【正文】 根據(jù)同類(lèi)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、 。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)。 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)。離子膜法制堿的一大優(yōu)勢(shì)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。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。從計(jì)算及分析來(lái)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。 經(jīng)過(guò)對(duì)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。 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。 一般采用兩段干燥； 也有采用三段填料塔或四段填料塔干燥，雖然投資大、維修工作量也大，但是干燥效果較好、操作也相對(duì)方便；還有采用一段五層泡沫塔的，但由于制造及安裝要求高，重復(fù)性很差，不宜推廣。氯氣冷凝下來(lái)的氯水回收送鹵水池脫氨 。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。 氯氣處理系統(tǒng)分為冷卻、干燥、輸送三部分。 淡鹽水脫氯擬設(shè)計(jì) 一 條線，單條線滿足 36 萬(wàn)噸 /年燒堿配套的淡鹽水脫氯能力。另一種采用真空脫氯法，該法脫氯效果較好，通過(guò)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。 二次鹽水精制擬采用 2 條線螯合樹(shù)脂塔工藝，單條線鹽水處理能力 18 萬(wàn)噸 /年。 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。 二次鹽水精制的主要工藝設(shè)備是螯合樹(shù)脂塔，分二塔式和三塔式流程。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(shù)脂處理。本項(xiàng)目建議采用膜除硝工藝，并生產(chǎn)芒硝產(chǎn)品。傳統(tǒng)的 BaCL2澄清桶除硫酸根工藝，由工藝成熟、投資省，故大多數(shù)化工廠均采用此法；但由于此工藝耗精制劑 BaCL2，運(yùn)行成本增加，由于 BaCL2的毒性，保存很不方便。擬采用 4 套預(yù)處理器，單套處理能力 18 萬(wàn)噸 /年燒堿匹配的鹽水處理能力，膜過(guò)濾采用兩條線，單條線 18 萬(wàn)噸 /年燒堿匹配的鹽水處理能力。膜過(guò)濾工藝：自動(dòng)化運(yùn)行，操作平穩(wěn)、鹽水質(zhì)量好 ，取消了預(yù)涂 α纖維素工藝，降低生產(chǎn)成本。在飽和粗鹽水中先投加入 NaOH、 NaClO、 FeCl3，其主要作用是消除高鎂、高天然有機(jī)物及水不溶物，將鹽水通過(guò)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(guò)濾器，經(jīng)該過(guò)濾器可以一次性得到滿足離子交換螯合樹(shù)脂塔進(jìn)液指標(biāo)的一次精鹽水。近幾年有些氯堿廠在一次鹽水精制工藝中嘗識(shí)了預(yù)處理技術(shù)和膜過(guò)濾器分離技術(shù)。即先將含精制反應(yīng)產(chǎn)生的 CaCOMg(OH) BaSO4 等沉淀物的粗鹽水經(jīng)過(guò)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(guò)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(shù)脂塔。 （ 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。 鹵水處理 及一次鹽水 （ 1） 鹵水處理 鹵水來(lái)自采鹵廠，通過(guò)鹵水管送到一鹵水池，在此加入氯水或尾氯氣進(jìn)行脫氨后，再加一定量的試劑后脫除碘，進(jìn)入一吸附床，將碘除去。因此擬定選擇高電密自然循環(huán)復(fù)極式電解槽工藝技術(shù)方案。在運(yùn)轉(zhuǎn)中曾發(fā)現(xiàn)陰極出口插入管開(kāi)焊松動(dòng)，造成堿液湍流使膜因振動(dòng)而損傷，后將陰極室出口插入管與槽出口連接口由點(diǎn)焊改成螺扣連接，這樣就可以避免因短節(jié)開(kāi)焊或漏液時(shí)（陰極出口插入管由不銹鋼改鎳，發(fā)現(xiàn)漏液及時(shí)更換）出現(xiàn)堿液湍流而造成膜的損傷。 另外，旭化成復(fù)極式強(qiáng)制循環(huán)電解槽 ，在陰極液側(cè)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。若正壓差過(guò)小，不僅易使槽電壓上升，而且使壓差波動(dòng)，膜因振動(dòng)而使之受到反復(fù)摩擦而損傷。但強(qiáng)制循環(huán)離子膜電解槽，因進(jìn)出槽電解液流量和壓力大，電解槽壓力控制若太高， 不僅對(duì)電解槽密封要求更嚴(yán)格，而且對(duì) 電解槽操作也要進(jìn)一步強(qiáng)化，不然將使膜受到損傷。 