【正文】 技術(shù)均已非常陳舊，致使生產(chǎn)不僅成本、能耗高，廢水造成環(huán)境污染嚴(yán)重而且產(chǎn)品質(zhì)量低，使用領(lǐng)域受到很大限制，滿(mǎn)足不了用戶(hù)的需求。為了迅速而徹底地改變生產(chǎn)技術(shù)落后狀況，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，適應(yīng)本地區(qū)用戶(hù)對(duì)高純度燒堿的需求，淘汰石墨陽(yáng)極隔膜法燒堿，改建離子膜法燒堿確屬勢(shì)在必行。離子膜法燒堿是化工部“九五”七大工程之一，計(jì)劃在“九五”期間全面停止水銀法燒堿生產(chǎn)，淘汰絕大部分石墨陽(yáng)極法燒堿生產(chǎn)裝置，大力發(fā)展離子膜法燒堿，至2000年離子膜法燒堿比重由占“八五”末的10%發(fā)展到25%，發(fā)展42%以上液堿及93%以上固堿。氯堿行業(yè)的氯平衡產(chǎn)品，基于含氯、耗氯的精細(xì)化工產(chǎn)品，特別是附加值高的有機(jī)氯產(chǎn)品，其市場(chǎng)前門(mén)廣闊，應(yīng)作主導(dǎo)發(fā)展產(chǎn)品。淘汰4萬(wàn)噸/年石墨陽(yáng)極燒堿改建4萬(wàn)噸/年離子膜法燒堿裝置，主要原材料、生產(chǎn)裝置及公用工程的配套能力基本持平，同時(shí)氯平衡維持不變，完全符合氯堿安全生產(chǎn)要求。 （１）裝置能力 32%液堿（按100%NaOH計(jì)）40000噸/年 聯(lián)產(chǎn)氯氣（按100%CL2計(jì)） 36400噸/年（賣(mài)給老廠(chǎng)，現(xiàn)有5萬(wàn)噸/年能力，實(shí)產(chǎn)不到3萬(wàn)噸/年，能力富余不需增加投資） 聯(lián)產(chǎn)氫氣（按100%H2計(jì)） 1000噸/年（賣(mài)給老廠(chǎng)）（２） 生產(chǎn)量 32%液堿（按100%NaOH計(jì)）40000噸/年 （1）離子膜燒堿質(zhì)量指標(biāo)：（GB/T1119989）產(chǎn)品級(jí)別指標(biāo)指標(biāo)名稱(chēng)優(yōu)級(jí)一級(jí)合格Ⅰ型Ⅱ型Ⅰ型Ⅱ型氫氧化鈉≥%碳酸鈉≤%氯化鈉≤%二氧化鐵≤%氯化鈣≤%三氧化鋁≤%二氧化硅≤%硫酸鹽≤%以Na2SO3計(jì) (2)隔膜法液體燒堿指標(biāo)：GB20984 生產(chǎn)方法 級(jí)別指標(biāo)指標(biāo)名稱(chēng)隔膜法測(cè)定方法一級(jí)二級(jí)氫氧化鈉%≥碳酸鈉%≤氯化鈉%≤三氧化二鐵%≤(3)隔膜法固堿質(zhì)量指標(biāo)：GB20984 生產(chǎn)方法 級(jí)別指標(biāo)指標(biāo)名稱(chēng)隔膜法測(cè)定方法一級(jí)二級(jí)氫氧化鈉%≥GB4348J84碳酸鈉%≤GB4348J84氯化鈉%≤GB4348J84三氧化二鐵%≤GB4348J84 (4)離子膜法片堿質(zhì)量指標(biāo)： NaoH≥98% Na2Co3≤% NacL≤%（氯氣平衡表）序號(hào)產(chǎn)品名稱(chēng)產(chǎn)量（t/a）耗氯量備注1燒堿100000離子膜堿4萬(wàn)t/a2氯氣（干）8875034耗氯產(chǎn)品PVC500003700056合成鹽酸液氯600005000018600502507氯油12500162508次氯酸鈉1000018009水合肼50001000010耗氯合計(jì)128900 %，符合化工部設(shè)計(jì)規(guī)范要求。 主生產(chǎn)裝置崗位操作人員班次為四班三運(yùn)轉(zhuǎn)，成品貯運(yùn)及包裝等崗位可根據(jù)需要靈活安排班次，一般為常日班。 ：8000小時(shí)。第四篇 工藝技術(shù)方案 燒堿生產(chǎn)方法分為苛化法、電解法二種。