離子膜系統(tǒng)介紹

1、車間概況項(xiàng)目以固體原鹽為原料，采用離子膜電解技術(shù)生產(chǎn)液體燒堿，采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)液氯、鹽酸、99%片堿。主要工序包括：一次鹽水精制工序、電解工序（包括二次鹽水精制和淡鹽水脫氯）、氯氣處理工序、氫氣處理工序、廢氣處理工序、液氯工序、氯化氫合成工序、蒸發(fā)及片堿工序、公用工程及輔助工程（包括循環(huán)水站、脫鹽水軟水站、廠區(qū)管網(wǎng)、給排水、冷凍空壓站、液體罐區(qū)等）。產(chǎn)品方案：項(xiàng)目建成投產(chǎn)后年產(chǎn)燒堿20萬(wàn)噸（折百），其中32%燒堿10萬(wàn)噸（折百），50%的燒堿5萬(wàn)噸（折百），99%的片堿5萬(wàn)噸，液氯4.29萬(wàn)噸，鹽酸6萬(wàn)噸。40萬(wàn)噸/年（一期）燒堿項(xiàng)目采用世界上最先進(jìn)的離子膜制堿技術(shù)，與我國(guó)傳統(tǒng)的隔膜法、水銀法相比，該技術(shù)具有能耗低、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量高、三廢污染小（不存在隔膜法的石棉絨和水銀法的汞污染，為清潔工藝）、操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)。2、工藝流程簡(jiǎn)述（1）一次鹽水工序原鹽進(jìn)入化鹽桶，用電解工序返回的淡鹽水、裝置回收水和補(bǔ)充水溶解制得飽和粗鹽水。粗鹽水在流入前反應(yīng)槽之前于前折流槽內(nèi)按工藝要求，分別加入精制劑氫氧化鈉、次氯酸鈉溶液，在前反應(yīng)槽內(nèi)粗鹽水中的鎂離子與精制劑氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鎂，菌藻類、腐殖酸等有機(jī)物則被次氯酸鈉氧化分解成為小分子有機(jī)物；然后用加壓泵將前反應(yīng)槽內(nèi)的粗鹽水送出，在氣水混合器中與空氣混合后進(jìn)入加壓溶氣罐再進(jìn)入預(yù)處理器，并在預(yù)處理器進(jìn)口加FeCl3溶液，經(jīng)過預(yù)處理后的鹽水進(jìn)入折流槽，加碳酸鈉后進(jìn)入后反應(yīng)槽，鹽水中的鈣離子與碳酸鈉反應(yīng)形成碳酸鈣沉淀，充分反應(yīng)后的鹽水進(jìn)入中間槽，經(jīng)過濾器進(jìn)料泵打入膜過濾器，過濾后的精鹽水加入亞硫酸鈉溶液除去鹽水中的游離氯后進(jìn)入一次鹽水貯槽；過濾器截留的濾渣排入渣桶。過濾膜運(yùn)行一定時(shí)間后，為了保持較高的過濾能力和較低的過濾壓力，須用15%鹽酸進(jìn)行化學(xué)再生。從預(yù)處理器排出的泥漿也貯存于渣桶，渣桶中的鹽泥漿再用鹽泥泵送入鹽泥壓濾機(jī)脫水，回收的鹽水返回用作化鹽水用，濾餅用汽車送出界區(qū)。二次鹽水工序?yàn)榱吮ＷC進(jìn)槽的鹽水質(zhì)量，一次鹽水精制工序來(lái)的一次鹽水需進(jìn)入離子交換樹脂塔進(jìn)一步將鹽水中微量Ca2+、Mg2+等多價(jià)陽(yáng)離子除去，使其含量小于規(guī)定值。來(lái)自一次鹽水工序的過濾精鹽水進(jìn)入離子交換樹脂塔除鈣、鎂離子至小于20ppb，然后加酸調(diào)節(jié)pH值后進(jìn)入鹽水高位槽，再自流進(jìn)入電解槽。失去交換能力的螯合樹脂要用酸、堿及純水每24小時(shí)自動(dòng)再生一次。再生過程大致可分為：加純水排放鹽水、純水返洗、酸再生、純水沖洗、堿再生、純水沖洗、過濾鹽水置換等步驟。