氫氧化鈉、碳酸鈉和氯化鋇等)，使鹽水中鈣、鎂、硫酸根等雜質(zhì)離子分不生成難溶的沉淀物，然后加入助沉劑(聚丙烯酸鈉等)。通過澄清、砂濾得到一次鹽水，一次鹽水經(jīng)中和、過濾、樹脂吸咐等步驟制得質(zhì)量合格的精鹽水，按需要源源不斷地輸送給電解工段。一般1t堿需要1.5t鹽（理論比例為1：1.462）。差不多化學方程式：CaCl2+NaCO3=CaCO3+2NaClCaSO4+Na2C03=CaC03+2Na2SO4MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaClFeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaClNa2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCl1.2要緊工藝指標入槽鹽水含NaCl≥315g／L 鹽水過堿量NaOH0.07～0.15g/LNa2CO30.25～0.35g／L 鹽水中鈣、鎂總量≤5mg／L鹽水中硫酸根含量≤5g／L 澄清桶入口鹽水溫度l與4季度48士3℃ 2與3季度50±3℃ 入槽鹽水銨含量無機銨≤1mg／L 總銨≤4mg/L鹽水透明度≥900mm(十字觀看法)排放鹽泥中含NaCI≤8g／L入槽鹽水pH操縱值8～10(微堿性鹽水入槽)約7(中性鹽水入槽)約4(酸性鹽水入槽)煙道氣制純堿中含NaOH≤3g／L1.3工藝流程圖1—1為鹽水精制工藝流程。固體食鹽從鹽倉內(nèi)用鏟車l將鹽送入鹽斗2，經(jīng)皮帶運輸機3卸入化鹽桶4。鹽鹵水、蒸發(fā)工段回收鹽水和洗鹽泥回收的淡鹽水，按比例搭配用泵6送到化鹽桶4內(nèi)進行化鹽操作，通過桶底配水管均勻流出，沿化鹽桶內(nèi)鹽層逆流而上將食鹽溶解制成飽和的粗鹽水，從化鹽桶上部溢流而出。出化鹽桶的粗鹽水與精制劑碳酸鈉、氯化鋇及蒸發(fā)回收鹽水中的氫氧化鈉發(fā)生化學反應，使溶解在粗鹽水中的鈣、鎂、硫酸根等雜質(zhì)離子生成不溶解于水的氫氧化鎂、碳酸鈣、硫酸鋇等沉淀物而懸浮在粗鹽水中。與精制劑反應后的粗鹽水靠位差進入澄清桶8，為了加速澄清,在進入澄清桶前添加助沉劑,使懸浮物沉淀顆粒凝集增大加速澄清。澄清后的清鹽水從澄清桶上部溢流入砂濾器l1，鹽水通過砂濾層之后，鹽水中所夾帶的少量細小懸浮物顆粒被截留。出砂濾器鹽水含鈣、鎂雜質(zhì)量可降到5mg／L以下，即一次鹽水。然后進入中和罐12,加鹽酸中和過剩堿量,再進入精鹽水貯槽13,用泵19送往鹽水高位槽供電解工段使用。澄清桶底部排出的鹽泥定期排放回收。1.4要緊設備及作用和工作原理1.4.1化鹽桶化鹽桶的作用是把固體原鹽、部分鹽鹵水、蒸發(fā)回收鹽水和洗鹽泥回收淡鹽水，按比例摻和，并加熱溶解成氯化鈉飽和溶液?；}桶一般是鋼板焊接而成的立式圓桶，其結構見圖1—2?；}水由桶底部通過分布管進入化鹽桶內(nèi)。分布管出口均采納菌帽形結構防止鹽粒、異物等進入化鹽水管道造成堵塞現(xiàn)象。在化鹽桶中部設置加熱蒸汽分配管，蒸汽從分配管小孔噴出，小孔開設方向向下,可幸免鹽水飛濺或分配管堵塞。在化鹽桶中間與還設置有折流圈，折流圈與桶體成45度角．折流圈的底部開設用于停車時放凈殘存鹽水的小孔。折流圈的作用是幸免化鹽桶局部截面流速過大或化鹽水沿壁走短路造成上部原鹽產(chǎn)生搭橋現(xiàn)象。折流圈寬度通常約為150～250mm?；}桶上都有鹽水溢流槽及鐵柵，與鹽層逆相接觸上升的飽和粗鹽水，從上部溢流槽溢流出，原鹽中常夾帶的繩、草、竹片等漂移性異物經(jīng)上部鐵柵阻擋除去。