電解法制取燒堿，國(guó)內(nèi)外可供選擇的生產(chǎn)方法有三種：水銀法、隔膜法、離子膜法?？粱ㄊ茉霞儔A的限制，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)燒堿均以電解法為主。 水銀法電解工藝汞害嚴(yán)重，逐漸被淘汰或更換。隔膜法電解制燒堿，其產(chǎn)量一直占我國(guó)總產(chǎn)量的大部分。但該法電解出來(lái)的燒堿濃度低，并帶有大量的氯化鈉，而一值不能直接作產(chǎn)品使用，尚需經(jīng)過(guò)蒸發(fā)、濃縮、除鹽后可作為產(chǎn)品銷(xiāo)售。同時(shí)，因其含鹽量高，只能用于一般的紡織、造紙等工業(yè)，不能用于人造纖維等需要高純堿的工業(yè)。 離子膜制燒堿是當(dāng)今世界上氯堿工業(yè)最新制堿技術(shù)。離子膜電解槽制出的堿液，具有濃度高、含鹽低、質(zhì)量高、能耗少、無(wú)汞害、無(wú)石棉絨污染，成本低等特點(diǎn)，因此，離子膜法制燒堿工業(yè)已成為世界氯堿工業(yè)的發(fā)展方向。離子膜法制取燒堿與隔膜法，水銀法比較其優(yōu)點(diǎn)如下： 生產(chǎn)高純度燒堿，符合化纖用堿要求，離子膜堿的氯化鈉及氯酸鹽含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于隔膜堿，見(jiàn)表41。 離子膜燒堿能耗比水銀法、隔膜法都低，可直接生產(chǎn)30%以上的高純堿，總能耗比隔膜法低25%左右，比水銀法低15%，見(jiàn)表42。 水銀法有汞害，隔膜法有石棉絨的污染，如果是石墨陽(yáng)極電解還有鉛污染，而離子膜法電解制燒堿則無(wú)上述的污染。 離子膜法制燒堿，生產(chǎn)穩(wěn)定性比隔膜法、水銀法都高。而且可隨電力負(fù)荷的變化而調(diào)整其產(chǎn)量；亦可適應(yīng)較大的電流負(fù)荷波動(dòng)范圍，而隔膜法生產(chǎn)只能在電力均衡的條件下進(jìn)行，否則產(chǎn)量與質(zhì)量均難以保證。 離子膜法電解裝置占約為隔膜法或水銀法的一半左右。 離子膜電解槽使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)行安全可靠，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，裝置自控水平高。表41隔膜堿與離子膜堿質(zhì)量比較表指標(biāo)項(xiàng)目隔 膜 法離 子 膜 法30%NaOH42%NaOH30%NaOH42%NaOHNaCL≤%52Na2Co3≤%Fe2O3≤%NaCLO3≤%表42 離子膜堿與水銀堿、隔膜堿每噸燒堿的能耗比較（折100%）能 耗生產(chǎn)方法單位離 子 膜 法水 銀 法隔 膜 法工業(yè)電KWh215033002480動(dòng)力電KWh457090蒸汽折電KWh02001100總能耗KWh219535703670 綜上所述，本著節(jié)約能源，降低消耗，減輕環(huán)境污染，提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的原則，本工程以建設(shè)離子膜法裝置為宜。 本工程是以離子膜燒堿取代石墨陽(yáng)極制堿，改造工作主要是在鹽水精制和電解工序進(jìn)行。氯氫處理，蒸發(fā)及固堿工序均利用原裝置，本報(bào)告不再介紹其生產(chǎn)工藝過(guò)程。 來(lái)自化鹽桶的堿性飽和粗鹽水經(jīng)加入二氯化鋇除去硫酸根后分一部分加入次氯酸鈉（或未經(jīng)脫氯的淡鹽水），在反應(yīng)桶（帶攪拌）中，控制粗鹽水中游離氯為13PPM，破壞其中的有機(jī)物。之后泵送加壓溶氣罐，將壓縮空氣溶入其中；經(jīng)文丘里管在鹽水中加三氯化鐵絮凝劑；之后進(jìn)入予處理槽，（由現(xiàn)有鹽泥處理裝置處理），清液經(jīng)折流槽，加入純堿液再經(jīng)反應(yīng)桶（帶攪拌）進(jìn)入中間加料槽由泵送入戈?duì)柲み^(guò)濾器。 