【正文】 、酸泥沉積等因素易影響其操作穩(wěn)定性。填料塔操作彈性大，易操作，壓降小，但投資大，有效塔板數(shù)少。泡罩塔的特點(diǎn)介于泡沫塔與填料塔之間，塔板數(shù)多，壓降與泡沫塔相當(dāng)，操作彈性比較大。經(jīng)過對以往經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)、比較，擬選擇三段干燥：前二段為填料干燥塔，最后采用泡罩干燥塔。氯氣依次進(jìn)入一級(jí)，二級(jí)填料干燥塔用硫酸從塔頂噴淋進(jìn)行干燥，嚴(yán)格控制各級(jí)噴淋硫酸濃度，一段為75%以上，二級(jí)為92%以上，使干燥后的出塔氯氣含水量小于100wtppm。從計(jì)算及分析來看，前兩段填料塔的操作是否穩(wěn)定是影響干燥質(zhì)量的關(guān)鍵因素，特別是出塔氯氣溫度。如20℃與30℃時(shí)在75wt%H2SO4表面的水蒸汽分壓相差一倍，這充分說明一段干燥塔為什么選用填料塔而不用板式塔。因?yàn)榇罅康难h(huán)酸容易控制溫度，在前二段干燥塔中熱效應(yīng)并不十分大，約為二段鈦管冷卻器的1/10。最末段干燥選用泡罩塔，其理由一是末段干燥塔要有足夠的塔板數(shù)保證干燥質(zhì)量，二是泡罩塔有較好的操作彈性。離子膜法制堿的一大優(yōu)勢就是能根據(jù)需要調(diào)節(jié)生產(chǎn)規(guī)模，因此要求氯氣處理工序具有較大的操作彈性，如選用泡沫塔，在低負(fù)荷生產(chǎn)時(shí)必須有足夠的干氯氣回流以維持塔的操作穩(wěn)定，從而增加了硫酸消耗和動(dòng)力消耗。另外，如都選用板式塔，除了出一段干燥塔的氯氣溫度不易控制外，還有一個(gè)缺點(diǎn)就是干燥系統(tǒng)的阻力降過大，難以滿足壓縮機(jī)對進(jìn)口氯氣壓力的要求，而且正常操作過程中硫酸的酸泥也會(huì)增加塔板的阻力。目前氯氣輸送設(shè)備有兩種形式，一種是液環(huán)泵，另一種是離心式壓縮機(jī)。液環(huán)泵對氯氣中含水量要求不苛刻，但動(dòng)力消耗大，輸送量小，出口氯氣壓力低，適于生產(chǎn)規(guī)模在5萬噸/年燒堿能力以下的氯氣輸送。透平式壓縮機(jī)具有輸送量大、排氣壓力較高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、得以改善工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)備能量消耗與同氣量液環(huán)泵相比節(jié)電50%，但要求氯氣中含水量50wtppm，適于10萬噸/年燒堿規(guī)模以上的裝置輸送氯氣。根據(jù)同類工程氯氣處理系統(tǒng)的運(yùn)行情況和綜合分析比較的結(jié)果，擬定氯氣處理工藝方案：濕氯氣經(jīng)氯水洗滌、如果需要先用風(fēng)機(jī)提壓后，再間接的鈦管換熱器冷卻；氯氣除鹽、降溫后先后經(jīng)二段填料塔、末段泡罩塔干燥，使氯氣含水量≤50wtppm；氯氣輸送選用國外引進(jìn)大型離心式氯氣壓縮機(jī)。氯氣處理及壓縮工藝擬設(shè)計(jì)二條線，單條線滿足18萬噸/年離子膜燒堿匹配的氯氣處理能力。（2）氫氣處理由電解槽出來的氫氣溫度高、含水量大、且含堿霧，故必須進(jìn)行冷卻。冷卻分直接冷卻和間接冷卻兩種，本工序擬選擇氫氣洗滌塔直接洗滌降溫、列管換熱器間接冷卻后經(jīng)水環(huán)式壓縮機(jī)提壓至氯化氫合成及鹽酸?？梢员ＷC氫氣壓力生產(chǎn)的穩(wěn)定性，擬設(shè)計(jì)二條線，單線滿足18萬噸/年離子膜燒堿匹配的氫氣處理能力。（3）廢氯氣處理廢氯氣處理接納開、停車時(shí)的低濃度氯氣和事故狀態(tài)下氯氣系統(tǒng)的泄壓氯氣，可采用燒堿液吸收或石灰乳吸收，石灰乳吸收效果差，設(shè)備龐大，需連續(xù)攪拌，動(dòng)力消耗高，操作環(huán)境差。