再生過程中排放的鹽水、返洗排放純水和鹽水置換時(shí)排放的鹽水，排放至回收鹽水貯槽，然后由回收鹽水泵送至鹽水一次精制工序作為化鹽水用。而酸堿再生時(shí)產(chǎn)生的酸性及堿性廢水則收集在廢水貯槽中，再經(jīng)廢水泵送至廢水處理。電解工序二次精鹽水由鹽水高位槽流入電解槽的陽(yáng)極室進(jìn)行電解。鹽水經(jīng)電解被分解產(chǎn)生氯氣。反應(yīng)式如下所示：NaCl-e-Na++1/2Cl2t電解后的低濃度鹽水稱為淡鹽水流入淡鹽水受槽，然后送脫氯塔脫氯。在電解陰極室，水被分解產(chǎn)生氫氣，反應(yīng)式如下：H2O+e-OH-+1/2H2tOH-與由陽(yáng)極室遷移來(lái)的Na+結(jié)合生成32%堿溶液。電解槽生成的32%堿液流到堿液受槽。一部份與純水混合后返回電解槽的陰極室，而另一部分冷卻后作為產(chǎn)品直接送出界區(qū)。電解槽陽(yáng)極室和陰極室產(chǎn)生的Cl2和H2被分別送至氯處理和氫處理工序。淡鹽水脫氯電解產(chǎn)生的淡鹽水進(jìn)入脫氯塔，在真空下溶解在淡鹽水中的游離氯被脫出，脫氯后的淡鹽水含游離氯約30mg/l經(jīng)加入堿調(diào)節(jié)PH后加入Na2SO3溶液進(jìn)一步除去游離氯。脫氯后的淡鹽水送至一次鹽水工序。脫氯分離出的氯氣經(jīng)脫氯塔冷凝器冷卻、分離水分后由真空泵送氯氣總管。由于淡鹽水在脫氯后又返回一次鹽水工序重飽和，如此循環(huán)使用，導(dǎo)致淡鹽水中的氯酸鹽含量累積增高。為了分解在電解槽陽(yáng)極室生成的氯酸鹽，有一部分淡鹽水送至氯酸鹽反應(yīng)槽并加入過量鹽酸，使氯酸鹽分解成氯化鈉和氯氣并加以回收。（5）蒸發(fā)固堿工序75r的32%的NaOH溶液被加入第一級(jí)降膜蒸發(fā)器。該蒸發(fā)器的物料側(cè)的壓力為95毫巴絕壓（71.3乇真空度），堿液一次流過該蒸發(fā)器,濃度被32%提升至約36%.產(chǎn)生的二次蒸氣通過二次蒸汽管被送到表面冷凝器中由冷卻水間接冷凝。水環(huán)式真空泵將惰性氣體抽走。36%的堿液通過堿泵從第一級(jí)降膜蒸發(fā)器的底部泄出并被送過換熱器。當(dāng)NaOH流過兩臺(tái)換熱器后，堿液的溫度由69°C被提高約至107°C。36%的堿液一次流過第二級(jí)降膜蒸發(fā)器，濃度被提升至42%。該蒸發(fā)器的物料側(cè)負(fù)壓為425毫巴絕壓（320乇真空度）。該級(jí)蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽用來(lái)加熱第一級(jí)蒸發(fā)器。42%的堿液通過堿泵從二級(jí)蒸發(fā)器的底部泄出并被送過換熱器，堿液的溫度由108°C被提高約至157°C。42%堿液一次流過第三級(jí)降膜蒸發(fā)器，濃度被提升至50%。該蒸發(fā)器的物料側(cè)的壓力為2.0巴絕壓。此處產(chǎn)生的二次蒸汽被用來(lái)加熱二級(jí)蒸發(fā)器。第三級(jí)降膜蒸發(fā)器是由生蒸汽加熱的。生蒸汽冷凝液和離開三級(jí)蒸發(fā)器的50%的堿液用來(lái)預(yù)熱36%和42%的NaOH溶液。50%的堿液通過堿泵從第三級(jí)降膜蒸發(fā)器的底部泄出并被送過換熱器。當(dāng)流過水冷的換熱器后，產(chǎn)品的溫度降至45°C。二次蒸汽冷凝液由收集罐收集.它離開裝置時(shí)的溫度約為65°C。裝置配備儀表使之可以全自動(dòng)操作。75攝氏度的50%的堿液從蒸發(fā)單元送入降膜蒸發(fā)器，一次流過降膜蒸發(fā)器，堿液的濃度從50%被提升至61%。