【正文】 2+、和Mg2+等多價(jià)陽(yáng)離子除去，使其含量小于規(guī)定值。從離子交換樹脂塔出來(lái)的二次精鹽水進(jìn)入精鹽水高位槽。二次精鹽水由精鹽水高位槽進(jìn)入電解槽的陽(yáng)極室進(jìn)行電解。鹽水以電解初分解產(chǎn)生氯氣。反應(yīng)式如下所示：NaCle→Na++1/2Cl2↑電解后的低濃度鹽水稱為淡鹽水流入淡鹽水槽，然后送脫氯槽脫氯。在電解陰極室外，水被分解產(chǎn)生氫氣，反應(yīng)式如下：H2O+e→OH+1/2H2↑OH與由陽(yáng)極室遷移來(lái)的結(jié)合Na+結(jié)合生成32%的堿溶液。電解槽生成的32%堿液流到堿液槽。一部分與純水混合后以堿液高位槽再返回電解槽的陰極室，而另一部分作為送蒸發(fā)工序或作為產(chǎn)品直接送出界區(qū)。電解槽陽(yáng)極室產(chǎn)生和的Cl2和H2被送至氯處理工序和氫處理工序。電解產(chǎn)生的淡鹽水加鹽酸調(diào)節(jié)PH后進(jìn)入脫氯槽，在真空下溶解在淡鹽水中的游離氯被脫出，脫氯后的淡鹽水含游離氯約30mg/L以加入堿調(diào)節(jié)PH后加入Na2S O3溶液進(jìn)一步除去游離氯。脫氯后的淡鹽水一部分進(jìn)入膜法除硝單元脫除系統(tǒng)中增加的硫酸根以保證系統(tǒng)的硫酸根平衡，其余部分送至一次鹽水工序。脫除了系統(tǒng)中多余的硫酸根后的鹽水也送至一次鹽水工序。經(jīng)脫氯分離出的氯氣經(jīng)脫氯冷卻器冷卻、分離水分后由脫氯真空泵送氯氣總管。3．蒸發(fā)工序從電解工序來(lái)的32% NaOH，再過(guò)三效逆流蒸發(fā)后，使堿液中NaOH濃度達(dá)到50%，經(jīng)冷卻后進(jìn)入50%液堿計(jì)量槽，再用泵送到界區(qū)外的全廠罐區(qū)。4．氯年、氫年和事故氯氣送入現(xiàn)有相應(yīng)單元處理。（三）裝置物料平衡圖（見(jiàn)附圖316）第三節(jié) 產(chǎn)品方案選擇（一）產(chǎn)品方案比選由于該項(xiàng)目為節(jié)能降耗、降本增效項(xiàng)目，只是產(chǎn)品品質(zhì)更優(yōu)，產(chǎn)品方案不做調(diào)整。（二）產(chǎn)品方案推薦該項(xiàng)目的冰品為干燥氯氣、精制氫氣和50%（或）32%液堿。32%堿只在有用戶需求和蒸發(fā)裝置事故時(shí)送出。第二章 工藝技術(shù)、設(shè)備及自動(dòng)化第一節(jié) 工藝技術(shù)選擇（一）裝置規(guī)模、產(chǎn)品方案、原材料來(lái)源和工藝流程 本項(xiàng)目是在原材料和產(chǎn)品方案不做調(diào)整的情況下，將20萬(wàn)噸隔膜燒堿裝置改造為離子膜燒堿裝置。本裝置使用固體原鹽采用離子膜生產(chǎn)方法生產(chǎn)燒堿、氯氣和氫氣。主要生產(chǎn)過(guò)程為：固體原鹽用電解返回的脫氯淡鹽水和補(bǔ)充水溶解成粗鹽水，粗鹽水以一次鹽水精制和二次鹽水精制制得精制鹽水；精制鹽水送入至電解槽，經(jīng)電解后制得32% NaOH、濕氯氣和濕氫氣；32% NaOH既可經(jīng)壓縮加工成50% NaOH產(chǎn)品出售，也可直接作為產(chǎn)品出售；濕氯氣以洗滌、冷卻、干燥和壓縮后送下游裝置（VCM裝置）；濕氫氣以洗滌、冷卻、壓縮、脫氧和干燥后送出界區(qū)至各氫氣用戶。