【文章內(nèi)容簡介】 和理由 裝置規(guī)模依據(jù)工程建設總生產(chǎn)規(guī)模、工藝物料平衡、熱量平衡、產(chǎn)品及中間3 — 3 產(chǎn)品上下游之間產(chǎn)出與接納關系而確定。 按照企業(yè)發(fā)展規(guī)劃要求，為將來留有繼續(xù)擴建的余地。 產(chǎn)品、中間產(chǎn)品和副產(chǎn)品的品種、規(guī)格及質(zhì)量指標 32wt%液堿 執(zhí)行國家標準 GB2092021，見表 。 高純鹽酸 執(zhí)行原化工部標準 GB3202021，見表 。 液氯 執(zhí)行國家標準 GB/T51381996，見表 。 氯氣、氫氣 參照引進裝置合同質(zhì)量標準，見表 。 片狀固堿 執(zhí)行國家標準 GB/T1121289，見表 。 32%液 堿質(zhì)量標準 表 指 標 名 稱 指 標 優(yōu)級 一級 合格 氫氧化鈉（ NaOH）， % ≥ 氯化鈉（ NaCl）， % ≤ 三氧化二鐵（ Fe2O3）， % ≤ 氯酸鈉（ NaClO3）， % ≤ 高純鹽酸質(zhì)量標準（ HG/T27781996） 表 指 標 名 稱 指 標 一等品 合格品 總酸度（以 HCl 計） % ≥ 鈣（以 Ca 計）， mg/l ≤ 鎂（以 Mg計）， mg/l ≤ 鐵（以 Fe 計）， mg/l ≤ 3 — 4 指 標 名 稱 指 標 一等品 合格品 蒸發(fā)殘渣， mg/l ≤ 游離氯， mg/l ≤ 液氯質(zhì)量標準 表 指 標 名 稱 指 標 優(yōu)等品 一等品 合格品 氯含量 %（ V/V） ≥ 水分含量 %（ m/m） ≤ 離子交換膜 法電解聯(lián)產(chǎn)濕氯氣，濕氫氣質(zhì)量標準 表 指 標 名 稱 主 要 指 標 濕氯氣（干基） Cl2%vol ≥ O2%vol ≤ H2%vol ≤ 濕氫氣（干基） H2%vol ≥ 片狀固堿質(zhì)量標準（ GB/T1121289） 表 指 標 名 稱 指 標 優(yōu)級品 一級品 氫氧化鈉（ NaOH）， % ≥ 氯化鈉（ NaCl）， % ≤ 碳酸鈉（ Na2CO3）， % ≤ 3 — 5 指 標 名 稱 指 標 優(yōu)級品 一級品 三氧化二鐵（ Fe2O3）， % ≤ 鎳， % ≤ 片堿規(guī)格 厚度： ~ 3 — 6 全廠產(chǎn)品平衡圖 全 廠 產(chǎn) 品 平 衡 圖 圖 電石 426000t/a 石灰石 347800t/a 鐵皮 400t/a H2 H2 7500t/a HCl 192021t/a Cl265942t/a Cl2 266250t/a 65942t/a 150000t/a 原鹽 453000t/a 燒堿裝置 %片堿 (折 NaOH100wt%) 液 氯 液氯 工段 高純鹽 酸 (HCl31wt%)45000t/a 無煙煤 11000t/a 電極糊 4000t/a 氯化氫合成工序 300000t/a PVC 樹脂 PVC 裝置 焦炭 116000t/a 外購電石 226000t/a 高純鹽酸工序 電石裝置 焦粉 4000t/a 圓鋼 200t/a 電石 202100t/a 3 — 7 全廠氯平衡 見全廠氯平衡表 。 