3）自然循環(huán)離子膜電解槽，因進(jìn)槽電解液流量和壓力都很低，電解液濃度在槽內(nèi)分配均勻是靠槽內(nèi)氣升效應(yīng)或有特殊裝置使其自然循環(huán)，加之電解槽出口一般皆設(shè)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(dòng)小。再如意大利迪諾拉復(fù)極式自然循環(huán)電解槽，在其出口增設(shè)一個(gè)單獨(dú)的大容量脫氣裝置，氣、液?jiǎn)为?dú)排放，保證了最小的壓力波動(dòng)，壓力波動(dòng)降低到僅為 196～ 392Pa。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(jié)合導(dǎo)電箱中自然循環(huán)效應(yīng)，能將單元槽中的壓力波動(dòng)減到最小，因而可以使離子膜達(dá)到較長(zhǎng)的壽命。單極式離子膜電解槽采用自然循環(huán)更是如此。因?yàn)樽匀谎h(huán)，無(wú)論是單極槽，還是復(fù)極槽，電槽壓力和壓差一般都很小，可以減小膜的振動(dòng)，延長(zhǎng)膜的使用壽命，如旭化成自然循環(huán)復(fù)極電解槽，因 電槽壓力和壓差小，電解液流量和電流變化對(duì)壓差影響很小，壓差很穩(wěn)定。因此在設(shè)計(jì)電槽時(shí)，要想方設(shè)法減小膜的振動(dòng)。這種溢流方式幾乎是在無(wú)壓力變動(dòng)的條件下取出氣液體，而且陽(yáng)極液和陰極液的液位能保持在較高的位置，因而使膜無(wú)振動(dòng)，同時(shí)避免了離子膜的通電部位裸露在氣體層的問(wèn)題，延長(zhǎng)了膜的使用壽命。 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(zhì)溶液中，這一設(shè)計(jì)特點(diǎn)也有助于提高離子膜的使用壽命。純水單獨(dú)加到各電解槽而不需要來(lái)自貯槽的強(qiáng)制循環(huán)，因此活性陰極上不存在因有泵而被鐵類(lèi)雜質(zhì)污染的危險(xiǎn)。發(fā)生電源故障時(shí)，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。 2）旭化成自然循環(huán)復(fù)極電解槽采用在單元槽上部非通電部位設(shè)置氣液分離室，在幾乎沒(méi)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(nèi)，能及時(shí)將氯氣引出槽外，避免離子膜出現(xiàn)干區(qū)（因?yàn)榉蛛x器在電解室上面并與之連成一體，相當(dāng)于將電解室液面提高， 將膜全部浸沒(méi)在液體中），又不因氣體的流動(dòng)使分離器液面發(fā)生波動(dòng)，引起振動(dòng)。 1）旭化成強(qiáng)制循環(huán)復(fù)極電解槽采用大流 量強(qiáng)制循環(huán)，除了保證陽(yáng)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(yáng)極產(chǎn)生的氯氣及時(shí)導(dǎo)出槽外，加之在陽(yáng)極上部設(shè)置溢流堰（陰極亦如此），可使液體濕潤(rùn)離子膜，防止干區(qū)出現(xiàn)。如果這種現(xiàn)象持續(xù)下去就會(huì)使膜形成針孔及裂縫。 （ 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(yáng)極室上部通電部分氣泡率往往高達(dá) 90%以上，這種氣泡若不能及時(shí)引出，則在該處形成滯留氣層。如意大利迪諾拉公司復(fù)極槽陽(yáng)極液自然循環(huán)量是進(jìn)槽鹽水量的 10~15 倍，陰極液自然循環(huán)量是進(jìn)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(zhǎng)離子 膜的壽命。自然循環(huán)系統(tǒng)所形成均勻的電解液濃度對(duì)穩(wěn)定離子膜性能和延長(zhǎng)其使用壽命是必不可少的。因此，氣體極易從電極上釋放出來(lái)，電解液分配得以均勻，從而使離子膜兩側(cè)的壓力差、溶液流量、電流分布穩(wěn)定。電解液在由下至上的流動(dòng)過(guò)程中充分混合而使其濃度也保持均一的分布，如此可達(dá)到延長(zhǎng)離子膜使用壽命的目的。 3）由日本氯工程公司和東曹公司聯(lián)合研 制開(kāi)發(fā)的一種新型復(fù)極式離子膜電解槽 BiTACTM，其復(fù)極單元是凸起和凹陷部分呈波紋狀交替組成的。 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(dǎo)電箱除使電流分布均勻外，還起到引導(dǎo)作用，它有助于電解液在電解槽內(nèi)循環(huán)。為控制電解 液的溫度，陰極液要進(jìn)行少量強(qiáng)制循環(huán)。 1）旭化成自然循環(huán)是直接向陽(yáng)極室提供飽和鹽水，無(wú)外部循環(huán)，從單元槽直接排出淡鹽水。為了使較為均勻的電解液能夠均勻分配到各個(gè)電解室中，可以在電解室的進(jìn)口和出口處設(shè)置有效配件，使得各個(gè)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。