离子膜生产烧碱-----初稿讲解

1、实习报告实习项目：离子膜烧碱工艺专 业：应用化工技术姓 名：李冬苹学 号：2010040805 前言 专科类理工学校所教授学生重点在于培养学生理论与现实相结合的实际能力，做到理论知识与技能双丰收，培养高新技术型人才。而在该培养过程中，外出见习、实习必不可少。本次实习主要学习离子膜生产烧碱的具体工艺，例如操作原理、步骤、操作参数等重点知识。本稿将具体讲述一下实习过程中所了解到的工艺内容，第一次涉及大型工艺的讲述，其中有所不足还请老师多多给予批评指正。原盐的物理性质：纯盐为氯化钠，分子式：NaCl分子量：58.44，为无色透明的正六面体结晶。相对密度2.161(25)；假比重：0.7-1.5。熔点

2、800.8；沸点1465；硬度2.5；折射率1.544；比热容0.853J/(g)；熔解热517J/g；临界湿度(20)75.3%；在1纯水中的熔解热为3.757kJ/mol。氯化钠在水中的溶解度温度()溶解度(%)g/l-625.48305.4026.34316.2102635316.72026.43317.23026.56317.64026.71318.15026.89319.26027.09320.57027.30321.88027.53323.39027.80325.310028.12328.0 离子膜制烧碱生产工艺 生产烧碱的方法有离子膜法、隔膜电解法与水银电解法，离子膜法电解槽生产

3、氯气和烧碱，其优点是避免汞害和石棉污染，又节省能耗，相对于石墨电解槽来说避免了铅的危害。由于离子膜生产法所生产的烧碱质量好，耗能低且安全性高，该法已经被公认为技术最先进和经济上最合理的氢氧化钠生产方法。 离子膜烧碱就是采用离子交换法电解食盐水而制成烧碱，其主要原理是因为使用阳离子交换膜，该膜具有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许、通过，而、和两级产物、无法通过，因而起到了防止阳极产物和阴极产物相混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免和阴极另一产物反应而生成影响烧碱纯度的作用。就离子膜生产烧碱工艺来说主要分为：化盐工段、电解工段、氯气和氢气处理工段、固碱工段。具体

4、如图所示：图一图二离子膜烧碱生产工艺流程示意图下面分别进行详细介绍。1.盐水工艺1.1一次盐水工艺原理将固体原盐与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。 来自离子膜电解工序的淡盐水，一部分流入折流槽中与盐酸和氯化钡溶液混合反应，由澄清桶澄清去除硫酸钡后流入配水槽；另一部分淡

5、盐水直接进入配水槽，与盐泥压滤回收的滤液、返回的废水以及补充的一次水配水后，在进盐水给料泵前加入亚硫酸钠，通过板式换热器加热至温度5565，送入化盐桶底部，经分布管均匀上行与皮带输送机送入的原盐逆流接触获得粗盐水。 从化盐桶出来的粗盐水在流入前反应槽之前于折流槽内，根据原盐质量，分别加入精制剂氢氧化钠溶液、次氯酸钠溶液，在前反应槽内粗盐水中的镁离子与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；当前反应槽内的液位约50%时，开启加压泵向加压溶气罐送粗盐水，在混合器中加入三氯化铁溶液后进入预处理器，经过预处理的盐水自流进入后反应槽，同时将碳酸钠加入后反应槽

6、上部，盐水中的钙离子与碳酸钠反应形成碳酸钙沉淀，充分反应后的盐水自流进入进液高位槽，打开HVM膜过滤器进口阀门、打开去前反应器的阀门，同时启动膜过滤器，观察过滤器花板上部的少许杂质充分置换干净后，关闭去前反应器的阀门，精制盐水自凯膜过滤器流入折流槽，在折流槽中加入亚硫酸钠，调节游离氯为零后，自流入过滤精盐水槽中，过滤器截留的滤渣排入盐泥池，待过滤精盐水槽液位达到50%以上后，根据电解岗位需要，开启过滤精盐水泵向离子膜界区输送一次盐水。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。 由澄清桶、预处理器、HVM膜过滤器排出的盐泥用盐泥泵打入板框压滤机，滤饼排

