【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 和理由 裝置規(guī)模依據(jù)工程建設(shè)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(guān)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(kuò)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(biāo) 32wt%液堿 執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB2092021，見表 。 高純鹽酸 執(zhí)行原化工部標(biāo)準(zhǔn) GB3202021，見表 。 液氯 執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T51381996，見表 。 氯氣、氫氣 參照引進(jìn)裝置合同質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，見表 。 片狀固堿 執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T1121289，見表 。 32%液 堿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 表 指 標(biāo) 名 稱 指 標(biāo) 優(yōu)級(jí) 一級(jí) 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(biāo)準(zhǔn)（ HG/T27781996） 表 指 標(biāo) 名 稱 指 標(biāo) 一等品 合格品 總酸度（以 HCl 計(jì)） % ≥ 鈣（以 Ca 計(jì)）， mg/l ≤ 鎂（以 Mg計(jì)）， mg/l ≤ 鐵（以 Fe 計(jì)）， mg/l ≤ 3 — 4 指 標(biāo) 名 稱 指 標(biāo) 一等品 合格品 蒸發(fā)殘?jiān)?mg/l ≤ 游離氯， mg/l ≤ 液氯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 表 指 標(biāo) 名 稱 指 標(biāo) 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(biāo)準(zhǔn) 表 指 標(biāo) 名 稱 主 要 指 標(biāo) 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(biāo)準(zhǔn)（ GB/T1121289） 表 指 標(biāo) 名 稱 指 標(biāo) 優(yōu)級(jí)品 一級(jí)品 氫氧化鈉（ NaOH）， % ≥ 氯化鈉（ NaCl）， % ≤ 碳酸鈉（ Na2CO3）， % ≤ 3 — 5 指 標(biāo) 名 稱 指 標(biāo) 優(yōu)級(jí)品 一級(jí)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(jì) 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(yùn)行。 4 — 1 4 工藝技術(shù) 方案 燒堿 建設(shè)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(shè)置。 生產(chǎn)裝置的組成 燒堿裝置由以下幾個(gè)工段及工序組成： 原鹽儲(chǔ)運(yùn)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(shù)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(duì)環(huán)境污染嚴(yán)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(dāng)今世界最新制堿技術(shù)。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(fù)極式，各有其特點(diǎn)，兩種電槽的工藝技術(shù)均已成熟，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相當(dāng)。單、復(fù)極電槽特點(diǎn)見表 。通過對(duì)單極式、復(fù)極式電槽在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面綜合指標(biāo)的對(duì)比，本 4 — 2 項(xiàng)目擬選用復(fù)極式自然循環(huán)離子膜電解槽。 單極槽、復(fù)極槽特點(diǎn)對(duì)照表 表 序號(hào) 項(xiàng) 目 單 極 槽 復(fù) 極 槽 1 安裝 聯(lián)接點(diǎn)多、安裝較復(fù)雜 配件少、安裝簡(jiǎn)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(shè)置金屬導(dǎo)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） ?。?3mV） 6 母排銅耗量 多 少 7 陽極更換 陽極拆下后可重涂 除個(gè)別陽極拆下后可重涂外，一般 陽極一次性報(bào)廢 8 循環(huán)方式 一般為自然循環(huán)、極個(gè)別為強(qiáng)制循 環(huán) 強(qiáng)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(dá) 92% 10 維修管理 電解槽數(shù)量多、維修量大、費(fèi)用高 電解槽數(shù)量少 、泄漏點(diǎn)少、維修管理簡(jiǎn)單方便、費(fèi)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(tái)生產(chǎn)能力小、但規(guī)模大也有采用者、應(yīng)因地制宜 一般適用于大規(guī)模生產(chǎn)、單臺(tái)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(duì)生產(chǎn)的影響 單槽故障對(duì)系統(tǒng)影響小、開工率高 單槽出事故對(duì)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(dòng)保護(hù) 裝置 由 于單極槽和復(fù)極槽各有所長(zhǎng)，同時(shí)又各自存在缺點(diǎn)，所以仍然都在發(fā)展中并不斷改進(jìn)，揚(yáng)長(zhǎng)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(shí) 4 — 3 現(xiàn)了長(zhǎng)期安全正常運(yùn)行。