1.4.2澄清桶澄清桶的作用是將加入精制劑后反應完全的鹽水，在助沉劑的關心下，使雜質(zhì)沉淀顆粒凝集變大，下沉分離。澄清后的清鹽水從桶頂部溢流出，送砂濾器作進一步精制過濾，桶底部排出的鹽泥送三層洗泥桶，用水洗滌回收其中所含的氯化鈉。鹽水中鈣、鎂等不溶物懸浮顆粒在加入助沉劑后起凝聚作用，顆粒增大，被截留到桶底定時排出。澄清后的清鹽水從桶底部緩緩向上，經(jīng)桶頂部環(huán)形溢流槽匯合后連續(xù)不斷流出。1.4.3砂濾器砂濾器的作用是把澄清桶送來的澄清鹽水經(jīng)砂濾層過濾，進一步除去清鹽水中微量懸浮性不溶雜質(zhì)，提高進電解槽的鹽水質(zhì)量，確保電解工段對高質(zhì)量入槽鹽水的要求。第二章電解工段2.1金屬陽極電解工段2.1.1工藝原理把化鹽工段用泵輸送來的符合質(zhì)量要求的精鹽水,經(jīng)高位槽穩(wěn)壓及預熱器預熱后送入電解槽,同時輸入由變電工段送來的直流電進行電化學反應。依照操作規(guī)程和工藝條件,確保電解槽正常安全運轉。電解過程中產(chǎn)生的氯氣與氫氣分不導入各自的總管,匯合送氯、氫處理工序，進一步處理加工。生成約含氫氧化鈉11％的電解液流入總管匯合電解液貯槽,經(jīng)堿泵送蒸發(fā)工段進行蒸發(fā)濃縮。反應方程式如下2.1.2要緊工藝指標單槽氯中含氫量≤1．0％ 氯氣總管中含氫量≤O．4％單槽氯中含氧量≤3．0％氯氣總管中含氧量≤3％電解液總管濃度130±5g／L單槽電解液濃度90～140g／L氧氣總管氫純度≥98％電解槽槽溫80～105℃ 氯氣總管壓力 0～－50Pa氫氣總管壓力0～50Pa 對地電壓偏差(總電壓)≤10％電解槽陽極電流效率≥90％2.1.3工藝流程圖2－1－1為金屬陽極電解流程圖。電化鹽工段送來含氯化鈉315g／L以上、質(zhì)量合格的精制鹽水送至鹽水高位槽1,高位槽內(nèi)鹽水液面維持恒定，以保持一定的靜壓力。經(jīng)一段鹽水預熱器2內(nèi)與來自電解槽出口的濕熱氫氣(氫氣總管溫度約85℃)進行熱交換，溫度可提高8～10℃，然后再進入二段鹽水預熱器,用蒸汽進一步補充加熱鹽水，加熱到鹽水溫度在60～80℃間，再經(jīng)鹽水總管、支管連續(xù)均衡地分不送入各臺電解槽5進行電解。電解生成的氯氣從電解槽蓋頂部支管導入氯氣總管，送到氯氣處理工段.氫氣從電解槽陰極箱上部支管經(jīng)斷電器斷電后匯合入氫氣總管，經(jīng)一段鹽水預熱器預熱鹽水降溫后送氫氣處理工段。生成的含氫氧化鈉11％的電解液經(jīng)堿液斷電器斷電后從電解槽下側流出導入電解液總管，匯合于電解液貯槽6中，再經(jīng)泵7輸送到蒸發(fā)工段進行蒸發(fā)濃縮。2.1.4要緊設備及作用金屬陽極電解槽是隔膜電解槽的兩大類型之一，其結構如圖2－1－2。隔膜電解槽是隔膜法電解食鹽溶液制取氯氣、氫氣、燒堿的要緊設備。是我國進展比較成熟的一種技術。隔膜電解槽示意圖如圖2－1－3。電解槽要緊由槽蓋、陰極箱、陽極組合件三大部分組成。金屬陽極電解槽的槽蓋多數(shù)采納鋼板焊接制成，內(nèi)襯橡膠防腐蝕層。在槽蓋的頂部有氯氣出口孔，側面有鹽水注入口，槽蓋前側面裝有液面計便于掌握電解槽內(nèi)鹽水液位高低。槽蓋上還裝有氯氣壓力表和取樣孔。陰極箱是由陰極鐵絲網(wǎng)袋`鋼板外殼和陰極導電鋼板組合成一個完整的陰極導電系統(tǒng)。在陰極箱的外殼下端有電解液導出管，上方有氫氣出口管。金屬陽極電解槽陽極組合件是由鈦-鋼-銅三板疊合組成，上層2mm鈦板作為防腐蝕層，中層20mm鋼板作支撐層,下層16mm銅板作為陽極導電板．涂有釕層的鈦陽極片通過銅螺絲、銅螺母聯(lián)接固定在下層陽極銅導電板上,電流由此導入。