10萬噸離子膜燒堿裝置設計書

PAGEPAGE8武漢祥龍電業(yè)股份有限公司10萬噸離子膜燒堿裝置設計書2007年11月目錄工藝設計概述成品、原料、輔助材料及中間成品的主要技術規(guī)格技術方案確定生產(chǎn)流程簡述工藝控制參數(shù)主要設備計算及選擇布置說明原材料、動力消耗定額能源節(jié)約和綜合利用安全及工業(yè)衛(wèi)生主要技術經(jīng)濟招標及產(chǎn)品成本估算三廢治理及綜合利用定員存在問題及解決意見化驗分析設計化驗室分析項目一覽表定員自動控制設計概述主要儀表的選型主要調節(jié)系統(tǒng)與特殊檢測儀表檢測控制元件防腐材質選擇儀表氣源、電源存在問題第四章化工設備設計概述主要設計規(guī)定材料特殊設備的設計機泵設計第五章供電設計概述整流所設計車間配電第六章設備材料表工藝設計第一節(jié)概述武漢祥龍電業(yè)股份有限公司始建于1958年，是中原地區(qū)的化工原料供應基地。本公司地處長江之濱，水陸交通便利。經(jīng)過四十多年的生產(chǎn)研究與建設，擁有大量的氯堿生產(chǎn)經(jīng)驗和雄厚的技術力量。本項目建設的離子膜燒堿裝置屬于我國當前重點鼓勵發(fā)展“改擴建”的項目，符合國家產(chǎn)業(yè)政策和行業(yè)發(fā)展規(guī)劃。本項目建成投產(chǎn)后，產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟，造就產(chǎn)品結構優(yōu)勢，不僅促進企業(yè)的經(jīng)濟效益再上新臺階，對武漢化工制造業(yè)的升級也將起到促進作用，具有深遠的社會和經(jīng)濟意義。生產(chǎn)采用的主要原材料礦鹽和鹵水由省內供應，資源豐富，產(chǎn)量穩(wěn)定，運輸距離較短，價格低廉。本工程燒堿裝置采用了自然循環(huán)復極式高電流密度離子膜法，該工藝是目前國際成熟、先進的工藝技術，這種技術的原料消耗及能耗指標低，三廢少，產(chǎn)品質量高，技術先進，成熟可靠，符合當前氯堿工業(yè)發(fā)展的總趨勢。生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質量高，市場競爭力強。雖然國內氯產(chǎn)品市場需求旺盛，生產(chǎn)能力不斷增長，燒堿產(chǎn)品將有可能逐步呈現(xiàn)供大于求的趨勢，但祥龍公司燒堿市場資源穩(wěn)定，區(qū)位優(yōu)勢明顯，不會因燒堿銷路不暢影響燒堿生產(chǎn)及燒堿市場。本項目在工藝技術、工程設計和生產(chǎn)裝備等方面積極貫徹國產(chǎn)化方針，大量采用國產(chǎn)化的設備、材料，符合國家國產(chǎn)化的方針政策。本項目嚴格按照國家和地方的政策、法規(guī)，采用完善的環(huán)境保護綜合治理，職業(yè)安全衛(wèi)生及消防等措施，并做到與裝置建設同步實施。綜上所述，本項目實施后，能夠達到祥龍公司優(yōu)化產(chǎn)品結構，增加產(chǎn)品品種，擴大生產(chǎn)能力，降低生成成本的目的，有利于整體效益的提高，項目技術先進可靠，投資較省，符合國家產(chǎn)業(yè)政策及安全、環(huán)保的要求。本項目為十萬噸離子膜燒堿裝置，在老廠區(qū)擴建；本設計為工程基礎設計。離子膜燒堿（鹽水精制、電解（含脫ClO-、陽離子交換和淡鹽水脫氯）、氯氫處理、廢氣處理）裝置的產(chǎn)品生產(chǎn)設計能力及要求：=1\*GB2⑴燒堿裝置能力：10萬噸/年產(chǎn)品量：32%NaOH（折100%NaOH計）10萬噸/年商品量：32%NaOH（折100%NaOH計）10萬噸/年=2\*GB2⑵液氯（利用已有裝置）裝置能力：3.6萬噸/年產(chǎn)品量：2.0萬噸商品量：2.0萬噸=3\*GB2⑶高純鹽酸（對現(xiàn)有裝置作部分改造）裝置能力：31%高純鹽酸——4.0萬噸/年產(chǎn)品量：31%高純鹽酸——15200噸/年商品量：=4\*GB2⑷管道氯氣（折成含量100%（vol））裝置能力：9.1萬噸產(chǎn)品量：6.42萬噸商品量：0=4\*GB2⑷氫氣（含量99.9%（vol））裝置能力：0.256萬噸產(chǎn)品量：0.241萬噸商品量：第二節(jié)成品、原料、輔助材料及中間成品的主要技術規(guī)格=1\*GB2⑴原料規(guī)格：1）原鹽：=1\*GB3①海鹽NaCl≥92%Ca2+≤0.5%Mg2+≤0.25%SO42-≤1.7%水分固形物=2\*GB3②礦鹽NaCl≥98%Ca2+≤0.5%Mg2+≤0.25%SO42-≤1.7%水分微型物=3\*GB3③鹵水NaCl≥280gSO42-≤6.5g/l總胺（銨）≤7.5g/lCa2+≤0.6g/lMg2+≤0.27g/l異形物=2\*GB2⑵成品規(guī)格：1）燒堿（32%）NaOH≥32%（wt）NaCl≤40ppm（wt）NaClO3≤10ppm（wt）Fe2O3≤3ppm（wt）溫度402）氯氣（干基）：Cl2≥98.5%（vol）O2≤0.5%（vol）H2O≤50ppm（wt）溫度40壓力0.25MPa3）氫氣（干基）：H2≥99.9%（vol）O2≤0.03%（vol）壓力≥0.08MPa溫度404）高純鹽酸：HCl≥31.0%（wt）Fe≤0.001%（wt）Ca2++Mg2+≤0.5ppm游離Cl－≤5ppm溫度常溫5）液氯：GB5138-1996優(yōu)等品一等品合格品Cl2（vol）≥99.8%≥99.6%≥99.6%H2O（wt）≤0.015%≤0.03%≤0.04%第三節(jié)技術方案確定=1\*GB2⑴鹽水工藝技術方案選擇：氯堿行業(yè)鹽水電解所使用的隔膜電槽或離子膜電槽的運行壽命、技術經(jīng)濟指標與鹽水質量密切相關。目前，鹽水精制有傳統(tǒng)的澄清工藝、薄膜液體過濾工藝、CN過濾器過濾工藝及陶瓷過濾器四種工藝。1)傳統(tǒng)的鹽水精制工藝：傳統(tǒng)的鹽水精制工藝，“道爾澄清桶＋砂濾器＋助濾劑預深型過濾器”。該工藝是：先將粗鹽水加精制劑反應后，經(jīng)澄清桶澄清，再經(jīng)砂濾器、α－纖維素預涂型精密過濾器，最后才能進入離子交換塔。該工藝雖成熟、可靠，但流程長、設備龐大、占地多，極易出現(xiàn)因原鹽、水質變化引起的澄清返渾現(xiàn)象，并且生產(chǎn)成本偏高。2)膜液體過濾工藝：鹽水經(jīng)過膜過濾元件，固液分離一次完成，得到幾乎不含固體物質的液體。與傳統(tǒng)澄清桶工藝相比，薄膜液體過濾工藝不需要大型的澄清桶、砂濾器和α纖維素預涂型過濾器等設備，但由于膜開孔率極高，孔徑小，過濾速度主要由濾膜表面形成的濾餅透濾速度所決定，因此對顆粒大、剛性較好的CaCO3等不溶物有很好的濾出性能，而有機物質，如菌、藻類以及Hg(OH)2（特別是膠體形態(tài)），則對濾速有較大影響。目前有三種形式的膜過濾元件：一種厚度為微米級、孔徑為0.5um的膨體PTFE膜/PP的復合管狀過濾元件，即戈爾膜；第二種是以高密度聚乙烯為原料，采用燒結工藝制造的多孔材料，由過濾膜（孔徑小于1um）與其支撐體燒結為一體即頗爾微孔膜；第三種則是采用通過一次成型復合方法制成的PTFE材料HVM膜。戈爾膜因存在膜中的兩種材料復合強度低、濾膜搭處易破裂、鹽水中游離氯、氯酸鹽對PP材料腐蝕、對預處理效果的依賴性強等問題，出現(xiàn)壽命太短（3~8個月），更換膜將影響生產(chǎn)。目前在國內應用還不理想。頗爾微孔膜在國外應用較成熟，可以替代α-纖維素預涂型過濾器，從而取消助濾劑以降低生產(chǎn)成本；在一些情況下，還可取消澄清桶或減小澄清桶直徑，使用壽命已超過5年，且過濾膜可100%回收利用。目前在國內已有應用實例，但不是很成熟。