7、弃用车运出界区，滤后清液流入滤液池，再用泵打入配水槽。 本精制工艺核心设备是过滤精度很高的HVM膜过滤器，由于HVM膜易受有机物、氢氧化镁的污染而大大降低过滤速度，因此采用了预处理器与HVM膜过滤器搭配，实行先经过预处理器除镁、有机物后再经HVM膜除钙的工艺，使精盐水达到较高的质量，满足直接进螯合树脂塔的要求。 除镁镁离子常以氯化物的形式存在于原盐中，精制时向粗盐水中加入烧碱溶液生成不溶性的氢氧化镁沉淀。反应方程式： MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl为使反应完全，控制氢氧化钠过量，本反应速度快几乎瞬间完成，是本工艺中的前反应。 除钙钙离子一般以氯化钙和硫酸钙的形式存在于原盐中

8、，精制时向粗盐水中加入碳酸钠溶液使生成不溶性的碳酸钙沉淀，反应方程式： CaCl2+Na2C03=CaC03+2NaCl CaS04+Na2C03=CaC03+Na2S04 为使反应完全，碳酸钠一般控制过量，本反应速度较慢，反应速度受温度影响较大，一般在50左右，在碳酸钠过量情况下需半小时方能反应完全1.2盐水精制工艺流程 图11为盐水精制工艺流程。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

9、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。与精制剂反应后的粗盐水靠位差进入澄清桶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5mgL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

10、收。2.电解工艺2.1离子膜电解工段工艺原理烧碱由电解食盐水制得，NaCl + H2O NaOH + Cl2 + H2离子膜法电解槽使用的高度选择性离子交换膜要求入槽盐水的钙、镁离子含量低于20wtppb，普通的化学精制法只能使盐水中的钙、镁离子含量降到10wtppb左右。若使钙、镁离子含量降到20wtppb的水平，必须用螯合树脂处理。 以食盐水为原料的离子膜法电解工艺，因离子交换膜性能要求，进离子膜电解槽的盐水质量必须严格控制，不然将影响离子交换膜性能的发挥和使用寿命以及产品的质量。因此本工段的任务是： (1)将送来的一次精制盐水再经过一次精密过滤，使盐水中的悬浮物达到1PPm，送二次精制；

11、(2)将上述过滤后的合格盐水，经二次精制处理即采用树脂吸咐（使用过的树脂经处理后再生），使盐水中的ca2+、Mg2+杂质含量达到2.0ppb，送离子膜电解槽；(3)合格的二次精制盐水在电解槽内经通电电解，得到合格的氢氧化钠，然后经冷却、计量后送成品槽；(4)电解副产品氯气和氢气，分别送氯处理和氢处理后生产相应的氯、氢产品；(5)食盐水经电解后流出的淡盐水，经脱氯装置除去盐水中的游离氯，使游离氯含量达到标准，然后将脱氯后合格的淡盐水送回化盐工段再化盐使用。2.2电解工段工艺流程 图221为离子膜法制碱工艺流程图。原盐经溶解、反应、沉清砂滤后，制成一次精制盐水，该一次精制盐水进入本工段后，加入适量

12、的亚硫酸钠以除去微量的游离氯，同时加入适量的-纤维素助滤剂，然后用泵送入盐水过滤器进行过滤，经过滤后的盐水，其悬浮物含量达到规定指标lppm，再经加热使温度达到60士5，并用pH自控调节使pH控制在9士05。将上述符合质量指标的盐水,用泵送入螯合树脂塔进行螯合处理使盐水中Ca2+、Mg2+杂质含量达到20ppb以下，此盐水称二次精制盐水。二次精制盐水再经加热,用泵送离子膜电解槽阳极侧加热温度视电解槽槽温而调节，一般冬季比夏季高一些以保证槽温稳定在85士31C。在电解槽的阴极侧，加入与碱浓度相当的纯水量以保证产品浓度稳定在规定的指标范围内(3035)。在直流电作用下经电解，在阴极侧流出规定浓度的