槽蓋與陰極箱、阻極箱與陽極組合件之間可用“陶泥瀝清軟封料”外圍麻繩進行密封以免鹽水泄漏,也可采納橡膠墊片加絕緣螺栓聯(lián)接密封。2.2離子膜工段2.2.1工藝原理以食鹽水為原料的離子膜法電解工藝，因離子交換膜性能要求，進離子膜電解槽的鹽水質(zhì)量必須嚴格操縱，不然將阻礙離子交換膜性能的發(fā)揮和使用壽命以及產(chǎn)品的質(zhì)量。因此本工段的任務是：(1)將送來的一次精制鹽水再通過一次周密過濾，使鹽水中的懸浮物達到≤1PPm，送二次精制；(2)將上述過濾后的合格鹽水，經(jīng)二次精制處理即采納樹脂吸咐（使用過的樹脂經(jīng)處理后再生），使鹽水中的ca2+、Mg2+雜質(zhì)含量達到≤20ppb，送離子膜電解槽；(3)合格的二次精制鹽水在電解槽內(nèi)經(jīng)通電電解，得到合格的氫氧化鈉，然后經(jīng)冷卻、計量后送成品槽；(4)電解副產(chǎn)品氯氣和氫氣，分不送氯處理和氫處理后．生產(chǎn)相應的氯、氫產(chǎn)品；(5)食鹽水經(jīng)電解后流出的淡鹽水，經(jīng)脫氯裝置除去鹽水中的游離氯，使游離氯含量達到標準，然后將脫氯后合格的淡鹽水送回化鹽工段再化鹽使用。2.2.2要緊工藝操縱指標1、經(jīng)鹽水過濾器一次精制鹽水質(zhì)量指標NaCI310～315g／L NaOH≤0．6g／LNa2CO3≤0．5g／LCa+Mg≤10ppm(以CaO計算) Sr≤2．5mL／LBa≤0．1ppmFe≤0．1ppmSi02≤15ppm ClO3-≤10g／LSO42+≤4g／L Hg≤10ppmS(含懸浮固體重)≤10ppm 其它的重金屬≤0.2ppm個不金屬①Al≤0.1ppm②Mn≤0.05ppm③Cr≤0.05ppm2、進螫合樹脂塔過濾鹽水質(zhì)量指標(1)NaCI310~315g／L (2)pH9士0．5(3)溫度60-士5℃以上 (4)Ca+Mg5ppm(按照CaO)以下(5)Sr2.5mg／L(按照Sr)以下(6)Ba0.1ppm以下(7)Fe0.Ippm以下 (8)SiO215ppm以下(9)ClO-不存在 (10)CIO3-10g／L以下(11)SO42-4g／L以下(12)S1ppm以下(但不含有Ca、Mg、Sr等固態(tài)物)(13)Hg10ppm以下(14)其它重金屬總共0.2ppm以下個不金屬①A10.Ippm以下②Mn0.05ppm以下③Cr0.05ppm以下3、進離子膜電解槽二次精制鹽水質(zhì)量指標NaCI310-315g／LCa+Mg≤20ppb(以Ca計算)Sr≤0.Ippm Ba≤0.1ppmFe≤0.1ppm SiO2≤15ppmCIO3-≤10g／L SO42+≤4g／L其它重金屬總量≤0.2ppm個不金屬： ①AI≤0.1ppm②Mn≤0.05ppm ③Cr≤0.05ppm4、出離子膜電解槽各物料質(zhì)量指標(1)氫氧化鈉33士0.15％NaCI／NaOH≤80ppmFe2O3≤8ppm(2)氯氣CI2≥97％含02≤2．5％含氫≤0.1％(3)氫氣H2≥99％(4)淡鹽水NaCI210士10g／LpH2～4CIO-﹤2g／L5、出脫氯塔淡鹽水質(zhì)量指標NaCI210土10g／L pH7～86、各操作壓力炭素過濾器操作壓差<0.2MPa清洗加壓操作壓力0.45MPa螯合樹脂塔壓差<0.12MPa電槽陰極大于陽極壓力100mmH2OC12壓力0士10mmH2OH2壓力100~10mmH2O脫氯鼓風機壓力900-1100mmH2O7、各操作溫度一次精制鹽水溫度>45℃過濾鹽水溫度60士5℃電槽槽溫85士3℃脫氯塔回收氯冷卻溫度＜40℃汲取液苛性鈉溫度＜40℃（三）工藝流程圖2－2－1為離子膜法制堿工藝流程圖。