2005年，戈爾公司和頗爾公司聯(lián)合，對膜進行改進，也采用膨體聚四氟乙烯膜（ZF膜）；效果已達到凱膜公司的水平，解決了濾膜搭處易破裂、PP材料易被腐蝕的問題。近年來，“預處理＋HVMTM膜（凱膜）分離”的鹽水精制工藝已于2003年上半年在濱化完成了中試，并自2003年7月投入工業(yè)化生產(chǎn)運行，對過濾質量、流量和壓力、濾膜的機械強度和使用壽命等指標進行了跟蹤測量，達到了非常理想的效果（HVM膜濾后的精鹽水質量穩(wěn)定，鈣離子質量分數(shù)平均有812.6×10-9，鎂離子平均在4×10-9，SS質量分數(shù)為0.1×10-6~0.2×10-6）；由于HVM采用了全膨體PTPE，可經(jīng)受游離氯、氯酸鹽的腐蝕，一次成型無復合及搭接縫的濾膜結構使膜的整體性很好，從而在實驗和應用中未出現(xiàn)膜破裂現(xiàn)象，用過半年的膜未出現(xiàn)針孔和明顯老化現(xiàn)象。經(jīng)調查發(fā)現(xiàn)，當前國內在建和擬建的離子膜裝置中有80%采用凱膜工藝，如上海氯堿的25萬噸鹽水過濾離子膜項目等等，具體見凱發(fā)公司最近的業(yè)績表。HVMTM膜部分用戶業(yè)績表：自2003年底至今，凱膜公司已擁有了超過50家的膜過濾器用戶，總鹽水處理能力達年產(chǎn)離子膜燒堿580萬噸，設備總量超過100臺。序號單位燒堿能力（萬噸）項目進度1宜賓天原化工廠鈣法除硫酸根（1、2）期已使用2山東濱化21（1。2期）已使用3河南神馬15（1、2、3期）1、2期已使用3期已簽單4江蘇梅蘭集團14（1、2期）已使用5四川金路21（1、2期）已使用6新疆石河子天業(yè)26（1、2、3期）已使用7山東金嶺化廠12（1、2期）已使用8河南焦作宇航12已使用9河北冀衡化工9已使用10山東博匯12已使用11湖南郴化7.5已使用12湖北沙隆達10已使用13寧夏石嘴山12安裝中14江蘇雙獅化學13安裝中15湘江嘉興化工8安裝中16天津大沽30安裝中17山東?；?0安裝中18山東東營化工廠12安裝中19安徽蕪湖山江化學10已簽單20上海天原華勝化工25已簽單21寧波萬華15已簽單22陜西榆林金泰15已簽單23廣西南寧10已簽單24宜賓天原化工廠10已簽單25湖南衡陽10已簽單26唐山三友10已簽單27山東聊城18已簽單28新疆中泰10已簽單29云化10已簽單30泰興新浦化工廠15已簽單31明天科技10已簽單32山東大汶口A10已簽單33河南平頂山匯源10已簽單34內蒙古晨宏力10已簽單35河南神馬三期10已簽單從技術方案的先進性、可靠性、經(jīng)濟性以及操作的連續(xù)穩(wěn)定等方面出發(fā)，本方案的鹽水精制將考慮采用“預處理＋HVMTM膜分離”的鹽水精制工藝?！邦A處理＋膜分離”的鹽水精制工藝流程如下：化鹽槽反應預處理反應HVM化鹽槽反應預處理反應HVMTM膜過濾FeCl3化鹽水 精鹽水 污泥板框板框該流程針對中國原鹽的特殊性，即：高鎂、高NOM（天然有機物）、高水不溶物及工藝操作等，凱膜公司根據(jù)不同用戶的具體情況采用適用的鹽水預處理流程。流程的關鍵在于預處理器及在反應中投加的氧化藥劑。預處理特點：=1\*GB3①NaClO等氧化劑消解了飽和粗鹽水中有機物；=2\*GB3②投加鐵鹽使粗鹽水中絮狀水不溶物及其他水顆粒物質絮凝；=3\*GB3③預處理器采用氣浮沉降方法使輕質重質顆粒分別得以有效去除。經(jīng)過預處理后的鹽水，直接進入“HVMTM膜過濾器過濾，一次性得到精鹽水。本工藝的優(yōu)點：=1\*GB3①工藝簡單，流程短，鹽水中懸浮物從1000~10000mg/l降低至1mg/l以下，直接進入離子交換樹脂塔；=2\*GB3②過濾精度穩(wěn)定，鹽水質量穩(wěn)定；=3\*GB3③處理能力大；=4\*GB3④操作簡單，全自動控制；=5\*GB3⑤占地面積小，對于老廠改造項目實施方便；=6\*GB3⑥采用預處理器消除了原鹽、鹵水中絮狀水不溶物、高鎂及有機物的影響，并且減緩了操作的波動對后續(xù)精制的影響；=7\*GB3⑦降低了對原鹽質量要求，拓寬了選鹽的范圍，適應各種原料包括鹵水、鹵水加海鹽、湖鹽、礦鹽等鹽水的精制。不過，凱膜工藝中也有預處理器反渾的問題需要解決。3）CN型過濾器CN型過濾器是由上海西恩化工設備有限公司開發(fā)的擁有自主知識產(chǎn)權的專利技術產(chǎn)品。近來用于氯堿一次鹽水精制，該過濾器固液分離效果顯著，能耐強酸、強堿的腐蝕。CNⅡ型的最新型過濾器的操作已實現(xiàn)自動化，所有日常操作可通過控制室的DCS系統(tǒng)（或PLC系統(tǒng)）來控制，大大減輕了勞動強度。CNII型過濾器對懸浮物的去除率高，出水ss≤3mg/L，完全可以代替目前的傳統(tǒng)固液分離道爾桶＋砂濾器工藝；CNI型過濾器則是CNII型的后續(xù)設備，二者采取串聯(lián)方式，對鹽水進一步進行處理，確保出水ss≤1mg/L。CN公司新近用于氯堿鹽水處理廠家如下：常州新東化工公司、金壇金東化工公司、新疆天化集團。4）陶瓷過濾器陶瓷過濾器是由南京九思科技公司與南京大學共同開發(fā)的產(chǎn)品，近期用于氯堿廠鹽水過濾工序，具有工藝流程短、投資少等優(yōu)點。不足之處是使用單位較少且時間短，實際效果及生產(chǎn)工序如何沒得到足夠檢驗。因而該工序可考慮兩種方案：a、采用HVMTM膜過濾器或頗爾ZF膜過濾器過濾制一次精鹽水；b、采用CN型過濾器過濾制一次精鹽水。=2\*GB2⑵電解（含離子處理及淡鹽水脫氯）工藝技術方案選擇：1）電解：采用食鹽溶液制燒堿、氯氣和氫氣的方法有三種，即水銀法、隔膜法和離子膜法。水銀法生產(chǎn)的燒堿雖然質量高，但因汞污染嚴重，國內又無徹底治理方法，我國原有的水銀電解裝置已于2000年前關停，不再予以考慮。隔膜法又分石墨陽極電解槽和金屬陽極電解槽。石墨陽極電極槽由于鉛污染嚴重、勞動強度大、電耗高等缺點，目前已經(jīng)淘汰。金屬陽極電解槽（包括后經(jīng)改進的擴張陽極改性隔膜槽小級距電槽）雖然克服了石墨陽極電解槽鉛污染嚴重、電耗高的缺點，但仍存在石棉絨污染，產(chǎn)品質量差、能耗較高、勞動強度大等不足。離子膜制燒堿是目前世界上工業(yè)化生產(chǎn)燒堿當中最先進的一項技術，與隔膜法、水銀法相比，本方法具有能耗低（32%液堿折100%，每噸比隔膜法節(jié)約0.556噸標煤），產(chǎn)品質量高（含鹽低于40ppm，而相同濃度的隔膜堿鹽含量為5%），三廢環(huán)境污染?。o隔膜法的石棉絨和水銀法的汞污染，為清潔工藝），成本低及操作管理方便等優(yōu)點，這樣的高純離子膜堿除可用于隔膜堿所有應用領域外，還可應用于隔膜堿不可應用的化纖、人造棉、醫(yī)藥和食品工業(yè)上，市場競爭力和應變性強，故本項目采用離子膜法制燒堿。離子膜電槽分單極和復極式兩類，復極式電解槽和單級式電解槽主要特點如下表：復極槽和單級槽的特點比較表槽型項目復極式單極式通電情況小電流、高電壓大電流、低電壓極間電流分布均勻欠均勻電流銅排電槽之間用量較少較多電解槽容量便于加大容量不易電槽占地面積同樣規(guī)模較小較大電槽組裝、拆卸較簡單較復雜電流泄漏較大（可加措施）較小電流效率較高較低膜利用率較高較低陰、陽極材料均好均好投資較低較高從目前國內引進的離子膜電解技術看，無論是單極槽還是復極槽，技術上均已成熟、可靠，主要技術指標各有所長，沒有絕對優(yōu)勢。從經(jīng)濟角度出發(fā)，中等以上生產(chǎn)規(guī)模，先進復極槽對整流器選型有利，離子膜也分為自然循環(huán)和強制循環(huán)。從當前離子膜燒堿技術發(fā)展看，采用自然循環(huán)復極式電槽，高電流密度，大型化是今后燒堿生產(chǎn)技術的發(fā)展方向。所以本項目選用復極槽技術。