氯碱行业烧碱工艺演示

一、车间概况烧碱车间生产工序包括一次盐水精制、二次盐水及电解、氯氢处理、氯化氢合成及盐酸、液氯及包装、蒸发固碱六个工序，可生产32％烧碱、50％烧碱、片状固碱、高纯盐酸、次氯酸钠、液氯、氯化氢气体等多种产品。本车间现总生产能力为20万吨/年烧碱，大量使用了先进工艺与设备，如凯膜盐水精制工艺、旭化成复极自然循环电解槽、西门子氯气透平压缩机等等，在工艺指标、产品质量上居于国内先进水平。烧碱车间概述化盐精制压滤粗盐水一次盐水二次精制精盐水电解脱氯蒸发32％烧碱浓缩50％烧碱片碱湿氢气湿氯气压缩干燥压缩干燥氯化氢单体转化高纯盐酸液氯纯水吸收加压降温烧碱车间概述一次盐水：生产基础，提供盐水电解：以核心设备为主线，生产烧碱、氢、氯氯氢处理：通过流程控制，保证电解槽稳定安全运行合成：生产氯化氢气体，给树脂生产提供反应原料液氯：平衡生产蒸发：产品深加工，增加产品系列电解岗位生产任务：1、二次盐水精制；2、电解精制盐水；3、含氯淡盐水脱氯生产原理：氢气与氯气燃烧化合生产氯化氢气体，氯化氢气体溶于水形成高高纯盐酸主要设备：螯合树脂塔、离子膜电解槽、脱氯塔生产原料：精制盐水、螯合树脂、亚硫酸钠、盐酸及各种公用工程电解原理CI-失电子形成氯气H＋得电子形成氢气OH－离子增多与Na＋形成烧碱液阳极阴极Na＋电流方向OH-简单电解槽不适合生产原因1、生产的氢气、氯气容易混合形成爆炸气体2、生产的烧碱液混合在盐水中得不到纯产品3、无法实现连续生产分析：要制得纯的烧碱、氯气、氢气产品，必须要把电解的阳极、阴极进行分离CI-失电子形成氯气H＋得电子形成氢气OH－离子增多与Na＋形成烧碱液阳极阴极Na＋电流方向CI-失电子形成氯气H＋得电子形成氢气OH－离子增多与Na＋形成烧碱液阳极阴极电流方向Na＋饱和盐水补充稀释碱液补充稀释盐水流出高浓碱液流出电解槽相关介绍：电解原理：在离子交换膜烧碱生产工艺中，拥有离子选择性渗透功能的离子交换膜安装在电解槽阳极电极和阴极电极之间。进行电解反应时，精盐水和稀释碱液稳定流过离子膜两侧，而电流则穿过离子膜。根据下面的反应方程式可知氯气在阳极室产生，氢气和烧碱在阴极室产生。阳极：Cl-→1/2Cl2+e-阴极：H2O＋e-→1/2H2+OH-离子交换膜的原理离子交换膜一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因一般在应用时主要是利用它的离子选择透过性，所以也称为离子选择透过性膜。总结：允许某种符合自己要求的物质通过电解槽的离子交换膜电解槽所用的离子膜属于阳离子交换膜允许阳离子通过，不允许阴离子通过即阳极带正电的Na＋可以通过膜到阴极去而带负电阳极的Cl－、阴极的OH－不可以通过离子膜结构示意图○○○○○○○○○○○○○○○磺酸层羧酸层具有很高的离子传导能力，决定电压的高低具有很高的正离子选择渗透能力，决定电流效率的高低阳极侧阴极侧Cl－OH－Na＋－－－－－－－－－－Na＋ETFE、PTFE与离子交换膜ETFE乙烯与四氟乙烯共聚物－－水立方的塑料膜磺酸基（或羧酸基）全氟单体与四氟乙烯共聚物－－离子交换膜现在用的一般为全氟磺酸、全氟羧酸复合，中间有聚四氟乙烯（PTFE）增强网布电解槽离子交换膜的结构CFFCFCFOFFCFCSO3HFFCFCFFCFCFOFFCFCCOOHFFCF主要流程：一次盐水槽电解槽碱液循环槽阳极循环槽碱液高位槽精盐水高位槽树脂塔Cl2H2纯水32％成品碱淡盐水脱氯化盐一次盐水岗位生产任务：为电解岗位制取合格的盐水生产原理：以化学反应为基础，以物理分离为手段，去除杂质的生产过程。主要设备：预处理器、凯膜过滤器生产原料：原盐、烧碱、次氯酸钠、三氯化铁、碳酸钠、亚硫酸钠、盐酸，以及各种公用工程化盐桶原盐化盐水粗盐水槽加压溶气罐预处理器一次盐水储槽缓冲罐凯膜过滤器反应槽烧碱、次氯酸钠压缩空气三氯化铁碳酸钠盐酸亚硫酸钠上排泥上排泥下排泥凯膜过滤器的原理二、一次盐水工序HVM膜的特点：膜材料：全聚四氟乙烯膜孔径：0.22~0.5μm膜特点：均匀致密的微孔，高效的表面过滤整体成型，无缝管结构，无剥离、无开裂现象耐酸碱、抗氧化、无老化耐高温250摄氏不粘接、易清洗、高效率高强度、长寿命(保证期3年)膜组件HVM管式膜电解槽气相压差控制系统电解槽气相压差控制原因：电解槽阳极为钛材，表面光滑；阴极为镍材，极网涂覆活性氧化镍；且饱和盐水的导电能力弱于阴极室的碱液，为降低电解电压，保护离子膜不受损伤，运行时要控制阴极室压力大于阳极室压力，使离子膜紧贴在阳极极网上。