因此，在槽型選擇上應(yīng)該因地制宜，考慮企業(yè)現(xiàn)狀及費(fèi)用諸方面的因素。 經(jīng)過比較，在可行性研究階段擬選擇復(fù)極槽離子膜電解工藝技術(shù)方案，其理由如下： （ 1）工藝技術(shù)和生產(chǎn)控制與管理均屬國際先進(jìn)水平。 （ 2）選用復(fù)極槽，單臺(tái)電槽能力大，臺(tái)數(shù)少，便于管理。就本工程生產(chǎn)規(guī)模而言，停一臺(tái)檢修對(duì)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(fù)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(duì)電流分布影響方面分析、比較的結(jié)果是，從總體上講復(fù)極式電解槽電流分布比單極槽均勻。因?yàn)閺?fù)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(gè)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(fù)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(shè)置能夠防腐蝕的金屬導(dǎo)電 體，電流經(jīng)過金屬電導(dǎo)體均勻分布到電極。 原鹽儲(chǔ)運(yùn) 及一次鹽水 （ 1）原鹽儲(chǔ)運(yùn) 設(shè)原鹽堆場(chǎng)和鹽庫，采用裝載機(jī)上鹽。無需設(shè)棧橋。該方案流程簡(jiǎn)捷，操作方便，節(jié)省占地及工程費(fèi)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(guān)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(yīng)、澄清、砂濾，然后再經(jīng)α 纖維素預(yù)涂敷的炭素?zé)Y(jié)管過濾器。即先將含精制反應(yīng)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(yù)涂敷的炭素?zé)Y(jié)管過濾器，除去固體懸浮物，最后才能進(jìn)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(yùn)行穩(wěn)定，大多數(shù)氯堿企業(yè)一直采用該技術(shù)路線。 近幾年有些氯堿廠在一次鹽水精制工藝中采用了預(yù)處理技術(shù)和膜過濾器分離技術(shù)。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(jìn)入螯合樹脂塔進(jìn)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(jī)物及水不溶物。將鹽水通過預(yù)處理器用浮上法除去有機(jī)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(yīng)一次性得到滿足離子交換螯合樹脂塔進(jìn)液指標(biāo)的一次精鹽水。其工藝路線省去了砂濾器、α 纖維素預(yù)涂敷的炭素?zé)Y(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(shí)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(biāo)，膜的購置費(fèi)用、清洗再生和使用壽命，較預(yù)期的目標(biāo)效果尚存在差距，各廠的運(yùn)行結(jié)論也不盡一致。經(jīng)分析比較，一次鹽水?dāng)M選擇傳統(tǒng)型工藝技術(shù)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(xué)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(gè)工序：一次鹽水懸浮物過濾工序；螯合樹脂處理 Ca2+、 Mg2+等多價(jià)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(yù)涂敷的 燒結(jié)炭素管過濾器或其它形式的過濾工藝，進(jìn)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(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)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(yù)涂敷燒結(jié)炭素過濾器技術(shù)，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(jìn)入螯合樹脂塔進(jìn)行二次精制。 二次鹽水精制的主要工藝設(shè)備是螯合樹脂塔，分二 塔式和三塔式流程。塔的運(yùn)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(shí)現(xiàn)。 PLC 與集散控制系統(tǒng) DCS 可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊；也可以直接由 DCS 實(shí)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(jìn)入濕氯氣總管。本工序擬選擇真 空法淡鹽水脫氯工藝技術(shù)。 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(qiáng)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(duì)后續(xù)設(shè)備的操作和壽命均有影響。近年來離子膜法制堿工藝的應(yīng)用越來越多，其生產(chǎn)過程必須設(shè)置淡鹽水脫氯工序。同時(shí)一段鈦冷被填料