离子膜烧碱工艺要点

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1、细心整理离子膜烧碱工艺一、 工艺流程简介烧碱目前以离子膜工艺为主。按流程依次分为一次盐水、二次盐水精制、电解、淡盐水脱氯、Cl2处理、H2处理等工序。核心工序是二次盐水精制和电解局部。盐水一次精制的主要目的是限制悬浮物(SS)及各种杂质离子的含量在要求的范围内，为盐水二次精制作准备。盐水二次精制最主要局部是螯合树脂塔，使粗盐水经过树脂塔后除去二价阳离子。局部工艺在二次精制中盐水进螯合树脂塔之前设置碳素管或其它类型过滤器，以进一步降低盐水中的悬浮物的含量。电解局部是烧碱制备流程的关键工序，符合电解要求指标的精制盐水流经电解槽时，在必需直流电作用下，离子经离子交换膜的发生迁移，最终在阴极液相形成烧

2、碱，阳极液相产生淡盐水，阴极气相生成H2，阳极气相生成Cl2。二、 离子交换膜法电解制碱的主要生产流程工艺流程图 精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水参与必需量的NaOH溶液参与阴极室，通电后H2O在阴极外表放电生成H2，Na+那么穿过离子膜由阳极室进入阴极室，此时阴极室导入的阴极液中含有NaOH；Cl那么在阳极外表放电生成Cl2。电解后的淡盐水那么从阳极室导出，经添加食盐增加浓度后可循环利用。阴极室注入纯水而非NaCl溶液的缘由是阴极室发生反响为2H+2e=H2；而Na+那么可透过离子膜到达阴极室生成NaOH溶液，但在电解起先时，为增加溶液导电性，同时又不引入新杂质，阴极室水中往往参与必需量Na

3、OH溶液。三、 具体工艺流程 盐水精制单元 工艺简述：饱和粗盐水参与精制反响剂，经过精制反响后参与絮凝剂进入澄清桶澄清，澄清盐水经砂滤器粗滤后，再经-纤维素预涂碳素管过滤器二次过滤，使盐水中的悬浮物小于1106，然后进入离子交换树脂塔，进展二次精制，得到满足离子膜电解槽运行要求的精制盐水。其工艺流程简图如图1所示。 一次盐水精制 一次澄清盐水的制备是氯碱生产工艺至关重要的工段，精制效果的好坏干脆影响产品的质量和产量。bc 精制原理 除镁镁离子常以氯化物的形式存在于原盐中，精制时向粗盐水中参与烧碱溶液生成不溶性的氢氧化镁沉淀。反响方程式： MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl离子反

4、响方程式： Mg2+2OH-=Mg(OH)2为使反响完全，限制氢氧化钠过量，本反响速度快几乎瞬间完成，是本工艺中的前反响。 除钙钙离子一般以氯化钙和硫酸钙的形式存在于原盐中，精制时向粗盐水中参与碳酸钠溶液使生成不溶性的碳酸钙沉淀，反响方程式： CaCl2+Na2C03=CaC03+2NaCl CaS04+Na2C03=CaC03+Na2S04离子反响方程式： Ca2+CO32-=CaC03为使反响完全，碳酸钠一般限制过量，本反响速度较慢，反响速度受温度影响较大，一般在50左右，在碳酸钠过量状况下需半小时方能反响完全。二次盐水精制 离子膜法电解槽运用的高度选择性离子交换膜要求入槽盐水的钙、镁离子

5、含量低于20wtppb，平凡的化学精制法只能使盐水中的钙、镁离子含量降到10wtppb左右。假设使钙、镁离子含量降到20wtppb的水平，必需用螯合树脂处理。 二次盐水精制的主要工艺设备是螯合树脂塔，分二塔式和三塔式流程。塔的运行及再生处理及其周期性切换程序限制，可由程序限制器PLC实现，PLC及集散限制系统DCS可以实现数据通讯；也可以干脆由DCS实现限制。伍迪公司接受的就是二塔式，其他公司接受三塔式流程。建议接受三塔式流程。 2、电解单元离子膜电解槽电解反响的根本原理： 离子膜电解槽电解反响的根本原理是将电能转换为化学能，将盐水电解，生成NaOH、Cl2、H2，如图20所示，在离子膜电解槽