原鹽經(jīng)溶解、反應、沉清．砂濾后，制成一次精制鹽水，該一次精制鹽水進入本工段后，加入適量的亞硫酸鈉以除去微量的游離氯，同時加入適量的α-纖維素助濾劑，然后用泵送入鹽水過濾器進行過濾，通過濾后的鹽水，其懸浮物含量達到規(guī)定指標≤lppm，再經(jīng)加熱使溫度達到60士5℃，并用pH自控調(diào)節(jié)使pH操縱在9士0．5。將上述符合質(zhì)量指標的鹽水,用泵送入螯合樹脂塔進行螯合處理．使鹽水中Ca2+、Mg2+雜質(zhì)含量達到20ppb以下，此鹽水稱二次精制鹽水。二次精制鹽水再經(jīng)加熱,用泵送離子膜電解槽陽極側．加熱溫度視電解槽槽溫而調(diào)節(jié)，一般冬季比夏季高一些．以保證槽溫穩(wěn)定在85士31°C。在電解槽的陰極側，加入與堿濃度相當?shù)募兯浚员ＷC產(chǎn)品濃度穩(wěn)定在規(guī)定的指標范圍內(nèi)(30～35％)。在直流電作用下經(jīng)電解，在陰極側流出規(guī)定濃度的氫氧化鈉，經(jīng)冷卻、計量后送入成品貯槽或再經(jīng)蒸發(fā)濃縮到規(guī)定濃度；在陰極側上方，放出副產(chǎn)品氫氣送氫處理工序。在電解槽的陽極側．經(jīng)電解后的淡鹽水流入貯槽。經(jīng)加酸用pH自動調(diào)節(jié)計使pH調(diào)節(jié)在2左右，以使大部分的氯酸鹽和次氯酸鹽分解，分解出的氯氣并入總管，淡鹽水再用泵送入脫氯塔。經(jīng)脫氯后合格的淡鹽水則用泵送回化鹽工段再使用．脫氯如是采納真空脫除．則脫出的氯氣并入氯總管；如是用空氣吹除的，則脫出之氯氣需用20％的氫氧化鈉進行循環(huán)汲取，制成10％的次氯酸鈉．在陽極側上部放出的氯氣，則送入氯氣處理工段。（四）要緊設備及作用和工作原理1、鹽水過濾器鹽水過濾器的作用是使一次精制鹽水通過濾除去所含微量懸浮物，指標為≤1ppm。離子膜法制堿工藝中，要求鹽水中的懸浮物含量操縱在1ppm以下。以防止鹽水中所含微細懸浮物引起膜的堵塞而導致槽電壓上升。然使用傳統(tǒng)的砂過濾器，鹽水中的懸浮物含量一般在5~10ppm．因此，必須再通過一次周密過濾。實習工廠采納碳素管式過濾器。碳素管過濾器的外殼由鋼襯橡膠防腐層．內(nèi)部由多組炭系管均勻固定在花板上．其結構見圖2－2－2所示。碳素管式過濾面積由生產(chǎn)能力大小而定一般年產(chǎn)l萬噸規(guī)模的過濾面積約在7～8m2，使用壽命在8～10年。碳素管式過濾器由純凝經(jīng)燒結后制成，外徑120mm，內(nèi)徑70mm，長度500mm，為圓筒狀元件。碳素管式過濾器的特點是經(jīng)一定時刻使用后，可經(jīng)再生恢復重新使用。碳素管的過濾原理見圖2－2一3。一次精制鹽水從圓筒的外部流入圓筒的內(nèi)部進行過濾．懸浮物在碳素管外被截流。為了保持最高的過濾精度．首先在碳素管外先預涂上一層助濾劑，預涂層的厚度約為2~3mm，同時采納助濾劑添加方式，使定量的助濾劑與一次精制鹽水混合后送過濾器過濾，過濾時初始阻力0.02MPa，隨著鹽水中懸浮物的積存，其阻力逐漸上升，當升到0.15～0.20MP時，應停止使用予以清洗再生．但如當鹽水中懸浮物含量低時，即使壓力未上升到0.15-0.20MPa，而使用時刻達到48小時；則也需停止使用予以清洗再生，以保持長久穩(wěn)定地運行。