【導讀】合同，合同編號為：**。******集團公司提供的設計基礎資料。中國**化學工程公司與******集團公司雙方協(xié)商簽定的會議紀要。的《化工建設項目可行性研究報告內容和深度的規(guī)定》。嚴格執(zhí)行國家和各部委頒發(fā)的現(xiàn)行標準和規(guī)范。和科學論證，以優(yōu)化工程技術方案。

　　

【正文】 術方案，其理由如下： （ 1）工藝技術和裝置均屬國際先進水平。 （ 2）選用復極槽，單臺槽能力大，臺數少，便于管理。就本工程生產規(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)氯深加工產品的生產。 （ 4）復極槽升降電流靈活、方便 ，可根據氯產品的需要和供電情況調整其產量。 （ 5）通過電解槽型式對電流分布影響方面分析、比較的結果是，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面徑向輸入的，電流分布均勻性比復極槽要差，小面積電極尚好些，大面積電極的電流分布均勻性就稍差些。為了解決這一問題，需要采取的具體措施是在電極內部設置能夠防腐蝕的金屬導電體，電流經過金屬電導體均勻分布到電極。 電解液自然循環(huán)與強制循環(huán)工藝技術方案的比較和選擇 離 子膜電解槽電解液循環(huán)分自然循環(huán)和強制循環(huán)兩種，各有優(yōu)缺點。目前自然循環(huán)占多數，強制循環(huán)占少數。除美國 ELTECH Systems 公司 MGC 單極槽（陰極液）、日本旭化成復極槽及德山曹達復極槽曾是采用強制循環(huán)外，其余無論是單極槽，還是復極槽皆采用自然循環(huán)。從使電解液濃度均勻，提高 I/c 比值（ I 為平均電流密度mA/cm2， c 為電解槽流出陽極液濃度 mmol/cm3），防止極化和避免膜出現(xiàn)干區(qū)角度考慮，采用強制循環(huán)好。但強制循環(huán)不僅多消耗動力，而且由于電解槽（旭化成強制循環(huán)復極電解槽）操作壓力高，電解液循環(huán)量大，壓 差大并不十分穩(wěn)定，停車聯(lián)鎖點多等原因，使膜的壽命縮短。如美國杜邦膜用在自然循環(huán)槽上，最長壽命 8 年以上，而用在旭化成強制循環(huán)槽上，壽命也只有 3~6 年。從降低電解槽操作壓力，降低和穩(wěn)定電解槽壓差，延長膜壽命考慮，采用自然循環(huán)好。但一般自然循環(huán)，物料循環(huán)慢，電解液濃度在短時間內難以十分均勻。近年來自然循環(huán)電解槽采取一些措施，特別是自然循環(huán)復極電解槽，其循環(huán)速度幾乎與強制循環(huán)一樣，也可以使電解液濃度均勻。 （ 1）自然循環(huán)方式較強制循環(huán)省電、延長離子膜使用壽命 電解槽電極的長寬比只要合適，電解時產生的氯氣和氫氣氣泡就 能迅速上升，使電解液自然循環(huán)而達到加入的鹽水或循環(huán)堿液（含加入的純水）同電解液混合較為均勻的目的。為了使較為均勻的電解液能夠均勻分配到各個電解室中，可以在電解室的進口和出口處設置有效配件，使得各個電解室的入口和出口處的電解液中的氯化鈉濃度或氫氧化鈉濃度相差較小。既然自然循環(huán)能使電解液濃度較為均勻，在無特殊的情況下，就不需要泵來強制循環(huán)，從而可節(jié)約電力。 1）旭化成自然循環(huán)是直接向陽極室提供飽和鹽水，無外部循環(huán)，從單元槽直接排出淡鹽水。