當前世界上擁有離子膜電槽生產(chǎn)技術的專利商很多，實力強大的如日本旭化成公司、日本氯工程公司、英國INEOS公司、意大利的伍德-迪諾拉公司和中國北京化工機械廠等，這些企業(yè)在技術上各有特點：國內的北化機系引進旭化成電槽生產(chǎn)技術及生產(chǎn)工藝，不斷開發(fā)、生產(chǎn)出新設備，至今，該廠在國內市場占有率較高。其中的復極式電槽也已運行多年，其技術成熟可靠（僅僅是電耗偏高），且設備價格相對低廉。但北化機電槽加工精度，特別是極板精度及平整度較差，易造成膜損壞；此外今后膜更換需外購，價較高。旭化成公司擁有電槽生產(chǎn)技術及工藝，全球市場占有率較高，其復極式電槽加工精度較高，不會因極板質量而導致膜損壞；其離子膜自制與電槽配套。英國INEOS公司的電槽電化學性能較好，電槽有防振動裝置，單元槽模塊化設計，電流密度可達6～8KA/m2；使用杜邦提供的離子膜，也可使用其他公司提供的離子膜。氯工程公司電槽電化學性能非常優(yōu)秀，能在高電流密度下運行（6KA/m2），但其電槽材料用得較節(jié)省，其強度要比其他幾家公司電槽強度差，檢修時易變形。其離子膜配用旭硝子公司產(chǎn)品或杜邦公司產(chǎn)品，但不使用旭化成公司產(chǎn)品?？偟膩碚f，國外公司起步早，技術較領先，相關性能比北化機電解槽要優(yōu)秀。但其價格要比北化機稍高。綜上所述，從工藝指標、占地面積、投資費用和經(jīng)濟效益等指標考慮，本方案建議選用國外生產(chǎn)的復極式循環(huán)電解槽。2）除去精鹽水中ClO-離子。向精鹽水加Na2SO3濃度，除去鹽水中的ClO-離子。3）除精鹽水中的多價陽離子。離子交換樹脂塔有兩塔流程和三塔流程之分，對大中型項目，宜采用三塔流程，故本項目選用三臺離子交換樹脂塔，正常情況下兩塔串聯(lián)運行，一塔再生。4）淡鹽水脫氯與脫硫酸根離子。離子膜電槽解排出的淡鹽水含有游離氯，腐蝕性高，必須脫除游離氯后才能送回到鹽水工序進行重飽和。目前，淡鹽水脫氯主要有兩種方法：——壓縮空氣吹除——真空脫氯鑒于壓縮空氣吹除產(chǎn)生濃度低的氯氣，降低了氯氣利用率，對生產(chǎn)規(guī)模較大的裝置不適用，故本項目采用真空脫氯。真空脫氯分蒸氣噴射、氯水噴射和真空泵三種，從節(jié)能和運行穩(wěn)定出發(fā)采用能耗較低、操作穩(wěn)定的真空泵作為真空源。脫氯設備又分填料塔、篩板塔和臥式脫氯槽，本項目選用的脫氯塔為填料塔，經(jīng)真空脫氯后的淡鹽水含游離氯≤30mg/l，然后加Na2SO3進行化學脫氯以除凈游離氯。離子膜電解槽排除的淡鹽水中硫酸根離子含量較高；如不處理則影響電解槽運行；處理硫酸根的方法主要有兩種：氯化鋇法和膜法。氯化鋇法是目前國內廠家主要采用的脫除硫酸根方法。但是，氯化鋇是一種劇毒藥品，對操作工有傷害；同時為了完全去除硫酸根加入過量氯化鋇，降低離子膜效率；另外，生成的硫酸鋇沉淀會對環(huán)境造成影響；膜法是利用膜物理分離的方法，將鹽水循環(huán)系統(tǒng)中多余的硫酸根以硫酸鈉的形式從鹽水系統(tǒng)中分離，合格鹽水回到鹽水循環(huán)系統(tǒng)。整個分離過程中，不需加入任何藥劑，不會影響鹽水水質，對硫酸根離子的截留率穩(wěn)定，操作和維護簡單。且操作費用低，效率高，無污染。因而建議采用膜法除硫酸根離子⑶氯氣干燥與壓縮工藝技術方案選擇：氯氣處理采用冷卻、干燥和壓縮流程。干燥采用泡沫塔和填料塔兩塔串聯(lián)干燥技術，電解產(chǎn)濕氯氣與進槽鹽水換熱后，首先經(jīng)氯水洗滌塔洗滌后，經(jīng)二段（鈦）冷卻器，水霧捕集器除去大部分水份，然后經(jīng)兩塔串聯(lián)干燥，利用濃硫酸吸收氯氣中剩余的水份，經(jīng)酸霧捕集器除酸霧，最后進入透平機，經(jīng)壓縮后送到下游工序。濃硫酸吸水是放熱反應，故干燥用的硫酸要進行冷卻。其中兩塔串聯(lián)干燥技術是成都八院開發(fā)的高效氯氣干燥技術，即填料+泡罩塔干燥技術，該技術的特點為：=1\*GB3①氯氣干燥效率高：可使氯氣中含水小于10ppm（常規(guī)的技術含水在200ppm以上，因而大大延長了設備操作運行壽命，減少了維修工作量；=2\*GB3②設備臺數(shù)少，整個系統(tǒng)只有1臺填料干燥塔、1臺循環(huán)泵、1臺板式換熱器，與要達到相同效果的三臺或四臺填料塔相比，少7~9臺設備。占地小、投資省、操作簡單。水霧捕集器與酸霧捕集器均采用孟莫克公司的產(chǎn)品。使用孟莫克布林克除霧器后的氯氣含水量:上海氯堿總廠的15萬噸/年氯堿裝置(F2裝置),透平機進口的氯氣含水為5PPM,透平機葉輪及管道干干凈凈,該透平機一年運行350多天,只在每年的系統(tǒng)大修時停車.由于除霧效率高,孟山都酸霧捕霧器只用一臺,不需備用酸霧捕霧器,這也節(jié)省了相應的設備,管道的投資.氯氣壓縮機有液環(huán)式真空泵和透平式壓縮機兩種；=1\*GB3①、液環(huán)式真空泵主要是利用H2SO4作液環(huán)，以前是國產(chǎn)水泵，現(xiàn)在有進口技術，年產(chǎn)十萬噸燒堿只需三臺泵。但付產(chǎn)廢硫酸；=2\*GB3②、a、大型透平式氯壓機，國外以德國三K公司產(chǎn)的大型機組（6萬噸/年以上燒堿）采用進口科調導葉調節(jié)功率，可在65～100％內不耗功任意調節(jié)，以達到節(jié)能目的，運行壽命長，3—5年不檢修；國內錦西化機生產(chǎn)的透平機為四級壓縮，設備較復雜。大型機的特點是造價高。b、中小型透平機，主要由杭州求實透平機制造有限公司與杭州振興透平機公司開發(fā)生產(chǎn)。該機主要特點是機、電、潤滑油系統(tǒng)一體化，體積小，二級壓縮，占地小，投資省等，目前兩公司也有滿足10萬噸/年燒堿能力機型，但該型機使用廠家較少。建議氯壓機采用國產(chǎn)中小型透平機。=4\*GB2⑷氫氣處理工藝技術方案選擇：對電解槽陰極室出來的高溫濕氫氣，采用二個串聯(lián)的洗滌塔，用水直接噴淋洗滌冷卻。經(jīng)過洗滌，濕氫氣中夾帶的堿霧被洗滌掉，同時氣體溫度也得到降低，其中所含的飽和水蒸汽冷凝下來，使氫氣得到凈化，然后經(jīng)過壓縮加壓后，送至用戶（并網(wǎng)）。氫泵采用2BE1－303型水環(huán)真空泵。⑸、高純鹽酸工藝技術方案選擇：利用目前現(xiàn)有廠房和設備，采用三合一工藝，進行技術改動，擬上2臺三合一鹽酸爐子。第四節(jié)工藝流程簡述=1\*GB2⑴鹽水精制工序原鹽經(jīng)抓斗送入化鹽桶，用化鹽水（即來自電解工序經(jīng)脫氯后的淡鹽水、除去了SO42-的鹵水、洗泥水和補充水）溶解制得飽和粗鹽水。A方案：粗鹽水經(jīng)折流槽加

NaOH、NaClO進入前反桶，接著與定量的FeCl3混和，流入預處理器。從預處理器上部溢流出來的鹽水又與定量加入的Na2CO3反應，進入后反應器。然后通過泵加壓送入HVMTM過濾器處理。過濾后的鹽水送電解工序。從預處理器和HVMTM過濾器底部排出的泥漿送去鹽泥壓濾機加壓過濾，回收的鹽水用作化鹽用，濾餅由汽車送出界區(qū)。B方案：粗鹽水經(jīng)折流槽加