碳素管的清洗再生，是將清洗液從管內(nèi)向管外反洗，并通入0.45MPa的壓縮空氣，當迅速打開專用排液閥時，鹽水因受到壓縮空氣的壓力迅速由管的內(nèi)側流向管的外側，同時將炭素管外的預涂層和被截留的懸浮物濾餅，同時從過濾管上脫落除去，然后通過各步清洗，則可完全恢復原有性能而重復使用。2、螯合樹脂塔螯合樹脂塔通常是二臺或三臺串聯(lián)使用，其作用是將一次精巧鹽水中Ca2+、Mg2+雜質(zhì)含量降低到20ppb以下，以符合離子膜工藝的需要。螯合樹脂塔的外殼由鋼板制成，內(nèi)襯專門的低鈣鎂橡膠防腐層。塔內(nèi)填裝一定量的帶有螯合基團的特種離子交換樹脂，樹脂的特點是對金屬離子有極強的選擇性。第二個特點是再生效率高，即在使用一定周期后，可通過酸、堿、純水的清洗．將螯合的金屬離子解脫恢復原有的交換容量，以重新再進行螯合處理。在使用贅合樹脂處理鹽水中，必須注意下列二點：(1)物料中不能帶有氧化劑，圖2－2－4螯合樹脂塔圖2－2－4螯合樹脂塔螯合樹脂塔的結構如圖2－2－4所示。3、離子膜電解槽離子膜電解槽是離子膜制堿生產(chǎn)工藝中的關鍵設備，它的作用是將進入的合格的二次精巧鹽水經(jīng)通電電解，生產(chǎn)出低鹽、高純、高濃度的氫氧化鈉產(chǎn)品．同時得到聯(lián)產(chǎn)氯和氫氣。其生產(chǎn)原理如圖2－2—5所示。離子交換膜電解食鹽法，是用陽離子交換膜將電解槽隔成陽極室和陰極室，這層膜只同意鈉離子穿透，而對氫氧根離子起阻止作用，另還能阻止氯化鈉的擴散，從而達到生產(chǎn)低鹽、高純、高濃度氫氧化鈉產(chǎn)品的目的。第三章氫氣和氯氣處理工段從電解槽出來的濕氯氣和濕氫氣，溫度約為80～90?C，并為水蒸氣所飽和。濕氯氣具有強烈的腐蝕性，只有鈦、玻璃、橡膠、玻璃鋼（FRP）等少數(shù)材料能夠耐濕氯氣的腐蝕。另外為便于運輸和使用，也需要對濕氯氣進行加工處理。氫氣的純度盡管專門高，可達99％以上，但含有少量的堿霧和大量的水蒸氣，也需要進行處理。本工段的另一重要任務是通過氯氣和氫氣的進出口回流量的調(diào)節(jié)來達到電解槽陽極室和陰極室的壓力平衡，保證電解槽的安全運行。3.1氫氣處理3.1.1工藝原理來自電解槽的氫氣進入氫氣－鹽水熱交換器，氫氣溫度可降至50?C左右，而鹽水溫度約能提高10?C.如此使氫氣中所帶出的一部分余熱得到回收。冷卻后的氫氣再進入氫氣洗滌塔內(nèi)。用工業(yè)上水對其進行洗滌和冷卻，氫氣中大部分雜質(zhì)（鹽霧和堿霧）及水蒸氣被冷卻水帶走并排入下水道。氫氣則從塔頂出來，經(jīng)水氣分離器分離后，由風機送到氫氣柜或使用氫氣的部門。3.1.2工藝流程圖3－1－1是氫氣處理流程圖，來自電解槽陰極的氫氣首先進入氫氣洗滌塔，此塔為一空塔，內(nèi)裝數(shù)層噴淋裝置，冷卻水經(jīng)噴水裝置，自塔頂噴淋下來，與自塔底進入的氫氣相遇，進行冷卻和洗滌，氫氣所帶的大部分水蒸氣和堿霧，便被洗滌下來，隨同用過的冷卻水一起排出。從洗滌塔出來的氫氣分為兩部分，一部分通過H2風機輸送到冷卻塔進一步冷卻，然后由緩沖罐分配：到片堿工段作加熱介質(zhì)，到與Cl2反應以及到氫壓站。另一部分由氫氣壓縮機輸送到水霧捕集器，然后輸送給用戶使用。壓縮過程中使用N2作愛護氣體。3.1.3要緊設備及作用和工作原理水洗塔將氫氣中夾帶的堿霧除去，同時降低氣體溫度，從而除去其中所含的大部分飽和水蒸氣，使氫氣得到初步凈化。捕集器可減少冷卻后氫氣中殘存的霧滴狀冷凝水及堿霧，減少其對氫氣壓縮機的腐蝕。3.2氯氣處理3.2.1工藝原理氯氣處理工段是氯堿生產(chǎn)廠中聯(lián)接電解槽與用氯部門的工序，起著承上啟下的作用，也是穩(wěn)定電解槽正常運行、確保安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。