為防止加酸對鈦管的腐蝕，使相當于二次鹽水 15%的淡鹽水進行循環(huán)。為控制電解 液的溫度，陰極液要進行少量強制循環(huán)。 旭化成自然循環(huán)復極電解槽，由于在陽極室內部增設導流管，雖是自然循環(huán)，也能使單元槽陽極室內部循環(huán)量達到 ，入槽鹽水量為 ，幾乎與強制循環(huán)相同，因此不存在入槽鹽水流量減小而影響陽極液氯化鈉濃度分布均勻，降低I/c 比值及極化問題。 2）日本氯工程公司大單極自然循環(huán)離子膜電解槽（ CME），電流導電箱除使電流分布均勻外，還起到引導作用，它有助于電解液在電解槽內循環(huán)。這種循環(huán)效應可以免除外部強制循環(huán)，降低了能量的消耗。 3）由日本氯工程公司和東曹公司聯(lián)合研 制開發(fā)的一種新型復極式離子膜電解槽BiTACTM，其復極單元是凸起和凹陷部分呈波紋狀交替組成的。將通常電解槽的分隔板和導電筋板結合于一體。電解液在由下至上的流動過程中充分混合而使其濃度也保持均一的分布，如此可達到延長離子膜使用壽命的目的。 BiTACTM 開發(fā)了自然循環(huán)系統(tǒng)，在復極單元陽極的鈦板和陽極網之間使用了導流板，其內外因重力不同所產生的驅動力致使電解液進行自然循環(huán)。因此，氣體極易從電極上釋放出來，電解液分配得以均勻，從而使離子膜兩側的壓力差、溶液流量、電流分布穩(wěn)定。采用自然循環(huán)系統(tǒng)免除了外部強制性循環(huán) 裝置，更為顯著的是避免了因電解液供應不足或離子膜與陽極之間的電解液分布不均，造成離子膜表面鹽水濃度不適，膜內水含量下降而產生氣泡。自然循環(huán)系統(tǒng)所形成均勻的電解液濃度對穩(wěn)定離子膜性能和延長其使用壽命是必不可少的。 4）意大利迪諾拉公司和德國伍德公司復極槽采用的也是自然循環(huán)，雖是自然循環(huán)，但循環(huán)量并不少。如意大利迪諾拉公司復極槽陽極液自然循環(huán)量是進槽鹽水量 的 10~15 倍，陰極液自然循環(huán)量是進槽純水量的 100~200 倍，同樣可使電解液濃度分布均勻，加之電解槽操作壓力低，壓差小，又采用溢流方式，因此可以大大延長離子 膜的壽命。如德國伍德公司復極式離子膜電解槽膜壽命最高有 8 年以上的記錄。 （ 2）自然循環(huán)方式同樣可以避免氣體層腐蝕離子膜 離子膜電解槽陽極室上部通電部分氣泡率往往高達 90%以上，這種氣泡若不能及時引出，則在該處形成滯留氣層。在陽極室的上部如果形成了氯氣的滯留層，氯氣就會向膜內擴散，與陰極室反滲過來的氫氧化鈉反應生成氯化鈉結晶，造成膜的惡化。如果這種現(xiàn)象持續(xù)下去就會使膜形成針孔及裂縫。為了確保電解槽長期穩(wěn)定地運行，電解槽產生的氯氣應隨時導出槽外，以設法避免膜的上部出現(xiàn)干區(qū)。 1）旭化成強制循環(huán)復極電解槽采用大流 量強制循環(huán)，除了保證陽極液氯化鈉濃度分布均勻，提高 I/c 比值，避免極化外，還能使陽極產生的氯氣及時導出槽外，加之在陽極上部設置溢流堰（陰極亦如此），可使液體濕潤離子膜，防止干區(qū)出現(xiàn)。但強制循環(huán)復極電解槽出口軟管向上與總管相連，電解槽出口電解液是向上流入總管，阻力降大。 