离子膜系统介绍

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1、1、车间概况项目以固体原盐为原料，采用离子膜电解技术生产液体烧碱，采用国内先进 技术生产液氯、盐酸、99%片碱。主要工序包括：一次盐水精制工序、电解工序 （包括二次盐水精制和淡盐水脱氯）、氯气处理工序、氢气处理工序、废气处理 工序、液氯工序、氯化氢合成工序、蒸发及片碱工序、公用工程及辅助工程（包 括循环水站、脱盐水软水站、厂区管网、给排水、冷冻空压站、液体罐区等）。产品方案：项目建成投产后年产烧碱20万吨（折百），其中32%烧碱10万 吨（折百），50%的烧碱5万吨（折百），99%的片碱5万吨，液氯4.29万吨，盐 酸6万吨。40万吨/年（一期）烧碱项目采用世界上最先进的离子膜制碱技术，与我国

2、 传统的隔膜法、水银法相比，该技术具有能耗低、成本低、产品质量高、三废污 染小（不存在隔膜法的石棉绒和水银法的汞污染，为清洁工艺）、操作管理方便 等优点。2、工艺流程简述（1）一次盐水工序原盐进入化盐桶，用电解工序返回的淡盐水、装置回收水和补充水溶解制得 饱和粗盐水。粗盐水在流入前反应槽之前于前折流槽内按工艺要求，分别加入精制剂氢氧 化钠、次氯酸钠溶液，在前反应槽内粗盐水中的镁离子与精制剂氢氧化钠反应生 成氢氧化镁，菌藻类、腐殖酸等有机物则被次氯酸钠氧化分解成为小分子有机物； 然后用加压泵将前反应槽内的粗盐水送出，在气水混合器中与空气混合后进入加 压溶气罐再进入预处理器，并在预处理器进口加Fe

3、Cl3溶液，经过预处理后的盐 水进入折流槽，加碳酸钠后进入后反应槽，盐水中的钙离子与碳酸钠反应形成碳 酸钙沉淀，充分反应后的盐水进入中间槽，经过滤器进料泵打入膜过滤器，过滤 后的精盐水加入亚硫酸钠溶液除去盐水中的游离氯后进入一次盐水贮槽；过滤器 截留的滤渣排入渣桶。过滤膜运行一定时间后，为了保持较高的过滤能力和较低 的过滤压力，须用15%盐酸进行化学再生。从预处理器排出的泥浆也贮存于渣桶，渣桶中的盐泥浆再用盐泥泵送入盐泥 压滤机脱水，回收的盐水返回用作化盐水用，滤饼用汽车送出界区。(2) 二次盐水工序为了保证进槽的盐水质量，一次盐水精制工序来的一次盐水需进入离子交换 树脂塔进一步将盐水中微量C

4、a2+、Mg2+等多价阳离子除去，使其含量小于规定 值。来自一次盐水工序的过滤精盐水进入离子交换树脂塔除钙、镁离子至小于 20ppb，然后加酸调节pH值后进入盐水高位槽，再自流进入电解槽。失去交换能力的螯合树脂要用酸、碱及纯水每24小时自动再生一次。再生 过程大致可分为：加纯水排放盐水、纯水返洗、酸再生、纯水冲洗、碱再生、纯 水冲洗、过滤盐水置换等步骤。再生过程中排放的盐水、返洗排放纯水和盐水置换时排放的盐水，排放至回 收盐水贮槽，然后由回收盐水泵送至盐水一次精制工序作为化盐水用。而酸碱再 生时产生的酸性及碱性废水则收集在废水贮槽中，再经废水泵送至废水处理。(3) 电解工序二次精盐水由盐水高位

5、槽流入电解槽的阳极室进行电解。盐水经电解被分解 产生氯气。反应式如下所示：NaCl - e - Na+ + 1/2 Cl2 t电解后的低浓度盐水称为淡盐水流入淡盐水受槽，然后送脱氯塔脱氯。在电解阴极室，水被分解产生氢气，反应式如下：H2O + e - OH- + 1/2 H2 tOH-与由阳极室迁移来的Na+结合生成32%碱溶液。电解槽生成的32%碱液流到碱液受槽。一部份与纯水混合后返回电解槽的阴 极室，而另一部分冷却后作为产品直接送出界区。电解槽阳极室和阴极室产生的Cl2和H2被分别送至氯处理和氢处理工序。(4) 淡盐水脱氯电解产生的淡盐水进入脱氯塔，在真空下溶解在淡盐水中的游离氯被脱出，