（二）技術(shù)來(lái)源膜分離法除硫酸根將采用目前國(guó)內(nèi)已在使用的成熟技術(shù)（凱膜公司CIM或CHEMETICS公司SRS），一次鹽水精制仍利用現(xiàn)有的澄清桶；二次鹽水精制及離子膜電解按引進(jìn)日本旭化成公司的工藝技術(shù)，采用自然循環(huán)高電流密度（ML32NCH）復(fù)極槽；堿液濃縮采用成達(dá)公司已掌握的BERTRAMS公司的三效逆流降膜蒸發(fā)技術(shù)；氯氣、氫氣和事故氯氣仍利用現(xiàn)有相應(yīng)單元進(jìn)行處理。只是由于電解采用了正壓操作，氯氣鼓風(fēng)機(jī)和氫氣鼓風(fēng)機(jī)將取消。第二節(jié) 技術(shù)方案選擇（一）技術(shù)方案1．鹽水中SO42脫除方當(dāng)?shù)倪x擇目前SO42脫除方法有傳統(tǒng)的化學(xué)品法和新的膜分離法兩種。1）化學(xué)品法化學(xué)品法主要為氯化鋇法或氯化鈣法。氯化鋇法是目前化學(xué)法脫除SO42脫除工業(yè)應(yīng)用中最廣泛采用的一種方法，其原理就是利用與BaCl2與SO42反應(yīng)生成溶解度較小的BaSO4沉淀而達(dá)到去隊(duì)鹽水中SO42的目的，其工藝操作簡(jiǎn)單，去除SO42效果較好，具有成熟、可靠等特點(diǎn)。但氯化鋇法具有以下弱點(diǎn)：氯化鋇有較強(qiáng)的毒性，儲(chǔ)存要求較高；使用成本較高。氯化鈣的原理和氯化鋇法相同，但由于硫酸鈣微溶于水，該方法只適合于硫酸鈉的加入量也需要增加，另外，由于氯化鈣和碳酸鈉不能同時(shí)加入同一反應(yīng)器，故除SO42和除Ca/Mg必須分開進(jìn)行，命名過(guò)程變得復(fù)雜，設(shè)備投資加大；同時(shí)采用鈣法除硫酸根生成的硫酸鈣容易結(jié)垢堵塞管道和設(shè)備。2）膜分離法膜分離法脫除SO42是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，技術(shù)的關(guān)鍵在于基中有一層NF膜，它可以有效地從鹽水溶液?jiǎn)蝺r(jià)陰離子（如Cl）中分離出多價(jià)陰離子（如SO42）。在所有的濃氯化物的鹽溶液中，硫酸鹽對(duì)NF膜的排斥力很高（在98%以上），而氯化物對(duì)它的排斥率很低。由于氯化鈉溶液對(duì)NF的排斥力很小，大部分進(jìn)料鹽水通過(guò)膜滲透進(jìn)入工藝流程，硫酸鹽被排斥而被分離出來(lái)，從而達(dá)到鹽水脫除SO42的目的。膜分離技術(shù)優(yōu)越性在于操作運(yùn)行費(fèi)用少、操作和維護(hù)簡(jiǎn)便、安裝方便和具有降低鹽和化學(xué)品成本的潛力，但膜分離技術(shù)的一次性投資相對(duì)較高，還需進(jìn)行濃縮液的處理。對(duì)于本項(xiàng)目，當(dāng)隔膜堿改為離子膜堿后，為了減少離子膜電槽在硫酸根存大下發(fā)生副反應(yīng)產(chǎn)生氧氣，鹽水中硫酸根含量必須降低到小于5g/L，顯然對(duì)于這樣低的濃度要求，目前裝置仍使用的氯化鈣法將不能再使用。若氯化鋇價(jià)格按2300元/噸計(jì)算，對(duì)于20萬(wàn)噸/年離子膜燒堿裝置僅氯化鋇消耗量，一年的運(yùn)行成本約1400萬(wàn)元。