【導(dǎo)讀】用水量，設(shè)計一套202000m3/d的海水淡化裝置，以滿足本項目及全區(qū)各項目的生產(chǎn)要求。經(jīng)歷了三個階段，即發(fā)現(xiàn)階段，開發(fā)階段和商業(yè)化階段。在蒸餾、冷凍、電滲析和反滲透。此后二十多年中蒸餾法和反滲透法都發(fā)揮了重要作用，形。成了當(dāng)代海水淡化與苦咸水淡化技術(shù)與市場的主體。我國現(xiàn)代化含義上的海水淡化技術(shù)始于1958年。從電滲析著手；約十年以后開始研究。用多級閃蒸海水淡化裝置；1997年建成舟山日產(chǎn)500m3海水反滲透淡化裝置。日處理能力5萬噸的二期工程分別將于2020年和2020年完工。為涉及水的相變化與不涉及水的相變化兩大類。在實踐中被認(rèn)為行之有效的方法中：涉及水。主要集中在中東地區(qū)的國家。目前全球部分缺水地區(qū)已廣泛應(yīng)用這種淡化技術(shù)開發(fā)水源，供給農(nóng)業(yè)及工業(yè)所需。4）單機產(chǎn)能相對低于MSF和MED。

　　

【正文】 換能量回收器。 經(jīng)過一段長時間的運行周期，需要通過化學(xué)清洗來去除膜內(nèi)堆積的污垢。該系統(tǒng)包括高速循環(huán)清洗液及過濾器，微小顆粒從膜中被沖出截留在過濾器內(nèi)。 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 濃水 處理 經(jīng)過海水淡化后的濃水富含 Br、 Na、 Mg、 K 等化學(xué)元素， 目前海水淡化廠大都采取濃水直接排 海的方法。 為對其進行合理利用， 本文 根據(jù) 鹽場 鹵水利用的經(jīng)驗， 提出 了 “ 濃 縮海水 →提溴→ 氯堿” 的濃水 回收方案 ， 與濃水直排一起作為備選 方案之一 。 至于 濃水利用 方案的可行性 大小以及它 與濃水直排方案 哪個 更加 可行， 還 要根據(jù)最終的可行性分析報告確定。 我國溴素生產(chǎn)目前全部采用水蒸汽蒸餾法和空氣吹出法 ， 其原理均為用氯氣作氧化劑將溴離子氧化為游離溴后再用水蒸汽蒸餾和空氣吹出方式進行提制 。 1980年以前我國的溴素生產(chǎn)一般采用水蒸汽蒸餾法，其特點是工藝成熟、過程簡單、效率高、成本低，但要求以溴含量 3g/L以上鹵水為原料。 對于 含溴量 低于 3g/L的海 /鹵水 ， 由于 使用 水蒸汽蒸餾法 會因 消耗大量的蒸汽 而 使生產(chǎn)成本提高 ， 故 一般采用空氣吹出法 。 我國 80年代后新上的溴素廠均采用空氣吹出法 ，目前該法占 我國溴素生產(chǎn)的 90%， 水蒸汽蒸餾法占 10%。 空氣吹出法的原料一般采用曬鹽過程中的濃縮海水和地下鹵水 ， 空氣吹出法的吸收劑很多 ， 國際上廣泛應(yīng)用的有純堿或燒堿溶液 、 二氧化硫、鐵屑及低溫溴鹽溶液 。 空氣吹出法對原料含溴量適應(yīng)性較強 ，易于自動化控制 ， 但需要龐大的設(shè)備和高投入的能耗。 表 汽 蒸餾法和空氣吹出法提溴的 優(yōu) 缺點比較 優(yōu)缺點 制溴方法 優(yōu)點 缺點 水蒸 汽 蒸餾法 ，操作方便 ％的原 料液 ，回收率 95％左右 ，設(shè)備復(fù)雜 ％的原料 空氣吹出法 堿液吸收法 （純堿、燒矸） （美、德、中、日） ，吸收劑價廉 85％ 60％～ 70％ ，設(shè)備龐大 溴化鈉溶液低溫吸收法 （以色列） ，可循環(huán)使用 ，生產(chǎn)能力高 90％以上 統(tǒng)龐大 1～ ％才經(jīng)濟 二氧化硫吸收法 （美、英、德、中、日） ，吸收完全，流程簡單 95％ 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 ■水 蒸汽 蒸餾法提溴 圖 10. 