NaOH、NaClO和Na2CO3進入混合反應槽，使Ca2+、SO42-、Mg2+生成CaCO3、BaSO4和Mg(OH)2，攪拌一段時間后，保證鹽水充分混合反應（即渾鹽水加藥后在混合反應槽中停留1小時以上），然后進入CN過濾器進行固液分離，進過濾器前投加聚丙烯酸鈉（TXY）和FeCl3。經(jīng)過CNII型及CNI型過濾器處理后，上清液清澈透明，出水懸浮物穩(wěn)定在1mg/L以下，可直接進入螯合樹脂。過濾器出水有在線濁度儀監(jiān)控，如出現(xiàn)問題可及時反和解決，避免對后續(xù)工序的影響。過濾器底部排放的鹽泥則用泵打入板框壓濾機進行脫水，干泥外運處理，鹽水則回到混合反應槽。=2\*GB2⑵電解工序：·精鹽水的再處理來自鹽水預處理的一次精鹽水經(jīng)過HVMTM過濾器處理后，除去絕大部分固體懸浮物進入濾后鹽水罐，再用泵打入離子交換樹脂塔，以去除鹽水中的鈣、鎂為主的陽離子，然后進入去離子鹽水罐，用泵輸送進入電解槽?！る娊舛尉汽}水經(jīng)過濕氯氣換熱器、鹽水換熱器兩次預熱后，通過總管分配到每臺電解槽中去，每臺電解槽又通過其內部的進料孔分配到每個陽極室。在電流的作用下，鈉離子遷移去陰極室，氯離子失去電子生成氯氣、淡鹽水和氯氣從進料鹽水對角的陽極氣液分離室出來，在槽出口管道中分離，分離后的氯氣和淡鹽水流到各自的總管中，淡鹽水進淡鹽水罐，Cl2去Cl2處理裝置。稀堿液經(jīng)加熱冷卻后，分配到每臺電解槽，每臺電解槽又通過其內部的進料孔分配到每個陰極室。在電流的作用下H2O的H+得到電子產(chǎn)生H2，OH-與陽極室遷移過來的Na+生成NaOH。增濃的堿液與氫氣經(jīng)過進料堿液對角的陰極氣液分離室出去。在槽出口管線中分離，分離后的氫氣和堿液流到各自的總管中，堿液進陰極液罐，H2去H2處理裝置?！さ}水脫氯電解產(chǎn)生的淡鹽水首先在淡鹽水罐中加入HCl調節(jié)PH至1.8，然后進入脫氯塔，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)加入堿調節(jié)pH后加入Na2SO3溶液進一步除去游離氯。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)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，導致淡鹽水中的氯酸鹽含量累積增高。為了分解在電解槽陽極室生成的氯酸鹽，有一部分淡鹽水送至氯酸鹽反應槽并加入過量鹽酸，使氯酸鹽分解成氯化鈉和氯氣并加之回收。=3\*GB2⑶氯氫處理工序·氯處理部分1）氯氣從電解工序來的濕氯氣與進槽的精鹽水換熱后，經(jīng)氯水洗滌塔洗滌后送至一段鈦冷卻器以循環(huán)水進行冷卻（干燥工序設立一水循環(huán)系統(tǒng)），然后進入二段鈦冷卻器，與冷凍工序送來的5℃冷凍水進行換熱，使氯氣溫度冷到12~15℃，經(jīng)水霧分離器除去水霧后，進入一段填料塔與稀硫酸逆流接觸脫水，然后進入二段填料泡沫組合塔中與濃硫酸逆流接觸進一步脫水，從組合塔中出來的氯氣經(jīng)酸霧捕沫器除去酸霧后，使氯氣中含水量低于100ppm（2）硫酸濃酸貯罐98%的濃H2SO4經(jīng)泵打入濃硫酸高位罐、自流到濃硫酸補充槽，濃度98%的硫酸從Ⅱ號組合氯氣干燥塔的頂層塔板用計量泵輸入，相繼流過塔板段、填料段和Ⅰ號氯氣干燥塔，兩干燥塔填料段硫酸經(jīng)泵打入H2SO4冷卻器冷卻后進入干燥塔填料段內，與濕氯氣逆流接觸，吸收水分，而后自流回濃硫酸循環(huán)罐中循環(huán)使用。H2SO4循環(huán)罐中硫酸濃度降到～75%后排入稀酸儲罐出售?！涮幚聿糠钟呻娊夤ば騺淼臐駳錃膺M入氫氣冷卻塔下部，與塔內噴淋冷卻水直接逆流接觸，氫氣中大部分雜質及蒸汽冷凝水被冷卻水帶走，排入氫氣水封池，送回循環(huán)水系統(tǒng)。而溫度降低的氫氣從塔頂出來，送入氫氣壓縮機，經(jīng)壓縮后，至分配臺，最后送出界區(qū)。=4\*GB2⑷氯廢氣處理工序裝置開停車及事故狀態(tài)時的氯氣先在吸收塔內用循環(huán)槽來的吸收液進行吸收，吸收反應后的尾氣再進入尾氣塔進一步用堿液吸收，排出尾氣達標后，經(jīng)風機在25米高處排至大氣。=5\*GB2⑸液氯工序自氯氫處理工序來的氯氣進入捕沫器進一步除去酸霧再進入現(xiàn)有的液化裝置。經(jīng)液化器液化成液氯，然后經(jīng)分配器送液氯包裝工段裝瓶出售或經(jīng)管道送公司相關單位使用。=6\*GB2⑹高純鹽酸工序由干燥工序送來的氯氣，經(jīng)緩沖罐進入爐頭，氫氣經(jīng)冷卻器、緩沖罐、H2排水器、阻火器進入爐頭。氯氣與氫氣在此燃燒生成氯化氫氣體，并由頂部加入稀鹽酸進入吸收，經(jīng)冷卻，制成濃鹽酸?？课徊盍魅臌}酸儲槽。未被吸收的氣體，經(jīng)尾氣吸收塔與來自流量計的吸收水進入傳質吸收后被水流抽走，經(jīng)過液封罐，水進入下水總管，氣體從排空管排入大氣。去離子水吸收尾氣中HCl氣體后成稀酸進入合成爐。

第五節(jié)工藝控制參數(shù)鹽水精制工藝控制指標序號控制項目控制指標控制點控制時間備注進過濾器鹽水指標1NaCl300±10(g/l)濾前1次/4小時2總硬度<10ppm濾前1次/4小時3PH10-11濾前1次/1小時4NaOHNa2SO30.1-0.3g/l0.3-0.5g/l濾前1次/4小時5SO42-<5.8g/l濾前1次/2小時6溫度65濾前經(jīng)常7進樹脂塔鹽水壓力<500Kpa(g)經(jīng)常8進樹脂塔鹽水溫度60-809樹脂塔壓降<100Kpa10樹脂充裝高度下視鏡中部11出塔鹽水硬度<30PPb1次/4小時12淡鹽水加酸后PH1.5-2淡鹽水泵出口經(jīng)常13出槽鹽水溫度80-891次/小時14出槽堿液溫度85-891次/小時15已脫氯鹽水PH<1116已脫氯鹽水ORP250或Na2SO3過量20-50ppm電解工序工藝控制指標序號控制項目控制指標控制點備注1HVMTM過濾器進口鹽水流量>140m2濾后鹽水罐的液位>50%3去離子鹽水硬度顯示<30ppb4去離子鹽水罐的液位>85%5進槽鹽水流量>137m6進槽鹽水溫度>607出槽淡鹽水濃度210±10g/l8出槽淡鹽水溫度>809淡鹽水罐液位30%10淡鹽水加酸后PH值1.811真空脫氯器的壓力<40mbar12脫氯鹽水加堿的PH值<1113脫氯鹽水ORP電位150-250mv14脫氯鹽水罐的液位30%15淡鹽水罐中Cl2壓力40mbar16H2/Cl2壓力6mbar17進槽堿液流量>100m18進槽堿液溫度>6019出槽堿液濃度32±1%20出槽鹽水溫度出槽堿液溫度80-8587±221陰極液罐液位30%22純水流量<12m23蒸汽壓力≥0.1mpa24循環(huán)水壓力≥0.1mpa25氮氣壓力≥40%26儀表風壓力≥0.5mpa27通電前H2系統(tǒng)N2中含O2<1%氯處理工序工藝控制參數(shù)序號控制項目控制指標控制時間控制點1干氯氣純度≥97.0%(r)1次/2h干氯氣總管2氯中含水≤0.035%1次/24h干氯氣總管3I鈦氯氣冷卻溫度401次/hI鈦氯氣出口4II鈦氯氣冷卻溫度10℃～1次/hII鈦氯氣出口5氯氣干燥溫度151次/h硫酸干燥塔6濃酸干燥塔硫酸濃度90-98%1次/h濃酸干燥塔7稀酸干燥塔硫酸出酸濃度≥70%1次/24h稀酸儲罐8濃酸冷卻溫度151次/h濃酸循環(huán)罐9氯氣操作壓力-1000～-500Pa經(jīng)常進裝置總管10氯氣泵溫度151次/h進泵總管11氯氣出口壓力0.15～0.2Mpa1次/h泵出口總管12氯氣出口溫度<301次/h泵出口總管13硫酸進泵溫度<1501次/h泵進酸管14泵酸濃度94%～98%1次/h硫酸冷卻器15空氣中含氯<1mg/m3主要設備計算及選擇一、物料衡算計算依據(jù)（以電槽為衡算單元）=1\*GB3①原料規(guī)格有高純鹽酸、純水和精鹽水，其中精鹽水NaCl為305g/l，pH為9~10，Ca2+、Mg2+固體懸浮物含量為10ppb左右。=2\*GB3②生產(chǎn)能力年產(chǎn)10萬噸100%NaOH。=3\*GB3③生產(chǎn)時間年生產(chǎn)時間為8000個小時。=4\*GB3④鹽損失每產(chǎn)1噸100%NaOH的鹽損失為3公斤，出電槽堿液含NaOH為32%（w）出電槽淡鹽水含NaCl為210g/l以離子膜電解槽為物料衡算單元，求進電槽的精鹽水流量Q。