由食鹽水溶液電解，其陽極產(chǎn)物是溫度較高、并伴有飽和水蒸汽及夾帶一定鹽霧雜質(zhì)的濕氯氣，每噸氣相的濕含量可達0.3381噸以上。這種濕氯氣對鋼鐵及大多數(shù)金屬有強烈的腐蝕作用，只有少量的稀土及貴金屬或非金屬材料在一定條件下才能抵御濕氯氣的腐蝕，從而使氯產(chǎn)品的生產(chǎn)和氣氯的輸送發(fā)生困難。而干燥脫水的氯氣在通常條件下對鋼鐵等常用材料的腐蝕是比較小的。詳見表3-1。表3-1氯氣對鋼鐵腐蝕速率表氣相中含水分，%年腐蝕速率，mm/a氣相中含水分，%年腐蝕速率，mm/a0.005670.016700.02060.02830.01070.04570.0510.0610.08700.14400.3300.1140.150.38由表3-l可知，對濕氯氣的脫水干燥是生產(chǎn)、輸送、使用氯氣過程所必須的。氯氣處理的目的就在于除去濕氯氣中的水分，使之成為含濕量甚微的干燥氯氣，以適應氯氣輸送和氯產(chǎn)品生產(chǎn)的需要,由此可見,氯氣處理的任務確實是將電解槽陽極析出的飽含水蒸汽的高溫濕氯氣進行冷卻除沫、干燥脫水、除霧凈化,再壓縮輸送到各用氯部門,通過處理后,氯氣中的含水量降至0．01％以下,差不多不含酸霧,成為合格的氯氣.除此之外還應調(diào)節(jié)濕氯氣出電槽總管時的負壓以及在緊急故障情況下將事故氯氣進行處理,不使其外泄。（二）要緊工藝指標1.壓力電槽出口總管壓力—0.2~一0.3kPa氯氣透平機一段進口壓力0.085MPa氯氣透平機一段出口壓力0.035～0.042MPa（表壓）氯氣透平機二段進口壓力0.033～0.040MPa（表壓）氯氣透平機二段出口壓力0.1～0.12MPa（表壓）氯氣透平機三段進口壓力0.08～0.10MPa（表壓）氯氣透平機三段出口壓力0.18～0.23MPa（表壓）氯氣透平機四段進口壓力0.16～0.21MPa（表壓）氯氣透平機四段出口壓力0.28～0.38MPa（表壓）密封室充氣壓力2.5～3.5kPa（表壓）密封室抽氣壓力－1～－2kPa（表壓）油過濾器出口壓力0.35MPa（表壓）前軸承進口0.08～0.12MPa（表壓）后軸承進口油圧0.08～0.12MPa（表壓）增速箱進口油壓0.15～0.l8MPa（表壓）油封壓力70～150mm油（表壓）貯氣罐壓力0.6MPa（表壓）以下干燥密封氣輸出壓力0.05～0.1MPa（表壓）再生密封氣壓力0.05MPa（表壓）泡沫千燥塔阻力降5.5～6.5kPa（表壓）工業(yè)水壓力0.12MPa以上2.溫度Ⅰ段鈦冷卻器出口氣相溫度40℃以下Ⅱ段鈦冷卻器出口氣相溫度11～14℃出泡沫塔干燥后氯氣溫度<20℃冷凍氯化鈣溶液溫度6~12℃氯氣透平機進機溫度<20℃氯氣透平機一段出口溫度<90℃氯氣透平機二段進口溫度<38℃氯氣透平機二段出口溫度<90℃氯氣透平機三段進口溫度<38℃氯氣透平機三段出口溫度<90℃氯氣透平機四段進口溫度<38℃氯氣透平機四段出口溫度<90℃止推軸承溫度45~50℃前軸承溫度45~50℃后軸承溫度45~50℃增速器軸承溫度40~45℃前軸承回油溫度35~45℃后軸承回油溫度5~45℃增速箱回油溫度45~50℃潤滑油溫度20℃以上，<20℃無合閘訊號電爐出口溫度150—200℃凈化器出口密封氣溫度40℃（三）工藝流程圖3－2－1是氯氣處理流程圖。來自電解槽陽極的高溫濕氯氣經(jīng)濕氯氣緩沖器的分配，進入工業(yè)水列管冷卻器，由工業(yè)水進行冷卻，使氣相溫度降至相40℃以下，再進入鹽水冷卻器，用6~10℃的氯化鈣溶液進行冷卻，使氣相溫度降至11~14℃。