【正文】 冷卻水由上進(jìn)下出，乙炔氣體由下進(jìn)上出。 清凈塔：含有雜質(zhì)氣體的乙炔氣體下進(jìn)上出 ， NaClO 溶液由上向下噴淋。 NaClO 溶液的 pH在 78 之間。 NaClO 溶液與乙炔氣體接觸，吸收其中的 H2S， PH3 等氣體雜質(zhì)，防止 PH3 接觸空氣自燃，從而引起乙炔發(fā)生爆炸。 中和塔：用 1015％的 NaOH 堿液進(jìn)一步除去乙炔氣體中所含的酸性氣體雜質(zhì)。氣體上進(jìn)下出，堿液上進(jìn)下出。 冷凝器：冷凝器的主要作用為冷凝乙炔氣體中所含的水分。且乙炔經(jīng)前面各項(xiàng)操作后，溫度明顯處于偏高狀態(tài)，此高溫氣體接觸空氣極易發(fā)生爆炸而造成安全事故，所以出料前需經(jīng)冷凝器降溫。其利用管外的噴淋水部分蒸發(fā)時(shí)吸收盤(pán)管內(nèi)高溫氣體的熱量而使水 蒸汽逐漸由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)。氣體上進(jìn)下出，管外用水噴淋。 主要 工藝參數(shù) 表 34 粗乙炔的純度 %到 % 硫含量 0 磷含量 %到 % 次鈉濃度 % 經(jīng)冷卻的粗乙炔溫度 45到 60度 發(fā)生器氣相溫度 88到 90度 發(fā)生器固相溫度 為 95到 100度 單臺(tái)發(fā)生器產(chǎn)量為 2500標(biāo)準(zhǔn)立方米乙炔每小時(shí) 排渣機(jī)出口處電石渣水解率為 %到 % 排渣機(jī)口的乙炔濃度為 % 離子膜電解工段 實(shí)習(xí)目的 掌握 離子膜電解 工段的工藝流程； 了解 離子膜電解 工段 的工藝參數(shù)； 基本原理 直 流電作用下使食鹽水溶液發(fā)生如下反應(yīng) ： 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑ +Cl2↑ 14 極反應(yīng)方程式為：陽(yáng)極： 222Cl e Cl? ? ? ? 陰極 ： 2 2 2H O e O H H?? ? ? ? 隔膜法電解是利用多孔滲透性的隔膜材料作為隔層，把陽(yáng)極產(chǎn)生的氯與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉和氫分開(kāi)，以免它們混合后發(fā)生爆炸和生成氯酸鈉。由于過(guò)程產(chǎn)生的氯和燒堿是強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，陽(yáng)極材料和 隔膜材料必須選擇耐腐蝕材料。所以陽(yáng)極的材料為鈦 之所以采用離子膜電解，是因?yàn)殡x子膜具有高的化學(xué)穩(wěn)定性，優(yōu)良的電化學(xué)性，穩(wěn)定的操作性能，較高的機(jī)械強(qiáng)度和使用的方便性。離子膜主要種類(lèi)有氟羧酸膜，氟磺酸膜及氟磺酸 /羧酸復(fù)合膜，安徽氯堿化工集團(tuán)采用的是氟磺酸 /羧酸復(fù)合膜。 離子交換膜是一種能耐氯堿腐蝕的陽(yáng)離子交換膜，它由帶負(fù)電荷的固定離子（如 R—SOR—COO等），同一個(gè)帶正電荷的對(duì)離子（如 H+、 Na+）形成靜電鍵。