進槽的精鹽水含NaCl為305g/l，pH為2-2.5；出電槽堿液含NaOH為32%（w）出電槽淡鹽水含NaCl為210g/l。視鹽水總流量為恒定值。物料計算ZMBCH-2.7型離子膜電解槽的物料平衡見下表（輸入電流為45KA）氯氣組成kg/hkmol/hCl211059.38155.75O258.21251.81875離子膜H2O離子膜4554.75253.041總計15672.25410.61溫度90淡鹽水組成kg/hg/lNaCl19091.98210Na2SO4625.6257NaClO31295.12514HClO203.7382.3Cl229.10.3H2O82014902總計103259.51135溫度90流量91.375m3供給鹽水組成kg/hg/lNaCl37412.68300Na2SO46255NaClO31251.45510HCl167.371.15H2O108905.7873.3總計148195.51188溫度60流量129.51m3氫氣組成kg/hkmol/hH2320.125160.0625H2O1527.93884.975總計1848.063245.6溫度90出槽堿液組成kg/h%（wt）NaOH37514.5432.0H2O79714.7668.0總計117243.8100溫度90流量90.22m3循環(huán)堿液組成kg/h%（wt）NaOH31302.3527.7H2O65192.1272.3總計96494.67100補充水組成kg/hH2O12034.375成品堿液組成kg/h%（wt）NaOH1250032H2O26615.2468總計39115.24100溫度90流量30.02m3鹽水工序=1\*GB3①鹽水流量目前，國內電槽的電流效率一般低于95%，本設計計算鹽水工序的鹽水流量取電流效率為95%，則10萬噸/年離子膜燒堿每小時鹽水流量：Q=129.51/0.95=136.33m3=2\*GB3②加熱鹽水的蒸汽消耗量計算（按蒸汽直接加熱方式）以生產(chǎn)1噸100%燒堿為基準已知：過熱蒸汽壓為0.8Mpa，t=170℃,ii2=171.8kcal/kg粗鹽水流量G粗=12578kg/t100%NaOH粗鹽水溫度為60℃，化鹽水取30Δt=60-30=30粗鹽水比熱cp粗=0.92kcal/kg.℃NaCl溶解熱為-5.28kcal/kg.℃因此QNaCl溶=9.9*0.935*300*（-5.28）/58.5=-285.23kcal/tNaOHQ損=0.1*W*[(i1-i2)+CpH2O(t冷-t1)]W=（G粗*Cp粗*Δt+QNaCl溶+Q損）/[(i1-i2)+CpH2O(t冷-t1)]={12578*0.92*30+285.23+0.1*W*[(661-170)+1*(170-60)]}/[(661-170)+(170-60)]因此W=631.82kg/t100%NaOH=2\*GB2⑵以年產(chǎn)10萬噸離子膜燒堿計算，則蒸汽消耗量W=12.5×631.82=7897.8kg/hr氯氫處理計算（以生產(chǎn)1噸100%燒堿為基數(shù)）1、鈦冷卻器氯氣45℃氯氣45884.09kg12.45kmolH2O25.42kg1.41kmol其它氣體15kg0.52kmol氯氣80884.847kg12.45kmolH2O218.19kg12.12kmol其它氣體15kg0.52kmol氯氣比熱C80℃＝8.364kcal/kmol℃水蒸汽熱焓80C45℃＝8.288kcal/kmol℃45氯氣溫度：50℃其它氣體比熱：CP80℃CP45℃＝0.2405kcal/kmol氯氣帶入熱量：12.46×8.364×80＝8337kcal水蒸汽帶入熱量：218.19×631.3＝137743kcal其它氣體帶入熱量：15×0.241×80＝289kcal氯氣溶解熱：4900kcal/kmol（12.46-12.45）×4900＝52kcalQ熱＝8337+137743+289+52＝146421kcal氯氣帶出熱量：12.45×8.288×45＝24642kcal水蒸汽帶出熱量：25.46×616.8＝15679kcal其它氣體帶出熱量：15×6.2405＝162kcal氯水帶出熱量：193.527×1×50＝9676kcalQ冷＝4645+15679+16+9676＝30160kcalΔQ＝Q熱-Q冷＝146421-30160＝116261kcal需25℃冷卻水量為：=7751kg換成10萬噸/年，則水量G=7751×105＝7.751×105（t）2、氯氣中冷器組分：氯氣883.907kg(12.45kcal)H2O0.36kg(0.02kcal)其它氣體15kg(0.52kcal)Cp氯=0.1241kcal/kg.℃Cp空氣=0.238kcal/kg.℃氯氣進口溫度80℃，出口溫度35Q=(883.903×0.1241+0.238×15+0.36×1)×(80-35)=5113.006kcal設冷卻水進口溫度25℃，出口溫度30用水量W水1＝5113.006/【1×（30-25）】＝1022.6kg由于壓縮機系四級壓縮有四級中冷器，則冷卻水量為W=1022.6×4=4090.4kg＝4.0904t那么年產(chǎn)10萬噸燒堿中冷器所需水量為：4.0904×100000＝4.0904×105噸/年3、氫氣洗滌洗滌水進塔溫度25℃，出塔溫度30℃，氫氣產(chǎn)量為設進塔氣體80℃出塔氣體氫氣：12.5kmol氫氣：12.5kmol25kg水汽（80℃）11.39kmol其它氣體：0.255kmol氫氣：12.5kmol25kg水汽（380℃）0.577kmol其它氣體：0.242kmolC氫氣80℃＝3.45kcal/kmol℃C氫氣30℃C水汽80℃＝631.3kcal/kmol℃C水汽30℃＝608.9C其它80℃＝0.246kcal/kmol℃C其它30℃＝0.242Q氫氣80℃＝3.45×25×80＝6900kcalQ氫氣30℃＝3.413×25Q水80℃＝205×831.3＝129417kcalQ水30℃＝608.9×10.39＝6326Q其它80℃＝80×7.39×0.246＝145kcalQ其它30℃＝30×7.39×0.242＝54Q總1＝6900+129417+145＝136462kcalQ總2＝2560+6326+54＝8940kcalQ出＝（WL3+194.61）×30＝30WL3+5838.3kcal136462+25WL3＝30WL3+5838.3+8940WL3＝24366kg/t10萬噸：W＝2.44×106噸氯氫處理總的水耗（循環(huán)水）為：4.0904×105+24.336×105+7.751×105＝36.177×105噸/年考慮到傳熱效率。設其為80％則用水量為：45.22×105噸/年二、設備計算及選型=1\*GB2⑴a、HVMTM過濾器過濾器面積的計算：從平衡表上看到進電槽的精鹽水流量Q＝129.51m3/h，若電槽的電流效率取95%，鹽水含量取315g/l,則該流量修正為Q=129.51×300/95%/315=129.83m3/h?？紤]到鹽水工序還有5萬噸隔膜堿所需鹽水流量62.5m3/h，精鹽水總流量為129.83+62.5＝192.33m3目前凱膜過濾器的過濾強度一般取0.4m3/(m2·h)，∴過濾面積A＝192.33／0.4＝480若選用過濾面積為150m2的微孔管，則過濾器是三臺。b、CN過濾器單套CN過濾器裝置處理量為30m=2\*GB2⑵板框式壓濾機由于生產(chǎn)1噸100％燒堿副產(chǎn)鹽泥（干基）約30～40公斤之間，則一天24小時產(chǎn)鹽泥約9噸～12噸之間。