全 廠 氯 平 衡 表 產(chǎn)品名稱 裝置能力 t/a 單耗 (產(chǎn) )量 t/t 產(chǎn)氯能力 t/a 耗氯能力 t/a 備 注 離子膜燒堿 300000 266250 氯化氫 240000 液氯 100000 1 100000 總 計 266250 30 萬噸／年離子膜燒堿裝置建成后，全廠氯加工能力大于產(chǎn)氯能力： （ － 266250）247。 266250＝ 25%，氯平衡系數(shù)可以保證氯堿生產(chǎn)系統(tǒng)安全運行。 4 — 1 4 工藝技術 方案 燒堿 建設燒堿裝置的目的 燒堿裝置是為 梁山 縣 華鑫塑料制品有限公司電石法 PVC 生產(chǎn)提供氯化氫和燒堿而設置。 生產(chǎn)裝置的組成 燒堿裝置由以下幾個工段及工序組成： 原鹽儲運及一次鹽水 二次鹽水及電解，包括一次鹽水過濾、二次鹽水精制、離子膜電解和淡鹽水脫氯 氯氣處理 氫氣處理 廢氯氣處理 液氯及包裝 氯化氫合成及鹽酸 蒸發(fā)及固堿 原料及成品罐區(qū) 工藝技術方案的選擇 電解工藝 以食鹽為原料經(jīng)電解飽和鹽水制燒堿的方法有：水銀法、隔膜法和離子膜法。水銀法電解，其產(chǎn)品質(zhì)量好，但能耗高，對環(huán)境污染嚴重，此工藝已被淘汰。隔膜法電解，出電解槽堿液濃度低，含有大量氯化鈉，不能直接做產(chǎn)品使用，尚需經(jīng)過蒸發(fā)、濃縮、除鹽后方能作產(chǎn)品銷售，且只能用于一般的紡織、造紙等工業(yè)，而不能用于人造纖維等需高純燒堿的工業(yè)，其能耗在三種方法中最高，此法中的石墨陽極工藝已被淘汰。離子膜法燒堿是當今世界最新制堿技術。此法堿液濃度高、含鹽量低、質(zhì) 量好、能耗低、無汞害，無石棉絨污染，代表著氯堿工業(yè)的發(fā)展方向。 電解槽槽型的選擇方案，離子膜法制燒堿的電解槽分為單極式和復極式，各有其特點，兩種電槽的工藝技術均已成熟，各項技術經(jīng)濟指標相當。單、復極電槽特點見表 。通過對單極式、復極式電槽在技術、經(jīng)濟等方面綜合指標的對比，本 4 — 2 項目擬選用復極式自然循環(huán)離子膜電解槽。 單極槽、復極槽特點對照表 表 序號 項 目 單 極 槽 復 極 槽 1 安裝 聯(lián)接點多、安裝較復雜 配件少、安裝簡單 2 供電 低電壓、高電流 高電壓、低電流 3 電流分布 電流是徑向輸入、電流分布不十分均勻（小面積電極尚好些）、但電極內(nèi)部設置金屬導電體可使電流分布均勻 電流是軸向輸入，電流分布均勻 4 停車頻繁程度 少 多 5 槽間電壓降 大（ 30~50mV） 小（ 3mV） 6 母排銅耗量 多 少 7 陽極更換 陽極拆下后可重涂 除個別陽極拆下后可重涂外，一般 陽極一次性報廢 8 循環(huán)方式 一般為自然循環(huán)、極個別為強制循 環(huán) 強制循環(huán)和自然循環(huán)均有 9 膜利用率 較低、只有 72~77% 較高，可達 92% 10 維修管理 電解槽數(shù)量多、維修量大、費用高 電解槽數(shù)量少 、泄漏點少、維修管理簡單方便、費用低 11 占地面積 大 小 12 整流效率 低 高 13 電壓效率 低 高 14 適用范圍 可根據(jù)不同需要、自由選擇電解槽的數(shù)量，一般適用于小規(guī)模生產(chǎn)、單臺生產(chǎn)能力小、但規(guī)模大也有采用者、應因地制宜 一般適用于大規(guī)模生產(chǎn)、單臺生產(chǎn)能力大、但規(guī)模小者也有采用的、視具體情況而定 15 整流投資 多 少 16 停車對生產(chǎn)的影響 單槽故障對系統(tǒng)影響小、開工率高 單槽出事故對系統(tǒng)影響大 17 膜漏檢查 膜損壞及單槽出事故不易檢查 膜破漏易檢查和檢修、有自動保護 裝置 由 于單極槽和復極槽各有所長，同時又各自存在缺點，所以仍然都在發(fā)展中并不斷改進，揚長避短。