磺酸型陽(yáng)離子交換膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為： RSO3H+（ Na+） O 固定離子對(duì)離子活性集團(tuán)中的陽(yáng) 離子（ Na+）與水溶液中Na+進(jìn)行交換并透過(guò)膜，而活性集團(tuán)中的固定離子 (SO32)則具有 Cl和 OH使它們不能透過(guò)離子膜，從而獲得高濃度的氫氧化鈉溶液。 從以上分析可知，由于離子交換膜的阻隔作用，氯離子滲入陰極室、氫氧根離子反遷移入陽(yáng)極室的量應(yīng)是極少的。因此離子交換膜法電解生成的堿液內(nèi)含鹽量極少、堿的質(zhì)量較高，而且副反應(yīng)少，使得電流效率更高。 工藝流程 及流程圖 離子膜法電解過(guò)程如圖 34 所示，飽和精鹽水加入陽(yáng)極室，通電時(shí)鈉離子可以自由通過(guò)交換膜而進(jìn)入陰極室，而氯離子因受到固定陰離子的同電荷排 斥作用難以通過(guò)，被阻擋在陽(yáng)極室。 Na+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜遷移至陰極室，在此與 OH形成 NaOH， Cl在陽(yáng)極表面放電產(chǎn)生 Cl2 逸出，消耗掉 NaCl 后鹽水濃度降低，因此在陽(yáng)極室將有淡鹽水排出。在陰極室，水中的 H+放電生成 H2 逸出，促使水電離，電極反應(yīng)后剩余的 OH在溶液中與從陽(yáng)極室遷移來(lái)的 Na+形成 NaOH 溶液。因而，需向陰極室補(bǔ)充一定量的去離子水，并通過(guò)調(diào)節(jié)陰極室的去離子水的量，可得到一定濃度的燒堿溶液。 34 離子交換膜電解示意圖 15 圖 35 離子膜電解工藝流程圖 主要設(shè)備介紹 電解槽：電解工序采用 12 臺(tái)日本 CEC 公司的 Bi Tac 825 復(fù)極式電解槽 ,共分兩列 ,每列1 組 ,每組 6 臺(tái)。每組各配整流變壓器和整流器 ,可同時(shí)運(yùn)行 ,也可獨(dú)立運(yùn)行。 螯合樹(shù)脂塔：進(jìn)離子膜電解槽的鹽水質(zhì)量要求其鈣鎂含量在 20ppb 以下，因此在一次鹽水的基礎(chǔ)上必須進(jìn)行二次精制。其精制方法是采用螯合樹(shù)脂塔。螯合樹(shù)脂塔里 含有一種螯合樹(shù)脂，它具有 COONa，這個(gè)基團(tuán)可以和鹽水中的 Ca2+、 Mg2+進(jìn)行陽(yáng)離子交換，通過(guò)這種方法將鹽水中的 Ca2+、 Mg2+雜質(zhì)除掉。當(dāng)這種離子交換達(dá)到飽和的時(shí)候，可以再生。該廠中使用 3 臺(tái)螯合樹(shù)脂塔串聯(lián)使用，二次鹽水進(jìn)入塔前要先加熱到 65℃。 碳素纖維管過(guò)濾器：二次鹽水精制 中螯合樹(shù)脂只能除去鹽水中的鈣鎂離子，而不能去掉鹽水中的懸浮物 。因此鹽水進(jìn)入螯合樹(shù)脂塔前需要過(guò)濾，為了使螯合樹(shù)脂塔處于良好的工作狀態(tài)。一般要求鹽水中的懸浮物在 1ppm 以下，如使用傳統(tǒng)的砂濾器往往不能符合要求。故炭素管過(guò)濾器和葉片過(guò) 濾器，如圖 36： 16 圖 36 碳素纖維管過(guò)濾器 主要工藝參數(shù) 表 35 單槽氯中含氫量 ≤ 1． 