該蒸發(fā)器的物料側(cè)的壓力93毫巴（70乇真空度）。61%的堿液通過堿泵從蒸發(fā)器的底部泄出，并被送至最終濃縮器。為防止最終濃縮器受到嚴(yán)重腐蝕，糖的水溶液被加入到61%的NaOH溶液中。糖的水溶液是在糖液制備罐中制備的（濃度范圍為5%--10%）,并由一臺(tái)計(jì)量泵加入工藝管線中。61%的堿液一次流過特殊設(shè)計(jì)的最終濃縮器濃度被提升至98.2%。最終濃縮器的物料側(cè)在微正壓1.4巴絕壓下操作，產(chǎn)生的二次蒸汽用來(lái)加熱預(yù)濃縮器。產(chǎn)品的最終濃度98.5%NaOH是在閃蒸器中達(dá)到的。通過閃蒸，壓力被減全常壓。高濃度的NaOH熔體通過分配裝置靠重力從最終濃縮器流往兩臺(tái)特殊設(shè)計(jì)的片堿機(jī)，在那里被加工成低溫的片堿。片堿靠重力落到特種設(shè)計(jì)的包裝秤。為防止片堿受潮，包裝秤是氣密式設(shè)計(jì)。包裝秤配有抽氣設(shè)施，將從包裝秤送料嘴逃逸出來(lái)的粉塵抽走。皮帶輸送機(jī)將裝好片堿的袋子送往封袋機(jī)處封袋，封袋機(jī)也是氣密式的。整個(gè)裝置由儀表控制全自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。操作工僅在包裝單元進(jìn)行工作。將濃度從61%濃縮至98.2%總固體含量所需的熱量由熔鹽提供。熔鹽單元的熱能供給分為兩個(gè)不同的系統(tǒng)。80-90%（設(shè)計(jì)是100%）的熱能由買方提供的以煤為燃料的熔鹽加熱系統(tǒng)提供。所需熱能將熔鹽從390-400攝氏度加熱到大約415-420攝氏度。預(yù)熱的熔鹽通過液下泵被送到中間熔鹽爐中，并在中間熔鹽爐中被加熱到430攝氏度。裝置的柔性操作會(huì)極大意義的延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。上面提到的中間熔鹽系統(tǒng)可以保證裝置的柔性操作。從最終濃縮器流出的熔鹽溫度約為400攝氏度，它靠重力流回熔鹽罐，并通過溢流的方式，流到煤燒熔鹽爐系統(tǒng)的熔鹽罐中。中間熔鹽爐系統(tǒng)在開車和停車時(shí)可以單獨(dú)運(yùn)行。同時(shí)還可成為煤燒熔鹽爐系統(tǒng)的安全備用加熱系統(tǒng)。在煤燒熔鹽爐系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，中間熔鹽爐仍能夠使?jié)饪s制片單元在50%的負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)。（6）氯處理工序1）氯氣冷卻由電解工序來(lái)的濕氯氣進(jìn)入氯氣洗滌塔的底部，氯水由氯水循環(huán)泵經(jīng)氯水冷卻器送至氯氣洗滌塔上部與氯氣直接接觸，進(jìn)行噴淋冷卻，使氯氣冷卻至45°C。出塔氯氣進(jìn)入氯氣冷卻器，經(jīng)冷凍水冷卻至12°C后，再經(jīng)水霧分離器送至氯氣干燥系統(tǒng)?？刂茲衤葰獾睦鋮s溫度十分重要，溫度過高，干燥硫酸耗量增加，溫度過低，將形成Cl2-8H2O品體而填塞設(shè)備和管道。氯氣干燥、壓縮冷卻后約12C氯氣從填料干燥塔底部進(jìn)入，與硫酸循環(huán)酸泵打入的經(jīng)循環(huán)酸冷卻器冷卻后的硫酸逆流接觸吸收氯氣中的大部分水分，再進(jìn)入泡罩干燥塔，與泡罩干燥塔頂部加入的15C的98%硫酸進(jìn)行逆流接觸，進(jìn)一步吸收氯氣中的水份，以確保氯中含水量在達(dá)到設(shè)計(jì)要求。干燥后的氯氣溫度大約為20C，經(jīng)酸霧捕沫器分離夾帶的霧沫后，送往氯氣壓縮機(jī)壓縮全約0.2MPa(G)后，送出界區(qū)。