氯碱生产思考题

1、1.1工厂简介中平能化集团开封东大化工公司：中平能化集团开封东大化工有限公司地处 中原腹地一一美丽的七朝古都开封， 是中平能化集团全资子公司，中国500家最 大化工企业之一，河南省工业利税 20强企业和开封市优秀企业。公司现有员工 2400余人，占地面积350余亩，2009年实现工业生产总产值6亿元。我公司于 2005年11月加入中平能化集团。中平能化集团“以煤为主、相关多元化”为发 展战略，走新型工业道路，在2008年中国企业500强中排名第80位，资金雄厚， 实力强大。与我公司形成了良好的优势互补，为我公司今后发展提供了坚实的后 盾。2007年，中平能化集团投资3.7亿元在我公司上马了 1

2、5万吨/年离子膜烧碱 及配套氯产品项目。“十一五”期间的中平能化集团开封东大化工将是跨越式发 展，为集团公司在开封打造精细化工基地当好主力军，预计2010年可实现18亿元乃至20亿元的销售收入，为中平能化集团“ 一五”末实现销售收入300亿元做出中平能化集团开封东大化工应有的贡献。开封东大化工是基础化工和精细化工生产企业。主要生产烧碱、ADC发泡剂、氯磺酸、氯乙酸、液氯、盐酸、泡花碱、氯化亚砜、化学试剂等 20余种产品。产品广泛运用于化工、轻工、 纺织、医药、农药等行业。公司拥有覆盖全国的销售网络和自营进出口权，产品 在韩国、东南亚、中东等地区占有一定的国际市场份额。公司实施以项目带动、成本控

3、制为中心的清洁生产和诚信为本的经营理念，秉承“以人为本，科技兴企”的发展思路，内抓技术、管理，外拓市场，同时具有较强的科研开发能力，公司 化工研究所具有省级技术中心资质和国家乙级设计资格，并率先在河南省上马了离子膜法制烧碱工艺，目前主导产品烧碱规模已达15万吨/年。2009年拟扩产的 4万吨/年的氯化亚砜项目与山东青岛科技大学合作攻关，采用连续精馏、尾气循环工艺，使之成为同行业技术含量最高的高科技项目。随着郑汴一体化的不断深入，更加为开封东大化工的发展注入了新的活力，我们将充分把握这难得的发 展机遇，基于自身能力的不断完善，竞争力的不断增强，结合中平能化集团的资 源和资金优势，相信发展前景将更

4、加美好！1.2预习思考题1.2.1、实习单位简介开封东大化工（集团）有限公司前身开封化工总厂，始建于 1949年，注册资 金5052万元，为国有独资公司。公司位于开封市郑汴路，占地约 27万平方米。 公司经营范围为化工产品、化工原料、防腐保温材料的生产与销售；化工设备的 制造、安装；容器试压检测；建材的批发零售；化工的研究、开发、设计等。主 导产品为烧碱、合成盐酸、液氯、氯磺酸等氯碱系列化工产品和精细化工产品， 具有较强的科研开发能力（省级技术中心）和乙级设计资格，是全国500家最大 化工企业，河南省百佳企业，河南省工业行业利税20强企业，开封市优强企业和利税大户。122、什么是氯碱工业？氯碱

5、工业生产原理是什么？离子交换膜法电解制碱 技术的工艺流程？氯碱工艺主要原材料和辅助材料有哪些？工业上用电解饱和NaCI溶液的方法来制取NaOH、CI2和 出，并以它们为原 料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。阳极反应：2CI- 2e-=CbT（氧化反应）阴极反应：2H+2e-=H21 （还原反应）H+比Na+容易得到电子，因而 H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子从阴极放出。在上述反应中，H+是由水的电离生成的，由于 H+在阴极上不断得到电子而 生成H2放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离出H+和OH-，H+又不断得到电子变成 H2,结果在阴极区溶液里 OH-的浓度

6、相对地增大，可使酚 酞试液变红。因此，电解饱和食盐水的总反应可以表示为：总反应：2NaCI+2H2O=2NaOH+Cb T +H2 T工业上利用这一反应原理，制取烧碱、氯气和氢气。在上面的电解饱和食盐 水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如 NaOH溶液和CI2能反应生成 NaCIO、H2和CI2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中，要避免这几种产物混合， 常使反应在特殊的电解槽中进行。目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。电解槽的阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命

7、和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钉等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和 阳极室。阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离 子和气体通过，也就是说只允许 Na+通过，而Cl-、OH-和气体则不能通过。这样 既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免 Cl2和 NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水(加入一定量的NaOH溶液)加入阴极室。通电时，H2O在阴极表面放电生成H2, Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室， 导出的阴极液中含有NaOH; Cl-则在阳极表面放电

