離子膜法制燒堿

離子膜法制燒堿——10化工班第四組全體成員一、世界離子膜法電解裝置發(fā)展歷程（一）第一階段為萌發(fā)成長期1、“四競爭”（1）復(fù)極槽與單極槽的競爭復(fù)極槽是低電壓、高電壓，在復(fù)極槽中，各個陰陽極單元串聯(lián)而成，從而使每個電槽的槽電流相對較小，而槽電壓相對較高，這對整流效率來將是一般有利的。復(fù)極槽具有流程短，設(shè)備臺數(shù)少，易采用計算機(jī)控制，占地面積少，節(jié)省電解廠面積等優(yōu)勢。單極槽是高電流，低電壓，在單極槽中，電流并聯(lián)式的流經(jīng)各電極對，由于電流流經(jīng)的通道較長，致使電壓降較高，唯有把各“電極對”的尺寸減少或引入內(nèi)部銅導(dǎo)體后，才可將槽電壓降低。初期的離子膜單極槽在運(yùn)行中一旦發(fā)現(xiàn)某槽泄露或者有問題，可與隔膜槽一樣借助停槽開關(guān)，單獨(dú)停槽檢修或者更換，以防止對其他電槽的影響，不至于因局部事故而影響全廠生產(chǎn)。單極槽可傳入隔膜槽系統(tǒng)逐步替換隔膜槽而成為離子膜法電解。（2）自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)的競爭自然循環(huán)是靠電解液的相對密度差推動電解液循環(huán)的，具有動力消耗小，循環(huán)量大，對膜沖擊小，壓力穩(wěn)定，運(yùn)行安全等特點(diǎn)，但是生產(chǎn)符合一般不能低于50%，不像強(qiáng)制循環(huán)那樣有高壓差和因操作上壓差波動二造成膜的機(jī)械損傷；強(qiáng)制循環(huán)是采用崩推動電解液循環(huán)，增加電解反應(yīng)過程中電解液在電解液內(nèi)部循環(huán)的推動力，具有不受低電流負(fù)荷的影響、循環(huán)量易控制等特點(diǎn)，但動力消耗大，對摸沖擊大，壓力不穩(wěn)定。（3）單元槽有效面積的競爭單元槽有效面積增大可以有效地提高離子膜利用率，減少更換和維修費(fèi)。但是并非面積越大越好，面積過大，離子交換膜的實(shí)際強(qiáng)度就難以支撐，也會造成墊圈泄露。（4）壓濾機(jī)式壓緊與單元組合式壓緊的競爭壓濾式電解槽是把多個單元槽用一個壓緊裝置壓緊加以封閉，特點(diǎn)在于組裝簡單，膜內(nèi)不受壓，無接觸電壓損失，但需要有較高的壓緊力，密封面加工要精密、單片槽加工精度要求高，存在槽框加工誤差累積問題；單元組合式電解槽是單獨(dú)地將每一電極對的法蘭夾夾緊，以達(dá)到可靠的密封要求，2、“四趨向”（1）電流密度趨向提高；（2）單元槽數(shù)量趨向增多；（3）單槽產(chǎn)能趨向增大；（4）直流電耗趨向降低。（二）第二階段新發(fā)展時期（1）2001年，旭硝子公司退出了離子膜電解槽制造業(yè)，將AZEC型電解槽的備品銷售工作轉(zhuǎn)交給氯工程公司，但仍兼營離子交換膜。（2）2001年，德國伍德公司于意大利迪諾拉公司合資創(chuàng)辦了伍-迪公司，研發(fā)了高電流密度自然循環(huán)離子膜復(fù)極槽。（3）日本氯工程公司開發(fā)成功BiTAC電解槽是在東槽復(fù)極式電解槽和氯工程公司單極槽實(shí)績基礎(chǔ)上研發(fā)出來的。（4）日本旭化成公司開發(fā)了完整的供應(yīng)氯堿離子膜工藝系統(tǒng)。（5）中國北京藍(lán)星化工機(jī)械有限公司在引進(jìn)、消化、吸收國外先進(jìn)離子膜電解槽制造基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了離子膜法電解技術(shù)的國產(chǎn)化，達(dá)到了很高的水平。（6）世界離子膜法燒堿技術(shù)裝備制造業(yè)經(jīng)過生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整，呈現(xiàn)出新格局，創(chuàng)新發(fā)展了大型復(fù)極式自然循環(huán)高電流密度低電流消耗的離子膜電解槽。（7）世界上有名的離子膜電解槽制造公司，以縮小陰陽極極距、降低槽電壓換取更加明顯的節(jié)點(diǎn)效果的產(chǎn)品。二．中國離子膜法燒堿的發(fā)展及特點(diǎn)中國離子膜法燒堿歷經(jīng)30年的發(fā)展，生產(chǎn)與消費(fèi)居世界第一位，其發(fā)展具有中國特色，即“兩化、四轉(zhuǎn)向”。1、“兩化”（1）技術(shù)來源多元化。