本工序選擇燒堿液循環(huán)、冷卻、吸收廢氯氣，制成次氯酸鈉。由于本項(xiàng)目電解工藝、氯氣處理工藝采用二條線工藝，本工序擬設(shè)計(jì)一條線，滿足36萬噸/年離子膜燒堿廢氯處理能力。 氯氣液化通常根據(jù)氯氣壓縮機(jī)壓力的不同，將氯氣液化方式分為高壓法、中壓法和低壓法三種。高壓法消耗冷凍量少，不需用制冷機(jī)，能耗低。但對氯氣處理工藝、氯氣輸送設(shè)備的要求較高，增加投資費(fèi)用。因此國內(nèi)一般采用中、低壓液化方法生產(chǎn)液氯，本工程擬選用中壓液化方法生產(chǎn)液氯。中壓法一般用氨或氟里昂制冷。氨制冷是國內(nèi)老企業(yè)傳統(tǒng)性的工藝技術(shù)，其設(shè)備多，占地面積大，工藝流程長。氟里昂制冷是國內(nèi)近十幾年來多采用的技術(shù)，在設(shè)備數(shù)量、占地面積、能耗方面均優(yōu)于氨制冷。本工段擬選擇R22制冷工作介質(zhì)，螺桿式壓縮機(jī)組制冷，氯氣經(jīng)列管式換熱器被R22間接冷凝液化的工藝流程。螺桿式壓縮機(jī)是一種高速回轉(zhuǎn)容積式壓縮機(jī)，通過工作容積縮小使氣體壓縮，除兩個(gè)高速回轉(zhuǎn)的螺桿轉(zhuǎn)子外，無其它運(yùn)動(dòng)部件，兼有回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)和往復(fù)式壓縮機(jī)各自的優(yōu)點(diǎn)，如體積 小、重量輕、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、易損件少、效率高，單級(jí)壓縮比大，能量無級(jí)調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。選用帶經(jīng)濟(jì)器補(bǔ)償?shù)某商讬C(jī)組，經(jīng)濟(jì)器為液體過冷器，因此帶經(jīng)濟(jì)器螺桿壓縮機(jī)的運(yùn)行效果相當(dāng)于雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)，而與雙級(jí)壓縮制冷循環(huán)比，其制冷系統(tǒng)大大簡化。 氯化氫合成及高純鹽酸由氯氣處理工序來的氯氣和從氫氣處理來的氫氣分別進(jìn)入氯氣緩沖罐和氫氣緩沖罐，緩沖后的氫氣經(jīng)管道阻火器和氯氣分別進(jìn)入二合一石墨合成爐，在爐內(nèi)進(jìn)行燃燒，生成氯化氫氣體。氯氣和氫氣的合成反應(yīng)式如下：Cl2+H2 2HCl+ kcal/mol二合一爐生產(chǎn)的氯化氫氣體經(jīng)氯化氫冷卻水槽和氯化氫冷卻器冷卻后通過氯化氫分配臺(tái)送PVC裝置。二合一爐剛開車時(shí)不合格的氯化氫或PVC出現(xiàn)事故時(shí)，氯化氫合成爐停爐時(shí)產(chǎn)生的氯化氫送降膜吸收器和尾氣吸收塔來生產(chǎn)工業(yè)鹽酸。尾氣吸收塔采用循環(huán)液吸收來自降膜吸收器的貧氣，尾氣塔內(nèi)未被吸收的尾氣，被水力噴射泵抽出，微量氯化氫被水吸收，不凝氣體排空。噴射器下水集中到循環(huán)水槽，然后用泵加壓，供水力噴射泵循環(huán)使用，并供尾氣塔吸收尾氣用，從而使酸性水形成循環(huán)。同時(shí)此部分水用加壓泵打到尾氣塔中形成吸收酸，再加部分水來補(bǔ)充。從氯化氫分配臺(tái)抽一小股氯化氫來生產(chǎn)高純鹽酸，以滿足燒堿廠內(nèi)自用鹽酸量。其工藝路線可采用二合一石墨合成爐流程。二合一石墨合成爐的工藝流程較長，設(shè)備臺(tái)位多，但易操作，運(yùn)行穩(wěn)定性高。為便于管理，本工程選擇二合一石墨合成爐生產(chǎn)31wt%高純鹽酸。 蒸發(fā)對于離子膜法液堿蒸發(fā)流程的選擇大體上可以分為以下幾個(gè)方面： 效數(shù)的選擇； 蒸發(fā)器形式的選擇； 順、逆流工藝流程的選擇； 循環(huán)方式的選擇。