6、脱氯后的淡盐水含游离氯约30mg/l经加入碱调节PH后加入Na2SO3溶液进一步 除去游离氯。脱氯后的淡盐水送至一次盐水工序。脱氯分离出的氯气经脱氯塔冷 凝器冷却、分离水分后由真空泵送氯气总管。由于淡盐水在脱氯后又返回一次盐水工序重饱和，如此循环使用，导致淡盐 水中的氯酸盐含量累积增高。为了分解在电解槽阳极室生成的氯酸盐，有一部分 淡盐水送至氯酸盐反应槽并加入过量盐酸，使氯酸盐分解成氯化钠和氯气并加以 回收。（5）蒸发固碱工序75 r的32%的NaOH溶液被加入第一级降膜蒸发器。该蒸发器的物料侧的压 力为95毫巴绝压（71.3乇真空度），碱液一次流过该蒸发器,浓度被32%提升至约 36%.产生

7、的二次蒸气通过二次蒸汽管被送到表面冷凝器中由冷却水间接冷凝。 水环式真空泵将惰性气体抽走。36%的碱液通过碱泵从第一级降膜蒸发器的底部泄出并被送过换热器。当 NaOH流过两台换热器后，碱液的温度由69 C被提高约至 107 C。36%的碱液一次流过第二级降膜蒸发器，浓度被提升至42%。该蒸发器的物 料侧负压为425毫巴绝压（320乇真空度）。该级蒸发器产生的二次蒸汽用来加热第 一级蒸发器。42%的碱液通过碱泵从二级蒸发器的底部泄出并被送过换热器，碱液的温度 由108 C被提高约至157 C。42%碱液一次流过第三级降膜蒸发器，浓度被提升至50%。该蒸发器的物料 侧的压力为2.0巴绝压。此处产生

8、的二次蒸汽被用来加热二级蒸发器。第三级降膜蒸发器是由生蒸汽加热的。生蒸汽冷凝液和离开三级蒸发器的 50 %的碱液用来预热36 %和42 %的NaOH溶液。50%的碱液通过碱泵从第三级降膜蒸发器的底部泄出并被送过换热器。当流 过水冷的换热器后，产品的温度降至45 C。二次蒸汽冷凝液由收集罐收集.它离开装置时的温度约为65 C。装置配备仪表使之可以全自动操作。75摄氏度的50%的碱液从蒸发单元送入降膜蒸发器，一次流过降膜蒸发器， 碱液的浓度从50%被提升至61%。该蒸发器的物料侧的压力93毫巴（70乇真空 度）。61%的碱液通过碱泵从蒸发器的底部泄出，并被送至最终浓缩器。为防止最 终浓缩器受到严重

9、腐蚀，糖的水溶液被加入到61%的NaOH溶液中。糖的水溶液 是在糖液制备罐中制备的（浓度范围为5% - 10%）,并由一台计量泵加入工艺管 线中。61%的碱液一次流过特殊设计的最终浓缩器浓度被提升至98.2%。最终浓缩 器的物料侧在微正压1.4巴绝压下操作，产生的二次蒸汽用来加热预浓缩器。产品的最终浓度98.5% NaOH是在闪蒸器中达到的。通过闪蒸，压力被减全 常压。高浓度的NaOH熔体通过分配装置靠重力从最终浓缩器流往两台特殊设计 的片碱机，在那里被加工成低温的片碱。片碱靠重力落到特种设计的包装秤。为 防止片碱受潮，包装秤是气密式设计。包装秤配有抽气设施，将从包装秤送料嘴逃逸出来的粉尘抽走

10、。皮带输送 机将装好片碱的袋子送往封袋机处封袋，封袋机也是气密式的。整个装置由仪表控制全自动运转。操作工仅在包装单元进行工作。将浓度从61%浓缩至98.2%总固体含量所需的热量由熔盐提供。熔盐单元的热能供给分为两个不同的系统。80-90% （设计是100%）的热能由买方提供的以煤为燃料的熔盐加热系统提 供。所需热能将熔盐从390-400摄氏度加热到大约415-420摄氏度。预热的熔盐通过液下泵被送到中间熔盐炉中，并在中间熔盐炉中被加热到 430摄氏度。装置的柔性操作会极大意义的延长设备的使用寿命。上面提到的中间熔盐系 统可以保证装置的柔性操作。从最终浓缩器流出的熔盐温度约为400摄氏度，它靠重

11、力流回熔盐罐，并通 过溢流的方式，流到煤烧熔盐炉系统的熔盐罐中。中间熔盐炉系统在开车和停车时可以单独运行。同时还可成为煤烧熔盐炉系 统的安全备用加热系统。在煤烧熔盐炉系统停运时，中间熔盐炉仍能够使浓缩制 片单元在50%的负荷下运转。（6）氯处理工序1）氯气冷却由电解工序来的湿氯气进入氯气洗涤塔的底部，氯水由氯水循环泵经氯水冷 却器送至氯气洗涤塔上部与氯气直接接触，进行喷淋冷却，使氯气冷却至45C。出塔氯气进入氯气冷却器，经冷冻水冷却至12C后，再经水雾分离器送至氯气 干燥系统。控制湿氯气的冷却温度十分重要，温度过高，干燥硫酸耗量增加，温 度过低，将形成Cl2 - 8H2O品体而填塞设备和管道。

