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(fù)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(shè)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(dāng)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CX+、Mg2+、S 02-4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(guān)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(yīng)、澄清

3、、砂濾，然后再經(jīng)炭素?zé)Y(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(shù)制取精制鹽水，該工 藝路線省去了砂濾器、炭素?zé)Y(jié)管過濾器。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明，經(jīng)膜過濾分 離方法制得的一次鹽水質(zhì)量指標(biāo)、設(shè)備投資等都比傳統(tǒng)工藝?yán)硐搿Ｋ砸?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(yù)涂）Ca2+ + C0r CaCO-Mgz+2OH*-Mg(0H)zNdOHNasCOs圖2鹽水一次精制流程圖二次鹽水精制:二次鹽水精制采用螯合樹脂塔進(jìn)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(xué) 精制法只能使鹽水中的鈣、鎂離子含量降到10

4、wtppb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(shè)備是螯合樹脂塔，分二塔式和三塔式流程。塔 的運(yùn)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(shí)現(xiàn)， PLC與集散控制系統(tǒng)DC舸以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；也可以直接由| DCS實(shí)現(xiàn)控制 建議米用三塔式流程。加酸濾水ft過精超精制鹽水廢水池電解丄序圖3鹽水二次精制流程圖1.3電解精制的飽和食鹽水進(jìn)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唄U穿過離子膜由陽極室進(jìn)入 陰極室，此時陰極室導(dǎo)入的陰極液中含有 NaOH Cl -則在陽極表面放電

5、生成 CI2。電解后的淡鹽水則從陽極室導(dǎo)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(yīng)為2H+2e_ =H2T ;而Na+則可透過離子膜到達(dá)陰極室生成 NaOH溶液，但在電 解開始時，為增強(qiáng)溶液導(dǎo)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容液。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(jìn)入電解槽的陽極液進(jìn)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(dá)到規(guī)定值。進(jìn)槽值由送入每臺電解槽的直流電流進(jìn)行串控制 濃度31%勺高純鹽酸用來中和從陰極室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

6、一起送入陽極室。精制鹽水在陽極室中進(jìn)行電解，產(chǎn)生氯氣，同時 NaCL濃度降低。電解槽進(jìn)、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(jìn)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(jìn) 行氣體和液體分離。氯氣在氯氣總管中進(jìn)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(jìn)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(jìn)入陰極液循環(huán)槽，通過陰極液循環(huán)泵

7、一部分經(jīng)陰極液冷卻器進(jìn)入堿高位槽后，進(jìn)入電槽，這部分電解液進(jìn)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45C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(jìn)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，使氫氣和氯氣之間壓差保持在設(shè)定范圍內(nèi)（5KPa）圖4精制鹽水電解示意圖2NaCl+2H2O電懈2Na()H+H3 f 十Cb f陰極陽扱圖5 電解反應(yīng)方程式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

8、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(jī)（透平壓縮機(jī)）。通常根據(jù)氯 氣壓縮機(jī)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(jī)，能耗低。但對氯氣處理工藝、氯氣輸送設(shè) 備的要求高，增加投資費(fèi)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5 *圖6電解后氯氣處理示意圖1-氯氣洗滌塔；2-鼓風(fēng)機(jī)；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、；9-氯壓機(jī)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(dá)到工藝要求。由于在本次設(shè)計中不充分考慮 熱綜合利用，所以采用直接法進(jìn)行氫氣的處理，可以簡化工藝流程，節(jié)約投 資費(fèi)用。它是由電解槽中出來的氫氣經(jīng)氫氣緩沖罐后進(jìn)入一段洗滌塔洗去一 部分的雜質(zhì)及使氫氣冷卻至50 r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(fēng)機(jī)抽送至分配臺進(jìn)行 下一階段的分配。氫氣處理工藝流程圖見下：除霧器4、淡鹽水脫氯工序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(jìn)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NaOHE PH調(diào)到911,再將亞硫酸鈉儲槽中配制的濃度 為10wt%勺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)將電解槽