控制方案介绍电解槽D-260D-270氮气KV-279PCV-216PCV-226HV-5301HV-5351PV-5351B/CPV-5301BPV-5301APV-5351A废氯引风机氯氢处理岗位生产任务：对电解产生的高温湿氢气、湿氯气洗涤、冷却、除雾、干燥，并加压输送生产原理：高温含水的氯气、氢气通过多段冷却、除雾，减少水份含量，氯气进一步用干燥剂硫酸吸水干燥，并用压缩机输送气体到使用单位主要设备：洗涤塔、冷却器、干燥塔、除雾器、压缩机生产原料：电解来的氢气、氯气、浓硫酸及各种公用工程氢气洗涤塔氢气压缩机氢气冷却器氢气水雾捕集器氢气分配台氢气系统流程自电解来约85℃湿氢气从氢气洗涤塔2T-551底部进入，与从上部喷淋下来的水逆流接触后，其温度降到40℃以下。氢气洗涤塔中的水因不断冷凝湿氢气中的水蒸气而增多，为了保持液位而由氢气洗涤泵2P-551排出一部分冷凝水去再生废水槽。洗涤后的氢气经氢气压缩机2C-551、2C-551B压缩后进入氢气冷却器2E-553进一步冷却到5～15℃，然后进入水雾捕集器2N-552除水后经氢气分配台2V-552送至用氢单位氢气洗涤塔氯气压缩机氯气酸雾捕集器氯气分配台填料干燥塔泡罩干燥塔氯气水雾捕集器钛管冷却器干氯气去合成干氯气去废气干氯气去液氯氢气洗涤塔氯气酸雾捕集器氯气分配台填料干燥塔泡罩干燥塔氯气水雾捕集器钛管冷却器干氯气去合成干氯气去废气干氯气去液氯氯气压缩机硫酸氯气氯化氢合成岗位生产任务：经过氯氢处理岗位干燥、压缩后氢气、氯气在合成炉里燃烧化合，生产的氯化氢气体冷却后输送氯乙稀车间或用纯水吸收制成高纯盐酸生产原理：氢气与氯气燃烧化合生产氯化氢气体，氯化氢气体溶于水形成高高纯盐酸主要设备：合成炉、降膜吸收器、水力喷射器生产原料：干燥的氢气、氯气、各种公用工程合成炉一级吸收器二级吸收器尾气塔高纯盐酸储罐水力喷射器进酸口进气口出气口出酸口热水合成炉蒸汽合成炉热水上水热水回水纯水补水蒸汽苞平衡管输出蒸汽合成炉生产能力一期及二期合成炉80t/dHCl80t/d÷24h×1000÷36.5kg/kmol×22.4Nm3kmol≈2000Nm3/hHCl=1000Nm3/hCl2120t/dHCl1500Nm3/hCl2氯化氢的吸收氯化氢溶于纯水或者说用纯水吸收氯化氢就成了高纯盐酸，这个吸收过程本质上是氯化氢分子越过气液两相界面向水中扩散的过程。影响吸收过程的因素主要有以下几个方面：温度的影响氯化氢是一种极易溶于水的气体，但其溶解度与温度密切相关，温度越高溶解度越小，另一方面，氯化氢在水中溶解时会放出很大的溶解热。由于溶解热的放出，会使溶液温度升高，从而降低氯化氢的溶解度，其后果是吸收能力降低，不能制备浓盐酸。因此为了确保酸的浓度和提高吸收氯化氢的能力，除了加强对从合成炉出来的氯化氢冷却外，还应设法导走溶解热，使氯化氢的吸收过程在较低的温度下进行。纯度的影响在同样的温度下，氯化氢纯度越高，所制备的盐酸浓度也越高。流速的影响根据双膜吸收理论，气液两相接触的自由界面附近，分别存在着看作滞流流动的气膜和液膜，即在气相一侧存在气膜，液相一侧存在液膜。氯化氢分子必须以扩散的方式克服两膜阻力，穿过两膜进入液相主体，对于像氯化氢一类易溶于水的气体来说，分子扩散的阻力主要来自气膜，而气膜的厚度又取决与气体的流速：流速越大，气膜越薄，氯化氢分子扩散阻力越小，扩散的速度越大，吸收效率也就越高。气液接触的相界面越大，溶质分子向水中的扩散的机会越高，因此在吸收操作中尽可能提高气液相接触面积是十分重要的。如石墨吸收器的气液分配和成膜状况，尾气吸收塔中填料的比表面积、润湿状况都将直接影响吸收效果。一期合成炉二期及三期现场合成炉热水炉HCL冷却器模块待安装合成炉石墨筒节待安装合成炉铁套筒高压液化岗位生产任务：经过氯氢处理岗位干燥、压缩后氯气经高压压缩机进行加压、再进行冷却，制得液态干氯生产原理：根据气体的性质及状态方程PV＝nRT，对氯气加压、降温，达到液化的条件使气态干氯液化主要设备：高压机、除雾器、液化器、液氯储罐生产原料：干燥的氯气、硫酸及各种公用工程氯气缓冲罐高压机酸雾捕集器液化器液氯储罐液氯储罐液氯储罐液氯来自氯氢处理的氯气蒸发岗位生产任务：对电解产生的32％液碱进一步蒸发，制得高浓度50％液碱生产原理：通过对32％碱液升温加热，使其在降膜蒸发器中沸腾，降低液碱中水份含量，使碱液浓度上升。主要设备：降膜蒸发器生产原料：32％液碱及各种公用工程烧碱槽表面冷却器Ⅰ蒸发器Ⅱ效蒸发器中压蒸汽真空泵50％烧碱