我國離子膜法電解技術(shù)采取了多元引進(jìn)和自主創(chuàng)新相結(jié)合。20多年來有近百家氯堿企業(yè)從日本、美國、英國、意大利、德國等五國八大馳名公司引進(jìn)離子膜法電解技術(shù)裝置，幾乎涵蓋了世界上所有能夠生產(chǎn)離子膜法電解技術(shù)裝置的公司。據(jù)不完全統(tǒng)計，到2007年，全國引進(jìn)國外離子膜法電解技術(shù)裝置合計927.2萬t/a。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國60余家氯堿企業(yè)采用國產(chǎn)離子膜電解槽，總產(chǎn)能規(guī)模已超過380萬t/a，其中，采用高電流密度自然循環(huán)復(fù)極槽的就多達(dá)40余家，產(chǎn)能超過320萬t/a。（2）裝置規(guī)模大型化。生產(chǎn)裝置規(guī)模大型化將會具有獨(dú)特性、壟斷性和前瞻性，發(fā)達(dá)國家的氯堿工業(yè)正朝著大型化、集中化、經(jīng)濟(jì)規(guī)?；较虬l(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)離子膜燒堿企業(yè)規(guī)模達(dá)到和超過20萬t/a的已達(dá)30多家。2、“四轉(zhuǎn)向”（1）電解法燒堿生產(chǎn)方法由隔膜法為主轉(zhuǎn)向離子膜為主。半個世紀(jì)以來，我國電解法燒堿一直以隔膜法為主，改革開放以來陸續(xù)從國外引進(jìn)先進(jìn)的離子膜法技術(shù)裝置，尤其跨入21世紀(jì)離子膜法燒堿得到迅猛發(fā)展，新建和改擴(kuò)建燒堿裝置絕大多數(shù)為離子膜法。（2）離子膜法燒堿技術(shù)來源由引進(jìn)國外技術(shù)為主轉(zhuǎn)向自主創(chuàng)新自行研發(fā)為主。20世紀(jì)80年代，企業(yè)采用國外技術(shù)。隨著我國離子膜燒堿的發(fā)展和自主創(chuàng)新研發(fā)的國產(chǎn)化離子膜電解槽的技術(shù)水平不斷提高，進(jìn)入21世紀(jì)至今，采用國機(jī)物形成沉淀，所以應(yīng)加入去離子水。而且反應(yīng)為放熱反應(yīng)，加入去離子水可以進(jìn)行冷卻。（4）淡鹽水脫氯工藝①淡鹽水→淡鹽水儲槽→淡鹽水泵→②氯酸鹽分解反應(yīng)器加熱器→③氯酸鹽分解反應(yīng)器→④脫氯真空泵→⑤脫氯塔→⑥脫氯鹽水泵→⑦亞硫酸鈉儲槽→⑧亞硫酸鈉泵→脫氯后的淡鹽水送化鹽①加入濃度為31wt%的HCl將PH值調(diào)控到約為1.5；②加熱到90oC；③加入31wt%HCl把鹽水的CH+(鹽水的酸度)值調(diào)整到0.5(PH值1以下)；④保持脫氯塔的內(nèi)部壓力在約為250mmHg；⑤使淡鹽水中游離氯的含量大約50mg/L;⑥向脫氯鹽水中加入NaOH把PH值調(diào)整到9-11；⑦用純水配制濃度約為10wt%的亞硫酸鈉溶液；⑧向淡鹽水中加入在亞硫酸鈉罐中用純水配制的濃度約為10wt%的亞硫酸鈉溶液。(5)燒堿蒸發(fā)工段①陰極液→②三效蒸發(fā)器→③二效蒸發(fā)器→（分離器、堿泵、預(yù)熱器）→④一效蒸發(fā)器→液體燒堿①濃度為約32℅的NaOH溶液②濃縮堿液，使其濃度為37℅③二次濃縮，使其濃度為42℅④再次濃縮，使其濃度達(dá)到50%(6)氯氣處理工藝濕氯氣→①氯氣洗滌塔→②Ⅰ段鈦冷卻器→③Ⅱ段鈦冷卻器→④泡沫干燥塔→酸霧捕集器→氯氣壓縮機(jī)壓縮(輸送)用工業(yè)水洗滌；用工業(yè)水冷卻、降溫；用+5℃鹽水進(jìn)一步冷卻到12-15℃用硫酸干燥（濃硫酸具有吸水性），使Cl2含水量≦50ppm廢氣處理：（燒堿液吸收或石灰乳吸收）：燒堿液循環(huán)→冷卻→吸收廢Cl2→次氯酸鈉溶液（7）液氯處理工藝干燥氯氣→（經(jīng)）氯氣除沫器→①列管式氯氣液化器→｛液氯→液氯充裝崗位液氯尾氣→鹽酸合成崗位①與-35℃(8)氫氣處理工藝濕氫氣→①Ⅰ段、Ⅱ段氫氣洗滌塔→氫氣壓縮機(jī)（加壓）→②Ⅰ段氫氣冷卻器→③Ⅱ段氫氣冷卻器→④水捕霧器→氫氣分配臺（輸送）①用工業(yè)水洗滌，可除去堿霧，降溫，除飽和水蒸汽（H2中含堿霧）；②用工業(yè)水對其進(jìn)行冷卻（由于H2溫度高）；③用+5℃鹽水進(jìn)行冷卻到12④干燥（由于H2含水量大）（9）鹽酸合成工藝Cl2、H2、尾氯→（緩沖罐、阻火器）→①二合一爐→②雨淋管→③塊孔石墨冷卻器→④降膜吸收塔→中轉(zhuǎn)槽將氣體燃燒生成HCl冷卻HCl進(jìn)一步進(jìn)行冷卻用稀