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1、4. 工艺技术方案4.1 氢氧化钾装置4.1.1 一次盐水精制工艺技术方案选择目前一次盐水精制有传统的澄清桶工艺与薄膜液体过滤工艺两种工艺。(1)传统的盐水精制工艺传统的盐水精制工艺是：先将粗盐水加精制剂反应后经澄清桶澄清，再经砂滤器和-纤维素预涂型过滤器过滤后进入螯合树脂塔系统。该工艺所需澄清桶庞大、占地多，为了达到好的澄清效果，须保证粗盐水中Ca/Mg大于1，但工艺成熟、可靠、操作稳定。(2)膜液体过滤工艺流体经过滤元件，固液分离一次完成，得到几乎不含固态物质的液体。与传统澄清桶工艺相比，薄膜液体过滤工艺不需大型的澄清桶、砂滤器和-纤维素预涂型过滤器等设备。但由于膜的开孔率极高，孔径小，过
2、滤速度主要由滤膜表面形成的滤饼透滤性能所决定，因此对颗粒大、刚性较好的CaCO3等不溶物有很好的滤出性能。而有机高分子、菌、藻类以及Mg(OH)2（特别是胶体形态）则对滤速有较大影响。因而在应用膜过滤时需设置小的澄清桶先除SO42-，再设置浮上桶，并投加化学品KClO、FeCl3，以尽可能去除有机物和减少Mg(OH)2的比例，以获得满意的过滤速度。也正由于粗盐水中的杂质是分别去除的，该工艺对原盐的要求低于传统澄清桶工艺。其缺点是流程长、操作复杂。两种工艺各有优缺点，从技术方案的成熟、可靠和操作稳定和满足可研设计进度考虑，本项目在可行性阶段采用传统的澄清桶工艺，最终采用何种工艺路线在工程设计阶段
3、再落实。4.1.2电解（含二次盐水精制及淡盐水脱氯）工艺技术方案选择(1)电解采用氯化钾溶液电解制氢氧化钾、氯气和氢气的方法有三种，即水银法、隔膜法和离子膜法。因为汞污染严重，国内又无彻底治理的方法，我国已取消了水银法电解，不再予以考虑。隔膜法又分石墨阳极电解槽和金属阳极电解槽。石墨阳极电解槽由于铅污染严重、电耗高、劳动强度大的缺点，目前已逐步淘汰。金属阳极电解槽虽然克服了石墨阳极电解槽铅污染严重、电耗高的缺点，但仍存在石棉绒污染、产品质量差、能耗较高、操作管理复杂、劳动强度较大、技术落后等不足。离子膜法是目前世界上工业化生产中最先进的一项技术，与隔膜法、水解法相比，本方法具有能耗低，产品质量
4、高、三废污染小（无隔膜法的石棉绒和水银法的汞污染，为清洁工艺）、成本低及操作管理方便等优点，故本项目采用离子膜法。离子膜电解技术分为复极式和单极式两类。复极式电解槽和单极式电解槽主要特点比较下表4-1-1：表4-1-1复极槽和单槽的特点比较表项目槽型复极式单极式通电情况小电流、高电压大电流、低电压槽间电流分布均匀欠均匀汇流铜排电槽之间用量较少较多电解槽容量便于加大容量不易电槽占地面积同样规模较小较大电槽组装、折卸较简单较复杂整流效率较高较低电流泄漏较大（可加措施）较小膜利用率较高较低阴、阳极材料均好均好投资较低较高从当前世界离子膜电解技术发展来看，采用自然循环复极式电槽，高电流密度，大型化是其
5、方向。故本项目采用自然循环高电流密度复极槽技术。(2)二次盐水精制离子膜电解对盐水的质量要求高，从一次盐水工序来的过滤精盐水还需经过离子交换，进一步降低Ca、Mg离子。离子交换树脂塔有两塔流程和三塔流程之分。对大中型项目，宜采用三塔流程。故本项目选用三台离子交换树脂塔，正常情况下两塔串联运行，一塔再生。(3)淡盐水脱氯离子膜电解槽排出的淡盐水含有游离氯，腐蚀性高，必须脱除游离氯后才能送回一次盐水工序进行重饱和。淡盐水脱氯目前有下述几种方法：a.压缩空气吹除b.真空脱氯鉴于压缩空气吹除产生浓度低的氯气，降低了氯气利用率，对规模较大的装置不适用，故本项目采用真空脱氯。真空脱氯分蒸气喷射、氯水喷射和