水蒸汽蒸餾法提溴工藝流程圖 原料鹵水 （在我項目中則是 反滲透后的濃水 ） 經(jīng)泵 1 打如高位槽 4，然后利用位差進入預(yù)熱器 5，預(yù)熱后的鹵水由頂端進入蒸餾塔 6，在蒸餾塔內(nèi)進行氯氣的氧化反應(yīng)及游離溴的水 蒸汽 蒸餾過程，提溴后的廢液由塔底排出 （ 進入 氯堿系統(tǒng)）， 水 蒸汽 由塔底第三節(jié)通入。蒸餾出的溴蒸 氣 及部分水 蒸汽 由塔頂排出，進入冷凝器 8。通過與冷卻水的熱交換冷凝成液態(tài)溴（粗溴）及溴水，一同進入溴水分離瓶 9。利用溴與溴水重度的不同將其分開，溴水回到蒸餾塔中重新蒸餾，粗溴進入吸收塔 7，用原料鹵水吸收后廢氣排空。粗溴精餾后，游離氯及其它有機物將大大降低，由釜底放出的精溴進入冷卻器 12，降溫后放入貯溴瓶 13，用瓷壇包裝好就得到成品溴。由精餾頂放出的溴蒸 氣 、氯氣及少量的雜質(zhì)氣體，一同進入冷凝器 10 后，未被冷凝的氣體也進入吸收塔 7， 進一步吸收溴及氯，廢氣排空。 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 ■空氣吹出法提溴 圖 11. 空氣吹出法提溴工藝設(shè)備流程圖（堿吸收法） 空氣吹出法的主要工序為：原料液的酸化及氧化；空氣吹出；化學(xué)吸收；水 蒸汽 蒸餾等。 含溴原料液（ 反滲透后的濃 水）由原料液泵 8 送入氯氣氧化塔 2：來自高位槽 1 的硫酸或鹽酸及液氯瓶中的氯氣，都按一定比例流入進料管路。在 塔內(nèi) 將溴離子氧化成游離溴。含游離溴的原料液由氧化塔頂流出，進入吹出塔 3；空氣經(jīng)鼓風(fēng)機由塔底吹入，氣、液在填料表面逆流接觸，游離溴被解吸出來，隨空氣由塔頂排出；廢液由塔底排出 （ 送往氯堿系統(tǒng) ） ，溴蒸氣 被堿液吸收，反應(yīng)生成 NaBr 或 NaBrO3。 吸收液不斷循環(huán)，當(dāng)含溴量達到一定濃度后，轉(zhuǎn)入吸收完成液高位槽 12，被解吸后的空氣由吸收塔Ⅱ的頂端排空。吸收完成液經(jīng)回收塔 13 進入反應(yīng)槽 14，與酸高位槽 1來的酸接觸，使其中的溴離子再被氧化成游離溴，進入蒸餾塔 15，用水 蒸汽 蒸餾。提溴后廢液由塔底排出， 溴蒸氣 進入冷凝器 16，冷凝液進入溴水分離瓶 17，溴水回蒸餾塔 15 進行重新蒸餾，液態(tài)溴進入貯溴瓶 18，計量后用溴壇包裝，成為產(chǎn)品溴。 ■ 氣態(tài)膜法海水鹵水提溴新技術(shù) 除上述兩種提溴技術(shù)外，我國“十五 ”期間研究的課題“ 氣態(tài)膜法海水鹵水提溴新技術(shù)” 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 已獲成功。該課題組 研制出了國內(nèi)最大的氣態(tài)膜提溴組件， 并建成了 10 噸 /年的中試裝置，經(jīng)長時間連續(xù)運行，該裝置運轉(zhuǎn)情況良好，平均提溴收率在 90％以上，且無尾氣污染，膜絲機械性能無明顯變化。該技術(shù)以自然解吸替代了空氣吹出制溴法的強制解吸，實現(xiàn)了解吸－ — 吸收的耦合，滿足過程集成化的要求，特別適用于替代空氣吹出法的空氣吹出 —— 吸收工序。該技術(shù)具有設(shè)備簡單、提溴收率高、占地面積小、能耗低、無尾氣排放等優(yōu)點，如果能夠突破大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)瓶頸，會具有明顯的環(huán)境效益和經(jīng)濟效 益，我們應(yīng)該把該技術(shù)的進展情況作為我們關(guān)注的重點。 ■ 目前，在濃水溴含量、裝置生產(chǎn)規(guī)模、各種工藝技術(shù)所需投資額等因素均未知的情況下，暫時無法確定哪一種提溴方法更為經(jīng)濟合理，同時也不排除濃水提溴在我公司海水淡化后并不可行的可能性，所有這些都需在得到確定的數(shù)據(jù)并經(jīng)過確切的經(jīng)濟技術(shù)分析后才能確認(rèn)。 氯堿 氯堿工業(yè)離子膜法已被公認(rèn)為是一種帶有方向性的氯堿生產(chǎn)新工藝， 離子膜法燒堿與傳統(tǒng)隔膜法和水銀法燒堿相比，具有 流程簡單 、 能耗低（總能耗降低 25％）、燒堿產(chǎn)品純度高以及無汞和石棉等污染的優(yōu)點。 我國目前 共有氯堿企業(yè) 200多家， 2020年燒堿生產(chǎn)能力為 1472萬噸，實際產(chǎn)量為 1240萬噸，進口約 3萬噸，出口約 84萬噸，表觀消費量為 1159萬噸。 華南地區(qū)氯堿市場概況：包括兩廣和江西、福建省，合計產(chǎn)能占全國總產(chǎn)能的 %，2020 年總產(chǎn)量為 萬噸。其中南化股份是華南地區(qū)最大的氯堿企業(yè)，目前擁有 16 萬噸 /年燒堿、 6 萬噸 /年 PVC 生產(chǎn)能力，其燒堿產(chǎn)能占廣西地區(qū)的 75%左右，在華南地區(qū)形成了局部壟斷。本地區(qū)其他氯堿企業(yè)規(guī)模很小，近期內(nèi)無擴產(chǎn)計劃，只有福建將在 “ 十一五 ” 期間建設(shè)一座生產(chǎn)能力為 20 萬噸 /年的 燒堿工廠。華南地區(qū)的燒堿貨源將一直處于緊張狀態(tài)，有資料預(yù)測華南地區(qū) 2020 年燒堿需求量為 100 萬噸 /年，需求缺口在 60 萬噸 /年左右。這就給其他地區(qū)創(chuàng)造了向本地區(qū)分流燒堿的機會。另外，華南地區(qū)的電力形勢緊張，建設(shè)高能耗的氯堿企業(yè)必須考慮到 用電成本 問題。 1） 離子交換膜電解槽的構(gòu)成 離子交換膜電解槽 主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成；每臺電解槽由若干個單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。陽極用金屬鈦網(wǎng)制成，為了延長電極使用壽命和提高電解效率，陽極網(wǎng)上涂有鈦、釕等氧化物涂層；陰極由碳鋼網(wǎng)制成，上面涂有鎳涂層； 離子交換膜把電解槽分成陰極室和陽極室。 電極均為網(wǎng)狀，可增大反應(yīng)接觸面積，陽極表面的特殊處理是考慮陽極產(chǎn)物 Cl2 的強腐 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 蝕性。 離子交換膜法制燒堿 所 使用的陽離子交換膜有特殊的選擇透過性，只允許陽離子通過而阻止陰離子和氣體通過，即只允許 H＋ 、 Na+通過，而 Cl－ 、 OH－ 和兩極產(chǎn)物 H2 和 Cl2 無法通過，因而起到了防止陽極產(chǎn)物 Cl2 和陰極產(chǎn)物 H2 相混合而可能導(dǎo)致爆炸的危險，還起到了避免 Cl2 和陰極另一產(chǎn)物 NaOH 反應(yīng)而生成 NaClO 影響燒堿純度的作用。 電解飽和食鹽水的電解方程式： 2） 精制食鹽水 氯堿工業(yè)的主 要原料 是 飽和食鹽水， 一般而言， 粗鹽中含有泥沙、 Ca2+、 Mg2+、 Fe3+、SO42—雜質(zhì)，不符合電解要求，因此必須經(jīng)過精制 。 （本項目的原料是經(jīng)過預(yù)處理的濃水，其中的雜質(zhì)如 泥沙、 Ca2+、 Fe3+、 SO42—等已經(jīng)過處理，但是能否達到電解標(biāo)準(zhǔn)需要進行水質(zhì)分析，假如為了達到簡化精制過程的目的，則需要更為嚴(yán)格的預(yù)處理措施。） 一次精制：國內(nèi)外各工程公司對一次精制鹽水質(zhì)量的要求大致相同。