6、阳极室(图示左侧)，盐水在离子膜电解槽中电离成Na+和Cl，其中Na+在电荷作用下，通过具有选择性的阳离子膜迁移到阴极室(图示右侧)，留下的Cl在阳极电解作用下生成氯气。阴极室内的H2O电离成为H+和OH，其中OH被具有选择性的阳离子挡在阴极室及从阳极室过来的Na+结合成为产物NaOH，H+在阴极电解作用下生成氢气。电解流程： 由二次盐水精制工序送来的精制盐水，通过盐水高位槽，进入电解槽的阳极液进料总管。其流量由每个电解槽的自调阀来限制，以保证阳极液的浓度到达规定值。进槽值由送入每台电解槽的直流电流进展串级限制。 浓度31%的高纯盐酸用来中和从阴极室通过离子膜渗透到阳极室的OH-离子，盐酸经过

7、自动调整及阳极液一起送入阳极室。 精制盐水在阳极室中进展电解，产生氯气，同时NaCL浓度降低。电解槽进、出口之间的NaCL分解率为约50%。 每个阳极室都有两个挠性软管，一个连接进料总管，另一个连接出料总管。电解后产生的氯气和淡盐水混合物通过软管聚集排入阳极液总管，并在总管中进展气体和液体分别。 氯气在氯气总管中进展聚集后送入淡盐水储槽顶部。在此，氯气中的水分被分别并滴落，然后氯气被送往界外。氯气压力由自调阀限制。 淡盐水送入淡盐水储槽底部，然后用淡盐水循环泵一局部经液位自调限制送往脱氯工序；另一局部送往电解槽，进槽淡盐水流量由自动限制。 阴极液在阴极室电解产生氢气和烧碱，碱液进入阴极液循环槽

8、，通过阴极液循环泵一局部经阴极液冷却器进入碱高位槽后，进入电槽，这局部电解液进槽前加纯水稀释，纯水量自调由直流电和碱串级限制；另一局部电解液经液位自调限制送入碱冷却器冷却至约45后送往碱储槽，然后送往罐区。 氢气在阴极液出口总管中分别，并在氢气主管线中进展聚集后，送到碱液循环槽顶部。氢气中的水分被分别并滴落，然后氢气送往界外。氢气压力由自调阀限制，及氯气压力串级限制，使氢气和氯气之间压差保持在设定范围内5KPa。 离子膜电解装置电解循环的工艺流程为了保证离子膜电解槽的阴极室和阳极室能在一个适宜稳定的工艺边界条件下运行，以及获得最正确的电流效率，无论是强制循环工艺，还是自然循环工艺，通常设计接受

9、阳极循环系统和阴极循环系统来实现各自的工艺边界条件。以下用自然循环工艺(北化机电解槽系统)为例详述之。 离子膜电解装置电解循环的工艺流程包括阳极循环和阴极循环。(1)阳极循环局部从盐水高位槽来的精盐水及淡盐水循环泵输送来的淡盐水按必需比例混合(初始开车时，加纯水)，并在进入总管前参与高纯盐酸，调整pH值后，再送到每台电解槽的阳极入口总管，并通过及总管连接的进口软管送进阳极室。进槽盐水的流量是由安装在每台电解槽槽头的盐水流量调整阀来限制的，流量的大小由供应每台电解槽的直流电联锁信号限制。电解期间，Na+离子通过离子交换膜从阳极室迁移到阴极室，盐水在阳极室中电解产生氯气，同时氯化钠浓度降低转变成淡

10、盐水；氯气和淡盐水的混合物通过出口软管流入电解槽的阳极出口总管和阳极气液分别器，进展初步的气液分别；分别出的淡盐水流入淡盐水循环槽。在阳极气液分别器初步分别出的氯气，通过氯气总管流入淡盐水循环槽的上部气液分别室，进一步进展气液分别；然后从其顶部流出至氯气总管；在此总管适宜处设置氯气压力调整回路，通过其调整阀限制氯气压力，并及氢气调整回路形成串级调整，限制氯气及氢气的压差，流出系统至氯气处理装置。较大型的装置，在氯气流出界区前，还设置氯气及二精盐水的热交换器，回收氯气中的热量。淡盐水循环槽中的淡盐水由淡盐水循环泵加压输送，一局部通过调整回路，返回阳极系统及精盐水混合后再次参与电解；另一局部输送至

11、淡盐水脱氯系统进展脱氯。(2)阴极循环局部从碱高位槽来的约32液碱及纯水按必需比例混合后，流入阴极入口总管，并通过及总管连接的进口软管送进阴极室。进槽碱液的流量是依据安装在每台电解槽槽头的流量计来操作限制的。电解期间，阴极液在阴极室电解产生氢气和烧碱。氢气和碱液的混合物通过出口软管流入阴极出口总管和阴极气液分别器，进展初步的气液分别；分别出的碱液流入碱液循环槽。在阴极气液分别器初步分别出的氢气，通过氢气总管流入碱液循环槽的顶部气液分别室，进一步进展气液分别；然后从其顶部流出至氢气总管；在此总管适宜处设置氢气压力调整回路，通过其调整阀限制氢气压力，并及氯气调整回路形成串级调整，限制氢气及氯气的压