我廠現(xiàn)有鹽泥壓濾機面積為200m2已能滿足生產(chǎn)需要，不需另購。=3\*GB2⑶電解槽如前面所講，離子膜電解槽是離子膜技術的關鍵設備。單級離子膜電解槽和復極離子膜電解槽各有優(yōu)缺點。單級槽在大電流低電壓下運行，生產(chǎn)較安全。單槽停車時對產(chǎn)量影響不大，但在相同規(guī)格裝置中電解槽數(shù)量多，組裝維修工作量大，損失于連接銅板的電壓降較多，銅耗量大，裝置占地面積大。復極式離子膜在低電流高電壓下運轉，其安全性較單級槽差，單槽停產(chǎn)時對產(chǎn)量影響較大，但復極槽在相同規(guī)模裝置中電解槽數(shù)量少，電槽的維修管理工作較單級槽少，占地面積小，損失于導電銅板上的電壓降也小，膜的利用率高。特別對于較大規(guī)模的燒堿裝置更適合選用復極式離子膜電解槽。當然最終選用什么樣的槽型尚須投資費用（包括電槽、電解廠房、整流裝置、導電銅板、跳槽開關、管線、閥門、儀表等）、操作運轉能力、維修費用以及產(chǎn)量質量等方面進行綜合比較后確定，本方案以北化機國產(chǎn)自然循環(huán)復極式電解槽來考慮。附：國產(chǎn)化ZMBCH-2.7型復極式離子膜電槽電解性能及有關數(shù)據(jù)單臺年生產(chǎn)NaOH（濃度100%）16700t電流負荷（KA）15電流密度（KA/m2）4.5電流效率（%）≥95%直流電耗（kwh/t）2135單元槽電壓（V）3.03單元槽尺寸（mm）2401×1289占地面積（m）2.723單元槽對數(shù)/臺數(shù)122/1ZMBCH-2.7型復極式離子膜電槽特性：槽框架結構穩(wěn)定，密封性好，不泄漏。結構電壓低，槽內液體和電流分布均勻使離子膜使用壽命處長。陰陽極電位低，穩(wěn)定性良好。優(yōu)異的陽極涂層及活性陰極。=4\*GB2⑷氯氣硫酸干燥塔以每小時12.5噸100％燒堿（年產(chǎn)十萬噸燒堿）為基數(shù)進塔組分Cl2Cl211306kg/h(159.247kmal)H2O43.745kg/h(2.4303kmal)其他氣體191.79kg/h(6.375kmal)總計11541.35kg/h(168.0523kmal)出塔組分ClCl211306kg/h(159.247kmal)H2O3.437kg/h(0.1918kmal)其他氣體191.79kg/h(6.375kmal)總計11501.27kg/h(165.8138kmal)按每公斤95％硫酸吸收水分到75％硫酸：W水＝＝0.267kg設干燥結果為氯中含水≤300ppm。那么，10萬噸離子膜燒堿對應產(chǎn)的氯氣量經(jīng)過干燥需要的硫酸量每小時為：＝0.0003＝150.965kg/h設損耗為15％，則需硫酸量為150.965×（1+15％）＝173.610kg/h干燥塔流出的稀酸為：150.965×1.267+150.965×0.15＝218.917kg/h氯中含水：43.645-150.965×0.267＝3.437kg/h塔板數(shù)計算：設塔內平均總壓為：（752.2+722.8）/2＝737.5mmHgX為液相H2O/H2SO4的mol百分數(shù)Y為氣相H2O/Cl2的mol百分數(shù)P為上空水蒸汽分壓mmHg根據(jù)道爾頓公式：95％硫酸時：0.00079％依此類推，50℃硫酸濃度（H2SO4％）水蒸汽分壓（mmHg）X×10-2Y×10-2氯內含水（％）950.005822.270.000790.00020900.058937.690.00790.0019850.26049.00.0350.009800.7157.650.1050.0265752.2064.400.2990.076705.1770.00.7060.179氣體吸收操作線：氯中含水Y1＝X1＝0.0287XY＝0.0198X+（0.0146-0.0198×0.0287）＝0.0198X+0.014操作線按下列狀態(tài)作出：氣體進口狀態(tài)為B：氯氣中含水為：溫度12℃氣體出口狀態(tài)A：氯氣中含水為0.04％，溫度50℃設塔板效率為70％，則用貝克氏圖解法求得塔板數(shù)，并考慮實際操作余量及取整，故塔板數(shù)取5塊。泡罩塔塔徑計算求出塔板最小泡罩數(shù)：最小齒縫面積：AS為每層塔板的最小齒縫面積：m2VM為塔板上的最大氣相負荷：m3/sVM=1.14625m3ρV為氣相密度：kg/m3 2.64kg/mρ1為液相密度：kg/m31746.6kg/mh為泡罩齒縫高度：0.028γ為泡罩齒縫上底寬度與下底寬度比值，三角形齒縫為0矩形齒縫為1，取γ21CS為氣相復合因子：m/s=0.1653(m2)塔板所需最下泡罩數(shù)：m＝m為泡罩個數(shù)，F(xiàn)4為單個泡罩的齒縫面積：m2=0.00448m=0.1653/0.00448=37（個）均分為1.0～3.0mm之間，取泡罩直徑為100mm.泡罩排列中心工作，為其泡罩外徑D1的1.25～1.5倍，取值150mm，相鄰泡罩外緣間距離（ρ-D1）為25～75mm，取50mm塔板泡罩布置區(qū)面積：根據(jù)公式：Aa=fmACL和f＝Aa/AC其中：Aa為布置泡罩區(qū)面積AC為全部泡罩的底面積ACL為每個泡罩的底面積F可根據(jù)ρ/D1查表，求得Aa/AC值為2.48則ACL＝2.48×37×78.5×10-4＝0.7203（m2）塔徑的核算泡罩區(qū)面積百分率為40％～75％，取50％總塔板面積：(At為總塔板面積m2)Φ為布罩泡罩區(qū)面積分率則At＝0.7203/0.5＝1.4406m依次可計算塔徑：＝1.835m取塔徑D為2.000m填料塔工藝數(shù)據(jù)硫酸進入濃度85％，溫度15℃，排出濃度75％。氯氣進入168.0523kmal/h,4364.133m3/h,12℃設填料段壓降為50mmH2O即氣體進塔壓力為-550mmH2O離開時為-500mmH2O。因此平均壓力為721mmH2O。塔內操作溫度取平均20℃。硫酸的操作濃度平均80％，此時粘度μ＝18cp，重度γL＝1723.9kg/m3,γG=3.214*273*721/(293*760)=2.84kg/m填料選用Φ40或Φ50陶瓷拉西環(huán)，數(shù)據(jù)如下：比表面積α=126m-1干填料因子(a/ε3)=305m-1濕填料因子Φ＝350m-1塔直徑計算：進塔氯氣含水為43.745/11306=0.00387求此時y1=0.00387*71*273*0.96/(22.4*293*1)=0.0113離開填料層時y2=0.002*71*273*0.96/(22.4*293)=0.0057675%及85%硫酸的x1,x2為x1=25/18/(25/18+79/98)=0.6447x2=15/18/(15/18+85/95)=0.49此時對應的y85%=0.000035對于y1處得到的y*1=0.000035*71*273*0.96/（22.4*293）=0.0000992y*2=0液體流量按物料平衡求?。