但若采用新的膜分離法，盡管投資增加了，但運(yùn)行費(fèi)用大大降低，對(duì)于本項(xiàng)目經(jīng)初步計(jì)算和設(shè)備先型，采用膜分離法除SO42工設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用見(jiàn)表3212：表3212 膜分離法除SO42費(fèi)用表投資（設(shè)備折舊10年）運(yùn)行費(fèi)用（萬(wàn)元/年）動(dòng)力電費(fèi)用（萬(wàn)元/年）總費(fèi)用（萬(wàn)元/年）170萬(wàn)元/年8060310結(jié)論：對(duì)于大規(guī)模的氯堿廠，尤其是原鹽SO42含量較高的情況下膜分離心法除SO42的技術(shù)具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，對(duì)于本項(xiàng)目20萬(wàn)噸/年離子膜燒堿。該工藝技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)已有應(yīng)用業(yè)績(jī)。從技術(shù)方案的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性考慮，同時(shí)還可以解決目前澄清桶能力偏緊的現(xiàn)狀，本項(xiàng)目按新增膜法除硫酸根單元考慮。2．電解工藝技術(shù)方案選擇采用食鹽溶液電解制燒堿、氯氣和氫氣的方法有三種，即水銀法、隔膜法（分石墨陽(yáng)極和金屬陽(yáng)極）和離子膜法。其中水銀法和石墨陽(yáng)極隔膜法由于污染嚴(yán)重、能耗高、操作管理復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度較大和技術(shù)落后等缺陷，國(guó)家已強(qiáng)行限制使用。金屬陽(yáng)極電解槽雖然克服了石墨陽(yáng)極電解槽鉛污染嚴(yán)重、電耗高的缺點(diǎn)，但仍存在石錦絨污染、產(chǎn)品質(zhì)量差、能耗較高、操作管理復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度較大、技術(shù)落后等不足。離子膜法制燒堿是目前世界上工業(yè)化生產(chǎn)燒堿當(dāng)中最先進(jìn)的一項(xiàng)技術(shù)，與隔膜法、水解法相比，本方法具有能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量高（可用作高純堿）、三廢污染?。o(wú)隔膜法的石棉絨和水銀法的汞污染，為清潔工藝）、成本低及操作管理方便等優(yōu)點(diǎn)，高純離子膜堿可應(yīng)用于化纖、人造棉、醫(yī)藥和食品工業(yè)上，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和應(yīng)變性強(qiáng)。本項(xiàng)目就是要將相對(duì)落實(shí)的金屬陽(yáng)極電解技術(shù)改造為先進(jìn)的離子膜電技術(shù)。盡管目前世界上有4～5家電槽專利商，考慮到氯堿廠已引進(jìn)一套日本旭化成高電流密度復(fù)極式電解槽，其運(yùn)行情況良好，為管理維修方便，故本項(xiàng)目仍按引進(jìn)日本旭化成高電流密度復(fù)極式電解槽考慮。但在進(jìn)行電解槽招標(biāo)時(shí)，可根據(jù)投標(biāo)商的情況綜合考慮選用同級(jí)別的電解槽。