【正文】 (1)供需不平衡，近年國(guó)內(nèi)新建和技改的燒堿裝置紛紛投產(chǎn)，使得生產(chǎn)能力大于實(shí)際產(chǎn)量，而每年又只有 26 萬(wàn) t 左右出口，市場(chǎng)呈供大于求局面，使價(jià)格下滑。 (2)下游產(chǎn)品耗量下降。 1996 年以來(lái)，國(guó)家加大環(huán)保工作力度，強(qiáng)制關(guān)閉了一些不符合環(huán)保要求的小造紙廠，還有皮革、印染，農(nóng)藥用堿大戶減少了燒堿的消耗量，加劇了供大于求局面，使產(chǎn)品價(jià)格下 滑。 (3)燒堿裝置開(kāi)工率低。成本升高，效益降低。如 1999 年燒堿生產(chǎn)能力為 770 萬(wàn) t/a ，產(chǎn)量卻只有 557 萬(wàn) t/a ，開(kāi)工率不足 80%。 但是，從國(guó)際行情看，西歐、北美等地區(qū)因?qū)ξ廴敬蟮哪承┞犬a(chǎn)品限產(chǎn)。燒堿產(chǎn)量減產(chǎn)，而燒堿需求量還會(huì)有不同程度上升，特別是質(zhì)量好的離子膜堿需求會(huì)大增，因此預(yù)計(jì)離子膜燒堿的價(jià)格會(huì)比隔膜堿要高。 本工程離子膜燒堿定價(jià)： 1350 元 /噸（折 100%NaoH），液氯定價(jià)： 1200元 /噸，氫氣定價(jià)： 4800 元 /噸。 第三篇 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 產(chǎn) 品方案的選擇與比較 XX 化工廠現(xiàn)有燒堿生產(chǎn)規(guī)模 10 萬(wàn)噸 /年， 其中金屬陽(yáng)極隔膜法燒堿 6萬(wàn)噸 /年，石 墨陽(yáng)極隔膜法燒堿 4 萬(wàn)噸 /年。單就生產(chǎn)能力而言，雖然達(dá)到了一定的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)規(guī)模，但是由于生產(chǎn)裝備落后，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益仍不夠好。 4成噸 /年石墨陽(yáng)極電解裝置的電槽等主要設(shè)備和生產(chǎn)工藝技術(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， 10 使用領(lǐng)域受到很大限制，滿足不了用戶的需求。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 20xx 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。 產(chǎn)品品種及生產(chǎn)規(guī)模 離子膜燒堿 （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（賣給老廠，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（賣給老廠） （２） 生產(chǎn)量 32%液堿（按 100%NaOH 計(jì)） 40000 噸 /年 產(chǎn)品規(guī)格及質(zhì)量指標(biāo) 11 （ 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 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 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 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≤ % 配套氯產(chǎn)品品種與規(guī)模（氯氣平衡表） 序號(hào) 產(chǎn)品名稱 產(chǎn)量（ t/a） 耗氯量 備注 1 燒堿 100000 離子膜堿 4 萬(wàn) t/a 2 氯氣（干） 88750 3 4 耗氯產(chǎn)品 PVC 50000 37000 12 5 6 合成鹽酸 液氯 60000 50000 18600 50250 7 氯油 12500 16250 8 次氯酸鈉 10000 1800 9 水合肼 5000 10000 10 耗氯合計(jì) 128900 耗氯裝置的富余率為 %，符合化工部設(shè)計(jì)規(guī)范要求。 生產(chǎn)制度 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。 年操作時(shí)間： 8000 小時(shí)。 第四篇 工藝技術(shù)方案 生產(chǎn)工藝技術(shù)路線方案的選擇 電解工藝技術(shù)路線的選擇 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 13 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) 隔 膜 法 離 子 膜 法 14 項(xiàng)目 30%NaOH 42%NaOH 30%NaOH 42%NaOH NaCL≤ % 5 2 Na2Co3≤ % 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 KWh 2150 3300 2480 動(dòng)力電 KWh 45 70 90 蒸汽折電 KWh 0 200 1100 總能耗 KWh 2195 3570 3670 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。 工藝流程說(shuō)明 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。 鹽水一次精制予處理 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，將鹽水中的鎂和固形物除去 .予處理槽的浮泥和底流進(jìn)入鹽泥槽（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。 15 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。 鹽水二次精制 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)（也可以兩個(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? Mg2＞ 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。 16 （ 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 貯存 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。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。 50C 送入鹽水進(jìn)料高位槽 .從高位槽出來(lái)的鹽水用去離子水稀釋至 280300g/l 經(jīng)電槽室鹽水管送入電解槽陽(yáng)極室。 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， 17 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 12