8、生成 Cl2。电解后的淡盐水从 阳极导出，可重新用于配制食盐水。离子交换膜法电解制碱技术的工艺流程：电解槽NaOH濬液电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有泥沙，精制食 盐水时经常进行以下措施：(1) 过滤海水(2) 加入过量氢氧化钠，去除钙、 镁离子，过滤离子交换膜含少呈bhOH)(3) 加入过量氯化钡，去除硫酸根离子，过滤庚子交险籀遂醺潘瞬耳窗(4) 加入过量碳酸钠，去除钙离子、过量钡离子，过滤(5) 加入适量盐酸，去除过量碳酸根离子(6) 加热驱除二氧化碳(7) 送入离子交换塔，进一步去除钙、镁离子该工艺优点：离子交换膜法制碱技术，具有设备占地面积小、能连续生产、 生产能力大

9、、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点，是氯 碱工业发展的方向电解法制碱的主要原料是饱和食盐水； 辅助材料为氢氧化钠，氯化钡、碳 酸钠、盐酸、离子交换膜。123、氯碱工艺常包含几个工段？化盐工段、纯水工段、电解工段、氯氢处理工段纯水|a |化盐| |电解| |氯氢124、氯碱工艺各车间的生产流程图、工艺原理、生产设备化盐工段巡检图化盐工段：用自来水溶解原盐，并除去不溶杂质和所含的钙离子、镁离子、硫酸根离子时寸等杂质离子为电解工段提供精盐水。具体流程如下图:澄清桶及搅拌 一 HV膜过滤器土三楼泥池、滤池及泵配制罐及搅拌文丘里反应器加压溶气罐 四楼后反应器预处理器二楼主控室板框压滤器折

10、流槽配水罐泵及 板式换热器楼 精制罐及泵皮带输送机 及行车化盐桶* 前反应器纯水工段:除去水中含有的金属离子等杂质，为电解工段提供不含杂质的纯水。电解工序：符合工艺要求的精制盐水由盐水工序送入精盐水贮槽，用精盐水泵送入高位槽，自流入盐水预热器，加热至 80C 2 C后注入电解槽内，当供给直流电后， 盐水进行电化学反应，在阳极室生成的氯气和在阴极室生成的氢气分别送往氯氢 工序处理，阴极室生成的电解碱液断电后经管道流入电解液集中槽，用泵送至蒸发工序。氯处理工序：电解生产70-85C的湿氯气，经氯气洗涤塔用工业水洗涤后，进入I段钛冷却器 用工业水冷却，再进入U段钛冷却器用 +5C盐水进一步冷却到12

11、-15 C,然后进 入泡沫干燥塔、泡罩塔用硫酸干燥，干燥后的氯气经过酸雾捕集器后用氯气压缩 机压缩输送到各艺氯程位。氯气处理工艺流程简图：氯气-缓冲罐冷却器捕沫器9k-2干燥塔1干燥 塔捕 .雾 器分除氯配Y雾气台器泵氢气处理工艺流程简述：电解生产80C的湿氢气经I段、U段氢气洗涤塔用工业水洗涤后，送氢气压缩 机加压后经过I段氢气冷却器用工业水对其进行冷却，再进入U段氢气冷却器用+5C盐水进行冷却到12C，经过水捕雾器进入氢气分配台至各用氢单位。125、化盐工段生产目的、工艺原理、精制原理、工艺流程、车间布置、主要 设备工作原理、操作化盐工段工艺原理及精制原理：将固体原盐（或搭配部分盐卤水）与

12、蒸发工段送来的回收盐水、洗盐泥回收的 淡盐水，按比例掺和、加热溶解成含氯化钠的饱和水溶液，同时按原盐中杂质 含量连续加入适量的 精制剂（氢氧化钠、碳酸钠和氯化钡等），使盐水中钙、镁、 硫酸根等杂质离子分别生成难溶的沉淀物，然后加入助沉剂（聚丙烯酸钠等）。 经过澄清、砂滤得到一次盐水，一次盐水经中和、过滤、树脂吸咐等步骤制得质量合格的精盐水，按需要源源不断地输送给电解工段。一般1t碱需要1.5t（理 论比例为1: 1.462）。基本化学方程式：CaCl2+NaC03=CaC6+2NaCICaSC4+Na2CO3=CaC6+2Na2SO4 MgCl2+2NaOH=Mg（OH） 2+2NaCI Fe

13、Cb+3NaOH=Fe（OH）3+3NaCI Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCI工艺流程及操作：固体食盐从盐仓内用铲车l将盐送入盐斗2，经皮带运输机3卸入化盐桶4。 盐卤水、蒸发工段回收盐水和洗盐泥回收的淡盐水，按比例搭配用泵6送到化盐桶4内进行化盐操作，经过桶底配水管均匀流出，沿化盐桶内盐层逆流而上将食 盐溶解制成饱和的粗盐水，从化盐桶上部溢流而出。出化盐桶的粗盐水与精制剂 碳酸钠、氯化钡及蒸发回收盐水中的氢氧化钠发生化学反应，使溶解在粗盐水中的钙、镁、硫酸根等杂质离子生成不溶解于水的氢氧化镁、碳酸钙、硫酸钡等 沉淀物而悬浮在粗盐水中。然后，与精制剂反应后的粗盐水靠位差进入澄清