氯水系統(tǒng)氯氣洗滌塔冷卻洗滌用氯水通過氯水循環(huán)泵經(jīng)氯水冷卻器用32C循環(huán)水進(jìn)行冷卻，氯水溫度由46C降至42C左右，然后送至氯氣洗滌塔頂部與氯氣進(jìn)行逆流洗滌冷卻，以除去氯氣中的鹽份并降低氯氣溫度。氯氣冷卻器及水霧分離器排出的氯水也自流入氯水洗滌塔貯桶段，由自控調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氯氣洗滌塔液位，用氯水循環(huán)泵送全電解工序脫氯單元。硫酸系統(tǒng)98%濃硫酸由槽車送入98%硫酸貯槽，用濃硫酸泵經(jīng)冷凍水冷卻至15C送入泡罩干燥塔頂部與氯氣逆流接觸，吸收其所含水份。出泡罩干燥塔底部的硫酸濃度約為92%時(shí)，硫酸自流入填料干燥塔貯桶段。當(dāng)填料干燥塔貯桶段硫酸濃度為降至75%左右時(shí)，硫酸由硫酸循環(huán)酸泵送至稀酸貯槽，再用稀酸泵送出界區(qū)。氫處理工序由電解工序來(lái)的濕氫氣，溫度約85C，進(jìn)入氫氣洗滌塔下部，與塔內(nèi)噴淋冷卻水直接進(jìn)行冷卻和洗滌，氫氣中所含堿霧及蒸汽冷凝水被冷卻水帶走，氫氣溫度降至45C。再送入氫氣壓縮機(jī)增壓至0.15MPa.G，溫度約60C，再經(jīng)I、II段氫氣冷卻器冷卻至10C，除去一定的水分后，送全分配臺(tái)，最后送出界區(qū)。開車時(shí)濃度較低的氫氣經(jīng)氫氣分配臺(tái)的放空管道和氫氣阻火器排入大氣。大部分循環(huán)液經(jīng)過循環(huán)液泵送到循環(huán)液冷卻器冷卻后，進(jìn)入洗滌塔。小部分循環(huán)液由泵送去化鹽。（8）液氯工序自氯氣處理工序來(lái)的原料氯氣進(jìn)入液化器與自螺桿冷凝機(jī)組來(lái)的氟里昂液體換熱后大部分液化，液化器的液化效率靠調(diào)節(jié)不凝氣量來(lái)控制。出液化器的液氯與不凝氣（少量未被液化的氯氣與其它先雜質(zhì)氣體）進(jìn)入液氯分離器，在液氯分離器中進(jìn)行氣液分離，分離后的液氯流入液氯貯槽，不凝氣進(jìn)入尾氣分配臺(tái)與其它廢氯氣（如液氯貯槽進(jìn)液氯時(shí)排出的氯氣，排污槽排出的不凝氣、抽鋼瓶的氯氣等）混合后送往高純鹽酸工序或廢氣處理工序。液環(huán)泵應(yīng)定期換酸。螺桿冷凝機(jī)組的作用是將在氯氣液化器內(nèi)蒸發(fā)回來(lái)的低壓制冷劑蒸汽壓縮全高壓狀態(tài)再冷卻為高壓過冷液體，供氯氣液化器使用。從螺桿冷凝機(jī)組來(lái)的氟里昂液體，由氯氣液化器殼體下部流入殼體。吸收熱量，蒸發(fā)后的氟里昂氣體經(jīng)上部回氣管被壓縮機(jī)吸入。重新進(jìn)行壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)，不停地將氯氣液化為液氯。當(dāng)需要液氯裝火車槽車時(shí)，液氯由液氯泵加壓后通過軌道衡定量灌裝，全滿時(shí)閥門自動(dòng)切斷并報(bào)警。在生產(chǎn)過程中，液氯分離器底部會(huì)積存NC13，形成安全隱患。因而必須定期將其排放到排污槽，并分析其中的NC13含量，再自流進(jìn)入中和槽。在中和槽中含NC13的液氯與堿液發(fā)生反應(yīng)，NC13被堿液分解吸收，液氯被堿液吸收。（9） 鹽酸工序氯氣處理工序來(lái)氯氣及液氯工序的液化尾氣經(jīng)氯氣緩沖罐和氯氣管道阻火器進(jìn)入二合一石墨合成爐；氫氣處理工序來(lái)氫氣經(jīng)氫氣緩沖罐和氫氣管道阻火器也送入二合一石墨合成爐