2）旭化成自然循環(huán)復極電解槽采用在單元槽上部非通電部位設置氣液分離室，在幾乎沒有壓力損失的情況下，從通電部位的上部把氣泡和電解液引入其內，能及時將氯氣引出槽外，避免離子膜出現(xiàn)干區(qū)（因為分離器在電解室上面并與之連成一體，相當于將電解室液面提高， 將膜全部浸沒在液體中），又不因氣體的流動使分離器液面發(fā)生波動，引起振動。 3）意大利迪諾拉公司自然循環(huán)復極電解槽出口增設一個單獨的大容量脫氣裝置，即使有泡沫存在也能進行有效氣液分離。發(fā)生電源故障時，即使在夾帶的氣體組分被完全分離情況下也有足夠的液體覆蓋離子膜。在流量異常低的情況下也有足夠的時間排除故障而不需停車。純水單獨加到各電解槽而不需要來自貯槽的強制循環(huán)，因此活性陰極上不存在因有泵而被鐵類雜質污染的危險。 4）德國伍德公司復極式自然循環(huán)電解槽陰極液、陽極液的進出口均在單元槽的下部，出口管內有一根插入單元 槽上部的 PTFE 管將氣液導出，并在電解室上部設有擋板使電解液維持較高液位，使膜通電部分盡量浸在液體中，陰、陽極室最上部分雖有少許膜未浸在液體中，但陰、陽極室中間緊貼膜（陽極側）有 PTFE 隔層，不僅氫氣不會進入氯氣中（膜發(fā)生針孔或破裂時），而且氯氣也不會與氫氧化鈉反應生成氯化鈉結晶，損壞離子膜。 5）氯工程公司大單極電解槽（ CME）氣體和液體是以層狀的溢流方式排出電解槽，這種溢流方式由于液面維持在上部槽框，所以離子膜總是能浸在電解質溶液中，這一設計特點也有助于提高離子膜的使用壽命。 6）氯工程公司和東曹公司聯(lián) 合開發(fā)的復極式自然循環(huán)電解槽（ BiTAC）采用溢流方式，單元槽內的液體和氣體呈混合狀上升，在槽頂部的槽框空間自然分離，然后氣體和液體呈分離開的狀態(tài)由出口處自然溢流出來。這種溢流方式幾乎是在無壓力變動的條件下取出氣液體，而且陽極液和陰極液的液位能保持在較高的位置，因而使膜無振動，同時避免了離子膜的通電部位裸露在氣體層的問題，延長了膜的使用壽命。 （ 3）自然循環(huán)方式利于避免離子膜振動 膜長期振動及大幅度左右搖擺，不僅影響膜的強度，而且因膜與電極的反復摩擦，使膜受到損傷。因此在設計電槽時，要想方設法減小膜的振動。 1）設計離子膜電解槽盡量采用自然循環(huán)。因為自然循環(huán)，無論是單極槽，還是復極槽，電槽壓力和壓差一般都很小，可以減小膜的振動，延長膜的使用壽命，如旭化成自然循環(huán)復極電解槽，因電槽壓力和壓差小，電解液流量和電流變化對壓差影響很小，壓差很穩(wěn)定。德國伍德公司和意大利迪諾拉公司復極槽，因采用的是自然循環(huán)，電槽壓力和壓差小，壓差很穩(wěn)定。單極式離子膜電解槽采用自然循環(huán)更是如此。 2）單極和復極式自然循環(huán)電解槽出口放置氣液分離器和采取溢流方式，這樣設計可以穩(wěn)定電槽出口壓力，減小膜的振動。如氯工程公司大單極 CME 電解槽采取溢流方式，氣體和液體以層狀的溢流方式排出電解槽，這種溢流方式結合導電箱中自然循環(huán)效應，能將單元槽中的壓力波動減到最小，因而可以使離子膜達到較長的壽命。又如旭化成復極式自然循環(huán)電解槽，采用在單元槽上部非通電部位放置氣液分離器并溢流，幾乎無阻力降，不會因氣體的流動而使液面發(fā)生波動，引起振動。再如意大利迪諾拉復極式自然循環(huán)電解槽，在其出口增設一個單獨的大容量脫氣裝置，氣、液單獨排放，保證了最小的壓力波動，壓力波動降低到僅為 196～ 392Pa。還有日本氯工程公司和東曹公司聯(lián)合開發(fā)的 BiTACMT復極式自然循環(huán)電解槽采 用溢流方式，使膜無振動。 