12、差，流出系统至氢气处理装置或就地放空(一般在开车时)。碱液循环槽中的碱液由碱液循环泵加压输送，一局部通过调整回路输送至碱液高位槽，通过碱液高位槽回到阴极系统；一局部通过调整回路作为成品碱送到成品碱贮槽。3、淡盐水脱氯单元 电解槽出来的淡盐水和氯氢处理来的氯水混合后，用31%的高纯盐酸将PH值调整到约1.5，送入脱氯塔的顶部。脱氯塔的压力为-7075Kpa，由真空泵进展限制。脱氯塔出口处游离氯降低到50mg/L，脱出的氯气汇入氯气总管，也可送入废气吸取塔。 脱氯后的淡盐水先用NaOH把PH调到911，再将亚硫酸钠储槽中配制的浓度为10wt%的亚硫酸钠溶液用亚硫酸钠泵参与到淡盐水管道中，以彻底除去

13、剩余的游离氯。游离氯含量为0的脱氯盐水送回一次盐水工序化盐。目前，国内物理脱氯生产工艺主要有真空脱氯和空气吹除脱氯；实际生产中为提高脱氯技术经济效益，回收氯气，一般先接受物理脱氯法将大局部游离氯脱除后，再用化学脱氯法将剩余的游离氯除去。淡盐水空气吹除法脱氯生产工艺流程工艺流程简述来自电解工序的淡盐水(温度约85，pH值约3，游离氯一般为600800mg/L)在进入脱氯塔前，定量参与盐酸，将其pH值调至1.31.5，然后进入脱氯塔顶部；风机鼓入的空气(压力约600mmH2O，气量是淡盐水体积的68倍)由脱氯塔底部进入，在塔内填料外表淡盐水及空气逆流接触，逸出的湿氯气随空气从塔顶流出，淡盐水在此完

14、成物理脱氯过程。湿氯气经废氯气冷却器冷却后，一般送去生产次氯酸钠(因吹脱出的氯气中含有大量空气，浓度较低，一般接受二级填料塔串联，用碱吸取)。脱氯后的淡盐水含游离氯约(1020)106，自流到脱氯塔釜，其中的淡盐水由淡盐水泵抽送，在该泵的进口处先参与NaOH溶液调整pH值至911(用pH计检测)，然后在其出口处参与浓度约为89(质量分数)的亚硫酸钠溶液进一步除去剩余的游离氯(要求游离氯为零)，并用氧化复原电位计检测(ORP+50mV)其中的游离氯含量。为到达充分混合，在管路中设有静态混合器(或增设孔板)。淡盐水在此完成化学除氯过程；然后用淡盐水泵送至一次盐水工序回收循环运用。在亚硫酸钠配制槽内

15、配制浓度89(质量分数)的亚硫酸钠溶液，并用亚硫酸钠泵将该溶液参与到淡盐水泵的出口管中。3、氯氢处理单元离子膜电解装置中的氯气处理生产工艺由三局部组成冷却、枯燥、压缩。这三局部工艺流程一般依据生产规模和下游氯产品对氯气含水量以及压力的要求不同而有所不同选择。离子膜电解装置中电解工序产生的湿氯气温度高、压力低，并含有大量水分。含有较多水分的湿氯气中会发生化学反响，生成盐酸和次氯酸。盐酸是强酸，次氯酸是酸性强氧化剂，具有很强的腐蚀性。因而湿氯气具有很强的腐蚀性，不便于输送和运用。当氯气中的水分含量降至0.04(质量分数)以下时，其腐蚀性大大降低。所以离子膜电解装置中要设置氯气处理工序，其目的就是要将电解工序产生的湿氯气进展冷却、枯燥、加压，然后输送给下游工序满足生产氯产品的要求，并为电解系统氯气总管的压力稳定供应条件。(一) 氯气的冷却离子膜电解装置中氯气冷却的工艺流程氯气干脆冷却加间接冷却工艺工艺流程简述(参见图98)来自电解工序的高温湿氯气(约80)由氯水洗涤塔底部进入，在塔内由下而上地及由塔顶进入的氯水充分接触，洗涤盐雾、交换热量，湿氯气被氯水洗涤冷却至约(405)后，从塔顶流出。