戈?duì)柲み^(guò)濾器其結(jié)構(gòu)與管式過(guò)濾器相同。其核心是薄膜濾芯，它是在支撐籠骨上復(fù)以彭體聚四氟乙烯膜復(fù)合層。其濾芯具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性和極低的磨擦系數(shù)，濾膜薄而多孔，孔徑小于1微米，可實(shí)現(xiàn)低壓過(guò)渡及低壓反沖洗，濾液質(zhì)量穩(wěn)定。戈?duì)柲み^(guò)濾器實(shí)行脈沖式運(yùn)行，過(guò)濾與反沖洗交替進(jìn)行，循環(huán)往復(fù)，接近于連續(xù)運(yùn)行。濾渣累積到一定量時(shí)從底部排入鹽泥槽。戈?duì)柲み^(guò)濾裝置設(shè)計(jì)為PLC控制并可與DCS系統(tǒng)通訊，操作方便、運(yùn)行可靠，濾液可直接送螯合樹(shù)脂塔。 經(jīng)戈?duì)柲み^(guò)濾器過(guò)濾后的精鹽水流入中間槽，泵送樹(shù)脂塔加料槽。在加料槽中加入亞硫酸鈉除去鹽水中游離氯和氯酸鹽。泵送經(jīng)鹽水加熱器升至65177。50C進(jìn)入離子交換柱。 離子交換系統(tǒng)由三個(gè)（也可以?xún)蓚€(gè)）組成。每個(gè)交換柱都具有100%的交換能力，三個(gè)或兩個(gè)交換柱串連運(yùn)行。樹(shù)脂床充填以苯乙烯和二乙烯苯共聚物為骨架帶氨基磷酸功能團(tuán)的螯合樹(shù)脂。該功能團(tuán)能與許多金屬離子形成絡(luò)合物，其親合力順序?yàn)椋篗g2＞Ca2+＞Sr2+＞Ba2+ 精鹽水經(jīng)布水器向上向下流經(jīng)樹(shù)脂床被螯合樹(shù)脂純化,經(jīng)樹(shù)脂處理后的純鹽水經(jīng)樹(shù)脂捕集器后進(jìn)入純鹽水貯槽。 離子交換樹(shù)脂其交換能力有一定限制，在達(dá)到樹(shù)脂穿透點(diǎn)之間（通常達(dá)交換容器的80%），就必須再生處理以恢復(fù)其交換能力。 離子交換柱運(yùn)行步驟通常為：（1）鹽水倒空及置換。（2）純水或純水加空氣反洗。（3）用4%HCL再生。（4）純水漂洗。（5）用4%NaOH轉(zhuǎn)型。（6）純鹽水漂洗。（7）投入再使用。 通常每個(gè)交換柱24小時(shí)再生一次，再生之后串入流程后部運(yùn)行。 再生用鹽酸必須是食品級(jí)高純鹽酸，用去離子水在再生酸槽中配制為4%的再生鹽酸作一次性使用，也有配制為1015%濃度的再生鹽酸供多次使用。再生用堿也必須是高純堿。用去離子水在再生堿槽中配制為4%再生堿，供一次性使用。 再生廢液排入地槽送出界區(qū)集中處理。 離子交換系統(tǒng)控制可采用PLC式DCS。 純鹽水是離子膜電解槽的進(jìn)料鹽水。有泵送電槽方式和高位槽供料兩種。后者供料壓力恒定，并有足夠貯存體積以應(yīng)付突發(fā)事故，所造成的系統(tǒng)停車(chē)。籍重力自流置換電槽陽(yáng)極室內(nèi)的被氯氣飽和的陽(yáng)極液,并將氯氣驅(qū)趕出電解槽以保護(hù)陽(yáng)極涂層和離子交換膜。用純鹽水泵將純鹽水由純鹽水槽經(jīng)純鹽水加熱器升到80177。 膜電解 (1)來(lái)自高位槽的純鹽水經(jīng)每臺(tái)電解槽的鹽水轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)入電槽陽(yáng)極室，來(lái)自堿循環(huán)系統(tǒng)的31%（WT）的淡堿液經(jīng)每臺(tái)電解槽的堿流量計(jì)計(jì)量后進(jìn)入電槽陰極室。在陰極同陽(yáng)極之間用一張離子交換膜分隔。在電流的作用下，陽(yáng)極室的氯離子在陽(yáng)極上失去電子被氧化，生成氯氣，從陽(yáng)極上析出進(jìn)入氯氣總管。而陰極室的氫離子在陰極上獲得電子被還原，生成氫氣，從陰極上析出，進(jìn)入氫氣總管。