篖/G=(y1-y2)/(x1-x2)L=G(y1-y2)/(x1-x2)=4364.133*(0.0113-0.00576)/(0.6447-0.49)=156.285m3/h或L＝156.285*1723.9＝269419.8kg故（L/G）0.25(γG/γL)0.125=(269419.8/4364.133/2.84)0.25(2.84/1723.9)0.125=0.9692根據(jù)圖得：0.025＝wF2(a/ε3)*μ0.2*γG/γLwF={0.025*9.81*1723.9/[2.84*305*(18)0.2]}0.5=0.5233m/s取板效率0.73，則w=0.38m/s,塔徑為：D=[4364.133/(3600*0.785*0.38)]0.5=2.01取整D=2m實際速度w=4364.133*4/(2*2*3.14*3600)=0.386m/s噴淋密度156.285*4/(2*2*3.14)=49.77m3/m2或156.285*1723.9*4/(2*2*3.14)=85802.5kg/hr填料層高度平均推動力△m=[(0.0113-0.0000992)-(0.00576-0)]/㏑(0.0113-0.0000992)/(0.00576-0)=0.00818 傳質單元數(shù)n＝（y1-y2）/△m=(0.0113-0.00576)/0.00818=0.71傳質單元高度（80％H2SO4時A取0.022）K=Aw0.8＝0.022*（0.386）0.8＝0.01027kg/m2.h.mmHgh=G/(KSa)=4364.133*2.84/(0.01027*126*3.14*721*12)=071傳質總高度H＝nh＝0.71*4.23＝3.003m取填料層高度H＝3.5m=5\*GB2⑸氫氣洗滌塔以生產(chǎn)燒堿12.5噸/小時計算（采用雙塔串聯(lián)操作）1、第一塔進塔組分HH2320.125kg/h(160.0625kmal/h)H2O1527.938kg/h(84.975kmal/h)總計1848.063kg/h(245.0375kmal/h)溫度90出塔組分HH2320.125kg/h(160.0625kmal/h)H2O399.3066kg/h(22.1837kmal/h)總計719.4316kg/h(182.2462kmal/h)溫度50則進塔氣體體積為V1=22.4×245.0375×（273+90）/273=7298.348m出塔氣體體積為V2=22.4×182.2462×（273+50）/273=4829.98m塔內平均氣體量為V平均＝（V1+V2）/2=6064.162m空塔速度取0.5m/sD＝＝2.01m取D＝2m2、第二塔進塔組分HH2320.125kg/h(160.0625kmal/h)H2O399.3066kg/h(22.1837kmal/h)總計719.4316kg/h(182.2462kmal/h)溫度50出塔組分HH2320.125kg/h(160.0625kmal/h)H2O129.825kg/h(7.2125kmal/h)總計449.95kg/h(167.275kmal/h)溫度30則進塔氣體體積為V1=22.4×182.2462×（273+50）/273=4829.98m出塔氣體體積為V2=22.4×167.275×（273+30）/273=4158.714m塔內平均氣體量為V平均=（4829.98+4158.714）/2=4494.347m空塔速度取0.4m/s，那么，根據(jù)塔徑D=（4V/μπ）1/2因此塔徑為D==1.994m取整為D=2.0m噴嘴數(shù)量的確定及布置已知總噴水量為304.2t/hr.設上水壓力為2kg/cm2,考慮水垢阻塞噴嘴直徑d=6mm,可查得噴水量約560kg/hr，則噴嘴總數(shù)為n＝304200÷560＝543.21個考慮分布及可能堵塞取550個，采取10層，每層55孔。由于分為兩塔串聯(lián)，則每塔5層，管間距取1200mm，上部考慮除沫等為2400mm，下部有進氣口等為3000mm，則每塔高約9000mm。進塔氣體體積為1.3416m3進塔管徑：d＝＝0.585m取d＝600mm同樣出塔氣體流量為1.1537m3d＝＝0.542取d＝600mm=5\*GB2⑸氯氣壓縮機按年產(chǎn)10萬噸燒堿能力，我廠使用的由錦西化機提供的YLL-3700型透平壓縮機已運行10多年，工藝操作較成熟。但該機組維修較復雜，機組為四級壓縮，占地大，電耗高。近來由杭州振興公司開發(fā)的LYJ－4200處理氯氣量為11萬噸－12萬噸每年，為兩級壓縮，出口壓力0.36MPa。電耗較低；缺點是投入使用時間較短，穩(wěn)定性還需時間檢驗。第七節(jié)位置說明本項目一期工程10萬噸離子膜裝置主要利用老廠區(qū)閑置的場地，其具體布置見10萬噸離子膜裝置總平面布置圖原材料、動力消耗定額（1）主要原料消耗及供應序號名稱單位年耗量供應1食鹽（折成100%NaCl計）萬噸/年1550%來自鹵水，30%來自礦鹽，20%來自海鹽2離子交換樹脂l/年900進口/國產(chǎn)3離子膜m2/年600進口（2）動力消耗及供應序號名稱主要規(guī)格噸耗年耗量1電解交流電DV3602271kwh228×106kwh2動力電380V150kwh15×106kwh3工業(yè)水25330萬m34蒸汽0.5MPa(G)0.5t6.5萬t5儀表空氣0.6MPa(G)40Nm34.0×106Nm36工業(yè)空氣0.6MPa(G)40Nm34.0×106Nm37氮氣0.6MPa(G)30Nm33.0×106Nm38高溫水+5℃,△t＝1.36×105kj1.36×1010kj1）生產(chǎn)32%NaOH消耗定額（包括一次鹽水、電解、氯氫處理、廢氣處理）（以1噸100%NaOH計）序號名稱及技術規(guī)格單位數(shù)量備注1原鹽（NaCl100%）kg15002碳酸鈉（Na2CO3≥98%）kg103高純鹽酸（31%HCl）kg1504氯化鋇（BaCl2·2H2O≥98%）kg255亞硫酸鈉（Na2SO3≥96%）kg1.56純水電阻率≥1*105Ω-cmm32.57離子交換樹脂l0.0098離子膜m20.0069聚丙烯酸鈉（A＝20P）kg0.1210燒堿（以32%計）kg2511蒸汽0.8MPa（A）t0.512工業(yè)用水32m313循環(huán)水32m314硫酸98%kg16.015動力電380Vkwh15016直流電耗DCkwh218017儀表空氣0.6MpaGNm34018工藝空氣0.6MpaGNm34019氮氣0.6MpaGNm33020冷凍水＋10℃Δt＝Kj1.36×1052）液氯（以每噸100%液氯計，在現(xiàn)有的液化裝置上增加兩臺液化器，不另外計算）3）高純鹽酸工序（高純鹽酸以每噸31%HCl計）序號名稱及技術規(guī)格單位數(shù)量1氯氣Cl2＝100%kg3052氫氣H2＝100%kg9.53循環(huán)水32m3454純水電阻率≥1×105Ω-cmm30.85動力電kwh6第九節(jié)節(jié)水和節(jié)能能源損失分析⑴直流電的損失在電解過程中生成的電解液、氯氣、氫氣、所用的精鹽水都是帶電物質，所以物質沒有良好的的絕緣措施或斷電設施。⑵嚴格控制操作指標工藝操作指標應嚴格執(zhí)行，并要求操作穩(wěn)定，特別是入電解槽鹽水要控制，精鹽水中雜質愈少則電耗愈低。⑶嚴格管理制度要杜絕裝置界區(qū)不必要的長明燈、長流水、冒汽和氣。經(jīng)常維護設備，對的設備和管理要經(jīng)常檢查保溫的完好性，杜絕裝置內設備、管道的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。節(jié)能措施⑴采用先進的離子膜法電解工藝技術是最大的節(jié)能措施。⑵采用6臺自然循環(huán)復極式電解槽，使電氣回路的電壓和電流適中，因而獲得高整流效率。⑶采用節(jié)能型的電器設備、電機。⑷選用導熱系數(shù)小的絕熱材料，將管道、設備的熱損失和冷損失減至最小。⑸對水、汽、氣采用流量計計量便于能源管理。節(jié)能評價⑴各類能源折算標準煤的規(guī)定值：名稱單位標準煤（kg）交流電kwh0.404蒸汽kg0.0129生產(chǎn)上水T0.086純水T0.486裝置空氣Nm30.04循環(huán)水T0.081⑵離子膜法工藝與隔膜法工藝相比較，其直流電耗和蒸汽消耗節(jié)約如下：（以32%NaOH進入比較）名稱及單位隔膜法離子膜法直流電耗kwh/t24002271蒸汽t/t40.5折標煤t/t1.5260.970可見，離子膜法工藝較之隔膜法工藝，其能耗降低36.4%，單噸產(chǎn)品綜合能耗比隔膜法減少0.558噸標煤，年節(jié)省標煤2.78萬噸，其節(jié)能效果顯著。