但氣相溫度不可降得過低，若低于10℃的話（如9.6℃），濕氯氣易形成Cl2SKIPIF1<08H2O的氯水結晶物，從而使設備、管道結冰堵塞。經(jīng)冷卻后的氣相進入水沫過濾器除去氣相中夾帶的游離水，再進入泡沫干燥塔。氣相自下而上分不依次穿過五塊塔板，與自上而下的硫酸在塔板上錯流接觸，進行汲取傳質(zhì)，氣相中的水分被硫酸汲取掉，氣相出泡沫干燥塔頂部時，已成為含濕量低于100PPm的合格氯氣。98％的濃硫酸經(jīng)鹽水冷卻至10℃后被送入濃酸高位槽，分二路進泡沫干燥塔。一路經(jīng)節(jié)流調(diào)節(jié)進入泡沫塔第一塊塔板（由上往下數(shù)），與氯氣接觸汲取微量水分，由外溢流進入泡沫塔第二塊塔板，再與氯氣接觸汲取微量水分，外溢流經(jīng)液封去循環(huán)槽，由循環(huán)泵抽吸經(jīng)硫酸冷卻器冷卻后再去濃硫酸高位槽，循環(huán)使用，另一路經(jīng)節(jié)流調(diào)節(jié)進入泡沫干燥塔第三塊塔板，與氯氣接觸汲取水分后經(jīng)內(nèi)溢流進入第四塊塔板。來自稀酸冷卻器的功10℃、濃度為72％的稀硫酸進入泡沫塔第四塊塔板，與來自第三塊塔板內(nèi)道流的濃酸混成濃度為80％的汲取液，大量汲取濕飯氣中水分，外溢流進入第五塊塔板，接著大量汲取濕氯氣中的水分，使?jié)舛冗_到72％的稀硫酸經(jīng)液封與塔底酸一同進入稀映循環(huán)槽，在確保正常循環(huán)量的前提下，多余的一部分稀酸溢入廢酸槽。正常量的稀酸由稀酸循環(huán)泵抽吸經(jīng)硫酸冷卻器冷卻后再注入泡沫塔第四塊塔板循環(huán)使用。出泡沫塔的干燥氯氣進入酸霧過濾器自凈去除酸霧，進入氯氣離心式壓縮機，經(jīng)四段事轎冷卻達到常溫，保持0.38MPa。（表壓）以下的排出壓力，經(jīng)分配臺送至各用氯部門。要緊設備及作用和工作原理1、安全水封其結構示意見圖3－2－2。濕氯氣安裝于電解聲氣總管的旁路上，一頭與電解氯氣總管相連，另一端與事故氯氣處理塔相通，中間有隔板相隔，掖封高度60mm。其作用屬當抓氣處理的負壓系統(tǒng)因突發(fā)故障發(fā)生正壓時，帶壓的事故氯氣便將水封沖掉，往事故氯氣處理塔泄壓，用堿液進行汲取處理，以愛護氯氣負壓系統(tǒng)的管道、設備，直至電解槽的安全。水封高度的確定應充分考慮系統(tǒng)所能承受的最大正壓沖擊。鈦列管冷卻器結構由上封頭（上端蓋）、列管殼體及下封頭（下端蓋）三個部分組成，詳見圖3－2－3。列管殼體由鈦制列管束、折流擋板、定距桿，上下分布管板等構成．鈦對濕氯氣的抗腐蝕性能極好，鈦列管傳熱效果也專門好。一般將其制成浮頭式結構，浮頭處有填料函密封。在管程走氣相濕氯氣時,簡體外殼及折流擋板可用碳鋼，上下封頭能夠用鈦、鋼襯膠或聚氯乙烯。在殼程走濕氯氣時，筒體外殼、折流擋板,上下管板、列管束均需用鈦材,而上下封頭可采納聚氯乙烯、碳鋼。這可視實際工藝之需而定。鈦列管冷卻器在工段冷卻時采納工業(yè)水作為冷卻劑，Ⅱ段冷卻時采納冷凍淡水或冷凍氯化鈣溶液作為冷卻劑。在實際生產(chǎn)過程中，氣相濕氯氣走殼程，傳熱系數(shù)能夠提高較多；而氣相濕氯氣走管程，傳熱系數(shù)較低。但造價投資則前者高于后者。鈦列管冷卻器的作用在于將電解來的濕氯氣要冷卻器本體的管程或殼程中與冷卻劑溶液工業(yè)水或氯化鈣溶液經(jīng)鈦列管管壁進行間接的傳熱，移走氣相中所帶的熱量，達到降低溫度的目的，使氣相中含水量大幅度減少。3、水沫過濾器水沫過濾器是上封頭、過濾層簡體組成的圓筒體。