目前世界上兩種槽型已建成 20 萬噸 /年規(guī)模的燒堿裝置均已實 4 — 3 現(xiàn)了長期安全正常運行。因此，在槽型選擇上應該因地制宜，考慮企業(yè)現(xiàn)狀及費用諸方面的因素。 經(jīng)過比較，在可行性研究階段擬選擇復極槽離子膜電解工藝技術方案，其理由如下： （ 1）工藝技術和生產(chǎn)控制與管理均屬國際先進水平。 （ 2）選用復極槽，單臺電槽能力大，臺數(shù)少，便于管理。就本工程生產(chǎn)規(guī)模而言，停一臺檢修對全廠氯堿平衡影響不大。 （ 3）氯氣純度較高，含氧量低，適合后續(xù)氯深加工 產(chǎn)品的生產(chǎn)。 （ 4）復極槽升降電流靈活、方便，可根據(jù)氯產(chǎn)品的需要和供電情況調(diào)整其產(chǎn)量。 （ 5）通過電解槽型式對電流分布影響方面分析、比較的結(jié)果是，從總體上講復極式電解槽電流分布比單極槽均勻。因為復極槽的電流是軸向輸入的，通過電流分布筋板可以均布在整個電極表面。單極槽的電流是從側(cè)面徑向輸入的，電流分布均勻性比復極槽顯差，小面積電極尚好些，大面積電極的電流分布均勻性就更差些。為了解決這一問題，需要采取的具體措施是在電極內(nèi)部設置能夠防腐蝕的金屬導電 體，電流經(jīng)過金屬電導體均勻分布到電極。 原鹽儲運 及一次鹽水 （ 1）原鹽儲運 設原鹽堆場和鹽庫，采用裝載機上鹽。無需設棧橋。該方案流程簡捷，操作方便，節(jié)省占地及工程費用。 （ 2）一次鹽水 一次澄清鹽水的制備是氯堿生產(chǎn)工藝至關重要的工段，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是采用配水、化鹽，加精制劑反應、澄清、砂濾，然后再經(jīng)α 纖維素預涂敷的炭素燒結(jié)管過濾器。即先將含精制反應產(chǎn)生的 CaCO Mg(OH) BaSO4等沉淀物的粗鹽水經(jīng)過澄清桶沉降，再經(jīng)虹吸式砂濾器、α 纖維素預涂敷的炭素燒結(jié)管過濾器，除去固體懸浮物，最后才能進入 二次鹽水精制的離子交換螯合樹脂塔。該工藝流程成熟，生產(chǎn)運行穩(wěn)定，大多數(shù)氯堿企業(yè)一直采用該技術路線。 近幾年有些氯堿廠在一次鹽水精制工藝中采用了預處理技術和膜過濾器分離技術。膜過濾器，過濾精度高，可以保證一次濾過鹽水的質(zhì)量，有效地降低鹽水中固體懸浮物含量≤ 1wtppm，甚至可低至≤ ，保證合格的一次精鹽水進入螯合樹脂塔進行二次精制。 其工藝過程主要是在飽和粗鹽水中先投 4 — 4 加 NaOH、 NaClO、 FeCl3，以消除高鎂、高天然有機物及水不溶物。將鹽水通過預處理器用浮上法除去有機物，部分氫氧化鎂等雜質(zhì)，然后 再加入 Na2CO3產(chǎn)生 CaCO3，用泵送入膜過濾器，經(jīng)該過濾器應一次性得到滿足離子交換螯合樹脂塔進液指標的一次精鹽水。