13、氢氧化钠，经冷却、计量后送入成品贮槽或再经蒸发浓缩到规定浓度；在阴极侧上方，放出副产品氢气送氢处理工序。在电解槽的阳极侧经电解后的淡盐水流入贮槽。经加酸用pH自动调节计使pH调节在2左右，以使大部分的氯酸盐和次氯酸盐分解，分解出的氯气并入总管，淡盐水再用泵送入脱氯塔。经脱氯后合格的淡盐水则用泵送回化盐工段再使用脱氯如是采用真空脱除则脱出的氯气并入氯总管；如是用空气吹除的，则脱出之氯气需用20的氢氧化钠进行循环吸收，制成10的次氯酸钠在阳极侧上部放出的氯气，则送入氯气处理工段。 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)阳极循环部分从盐水高位槽来的精盐水与淡盐水循环泵输送来的

14、淡盐水按一定比例混合(初始开车时，加纯水)，并在进入总管前加入高纯盐酸，调节pH值后，再送到每台电解槽的阳极入口总管，并通过与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节阀来控制的，流量的大小由供给每台电解槽的直流电联锁信号控制。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离器，进行初步的气液分离；分离出的淡盐水流入淡盐水循环槽。在阳极气液分离器初步分离出的氯气，通过氯气总管流入淡盐水循环槽的上部气液分离室，进一步进行

15、气液分离；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节回路，通过其调节阀控制氯气压力，并与氢气调节回路形成串级调节，控制氯气与氢气的压差，流出系统至氯气处理装置。淡盐水循环槽中的淡盐水由淡盐水循环泵加压输送，一部分通过调节回路，返回阳极系统与精盐水混合后再次参加电解；另一部分输送至淡盐水脱氯系统进行脱氯。(2)阴极循环部分从碱高位槽来的约32液碱与纯水按一定比例混合后，流入阴极入口总管，并通过与总管连接的进口软管送进阴极室。进槽碱液的流量是根据安装在每台电解槽槽头的流量计来操作控制的。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

16、气液分离器，进行初步的气液分离；分离出的碱液流入碱液循环槽。在阴极气液分离器初步分离出的氢气，通过氢气总管流入碱液循环槽的顶部气液分离室，进一步进行气液分离；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节回路，通过其调节阀控制氢气压力，并与氯气调节回路形成串级调节，控制氢气与氯气的压差，流出系统至氢气处理装置或就地放空。碱液循环槽中的碱液由碱液循环泵加压输送，一部分通过调节回路输送至碱液高位槽，通过碱液高位槽回到阴极系统；一部分通过调节回路作为成品碱送到成品碱贮槽。3氢气处理工艺3.1氢气处理工艺原理电解工序来的氢气进入氢气冷却器用冷却水间接冷却，使氢气温度下降至40左右，冷却后的

17、氢气由压缩机加压后，进入氢气终冷器用冷冻水间接冷却，再经水雾捕集后磅往高纯盐酸工段或其他化工耗氢装置。3.2氢气处理工艺流程图311是氢气处理流程图，来自电解槽阴极的氢气首先进入氢气洗涤塔，此塔为一空塔，内装数层喷淋装置，冷却水经喷水装置，自塔顶喷淋下来，与自塔底进入的氢气相遇，进行冷却和洗涤，氢气所带的大部分水蒸气和碱雾，便被洗涤下来，随同用过的冷却水一起排出。从洗涤塔出来的氢气分为两部分，一部分经过H2风机输送到冷却塔进一步冷却，然后由缓冲罐分配：到片碱工段作加热介质，到与Cl2反应以及到氢压站。另一部分由氢气压缩机输送到水雾捕集器，然后输送给用户使用。压缩过程中使用N2作保护气体。4.氯