近年來(lái)自然循環(huán)電解槽采取一些措施，特別是自然 循環(huán)復(fù)極電解槽，其循環(huán)速度幾乎與強(qiáng)制循環(huán)一樣，也可以使電解液濃度均勻。從降低電解槽操作壓力，降低和穩(wěn)定電解槽壓差，延長(zhǎng)膜壽命考慮，采用自然循環(huán)好。但強(qiáng)制循環(huán)不僅多消耗動(dòng)力，而且由于電解槽（旭化成強(qiáng)制循環(huán)復(fù)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(chē)聯(lián)鎖點(diǎn)多等原因，使膜的壽命縮短。除美國(guó) ELTECH Systems 公司 MGC單極槽（陰極液）、日本旭化成復(fù)極槽及德山曹達(dá)復(fù)極槽曾是采用強(qiáng)制循環(huán)外，其余無(wú)論是單極槽，還是復(fù)極槽皆采用自然循環(huán)。 電解液自然循環(huán)與強(qiáng)制循環(huán)工藝技術(shù)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(qiáng)制循環(huán)兩種，各有優(yōu)缺點(diǎn)。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。 （ 5）通過(guò)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。 （ 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)。 （ 2）選用復(fù)極槽，單臺(tái)槽能力大，臺(tái)數(shù)少，便于管理。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。 單極槽、復(fù)極槽特點(diǎn)對(duì)照表 表 411 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(chē)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(yáng)極更換 陽(yáng)極拆下后可重涂 除個(gè)別陽(yáng)極拆下后可重涂外，一般陽(yáng)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 序 號(hào) 項(xiàng) 目 單極槽 復(fù)極槽 12 變流效率 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(chē)對(duì)生產(chǎn)的影響 單槽故障對(duì)系統(tǒng)影響小、開(kāi)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。 單、復(fù)極電槽特點(diǎn)見(jiàn)表 411。 目前世界各地區(qū)離子膜法燒堿總能力已達(dá) 6000 萬(wàn)噸 /年，我國(guó)自 1986 年首套引進(jìn)日本旭化成公司 1 萬(wàn)噸 /年離子膜電解生產(chǎn)燒堿技術(shù)裝置在鹽鍋峽化工廠投入運(yùn)轉(zhuǎn)以來(lái)，又相繼引進(jìn)了日本旭硝子、旭化成、德山曹達(dá)及氯工程；意大利迪諾拉，英國(guó) ICI，美國(guó) ELTECH Systems，伍德迪諾拉，德國(guó)伍德等公司數(shù)十套離子膜燒堿裝置，連同國(guó)產(chǎn)化的技術(shù)裝置，目前國(guó)內(nèi)離子膜法燒堿裝置總生產(chǎn)能力達(dá)280 萬(wàn)噸 /年， 已占氯堿總能力的 27%以上。離子膜法燒堿 是當(dāng)今世界最新制堿技術(shù)。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。 液氯質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 表 335 指 標(biāo) 名 稱(chēng) 指 標(biāo) 優(yōu)等品 一等品 合格品 氯含量 %（ V/V） ≥ 水分含量 %（ m/m） ≤ 氫氣 離子交換膜法電解聯(lián)產(chǎn)濕氫氣參照?qǐng)?zhí)行引進(jìn)合同質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表 336。 50%液堿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 表 332 指 標(biāo) 名 稱(chēng) 指 標(biāo) 氫氧化鈉（ NaOH）， % ≥ 50 % (wt) 氯化鈉（ NaCl）， % ≤ 80 ppm 三氧化二鐵（ Fe2O3）， % ≤ % (wt) 碳酸鈉（ Na2CO3）， % 800 ppm 99%固堿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 表 333 指標(biāo)名稱(chēng) 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）， % ≤ 三氧化二鐵 （ Fe2O3）， % ≤ 指標(biāo)名稱(chēng) 指 標(biāo) 優(yōu)級(jí)品 一級(jí)品 鎳 % ≤ 片堿規(guī)格 厚度 ： ~ 粒堿規(guī)格 粒徑： ~