0％ 氯氣總管中含氫量 ≤ 0． 4％ 單槽氯中含氧量 ≤ 3． 0％ 氯氣總管中含氧量 ≤ 3％ 電解液總管濃度 130177。 5g／ L 單槽電解液濃度 90～ 140g／ L 氧氣總管氫純度 ≥ 98％ 電解槽槽溫 80～ 105℃ 氯氣總管壓力 0～－ 50Pa 氫氣總管壓力 0～ 50Pa 對(duì)地電壓偏差 (總電壓 ≤ 10％ 電解槽陽(yáng)極電流效率 ≥ 90％ 氯氫處理工段 掌 握 氯氫處理 工段的工作原理； 掌握 氯氫處理 工段的工藝流程 ； 17 氯氫 處理基本原理 電解槽出來(lái)的濕氯氣，有較高的溫度，并伴有大量水汽及夾帶鹽分等雜質(zhì)。這種濕氯氣對(duì)鋼鐵及大多數(shù)余屬有強(qiáng)烈地腐蝕作用，只有某些金屬或非金屬材料在一定條件下能抵抗?jié)衤葰獾母g。因而使得生產(chǎn)及輸送極不方便，但干燥的氯氣對(duì)鋼鐵等常用材料的腐蝕在通常條件下是較小的，所以將濕氯氣除水的干燥操作是生產(chǎn)和使用氯氣的過(guò)程中所必須的。通常采用的方法是先用冷卻氣體的方法使?jié)衤葰庵械拇蟛糠炙淠?，然后用干燥劑以進(jìn)一步除去其水分，達(dá)到氯 氣干燥的目的。生產(chǎn)中使用的氯氣需要有一定的壓力以克服輸送系統(tǒng)的阻力，并滿足用戶對(duì)對(duì)氯氣壓力的要求，通常在氯氣干燥處理以后用壓縮方法增高壓力進(jìn)行輸送。因此，氯氣處理工序的主要任務(wù)是將濕氯氣冷卻、干燥和加壓輸送，并為了保證電解工序勞動(dòng)條件和干燥氯氣的純度， 氯氣首先要進(jìn)行水洗，將原氯氣中含的鹽、堿洗掉，然后進(jìn)行冷卻，將氯氣的溫度控制在1217℃，氯氣的溫度不能太低，當(dāng)氯氣的溫度達(dá)到 ℃時(shí)，氯氣能和水結(jié)合生成 Cl2 8H2O，這樣會(huì)形成結(jié)晶堵塞管路。降溫后的氯氣再經(jīng)濃 H2SO4 進(jìn)一步除水。除水后的干氯氣需進(jìn) 行液化灌裝。 含鹽水溶液電解所產(chǎn)生的氫氣具有較高的純度，一般在 99． 5%— 99． 9%，生產(chǎn)控制在 98％以上。隔膜法氫氣中還含有二氧化碳、一氧化碳、氧氣、氮?dú)?、氯氣及氮化物等? 從電解槽出來(lái)的氫氣，其溫度稍低于電解槽槽溫，并含有飽和水蒸汽，同時(shí)還帶有鹽和堿的霧沫。所以在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行冷卻和洗滌，冷卻后的氫氣由氫氣壓縮機(jī)壓縮到一定壓 力后經(jīng)氫氣分配站送到氫氣柜及用氫部門(mén)。 工藝流程簡(jiǎn)述 含水 80%的氯氣經(jīng)過(guò)鈦冷卻器使水冷卻，然后經(jīng)過(guò)水霧捕集器使水降到 10%以下，然后通過(guò)含有濃硫酸的干燥器 使水降到 200ppm，再將氣體通入酸霧捕集器再一次除雜，最后通過(guò)透平機(jī)壓縮成液氯。 氫氣經(jīng)過(guò)洗滌塔，然后進(jìn)入冷卻器，此時(shí)一部分其他進(jìn)入壓縮機(jī)準(zhǔn)備與 Cl2 反應(yīng)器，另一部分通入氫氣儲(chǔ)罐，進(jìn)入片堿工段 18 圖 37氯氫處理工藝流程圖 部分設(shè)備及作用 透平機(jī)：通過(guò)透平機(jī)壓縮導(dǎo)致負(fù)壓操作，因?yàn)?Cl2 帶有一定的危險(xiǎn)性，所以需要負(fù)壓操作。 