堿液濃縮技術(shù)方案選擇對(duì)于離子膜燒堿的堿液濃縮大都采用的是降膜蒸發(fā)流程，對(duì)于本項(xiàng)目由于原隔膜燒堿的蒸發(fā)裝置，大多數(shù)設(shè)備還可以使用，因此需要對(duì)新上降膜蒸發(fā)流程和利用現(xiàn)有內(nèi)循環(huán)強(qiáng)制蒸發(fā)流程進(jìn)行改造兩種方案進(jìn)行比較，詳見(jiàn)表3213：表3213降膜蒸發(fā)工藝和內(nèi)循環(huán)蒸發(fā)工藝費(fèi)用比較表項(xiàng)目降膜蒸發(fā)工藝內(nèi)循環(huán)蒸發(fā)工藝設(shè)備及材料投次（萬(wàn)元）1553790(新增)建筑工程費(fèi)用（萬(wàn)元）13210(中間罐區(qū))設(shè)備折舊（萬(wàn)元/年，設(shè)備折舊以10年計(jì)）80運(yùn)行費(fèi)用（萬(wàn)元/年，支力電）總費(fèi)用（萬(wàn)元/年）考慮能耗與經(jīng)常費(fèi)用,以及現(xiàn)有降膜蒸發(fā)的良好運(yùn)行狀況，對(duì)于本項(xiàng)目推薦采用三效逆流降膜蒸發(fā)工藝。（二）主要操作條件一次鹽水工序1）一次精鹽水規(guī)格NaCl 305177。5g/LSO42 ≤5g/LFe ≤Ca2++Mg2+ ≤1mg/LSS ≤1mg/L游離氯 0PH 9～10溫度 ≥50℃壓力 (G)電解工序1）出二次鹽水過(guò)濾器的鹽水中的固體懸浮物含量小于1ppm；3）脫氯淡鹽水規(guī)格NaCl ～200g/LSO2 ～7g/LNaClO3 ～7g/L游離氯 0PH 9～11溫度 ～80℃壓力 (G)4）32%堿液（中間產(chǎn)品）規(guī)格NaOH 32%（wt）NaCl 40ppm（wt）Na2CO3 400ppm（wt）Fe2O3 3ppm（wt）NaClO3 10ppm（wt）溫度 ≥80℃蒸發(fā)工序1）Ⅰ效降膜蒸發(fā)器操作壓力：,32%%左右；2）出Ⅱ%。3)Ⅲ效降膜蒸發(fā)器操作壓力:,出口堿液濃度為50%,進(jìn)入Ⅲ效降膜蒸發(fā)器的加熱室的生蒸汽壓力: MpaA。4）50%堿液（產(chǎn)品）規(guī)格NaOH 50%（wt）NaCl （wt）Na2CO3 625ppm（wt）溫度 ≤50℃蒸汽處理工序1）電解來(lái)濕氯氣（中間產(chǎn)品）Cl2 ～%(vol,干基)O2 ～%(vol,干基)H2 ～%(vol,干基)H2O 飽和溫度 ～88℃壓力 2000mmH2O 2)干燥氯氣(產(chǎn)品)Cl2 ≥%(vol)O2 ≤%(vol)H2O ≤50ppm(vol)送出界區(qū)溫度 ～90℃送出界區(qū)壓力 2400mmH2O 氫氣處理工序1）電解來(lái)濕氫氣（中間產(chǎn)品）H2 ≥%(vol,干基)O2 ≤300ppm(vol,干基)CO +CO2 ≤10ppm(vol,干基)總Cl(以HCl計(jì)) ≤1ppm(vol,干基)H2O 飽和溫度 ～90℃壓力 2400mmH2O2)精制氫氣(產(chǎn)品)H2 ≥%(vol)O2 ≤5ppm(vol)CO +CO2 ≤10ppm(vol)H2O ≤10ppm(vol)送出界區(qū)溫度 50℃送出界區(qū)壓力 (G)(三)推薦工藝方案描述裝置工藝流程圖和總平面布置圖見(jiàn)附圖二、附圖三。裝置原材料規(guī)格1）原鹽NaCl ≥%（wt）CaSO4 ≤%（wt）Mg2SO4 ≤%（wt）MgCl2 ≤%（wt）SS ≤%（wt）H2O ～%（wt）裝置輔助材料規(guī)格要求1）98%硫酸H2SO4 ≥%（wt）灰份 ≤%（wt）Fe ≤%（wt）透明度 ≥50（mm）色度 ≤2（ml）2)觸媒和支承物 鈀催化劑型號(hào)