14、桶 8， 为了加速澄清，在进入澄清桶前添加助沉剂，使悬浮物沉淀颗粒凝集增大加速澄 清。澄清后的清盐水从澄清桶上部溢流入砂滤器l1，盐水通过砂滤层之后，盐水中所夹带的少量细小悬浮物颗粒被截留。出砂滤器盐水含钙、镁杂质量可降到 5mg/ L以下，即一次盐水。然后进入中和罐 12加盐酸中和过剩碱量，再进入精 盐水贮槽13用泵19送往盐水高位槽供电解工段使用。澄清桶底部排出的盐泥定 期排放回收。化盐工段主要设备及工作原理和作用化盐桶 化盐桶的作用是把固体原盐、部分盐卤水、蒸发回收盐水和洗盐泥回收淡盐水，按比例进行掺和，并加热溶解成氯化钠饱和溶液。 化盐桶一般是钢板焊 接而成的立式圆桶，化盐水由桶底部通

15、过分布管进入化盐桶内。 分布管出口均采 用菌帽形结构防止盐粒、异物等进入化盐水管道造成堵塞现象。在化盐桶中部设 置加热蒸汽分配管，蒸汽从分配管小孔喷出，小孔开设方向向下，可避免盐水飞溅或分配管堵塞。在化盐桶中间与还设置有折流圈，折流圈与桶体成45度角。折流圈的底部开设用于停车时放净残存盐水的小孔。 折流圈的作用是避免化盐桶 局部截面流速过大或化盐水沿壁走短路造成上部原盐产生搭桥现象。折流圈宽度通常约为150250m m。化盐桶上都有盐水溢流槽及铁栅，与盐层逆相接触上升 的饱和粗盐水，从上部溢流槽溢流出，原盐中常夹带的绳、草、竹片等漂浮性异 物经上部铁栅阻挡除去。澄清桶 澄清桶的作用是将加入精制

16、剂后反应完全的盐水，在助沉剂的帮助下， 使杂质沉淀颗粒 凝集变大，下沉分离。澄清后的清盐水从桶顶部溢流出，送砂 滤器作进一步精制过滤，桶底 部排出的盐泥送三层洗泥桶，用水洗涤回收其中 所含的氯化钠。盐水中钙、镁等不溶物悬浮颗粒在加入助沉剂后起凝聚作用，颗粒增大，被截留到桶底定时排出。澄清后的清盐水从桶底部缓缓向上， 经桶顶部 环形溢流槽汇集后连续不断流出。砂滤器 砂滤器的作用是把澄清桶送来的澄清盐水经砂滤层过滤，进一步除去清 盐水中微量悬浮性不溶杂质，提高进电解槽的盐水质量，确保电解工段对高质量 入槽盐水的要求。126、电解饱和食盐水反应原理是什么？阳极反应：2CI- 2e=C/（氧化反应）H

17、+比Na+容易得到电子，因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子， 并 结合成氢分子从阴极放出。阴极反应：2H+2e=H21 （还原反应）在上述反应中，是由水的电离生成的，由于H+在阴极上不断得到电子而生 成H2放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离出 H+和OH-, H+又不 断得到电子变成H2，结果在阴极区溶液里 OH-的浓度相对地增大，使酚酞试液 变红。因此，电解饱和食盐水的总反应可以表示为:2NaCI+2H2O=2NaOH+Cl2 T +H2 T工业上利用这一反应原理，制取烧碱、氯气和氢气。127、在纯水车间纯水是如何生成的？纯水工艺流程图：原水 *锰砂过滤器 软化器 反渗透

18、（除 Fe）（除 Ca2+、Mg?。（除 CO2）阴床、阳床、混床鼻中间水箱#保安过滤器（水泵）水箱（待用）软化时水通过树脂交换，吸附 Ca2+、Mg2+，降低水的硬度，经过一段时间再 用NaCI将Caz+、Mg2+交换出来，循环使用。128、离子膜法烧碱生产三废产生流程？如何治理 ？烧碱生产过程中产生的主要废物为工业废水和盐泥。 废水主要来源于氯气冷 却工序产生的含氯废水以及离子膜法烧碱生产过程中离子交换树脂的再生废水； 盐泥为盐水精制过程产生，盐泥主要成分硫酸钡占35%45%，钙镁碳酸盐占25%,氯化钠占2%2.5%，其它是水分和泥土。烧碱生产中其它工业废水主要通过污水处理厂集中处理。采用活性污泥法和接触氧化处理工艺，处理后一般循环利用，利用率可达90%以上；大多数企业将 盐泥进行安全填埋处理，少数企业用作建筑材料用，也有一些企业回收盐泥中的 硫酸钡或者轻质氧化镁和氯化钙等。由于目前大多数企业将盐泥进行填埋处理， 回收利用的企业很少，而且从技术、经济等因素考虑实现盐泥的回收利用存在很 大的困难。而含氯废水大多数企业进行了处理回用， 因此选取了生产过程中的含 氯废水的回收利用。另外，在金属阳极生产工艺中，