干燥器：通過(guò)硫酸進(jìn)行干燥，硫酸的流向與氣體的流向相反，這樣可以增加其吸收效率。 水霧捕集器：通過(guò)隔板做到氣液分離，使水降到 10%以下。 主要工藝控制指標(biāo) 表 36 水霧捕集器含水量 10% 干燥塔含水量 200ppm 19 氯化氫合成 工段 實(shí)習(xí)目的 掌握 氯氫處理 工段的工作原理； 了解 氯氫處理 工段的工藝 參數(shù) ； 基本原理 本工段任務(wù)是將來(lái)自氫處理，純度大于 98％ 的 純化 氫氣 ,與來(lái)自氯處理 ,純度大于 95％、含氫小于 ％ (或液化尾氣純度大于 75％，含氫小于 3． 5％ )的 純化 氯氣，在合成爐內(nèi) 以 :1的比例 燃燒合成為氯化氫 （氯氣過(guò)量會(huì)導(dǎo)致與乙炔反應(yīng)爆炸） ，經(jīng)冷卻至常 溫后 ,在降膜吸收塔用 水吸收制成 3l％的商品鹽酸。另外將一部分冷卻后的氯化氫冷凍脫水 ,使其含水量降至 ％以下，用納氏泵壓送至聚氯乙烯車(chē)間，供乙炔合成氯乙烯之用。 工藝流程 及流程圖 氫氣由電解陽(yáng)極室出來(lái)經(jīng)過(guò)洗滌，冷卻，干燥后進(jìn)入緩沖罐，然后再進(jìn)入穩(wěn)壓罐，最后進(jìn)入合成爐與氯氣反應(yīng)。 氯 氣由電解陽(yáng)極室出來(lái)后 經(jīng)冷卻、干燥、凈化，用氯氣離心式壓縮機(jī)送至本工序氯氣緩沖器，并在穩(wěn)壓罐內(nèi)經(jīng) 節(jié)流穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，氯氣壓力為 進(jìn)入合成爐燃燒器，其氯氣純度 95%以上 。也有使用液化氯氣，送往本工序尾氣緩沖器，經(jīng)節(jié)流 調(diào)節(jié)進(jìn)入合成爐燃燒器，其氯氣純度 70％以上，含氫 ％以 下。 原料氯氣和氫氣經(jīng)節(jié)流控制，以 ︰ ～ 1． 10 的比例在合成爐中混合燃燒。合成后的氯化氫氣體，用常溫水冷卻，把冷卻器出口的氣相溫度降至常溫。其中一部分會(huì)進(jìn)降膜式吸收塔與來(lái)自尾部吸收塔的稀鹽酸經(jīng)分液管并流而下，吸收成 3l％鹽酸去貯槽；而未被吸收的氯化氫尾氣與頂部加入的水在尾氣填料塔中逆流接觸被吸收成 1l％左右的稀酸，然后再去降膜式吸收塔 ,合格的尾氣由鼓風(fēng)機(jī)抽送放空 ,另一部分氯化氫經(jīng)冷凍干燥除霧經(jīng)泵打到氯乙烯合成工段。 20 圖 38 合成氯化氫制取鹽酸工藝流程圖 主要設(shè)備及作用 緩沖器 緩沖器位于氯氣離心式壓縮機(jī)出口，進(jìn)合成爐阻火閥門(mén)之前。它是一個(gè)臥式的圓筒體，兩端為橢圓形封頭，詳見(jiàn)圖 24。其上部有 人孔便于清理，底部 有排凈口，旁路 還 有穩(wěn)壓裝置。它的 作用在于使氯氣流緩沖減壓 ,配上穩(wěn)壓自控。 可以 有效地控制、調(diào)節(jié)氯氣壓力。為穩(wěn)定合成爐生產(chǎn)，調(diào)節(jié)進(jìn)爐氯、氫配比起 到了 重要 的 平衡作用。 圖 39 緩沖器 合成爐 合成爐分為