6、真空泵三种，从节能和运行稳定出发本项目采用能耗较低、操作稳定的真空泵作为真空源。经真空脱氯后的淡盐水含游离氯30mg/l。然后加亚硫酸钾进行化学脱氯以除净游离氯。4.1.3碱液浓缩工艺技术方案选择碱液浓缩有逆流和顺流之分，也有单效、双效和三效之区别，对于中等偏大的规模，既可采用双效，也可采用三效，综合考虑能耗与投资，本项目采用双效逆流降膜蒸发较为合理。4.1.4固碱工艺技术方案选择固碱生产有大锅法和降膜法两种工艺。传统的大锅法虽有操作简便、成熟可靠等特点而被用于隔膜电解法生产的碱液为原料的固碱生产。但是由于其操作强度大、生产条件恶劣、环境条件差、不安全、间断生产、能耗高等缺点，在国外已被淘汰。
7、另外采用离子膜法电解工艺制得的系高纯度的碱液，如用大锅法还存在被污染而变成含多种重金属的固碱而降低在市场中的竞争力。在七十年代以降膜法生产固碱的技术被开发以来，已广泛用于固碱的生产。降膜法生产固碱的能耗低于大锅法，而且生产环境好、连续生产便于控制。氢氧化钾固碱的加工有桶碱和片碱两种方法。桶碱包装容易但使用非常麻烦，浪费大量高质量的镀锌铁皮还有被污染的危险，现已较少使用。故本项目采用降膜法生产片装固碱。4.1.5氯气干燥工艺技术方案选择氯气干燥有填料塔+泡沫塔，三台或四台填料塔以及填料塔+泡罩塔等干燥流程。由于填料塔+泡沫塔流程，含水量高（在200ppm以上），目前只有小规模装置还有使用；而三台
8、或四台填料塔流程，设备多、占地大，投资高。从而使填料塔+泡罩塔流程得以迅速发展，该技术有以下优点：(1)氯气干燥效率高（可使氯气中含水小于50ppm），因而大大延长了设备操作运行寿命，减少了维修工作量。(2)设备台数少，整个系统只有1台填料干燥塔、1台泡罩干燥塔、1台循环泵、1台板式换热器，与要达到相同效果的三台或四台填料塔相比，少79台设备。因而占地小、投资省、操作简单。本项目拟采用填料塔+泡罩塔技术。4.1.6氢气处理工艺技术方案选择由于电解槽出来的氢气温度较高，其中含有大量饱和水蒸汽，同时还带有碱雾等杂质。需经过洗涤和冷却，使其中所带的碱雾被洗涤掉，同时气体温度也得到降低，所含的饱和水蒸
9、汽被冷凝下来，使氢气得到净化。目前国内大多数氯碱厂采用的是生产上水或含碱循环水直接喷淋洗涤冷却的方法，如用生产上水，排水量大，只能在小规模装置使用，如采用含碱循环水，需要单独设置循环水系统，必将增加投资。为此本项目采用中国成达工程公司设计的填料塔洗涤冷却的技术。4.1.7氯化氢及盐酸工艺技术方案选择氯化氢的生产一般采用二合一炉直接生产氯化氢气体，现在国内二合一炉已有较成熟的技术。合成炉形式有普通的冷却水冷却、热量回收副产热水和热量回收副产蒸汽三种形式。国内外生产盐酸的方法有三种，即三合一工艺；热回收分体式工艺；分体式工艺。(1)三合一工艺具有工艺流程短，操作简单等优点，但设备维修量较大。(2)
10、热回收分体式工艺具有操作容易，设备维修简单，热回收利用率高等优点，但工艺流程较长，设备加工要求高。(3)分体工艺具有操作容易、设备维修简单、产品质量控制容易等优点，但工艺流程较长。考虑本装置主要以生产氯化氢气体作为氯乙烯的原料，而盐酸主要以自用为目的，故本项目拟采用热量回收副产蒸汽的二合一炉生产氯化氢气体，大部分直接送氯乙烯装置作为原料，另按需要引入部分氯化氢气体进入氯化氢吸收单元生产高纯盐酸供钾碱装置生产自用。氯化氢吸收单元同时还作为下游装置紧急停车后事故氯化氢气体的处理设施。4.1.8引进技术及设备的范围和内容目前世界上拥有离子膜法电解技术的专利商很多，如美国的ELTECH公司、日本的旭化