12、2) 氯气干燥、压缩冷却后约12C氯气从填料干燥塔底部进入，与硫酸循环酸泵打入的经循环 酸冷却器冷却后的硫酸逆流接触吸收氯气中的大部分水分，再进入泡罩干燥塔， 与泡罩干燥塔顶部加入的15C的98%硫酸进行逆流接触，进一步吸收氯气中的 水份，以确保氯中含水量在达到设计要求。干燥后的氯气温度大约为20C，经 酸雾捕沫器分离夹带的雾沫后，送往氯气压缩机压缩全约0.2MPa (G)后，送 出界区。3) 氯水系统氯气洗涤塔冷却洗涤用氯水通过氯水循环泵经氯水冷却器用32C循环水进 行冷却，氯水温度由46C降至42C左右，然后送至氯气洗涤塔顶部与氯气进行 逆流洗涤冷却，以除去氯气中的盐份并降低氯气温度。氯气

13、冷却器及水雾分离器 排出的氯水也自流入氯水洗涤塔贮桶段，由自控调节阀调节氯气洗涤塔液位，用 氯水循环泵送全电解工序脱氯单元。4) 硫酸系统98%浓硫酸由槽车送入98%硫酸贮槽，用浓硫酸泵经冷冻水冷却至15C送 入泡罩干燥塔顶部与氯气逆流接触，吸收其所含水份。出泡罩干燥塔底部的硫酸 浓度约为92%时，硫酸自流入填料干燥塔贮桶段。当填料干燥塔贮桶段硫酸浓度 为降至75%左右时，硫酸由硫酸循环酸泵送至稀酸贮槽，再用稀酸泵送出界区。(7) 氢处理工序由电解工序来的湿氢气，温度约85C，进入氢气洗涤塔下部，与塔内喷淋 冷却水直接进行冷却和洗涤，氢气中所含碱雾及蒸汽冷凝水被冷却水带走，氢气 温度降至45C

14、。再送入氢气压缩机增压至0.15MPa.G，温度约60C，再经I、 II段氢气冷却器冷却至10C，除去一定的水分后，送全分配台，最后送出界区。 开车时浓度较低的氢气经氢气分配台的放空管道和氢气阻火器排入大气。大部分 循环液经过循环液泵送到循环液冷却器冷却后，进入洗涤塔。小部分循环液由泵 送去化盐。（8）液氯工序自氯气处理工序来的原料氯气进入液化器与自螺杆冷凝机组来的氟里昂液 体换热后大部分液化，液化器的液化效率靠调节不凝气量来控制。出液化器的液 氯与不凝气（少量未被液化的氯气与其它先杂质气体）进入液氯分离器，在液氯 分离器中进行气液分离，分离后的液氯流入液氯贮槽，不凝气进入尾气分配台与 其它废

15、氯气（如液氯贮槽进液氯时排出的氯气，排污槽排出的不凝气、抽钢瓶的 氯气等）混合后送往高纯盐酸工序或废气处理工序。液环泵应定期换酸。螺杆冷凝机组的作用是将在氯气液化器内蒸发回来的低压制冷剂蒸汽压缩 全高压状态再冷却为高压过冷液体，供氯气液化器使用。从螺杆冷凝机组来的氟 里昂液体，由氯气液化器壳体下部流入壳体。吸收热量，蒸发后的氟里昂气体经 上部回气管被压缩机吸入。重新进行压缩、冷凝、节流、蒸发，不停地将氯气液 化为液氯。当需要液氯装火车槽车时，液氯由液氯泵加压后通过轨道衡定量灌装，全满时阀 门自动切断并报警。在生产过程中，液氯分离器底部会积存NC13，形成安全隐患。因而必须定 期将其排放到排污槽

16、，并分析其中的NC13含量，再自流进入中和槽。在中和槽 中含NC13的液氯与碱液发生反应，NC13被碱液分解吸收，液氯被碱液吸收。（9）盐酸工序氯气处理工序来氯气及液氯工序的液化尾气经氯气缓冲罐和氯气管道阻火 器进入二合一石墨合成炉；氢气处理工序来氢气经氢气缓冲罐和氢气管道阻火器 也送入二合一石墨合成炉，在炉内氯气和氢气进行燃烧，生成氯化氢气体。生成 的氯化氢气体经氯化氢冷却水槽和氯化氢冷却器冷却后送盐酸吸收系统（采用两 级降膜吸收+尾气塔吸收），三台合成炉，四套吸收系统，ab炉及ab吸收系统用 于生产高纯酸，c炉及cd套吸收系统用于生产工业酸。（10）废气处理工序烧碱装置开停车及事故状态时产生的氯气先在吸收塔内用循环槽来的吸 收碱液进行吸收，吸收反应后的尾气再进入尾气塔进一步用碱液吸收，使排出尾 气达标后经风机在25m高处排全大气。同时将吸收液制成10%NaC1O产品送界 区。