3）自然循環(huán)離子膜電解槽，因進槽電解液流量和壓力都很低，電解液濃度在槽內分配均勻是靠槽內氣升效應或有特殊裝置使其自然循環(huán)，加之電解槽出口一般皆 設有氣液分離器并采用溢流方式，因此電槽壓力和壓差控制皆低，且穩(wěn)定，故膜振動小。 4）強制循環(huán)離子膜電解槽，一般壓力下能減少離子膜的擺動，這樣既能減少離子膜的摩擦損失，又能減少和避免因膜振動而出現(xiàn)的陽極液極化現(xiàn)象，從而延長膜和電極的壽命。但強制循環(huán)離子膜電解槽，因進出槽電解液流量和壓力大，電解槽壓力控制若太高，不僅對電解槽密封要求更嚴格，而且對 電解槽操作也要進一步強化，不然將使膜受到損傷。為了使膜緊貼在陽極上不發(fā)生振動，又要不使膜、電極和墊片受到損害，不僅要控制電解槽適當的壓力，而且要使陰極室的壓力大于陽極室的壓力，即保持一定的正壓差。若正壓差過小，不僅易使槽電壓上升，而且使壓差波動，膜因振動而使之受到反復摩擦而損傷。欲使電解槽壓差穩(wěn)定，旭化成復極式強制循環(huán)電解槽主要控制電解槽出口氯氣、氫氣壓力，而使氯氣、氫氣壓力穩(wěn)定，工業(yè)生產中采取自動串級調節(jié)，在氯、氫氣壓力穩(wěn)定的情況下，壓差的穩(wěn)定主要取決于電解液流量的穩(wěn)定。 另外，旭化成復極式強制循環(huán)電解槽 ，在陰極液側電解槽出口聯(lián)接口焊上不銹鋼（或鎳）插入管以穩(wěn)定陰極室的壓力。在陽極液側電解槽出口聯(lián)接口焊上電解插入管以穩(wěn)定陽極室的壓力。在運轉中曾發(fā)現(xiàn)陰極出口插入管開焊松動，造成堿液湍流使膜因振動而損傷，后將陰極室出口插入管與槽出口連接口由點焊改成螺扣連接，這樣就可以避免因短節(jié)開焊或漏液時（陰極出口插入管由不銹鋼改鎳，發(fā)現(xiàn)漏液及時更換）出現(xiàn)堿液湍流而造成膜的損傷。 通過以上論述、比較的結果表明，電解液自然循環(huán)方式在節(jié)約電力、保持離子膜性能并延長其使用壽命、降低電槽壓力和壓差、易于操作和控制方面較強制循環(huán)方式顯出 優(yōu)勢。因此擬定選擇高電密自然循環(huán)復極式電解槽工藝技術方案。 根據目前設計規(guī)模，考慮生產穩(wěn)定安全性，電解工藝擬設計 二 條線，單條線滿足 20 萬噸 /年燒堿的生產能力。 鹵水處理 及一次鹽水 （ 1） 鹵水處理 鹵水來自采鹵廠，通過鹵水管送到一鹵水池，在此加入氯水或尾氯氣進行脫氨后，再加一定量的試劑后脫除碘，進入一吸附床，將碘除去。同時也 設原鹽堆場，也考慮化鹽的方式操作 。 （ 2）一次鹽水 一次澄清鹽水的制備是氯堿生產工藝至關重要的工段，精制效果的好壞直接影響產品的質量和產量。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α 纖維素預涂敷的炭素燒結管過濾器。即先將含精制反應產生的 CaCO Mg(OH) BaSO4等沉淀物的粗鹽水經過澄清桶沉降，再經虹吸式砂濾器、α 纖維素預涂敷的炭素燒結管過濾器，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，生產運行穩(wěn)定，大多數氯堿企業(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嘗識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。在飽和粗鹽水中先投加入 NaOH、 NaClO