11、成、日本氯工程公司、英国的ICI公司、德国伍德公司、伍德公司和意大利迪诺拉公司合资的伍德诺拉公司以及引进了旭化成技术的北京化工机械厂，上述各家技术各有特点，没有绝对优势。采用哪家技术，需经过技术交流、现场考察和合同谈判，综合比较后确定。现阶段暂按引进日本的旭化成公司的电解技术和设备考虑。对于蒸发固碱技术，瑞士BETERAMS公司仍处于领先地位，本项目暂按引进瑞士BETERAMS公司的技术和部分设备考虑。除电解和蒸发技术和设备外，还需引进国内无法解决的特殊设备和特殊材料如二次盐水过滤器，脱氯真空泵，氯气压缩机、熔融碱管等。引进设备范围见下表4-1-2。表4-1-2 引进设备范围序号引进内容1二次
12、盐水过滤器2主体给料泵3离子交换树脂塔（含树脂）4树脂过滤器5电解槽及其附件（包括部分修槽设备和工具）6离子膜7碱液循环泵8脱氯真空泵9氯气压缩机10浓碱泵11碱预热器、碱液换热器12降膜蒸发器13降膜浓缩器14熔融碱阀和管道15熔盐加热炉系统（包括烧嘴和控制系统）16熔盐泵、熔盐阀和熔盐管17片碱机、包装称及附属特殊设备18程控阀和特殊仪表4.1.9工艺流程及消耗定额工艺流程简述(1)一次盐水工序原盐经皮带运输机送入溶盐槽，用化盐水槽来的化盐水溶解制得饱和粗盐水。粗盐水经粗盐水溜槽进入精制反应槽与定量加入的BaCl2、K2CO3和KOH反应，然后进入凝聚反应槽与凝聚剂反应后进入澄清桶澄清。从
13、澄清桶上部溢流出的澄清盐水经一次盐水过滤器（砂滤器）和二次盐水过滤器过滤后得过滤精盐水送电解工序。从澄清桶底部排出的沉淀物BaSO4、CaCO3和Mg（OH）2送至盐泥压滤机压滤，回收的盐水用作化盐用，滤饼用汽车送出界区。(2)电解工序电解工序包括二次盐水精制、电解和淡盐水脱氯三部分。a.二次盐水精制一次盐水工序来的过滤精盐水进入离子交换树脂塔进一步将盐水中微量Ca2+、Mg2+等多价阳离子除去，使其含量小于规定值。从离子交换树脂塔出来的二次精盐水进入盐水高位槽，然后自流进入电解槽。b.电解二次精盐水在电解槽的阳极室进行电解被分解产生氯气。反应式如下所示：KCl e K+ 1/2 Cl2电解后
14、的低浓度盐水称为淡盐水送脱氯塔脱氯。在电解阴极室，水被分解产生氢气，反应式如下：H2O e OH- 1/2 H2OH-与由阳极室迁移来的K+结合生成32%碱溶液。电槽阴极室生成的32%碱液流入碱液受槽后分为两部分。一部份碱液通过加入纯水来控制碱液浓度后循环回到电解槽；另一部份则送蒸发片碱工序。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。c.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，脱氯后的淡盐水含游离氯约30mg/l经加入碱调节PH后加入K2SO3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冷凝器冷却、分
15、离水分后由真空泵送氯气总管。(3)蒸发片碱工序从电解工序来的32%KOH，通过双效效逆流降膜蒸发后，使碱液中KOH浓度达48%，一部分送至浓缩单元生产片碱，另一部分送碳酸钾装置或经冷却后进入48%液碱槽贮存。蒸发单元采用蒸汽做II效蒸发器热源，II效蒸发器中产生的二次蒸汽又作为I效蒸发器的热源。48%的碱液再经降膜预浓缩器和浓缩器浓缩成熔融碱。熔融碱经片碱机冷却制片后，包装出售。降膜浓缩器采用熔盐作为热载体，在系统中循环使用，熔盐的加热采用天然气。降膜浓缩器中产生的二次蒸汽作为降膜预浓缩器，故系统中不需外加蒸汽，热利用率高。(4)氯气处理工序从电解工序来的湿氯气先经氯气洗涤塔洗涤后，进入氯气冷却器以冷冻水进行冷却，使氯气温度冷到1215，经水雾分离器送到填料塔与硫酸逆流接触进行第一步脱水，从填料塔出来的氯气再送到泡罩塔与浓硫酸进行逆流接触进一步脱水，从泡罩塔出来后的氯气经酸雾捕沫器后，其氯中含水量低于50PPm，然后经氯气压缩机压缩加压后送氯气用户。干燥过程中产生的稀硫酸经过浓缩装置提浓后循环使用。不