在電場(chǎng)的作用丁鈉離子以水合離子形式穿過(guò)離子交換膜進(jìn)入陰極室，生成產(chǎn)品氫氧化鈉（32%WT）從陰極液管排出。由于膜的選擇性，氯離子無(wú)法透過(guò)膜進(jìn)入陰極室。故產(chǎn)品堿的品質(zhì)很高。同樣由于膜的選擇性氫氧根離子不能透過(guò)膜進(jìn)入陽(yáng)極室,故氯氣純度很高。 (2)電槽室氯氣總管的控制壓力為2100mmH2O；氫氣總管控制壓力為2225mmH2O。氯氫壓差為125mmH2O由一套壓差控制儀自動(dòng)調(diào)節(jié)。 (3)電槽室總管的氯氣進(jìn)入 一個(gè)氯氣液封罐，液封罐的液封壓力為2200mmH2O，當(dāng)總管氯氣壓力超過(guò)該值時(shí)從總管逸出，排入事故氯處理系統(tǒng)。電槽室總管的氫氣進(jìn)入一個(gè)氫氣液封罐，液封罐的液封壓力為2325 mmH2O。當(dāng)總管氫氣壓力超過(guò)該值時(shí)，氫氣從總管氯氣壓力超過(guò)該值時(shí)，氫氣從總管逸出經(jīng)液封罐上的阻火器排入大氣。 (4)總管氯氣經(jīng)減壓調(diào)節(jié)閥后減壓至微負(fù)壓送往氯處理工序，而總管氫氣經(jīng)減壓調(diào)節(jié)閥減壓至微正壓，送往氫處理工序。 (1)堿液循環(huán) 濃度為32%WT的產(chǎn)品堿液由電槽室總管自流進(jìn)堿循環(huán)槽，從堿液中逸出的氫氣從循環(huán)槽頂部排出，進(jìn)入氫氣總管。堿液經(jīng)燒堿循環(huán)泵分為兩部份：一部分作為產(chǎn)品堿經(jīng)產(chǎn)品堿冷卻器冷卻至100C送出界區(qū)另一部分加入去離子水稀釋至31%WT，經(jīng)燒堿加熱/冷卻器循環(huán)進(jìn)入電解槽。產(chǎn)品量同循環(huán)量的比例為1:7 (1)堿循環(huán)槽的液位由儀表調(diào)節(jié)回流自動(dòng)控制。堿循環(huán)槽同電槽室內(nèi)的低壓氮?dú)夤苓B通，避免循環(huán)槽內(nèi)內(nèi)因堿液過(guò)量排出形成負(fù)壓吸入空氣造成事故。 (2)淡鹽水循環(huán) 電槽排出的淡鹽水（濃度為200g\l溶有氯氣）并含有游離氯經(jīng)電槽室內(nèi)總管自流入淡鹽水槽，逸出的氯氣進(jìn)入氯氣總管，淡鹽水經(jīng)淡鹽水泵直接送入隔膜電解槽。 32%離子膜堿消耗定額 表43 以每噸100% NaOH計(jì)序號(hào)名 稱(chēng)單位消 耗 量備 注噸耗年耗1NaCL（按100%計(jì)）T292402924t/a2高純HCL（按100%計(jì)）Kg5110200001020t/a3NaOH（按100%計(jì)）Kg8160000160t/a4螯合樹(shù)脂L180180l/a5純水T5000050000t/a6離子膜M2200200m2/a7直流電Kwh2150430000004300萬(wàn)Kwh/a8動(dòng)力電Kwh816000016萬(wàn)Kwh/a9氮?dú)釳3204萬(wàn)Nm3/a10亞硫酸鈉Kg19000表44 以每噸100% NaOH序號(hào)名 稱(chēng)單 位消 耗 量備 注年 噸年 耗 電 量1NaOH（按100%計(jì)）Kg198402化學(xué)品Kg49603包裝袋個(gè)428332804重油KwhT25049600005動(dòng)力電Kwh122380806循環(huán)水32CT285555207蒸汽T9920 目前用于鹽水及精制的過(guò)濾器有燒結(jié)碳素管過(guò)濾器和戈?duì)柲み^(guò)濾器兩種，據(jù)兄弟廠(chǎng)家介紹此兩種過(guò)濾器投資相差不大，但燒結(jié)碳素管過(guò)濾器運(yùn)行費(fèi)用較高，因此，本工程擬采用上海戈?duì)柟靖隊(duì)柲み^(guò)濾器，設(shè)備能力按4萬(wàn)噸/年能力選型，型