都是根據(jù)過濾器、螯合樹脂和膜對鹽水的質(zhì)量要求而制訂的。一次精制 一 是為了除去 Ca2+、 Mg2+以及其它金屬氧化物。二是為了除去全 部的 ClO— 。游離氯將會破壞螯合樹脂的結(jié)構(gòu)，使之失去螯合作用，而且速度很快，所以要求鹽水中的游離氯含量為零。另外，有機物附著在樹脂上面會使樹脂溶脹，所以有機物也必須除去。 二次精制：為了除去超標(biāo)的 Ca2+和 Mg2+，以保證 離子膜電解槽 進 口鹽水中的 Ca2+、 Mg2+離子含量在標(biāo)準(zhǔn)以下。 3） 離子膜電解工藝流程 離子膜電解槽根據(jù)電極組合方式不同，分為單極槽和復(fù)極槽兩類槽型。 兩者在液體循環(huán)方式上不相同，復(fù)極槽的液體 有 采用強制循環(huán)， 也 有 采 用自然循環(huán)，且電解槽為加壓操作，單極槽則采用自己循環(huán)。 單極槽結(jié)構(gòu)簡單，但占地面 積較大；復(fù)極槽結(jié)構(gòu)緊湊，但比較復(fù)雜。 表 槽型 項目 復(fù)極式 單極式 通電情況 小電流、高電壓 大電流、低電壓 槽間電流分布 均勻 欠均勻 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 匯流銅排 電槽之間用量較少 較多 電解槽容量 便于加大容量 不易 電槽占地面積 同樣規(guī)模較小 較大 電槽組裝、折卸 較簡單 較復(fù)雜 整流效率 較高 較低 電流泄漏 較大（可加措施） 較小 膜利用率 較高 較低 陰、陽極材料 均好 均好 投資 較低 較高 從當(dāng)前世界范圍來看， 新建和擴建氯堿產(chǎn)能 90%以上將采 用離子膜法工藝。離子膜燒堿生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展方向主要是高性能離子膜和電解槽技術(shù)的改進和應(yīng)用。離子膜主要是發(fā)展低電耗膜、高電流密度下使用的離子膜和高濃度燒堿用膜 。 電解槽主要是由常極距、小極距向零極距發(fā)展 , 降低槽電壓和膜 電極一體化技術(shù)。 采用自然循環(huán)復(fù)極式電槽、高電流密度、單元面積大型化、零（膜）極距是 離子膜燒堿的發(fā)展 方向，建議本項目采用自然循環(huán)高電流密度復(fù)極槽技術(shù)（例如齊魯石化 20萬噸 /年離子膜燒堿項目）。 圖 12. 離子膜法制堿工藝流程 簡 圖 精制的飽和食鹽水 （在 我 項目中 則是 提溴后 的濃水，根據(jù) 要求可加入適量食 鹽使之達到飽和） 進入陽極室； Na+則穿過離子膜由陽極室進入陰極室； Cl－ 則在陽極表面放電生成 Cl2。電解后的淡鹽水則從陽極室導(dǎo)出，經(jīng)添加食鹽增加濃度后可循環(huán)利用。 純水（在電解開始時，為增強溶液導(dǎo)電性，同時又不引入新雜質(zhì)，陰極室水中往往加入一定量 NaOH溶液）加入陰極室，通電后 H2O在陰極表面放電生成 H2， 陰極室發(fā)生反應(yīng)為2H++2e－ =H2↑；而 Na+則可透過離子膜到達陰極室生成 NaOH 溶液， 燒堿濃度達 30％以上 ， 湛江 東順石油化工有限公司海水淡化水場方案 可以直接作高純燒堿使用；也可根據(jù)需要進行蒸發(fā)濃縮。流程中設(shè)置有蒸發(fā)工序，以生產(chǎn)48％的液堿 產(chǎn)品。陰極液的一部分經(jīng)補充去離子水后，循環(huán)回到電解槽的陰極室。陰極堿液的循環(huán)有助于控制加入的水量，又能帶走部分槽內(nèi)產(chǎn)生的熱量，有利于維持電解槽內(nèi)的熱平衡。 工藝流程圖 圖 13. RO總 體 工藝流程 示意 圖 圖 法 （ 2： 1） RO 系統(tǒng)示意圖