（1）效數(shù)的選擇從理論上講，蒸發(fā)器的效數(shù)愈多，蒸汽被利用的次數(shù)也就愈多，汽耗也就愈低，從而使生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)降低，產(chǎn)品成本下降。但反過來，效數(shù)愈多，蒸發(fā)器的增加，使一次投資相應(yīng)增加，提高了折舊及產(chǎn)品成本。目前國內(nèi)大部分企業(yè)都采用雙效或三效流程。（2）蒸發(fā)器的選擇蒸發(fā)器根據(jù)循環(huán)方式的不同可區(qū)分如下：自然循環(huán)式蒸發(fā)器由于其傳熱系數(shù)較低，溫差小，國內(nèi)已經(jīng)很少使用。強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)高，蒸發(fā)能力大，但金屬用量較大，增加了循環(huán)系統(tǒng)，也增加了設(shè)備的泄漏維修點(diǎn)。強(qiáng)制循環(huán)不循環(huán)蒸發(fā)器自然循環(huán)循環(huán)旋轉(zhuǎn)刮板式直流式內(nèi)熱式外熱式內(nèi)循環(huán)式外循環(huán)式降膜式升膜式不循環(huán)蒸發(fā)器由于其傳熱系數(shù)高，流程簡單，設(shè)備少，投資省，容易操作控制等特點(diǎn)，近年來越來越受到關(guān)注，并得到了廣泛的應(yīng)用，其中升膜蒸發(fā)器具有傳熱系數(shù)高，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，在國內(nèi)得到了更廣泛的應(yīng)用。降膜蒸發(fā)器具有傳熱系數(shù)高、蒸發(fā)強(qiáng)度大、設(shè)備緊湊、容易操作控制等特點(diǎn)，在國外離子膜堿液蒸發(fā)中運(yùn)用相當(dāng)普遍，國內(nèi)只有引進(jìn)裝置使用。主要原因是絲網(wǎng)捕集器不能滿足要求以及降膜管的壁厚較厚不能適合高效傳熱的需要。旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器是國內(nèi)近年開發(fā)的一種高效蒸發(fā)裝置，與常規(guī)蒸發(fā)器相比，具有以下特點(diǎn)：1）傳熱系數(shù)大，蒸發(fā)強(qiáng)度高；2）物料在蒸發(fā)器內(nèi)停留時(shí)間短，不結(jié)焦，無污垢；3）適用粘度范圍廣；4）可進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，操作彈性大，濃度調(diào)節(jié)范圍廣，并且無須洗罐；5）可在較低溫度條件下蒸發(fā)，解決或減緩了濃堿對設(shè)備的腐蝕問題，可選用普通的奧氏體不銹鋼制作，降低了設(shè)備的投資費(fèi)用；6）可使用二次蒸汽或余熱，從而降低了能耗，該型式蒸發(fā)器國內(nèi)已有系列產(chǎn)品，并有可能成為蒸發(fā)設(shè)備新的替代產(chǎn)品。（3）順、逆流工藝流程的選擇采用逆流蒸發(fā)較順流蒸發(fā)可以更充分地利用加熱蒸汽的熱量，同時(shí)堿液與蒸汽逆流，可以使低粘度的堿液在低溫下沸騰，高濃度、高粘度的堿液在高溫下沸騰，從而提高了傳熱系數(shù)，減少了設(shè)備的加熱面積，減少了投資。但是在順、逆流的選擇時(shí)還要受到材質(zhì)的制約，因?yàn)閷τ谀媪鞴に嚵鞒蹋瑵庑д舭l(fā)器處于高溫、高濃度堿的惡劣條件下，蒸發(fā)器的材質(zhì)就必須選用優(yōu)質(zhì)金屬材料，如鎳材或優(yōu)質(zhì)低碳不銹鋼，相應(yīng)提高了設(shè)備的投資。因此從理論上講，逆流工藝優(yōu)于順流工藝，但在實(shí)際生產(chǎn)中，在投資較少時(shí)仍可采用順流工藝，其傳質(zhì)系數(shù)不足的缺點(diǎn)，常用強(qiáng)制循環(huán)來彌補(bǔ)。