過濾層簡體由上壓蓋、絲網(wǎng)過濾層(系絲網(wǎng)填料盤卷而成)、底板等構成。詳見圖3－2－4所示。整個設備用硬質(zhì)聚氯乙烯制成；絲網(wǎng)可采納聚乙烯、金屬絲(鈦絲)等，其寬度為150mm。水沫過濾器的作用在于通過絲網(wǎng)層捕集、過濾去除氣相中夾帶的游離水分，這圖7—5水辣過濾器樣能夠降低用于干燥脫水的汲取劑硫酸的單耗，并有效地防止游離水隨氣相帶入干燥塔。一般除沫效率可達98％以上。4、泡沫干燥塔泡沫干燥塔是應用得十分廣泛的氣液傳質(zhì)設備，屬于板式塔的一種。泡沫干燥塔是由一個圓柱形殼體和按一定間距、水平設置的若干塔板組成。泡沫塔的簡體上有塔板、內(nèi)外濫流管、受液盤等，詳見圖3－2－5所示。全塔共設置數(shù)塊塔板，塔板上按生產(chǎn)負荷及一定開孔率開設相當比例的篩孔。篩孔能夠是上下相同直徑的直通孔，也能夠是上孔徑小、下孔徑大的異徑噴嘴孔。目前強化型泡沫塔正在推廣，它采納外溢流、大液流循環(huán)方式，確保輸送氣體負荷適應生產(chǎn)的需要。5、氯氣透平壓縮機氯氣透平壓縮機，是全廠相當關鍵的氯氣壓縮、輸送設備，其安全運行與否將直接阻礙到全廠的生產(chǎn)、氯氣離心式壓縮機是個系統(tǒng)工程，它由主機系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、密封氣系統(tǒng)、儀表電氣自控聯(lián)鎖系統(tǒng)、事故氯氣處理系統(tǒng)等組成，簡稱其為機組。其構成詳見圖3－2－6所示。國產(chǎn)氯氣離心式壓縮機型號為LLY-1-4-60-3700，為單機殼、單吸人、雙支承、四段壓縮的結構。整個主機由轉子與固定元件組成，轉動部分由葉輪、主軸、聯(lián)軸器、推力盤組成；固定元件由機殼、擴壓器、氣密裝置、排氣蝸殼、軸承等組成。機組工作轉速10407r/min，是由985r/min的電機通過xR行星式增速箱獲得，潤滑系統(tǒng)采納強制供油潤滑，軸承采納了動壓軸承，端面密封則采納抽、充氣相結合的梳齒型迷宮密封。氯氣離心式壓縮機目前是國內(nèi)外較為先進的設備，其作用是抽吸電解槽陽極產(chǎn)物氯氣，在經(jīng)預處理后達到相當高的氯氣質(zhì)量（含水分小于100ppm，不含酸霧）,進行連續(xù)四段壓縮，使其達到0.38MPa（表）的排出壓力，輸送至各個氯產(chǎn)品生產(chǎn)工序。6、中間冷卻器中間冷卻器又稱級間冷卻器或段問冷卻器，是類似于列管冷卻器的圓筒體列管束的多程熱交換器。它分上、下封頭和筒體三部分，如圖3－2－7所示。上封頭為橢圓形，并有隔板，以使水實現(xiàn)多程段循環(huán)，還有進、出水口。下封頭同樣是橢圓形的，也有隔板，并設左右排凈口。而筒體內(nèi)有列管束，上下管板及折流擋板。中間冷卻器的作用在于將各級排出的高溫氯氣進行間接冷卻，將氣相熱量移走，使氣相盡可能實施等溫壓縮。第四章固堿工段4.1工藝原理將電解工段生產(chǎn)的32％氫氧化鈉的電解液,經(jīng)預熱后，送入三效蒸發(fā)器。以蒸汽加熱除去電解液中部分水分,通過一效蒸發(fā)后，含氫氧化鈉48％，通過二效蒸發(fā)后含氫氧化鈉56％，最后通過三效蒸發(fā)后將電解液深縮到含氫氧化鈉98％或99％以上，其次再由片堿機生產(chǎn)固堿，同時將在深縮過程中的結晶鹽分離。化配成回收鹽水返回化鹽工段。重新循環(huán)使用。4.2要緊工藝指標蒸汽壓力一效0.687~0.785MPa二效0.294~0.343MPa三效0.049-~0.098MPa真空度三效7