其工藝路線省去了砂濾器、α 纖維素預涂敷的炭素燒結(jié)管過濾器，以FeCl3取代了助沉劑聚丙烯酸鈉。但經(jīng)生產(chǎn)實踐反饋的信息表明，經(jīng)膜過濾分離方法制得的一次鹽水質(zhì)量指標，膜的購置費用、清洗再生和使用壽命，較預期的目標效果尚存在差距，各廠的運行結(jié)論也不盡一致。經(jīng)分析比較，一次鹽水擬選擇傳統(tǒng)型工藝技術方案。 二次鹽水精制及淡鹽水脫氯 （ 1）二次鹽水精制 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 Ca2+、 Mg2+含量低于 20wtppb，普通的化學精制法只能使鹽水中 Ca2+、 Mg2+含量降到 10wtppm 左右。若使 Ca2+、 Mg2+含量降到 20wtppb 的水平，必須先把鹽水中的固體懸浮物（ SS）降到 1wtppm 以下，然后用螯合樹脂處理。 鹽水二次精制工藝包括兩個工序：一次鹽水懸浮物過濾工序；螯合樹脂處理 Ca2+、 Mg2+等多價陽離子的二次鹽水精制工序。 通常一次澄清鹽水中固體懸浮物的含量≤ 10wtppm，所以必須引入一次鹽水過濾工序，采用重力式白煤過濾器或α 纖維素預涂敷的 燒結(jié)炭素管過濾器或其它形式的過濾工藝，進一步降低鹽水中的固體懸浮物含量至≤ 1wtppm，再送入離子交換螯合樹脂塔。白煤過濾工藝流程雖然比較簡單、運行費用低，但過濾精度差，難以控制一次過濾鹽水的質(zhì)量。采用燒結(jié)炭素管過濾器，過濾精度高，可以保證一次濾過鹽水的質(zhì)量。因此一次鹽水過濾去除固體懸浮物工藝方案擬選擇α 纖維素預涂敷燒結(jié)炭素過濾器技術，有效地降低鹽水中固體懸浮物含量≤ 1wtppm，甚至可低至 ≤ ，保證合格的一次精鹽水進入螯合樹脂塔進行二次精制。 二次鹽水精制的主要工藝設備是螯合樹脂塔，分二 塔式和三塔式流程。塔的運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 實現(xiàn)。 PLC 與集散控制系統(tǒng) DCS 可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；也可以直接由 DCS 實現(xiàn)控制。本工序擬選擇三塔式流程。 （ 2）淡鹽水脫氯 淡鹽水脫氯有兩種工藝路線：一種采用空氣吹除法，該法脫氯效果欠佳，從淡 4 — 5 鹽水中分離出來的廢氯氣純度低，無法匯入濕氯氣總管送氯氣處理工序，只能由燒堿液循環(huán)吸收，制成次氯酸鈉溶液。另一種采用真空脫氯法，該法脫氯效果較好，通過蒸汽噴射器或真空泵提供的真空系統(tǒng)將含氯淡鹽水中的游離氯抽出分離后進入濕氯氣總管。本工序擬選擇真 空法淡鹽水脫氯工藝技術。 氯氫處理（含廢氯氣處理） （ 1）氯氣處理 由電解槽出來的濕氯氣，溫度高并伴有大量的水蒸汽和雜質(zhì)，具有較強的腐蝕性，必須經(jīng)過冷卻、干燥和凈化處理。 氯氣處理系統(tǒng)分為冷卻、干燥、輸送三部分。在隔膜法制堿工藝中沒有淡鹽水脫氯工序，多采用兩段鈦管冷卻器使氯氣冷卻，其中產(chǎn)生的冷凝液很難處理，曾試用過的一些除氯方法但效果都不理想。由于濕氯氣夾帶鹽霧等雜質(zhì)，對后續(xù)設備的操作和壽命均有影響。近年來離子膜法制堿工藝的應用越來越多，其生產(chǎn)過程必須設置淡鹽水脫氯工序。同時一段鈦冷被填料