（4）循環(huán)方式的選擇為了得以較高的傳熱系數(shù)，在自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)的選擇上，推薦采用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，而近年來出現(xiàn)的不循環(huán)蒸發(fā)器，即升膜、降膜或旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器，因其具有優(yōu)良的工藝操作性能，越來越廣泛采用。綜上所述，蒸發(fā)工藝推薦采用的流程和設(shè)備如表所示。表412序號(hào)項(xiàng)目名稱內(nèi) 容1流程：效數(shù)三效循環(huán)方式不循環(huán)的膜式蒸發(fā)順、逆流方式逆流2蒸發(fā)器降膜蒸發(fā)器3真空設(shè)備水環(huán)真空泵4換熱器板式換熱器由上表結(jié)論為擬選擇三效逆流降膜蒸發(fā)工藝，生產(chǎn)運(yùn)行工況良好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，能耗低。目前一期工程已引進(jìn)一套瑞士Bertrams公司三效逆流蒸發(fā)技術(shù)，本工程仍考慮采用引進(jìn)該技術(shù)。 引進(jìn)技術(shù)和進(jìn)口設(shè)備的范圍、內(nèi)容及理由我國已引進(jìn)了多套離子膜燒堿生產(chǎn)裝置，在實(shí)踐中積累了先進(jìn)的操作、維護(hù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，因此，只考慮引進(jìn)目前國內(nèi)制造或材料尚有困難的關(guān)鍵設(shè)備、管道、閥門、儀器、儀表、離子膜等，其余全部由國內(nèi)配套供貨。引進(jìn)的主要設(shè)備、材料表表413序號(hào)設(shè)備名稱單位數(shù)量材 質(zhì)備 注1離子膜電解槽套20Ti/Ni2二次鹽水及電解界區(qū)關(guān)鍵儀器、儀表批13二次鹽水及電解界區(qū)特殊閥門、材料、備品備件批14離子膜m276005螯合樹脂塔及配套的閥門、管線套2組合件6氯氣壓縮機(jī)（）套2組合件7一效降膜蒸發(fā)器套2Ni/SS8二效降膜蒸發(fā)器套2Ni/SS9三效降膜蒸發(fā)器套2Ni/SS10燒堿液鎳泵臺(tái)12Ni/SS11界區(qū)內(nèi)的套管換熱氣臺(tái)2Ni/SS12蒸發(fā)界區(qū)關(guān)鍵儀器、儀表批1Ni/SS13蒸發(fā)界區(qū)特殊閥門、材料、備品備件批1Ni/SS采用進(jìn)口設(shè)備的理由主要是目前國產(chǎn)化的復(fù)極式自然循環(huán)離子膜法電解槽尚缺乏成熟的試車、投產(chǎn)、運(yùn)行、操作與維護(hù)、檢修的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)；設(shè)備主體的加工制造工藝與密封材料，設(shè)備結(jié)構(gòu)、性能、使用壽命等方面較進(jìn)口設(shè)備尚有一定缺欠與差距。引進(jìn)這部分的工藝技術(shù)并進(jìn)口主要設(shè)備就可以有效地避免工程投資風(fēng)險(xiǎn)，縮短建設(shè)周期，降低造價(jià)，提高競爭能力，確保裝置一次試車成功和長期生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定。 工藝流程和消耗定額 工藝流程簡述 一次鹽水從采鹵車間來的飽和鹵水(305g/l)先進(jìn)一緩沖池，在此池內(nèi)加入一定量的氯氣處理來的氯水或次氯酸鈉，以脫除鹵水中的氨，鹵水進(jìn)一吹除塔中用空氣將氨吹除，脫氨后的鹵水再加入化學(xué)試劑除碘，生產(chǎn)的碘再經(jīng)一樹脂床吸附除去碘，此鹵水濃度約為300g/l可直接去一次鹽水精制單元，也可以去地下化鹽池，將鹽水濃度提高到310g/l左右，原鹽由鏟車送入化鹽池。