大型离子膜烧碱装置的工艺设计
大型离子膜烧碱装置的工艺设计
一、一次盐水
一次澄清盐水的制备是氯碱生产工艺至关重要的工段,精制效果的好坏直接影响产品的
质量和产量。传统性的一次盐水精制工艺,采用配水、化盐、加精制剂反应、澄清、砂滤,
然后再经炭素烧结管过滤器过滤。近几年新建氯碱装置一次盐水工艺大都采用膜过滤技术制
取精制盐水,该工艺路线省去了砂滤器、炭素烧结管过滤器。经生产实践证明,经膜过滤分
离方法制得的一次盐水质量指标、设备投资等都比传统工艺理想。所以一次精制盐水工艺采
用膜过滤器过滤工艺。
二、...
大型离子膜烧碱装置的工艺设计
一、一次盐水
一次澄清盐水的制备是氯碱生产工艺至关重要的工段,精制效果的好坏直接影响产品的
质量和产量。传统性的一次盐水精制工艺,采用配水、化盐、加精制剂反应、澄清、砂滤,
然后再经炭素烧结管过滤器过滤。近几年新建氯碱装置一次盐水工艺大都采用膜过滤技术制
取精制盐水,该工艺路线省去了砂滤器、炭素烧结管过滤器。经生产实践证明,经膜过滤分
离
制得的一次盐水质量指标、设备投资等都比传统工艺理想。所以一次精制盐水工艺采
用膜过滤器过滤工艺。
二、二次盐水精制
离子膜法电解槽使用的高度选择性离子交换膜要求入槽盐水的钙、镁离子含量低于
20wtppb,普通的化学精制法只能使盐水中的钙、镁离子含量降到 10wtppb 左右。若使钙、
镁离子含量降到 20wtppb 的水平,必须用螯合树脂处理。
二次盐水精制的主要工艺设备是螯合树脂塔,分二塔式和三塔式流程。塔的运行与再生处理
及其周期性切换程序控制,可由程序控制器 PLC 实现,PLC 与集散控制系统 DCS 可以实现
数据通讯;也可以直接由 DCS 实现控制。伍迪公司采用的就是二塔式,其他公司采用三塔
式流程。建议采用三塔式流程。
三、电解工艺
现在能够提供离子膜电解槽的专利商有旭化成、伍迪、氯工程、北化机等厂家,这几家
公司的技术都是成熟的。槽型为复极式自然循环离子膜电解槽。
四、淡盐水脱氯
淡盐水脱氯有两种工艺路线:一种采用空气吹除法,该法脱氯效果欠佳,从淡盐水中分
离出来的废氯气纯度低,无法汇入湿氯气总管送氯气处理工序,只能由烧碱液循环吸收,制
成次氯酸钠溶液。另一种采用真空脱氯法,该法脱氯效果较好,通过蒸汽喷射器或真空泵提
供的真空系统将含氯淡盐水中的游离氯抽出分离后进入湿氯气总管。建议采用真空法淡盐水
脱氯工艺技术。
五、氯氢处理(含废氯气处理)
1、氯气处理
由电解槽出来的湿氯气,温度高并伴有大量的水蒸气和杂质,具有较强的腐蚀性,必须
经过冷却、干燥和净化处理。
氯气处理系统分为冷却、干燥、输送三部分。
冷却选用填料式洗涤塔,能够较好地除去湿氯气带出的盐雾,填料采用 CPVC 花环。氯气
冷凝下来的氯水回收送淡盐水脱氯工序。
对于干燥部分,在实践应用中已采用过多种干燥塔型和不同的组合方式,比较典型的有:
a、一段泡沫塔、二段泡沫塔;
b、一段填料塔、二段泡沫塔;
c、一段填料塔、二段泡罩塔。
国内采用最多的是填料塔和泡沫塔组合,这是两种典型的塔。
泡沫塔的特点是结构简单、造价低、塔板数多;缺点是操作弹性小、不便于增加硫酸循
环量,操作弹性仅为 15%,塔板阻力降大,一般为 100-200mmH2O,而且开孔的加工精度、
酸泥沉积等因素易影响其操作稳定性。
填料塔操作弹性大,易操作,压降小,但投资大,有效塔板数少。
泡罩塔的特点介于泡沫塔与填料塔制碱,塔板数多,压降与泡沫塔相当,操作弹性比较大。
经过对以往经验的
、比较,应选择二段干燥;一段为填料干燥塔,二段采用泡罩干燥塔。
目前氯气输送设备有两种形式,一种是液环泵,另一种是离心式压缩机。液环泵对氯气含水
量要求不苛刻,但动力消耗大,输送量小,出口氯气压力低,适用于生产规模在 5 万吨/年
烧碱能力以下的氯气输送。离心式压缩机具有输送量大、排气压力较高、运转平衡、得以改
善工作环境等优点。该设备能量消耗与同气量液环泵相比节电 50%,但要求氯气中含水量
<100wtppm,适用 5 万吨/年烧碱规模以上的装置输送氯气。
建议氯气处理工艺
:湿氯气经氯水洗涤,钛管换热器,氯气除盐、降温后经一段填料塔、
二段泡罩塔干燥,使氯气含水量≤50wtppm,氯气输送选用大型离心式氯气压缩机。
2、氢气处理
由电解槽出来的氢气温度高、含水量大、且含碱雾,故必须进行冷却。冷却系统分直
接冷却和间接冷却两种,建议选择氢气洗涤塔直接洗涤冷却降温、列管换热器间接冷却,水
环式氢气压缩机输送。
3、废氯气处理
废氯气处理接纳开、停车时的低浓度氯气和事故状态下氯气系统的泄压氯气,可采用烧
碱液吸收或石灰乳吸收,石灰乳吸收效果差,设备庞大,需连接搅拌,动力消耗高,操作环
境恶劣。建议选择烧碱液循环、冷却、吸收废氯气,制成次氯酸钠溶液。
六、氯气液化
通常根据氯气压缩机压力的不同,将氯气液化方式分为高压法、中压法和低压法三种。
高压法消耗冷冻量少,不需要制冷机,能耗低。但对氯气处理工艺、氯气输送设备的要求高,
增加投资费用。因此,国内一般采用中、低压液化方法生产液氯。
本工段选择带经济器补偿螺杆压缩机的成套制冷机组。
七、氯化氢合成及盐酸
国内外生产盐酸的方法主要有三种:即三合一工艺;热回收分体式工艺;分体式工艺。
1、三合一工艺具有工艺流程短,操作简单等优点,但设备维修量较大。
2、热回收分体式工艺具有操作容易,设备维修简单,热回收利用率高等优点,但工艺
流程长,设备加工要求高。
3、分体式工艺具有操作容易、设备维修简单、产品质量控制容易等优点
通过对三种工艺流程比较,从操作方便及设备统一考虑,采用第三种工艺生产盐酸。
八、蒸发
对于离子膜法液碱蒸发流程的选择大体上可以分为以下四个方面:
1、效数的选择;
2、蒸发器形式的选择;
3、顺、逆流工艺流程的选择;
4、循环方式的选择。
建议采用的蒸发工艺流程
序号 项目名称 内容
流程:效数 三效
1
循环方式 不循环的膜式蒸发
顺、逆流方式 逆流
2 蒸发器 降膜蒸发器
3 真空设备 水环真空泵
4 换热器 板式换热器
由上
结论为选择三效逆流降膜蒸发工艺,生产运行工况良好,产品质量稳定,能耗低,
蒸发工艺及其降膜蒸发器建议从国外引进。
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