上述指標可見，本裝置采用的工藝節(jié)能效果顯著。510萬噸/年離子膜裝置對公用工程的需求量序號名稱主要規(guī)格噸耗年耗量1直流電DV3602271kwh228×106kwh2動力電380V150kwh15×106kwh3自來水25330萬m34循環(huán)水31001000萬m35去離子水電阻率≥1×105Ωcm225萬m36蒸汽0.5MPa(G)0.5t6.5萬t7儀表空氣0.6MPa(G)40Nm34.0×106Nm38工業(yè)空氣0.6MPa(G)40Nm34.0×106Nm39氮氣0.6MPa(G)30Nm33.0×106Nm310高溫水+5℃,△t＝1.36×105kj1.36×1010kj第十節(jié)安全及工業(yè)衛(wèi)生電解產(chǎn)品氯氣具有毒性；氫氣可燃，能與空氣或氯氣混合形成爆炸性氣體；燒堿能刺激黏膜和燒傷皮膚等。此外，由于進行電解生產(chǎn)時所用直流電電壓較高，電流很大，還有觸電的危險。因此，了解原材料與產(chǎn)品的危險性和有害操作知識，遵循外傷、中毒和爆炸事故的預防規(guī)定以及嚴格執(zhí)行各種安全技術規(guī)程等，對于建立必要的安全生產(chǎn)條件，保障工人身體健康是十分重要的。操作與防范氫氣與空氣或與氯氣可以形成易燃易爆的混合物氫氣和空氣的混合物，當其中氫的含量達4.1～74.2％（體積），在20℃常壓之下具有爆炸危險。氫氯混合物中氫的爆炸極限為4.5～95％（體積），氫氣和空氣混合氣的燃點為510℃，而與氯氣混合氣則為在氯和氫的混合物中，氫的含量為3～7％（體積）時，即著火燃點，同時壓力緩慢增高，含量為7～15％（體積）時，在燃燒的同時壓力急劇升高，含氫為10～83％（體積）時，燃燒伴有爆炸，含氫量達83～97（體積）時，壓力增高，但補爆炸，氫氯混合氣中含有其它氣體時，爆炸極限溫度就發(fā)生變化。在電解生產(chǎn)過程中，由于操作、設備等因素的影響，可能形成上述的混合氣體，當發(fā)生電火花或在光照下，以及局部溫度達到450℃在生產(chǎn)中應注意以下幾種現(xiàn)象，并就此提出解決措施：氫氣放空時，由于打雷著火；用氫單位著火；氫氣輸送系統(tǒng)爆炸；出現(xiàn)以上現(xiàn)象時應采取的措施：氫氣管道應保持嚴密，不得出現(xiàn)負壓，以防止空氣串入，而形成爆炸性混合氣，停電后和送電前，氫氣系統(tǒng)應用氮氣或二氧化碳的惰性氣體置換，排盡空氣。電解廠房必須做好通風，以免集聚氫氣，廠房周圍應安裝避雷設施，氫氣放空管的避雷針保護范圍，應突出管頂3米以上，廠房內的電氣設備必采用防爆措施。室內不得排放氫氣，氫氣放空管應伸出屋頂，并在管頂安裝阻火器，考慮設置自動排空裝置，可迅速用石棉手套等切斷氫氣源，撲滅火焰，切勿降電源或停車，以免造成負壓，引起氫氣系統(tǒng)爆炸2、觸電事故與防止在氫氣生產(chǎn)過程中最大的危險時觸電，電源通過人體可以引起不同性質的電外傷，如電的灼傷、擊中、電烙印，同時，人體中的血液和其它液體還會分解，觸電的后果決定于通過人體組織的電流大小，即占決定性地位的及是人體電阻R或所施電壓U，I人體＝U/R，（如規(guī)定人體安全電流為0.05安，而R人體＝1000歐，則安全電壓之極限為50伏），在氯堿廠電解車間，電解槽電壓達到并超過安全電壓，因此，操作時，應注意：穿上絕緣靴；地面保持干燥；電解槽斷電良好；行車軌道及吊鉤要有絕緣裝置；要有觸電搶救措施和知識，會進行人工呼吸。氯氣中毒與防治氯氣是有毒氣體，在常溫常壓下呈黃綠色。比空氣重，刺激咽喉及眼睛粘膜，吸入后引起肺水腫，支氣管炎，嚴重的甚至死亡。按照衛(wèi)生標準規(guī)定，生產(chǎn)廠房操作區(qū)域的空氣含氯量最高允許濃度不應超過2毫米/米3。氯氣主要通過呼吸道和皮膚粘膜對人體發(fā)生中毒作用。預防措施為：1、電解廠房采取措施使氯氣不泄漏，維持電解槽及設備管道中氯氣處于負壓保證設備管道及連接處的密封性。2、廠房應有良好的通風，操作人員必須備有防毒面具，以備必要時戴用，每隔半年應對防毒面具中的活性碳吸氧性能進行測定。發(fā)現(xiàn)失效立即更新。3、對輕微中毒者應迅速離開污染地區(qū)，在上風向地區(qū)稍微休息，并將發(fā)生的中毒事故立即通知保健站（或醫(yī)院）急救，救護前應讓患者安靜，禁止說話，患者安放在擔架上時，應使其上身稍抬起。燒堿對人體的損傷燒堿溶液落到皮膚上，尤其是高溫燒堿液會引起皮膚表皮的灼傷濺入眼中會引起失明或視力衰退；若吸入堿霧沫或濃度高的堿蒸氣可能使氣管和肺部受到嚴重損害甚至發(fā)生肺炎。因此在管理電解槽或進行檢修時，必須穿好工作服戴防護眼鏡，防護帽和橡皮的手套。由于燒堿能與蛋白質起作用，因此不能穿綢制工作服，不能穿皮鞋操作（燒堿能腐蝕皮革制品）宜穿橡皮長統(tǒng)靴或輕便靴。如果遇到堿液濺入眼睛，應立即用大量水沖洗，或用3～5％硼酸水沖洗，嚴重者送醫(yī)院治療，皮膚碰上或濺上燒堿可先用大量水沖洗，可涂以硼酸、軟膏，嚴重者送醫(yī)務室治療。第十一節(jié)主要技術經(jīng)濟招標及產(chǎn)品成本估算=1\*GB2⑴主要設備及材料價格以設計10萬噸燒堿生產(chǎn)能力為基準進行投資估算·設備價格定型設備及非標設備均采用近期的詢（報）價，或參照近期同類工程的訂貨水平，或參考近期工程經(jīng)濟信息資料?！ぶ饕牧蟽r格建筑安裝工程主要材料按現(xiàn)行市場價格確定。1）鹽水投資：方案（一）鹽水精制單元主要工藝設備估價序號名稱技術參數(shù)數(shù)量材料估價(萬元)1Na2CO3配制槽Ф2000×20001CS0.872Na2CO3溶液泵Q=30m3/hH=1CI0.53Na2CO3貯槽Ф3000×30001CS2.454Na2CO3提升泵Q=5m3/hH=1+1CI0.55Na2SO3高位槽Ф1200×12001SS0.326FeCl3配置槽Ф2000×20001CS+涂料0.877FeCl3溶液泵Q=30m3/h1CI/F40.58FeCl3貯槽D3000×30001CS+涂料2.459FeCl3提升泵Q=5m3/hH=1+1CI/F40.510BaCl2配制槽Ф3000×30001磚0.8711BaCl2溶液泵Q=30m3/h1CI0.712BaCl2高位槽Ф2000×20001CS2.4513NaOH高位槽Ф2000×20001CS0.8714NaClO高位槽Ф1500×20001PVC0.5151#折流槽1000×1000×30001PP0.516澄清桶Ф10000×100001CS+涂料3017配水桶Ф11000×9000×101CS/HRL3418化鹽桶給料泵Q=230m3/h1+1CI4.419化鹽桶Ф5000×70001+1CS20202#折流槽14500×1200×12001CS521前反應槽ф5000×100001CS1522加壓泵Q=290m3/h1+1CI1.523空氣緩沖罐Ф500×12001CS0.524加壓溶氣罐Ф2600×49001CS1.7325氣水混合器Ф426×10802CS+涂料1.4426文丘里混合器Ф377×18001CS+涂料1.627預處理器Ф15500×184001CS+涂料20028后反應槽Ф4500×180002CS+涂料2129中間槽Ф3500×35001CS+涂料5.030過濾器回液泵Q=50m3/hH=3CI131鹽泥池7000×7000×20001砼332鹽泥泵Q=60m3/hH=1+1CI133HVM膜過濾器F=1503CS/HR