脫氯工序來的部分淡鹽水進(jìn)入除硝系統(tǒng)，除去系統(tǒng)中過量的SO42。澄清后的淡鹽水與其余部分淡鹽水以及回收濾液、補(bǔ)充水進(jìn)入化鹽水儲(chǔ)槽，由化鹽水泵送入化鹽池底部，沿化鹽池逆流而上，在化鹽池上部出口得到NaCl濃度為310~315g/l的飽和粗鹽水，自流入緩沖罐。從緩沖罐出來的粗鹽水用泵送入粗鹽水槽，按工藝要求向鹽水分別加入精制劑NaOH溶液和NaClO溶液。粗鹽水中的Mg2+與OH反應(yīng)生成Mg(OH)2，菌藻類、腐殖酸等有機(jī)物則被NaClO氧化分解成為小分子有機(jī)物。反應(yīng)后的鹽水由加壓泵送至氣水混合器，與壓縮空氣混合后進(jìn)入加壓融氣罐。飽含空氣的鹽水經(jīng)減壓在文丘里混合器中與絮凝劑FeCl3溶液混合，然后進(jìn)入預(yù)處理器。由于減壓作用，氣泡大量釋放出來，附著在雜質(zhì)顆粒上并向上浮起，浮泥在預(yù)處理器上部自動(dòng)排出。澄清鹽水從預(yù)處理器上部溢流進(jìn)折流槽，再加入精制劑Na2CO3溶液后進(jìn)入反應(yīng)槽。反應(yīng)后的鹽水自流入中間槽，經(jīng)過濾器進(jìn)液泵加壓后送入凱膜過濾器，將固體懸浮物降至1wtppm以下流入一次鹽水儲(chǔ)槽，經(jīng)一次鹽水泵送往二次鹽水精制及電解工段。預(yù)處理器及凱膜過濾器底部的泥漿排入泥漿池，用泥漿泵打入板框壓濾機(jī)，壓濾后的濾液回收去化鹽，濾餅作為廢渣送出界區(qū)外運(yùn)，供綜合利用。 二次鹽水精制及電解（1）二次鹽水及電解工段本工段包括：二次鹽水精制、離子膜電解及淡鹽水脫氯三個(gè)工序。1）二次鹽水精制工序過濾之后的鹽水進(jìn)入過濾鹽水儲(chǔ)槽，用過濾鹽水泵經(jīng)鹽水加熱器送至離子交換樹脂塔。單套設(shè)有3臺(tái)離子交換樹脂塔，塔內(nèi)裝有螯合樹脂，正常時(shí)2臺(tái)串聯(lián)運(yùn)行，1臺(tái)再生，運(yùn)行中的2臺(tái)離子交換樹脂塔中的第1臺(tái)負(fù)荷操作除去鹽水中所含微量多價(jià)陽離子，第2臺(tái)僅起保護(hù)作用，通過離子交換，使鹽水中含有的微量Ca2+、Mg2+等多價(jià)陽離子含量達(dá)到規(guī)定值≤20wtppb。由離子交換樹脂塔出來的二次精制鹽水再經(jīng)鹽水加熱器送入電解工序。離子交換樹脂塔每24小時(shí)進(jìn)行一次運(yùn)轉(zhuǎn)和再生過程的自動(dòng)切換操作。工段外送來的31%(wt)高純鹽酸和純水進(jìn)入各自儲(chǔ)槽。31%(wt)的高純鹽酸、由電解工序送來的32%(wt)燒堿經(jīng)過流量測量系統(tǒng)分別和純水相混合配制成所需濃度之后，經(jīng)程序控制閥進(jìn)入離子交換樹脂塔內(nèi)。再生過程中所排出的酸性以及堿性廢液排至再生廢液池，用泵將一部分廢液送回一次鹽水工段，另一部分送到工程界區(qū)內(nèi)新設(shè)的中和沉淀池，處理后排出界區(qū)。2）電解工序本工序單條線擬由10（共設(shè)計(jì)2條線20臺(tái)）臺(tái)復(fù)極式自然循環(huán)電解槽及電解系統(tǒng)附屬設(shè)備：淡鹽水受槽、淡鹽水泵、陰極液受槽、燒堿液循環(huán)泵、陰極液冷卻器等所組成。每臺(tái)電解槽由數(shù)個(gè)單元槽、離子交換膜以及附件組成。單元槽由金屬陽極、活性陰極、陽極室、陰極室所組成。附件由陰極液和陽極液進(jìn)料總管及軟管、陰極液和陽極液排出總管及軟管、電解槽兩端與固定導(dǎo)電銅排連接用的繞性電纜、防止電氣腐蝕保護(hù)裝置等所組成。由鹽水二次精制工序來的二次精制鹽水添加部分淡鹽水經(jīng)過陽極液進(jìn)料總管以及軟管送入電解槽各單元槽的陽極室中。為了降低氯氣中的含氧