18、气处理工艺4.1氯气处理工艺原理氯气处理工段是氯碱生产厂中联接电解槽与用氯部门的工序，起着承上启下的作用，也是稳定电解槽正常运行、确保安全生产的重要环节。由食盐水溶液电解，其阳极产物是温度较高、并伴有饱和水蒸汽及夹带一定盐雾杂质的湿氯气，每吨气相的湿含量可达0.3381吨以上。这种湿氯气对钢铁及大多数金属有强烈的腐蚀作用，只有少量的稀土及贵金属或非金属材料在一定条件下才能抵御湿氯气的腐蚀，从而使氯产品的生产和气氯的输送发生困难。而干燥脱水的氯气在通常条件下对钢铁等常用材料的腐蚀是比较小的。对湿氯气的脱水干燥是生产、输送、使用氯气过程所必须的。氯气处理的目的就在于除去湿氯气中的水分，使之成为含湿

19、量甚微的干燥氯气，以适应氯气输送和氯产品生产的需要,由此可见,氯气处理的任务就是将电解槽阳极析出的饱含水蒸汽的高温湿氯气进行冷却除沫、干燥脱水、除雾净化,再压缩输送到各用氯部门,经过处理后,氯气中的含水量降至001以下,基本不含酸雾,成为合格的氯气.除此之外还应调节湿氯气出电槽总管时的负压以及在紧急故障情况下将事故氯气进行处理,不使其外泄。4.2氯气处理工艺流程321是氯气处理流程图。来自电解 槽阳极的高温湿氯气经湿氯气缓冲器的分配，进入工业水列管冷却器，由工业水进行冷却，使气相温度降至相 40 以下，再进入盐水冷却器，用的氯化钙溶液进行冷却，使气相温度降至 11 -14 。但气相温度不可降得

20、过低，若低于 10 的话，湿氯气易形成的氯水结晶物，从而使设备、管道结冰堵塞。经冷却后的气相进入水沫过滤器除去气相中夹带的游离水，再进入泡沫干燥塔。气相自下而上分别依次穿过五块塔板，与自上而下的硫酸在塔板上错流接触，进行吸收传质，气相中的水分被硫酸吸收掉，气相出泡沫干燥塔顶部时，已成为含湿量低于100PPm 的合格氯气。98的浓硫酸经盐水冷却至 10 后被送入浓酸高位槽，分二路进泡沫干燥塔。出泡沫塔的干燥氯气进入酸雾过滤器自净去除酸雾，进入氯气离心式压缩机，经四段事轿冷却达到常温，保持 0.38MPa。（表压）以下的排出压力，经分配台送至各用氯部门。5.固碱工段工艺5.1固碱工段工艺原理将电解

21、工段生产的32氢氧化钠的电解液,经预热后，送入三效蒸发器。以蒸汽加热除去电解液中部分水分,经过一效蒸发后，含氢氧化钠48，经过二效蒸发后含氢氧化钠56，最后经过三效蒸发后将电解液深缩到含氢氧化钠98或99以上，其次再由片碱机生产固碱，同时将在深缩过程中的结晶盐分离。化配成回收盐水返回化盐工段。重新循环使用。5.2固碱工段工艺流程从电解工段过来的含32的氢氧化钠由H2燃烧预热后送入一效蒸发器浓缩为含48的氢氧化钠，然后送入二效蒸发器浓缩为含56的氢氧化钠，再送入三效蒸发器浓缩为含99或98的氢氧化钠。通过三效后，再经过片碱机，最后到成品碱。烧碱生产设备及工作原理1.化盐桶 化盐桶的作用是把固体原

22、盐、部分盐卤水、蒸发回收盐水和洗盐泥回收淡盐水，按比例掺和，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，其结构见图12。化盐水由桶底部通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150250mm。 化盐桶上都有盐水溢流槽及铁栅，

23、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。2.澄清桶 澄清桶的作用是将加入精制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。3.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

24、槽的盐水质量，确保电解工段对高质量入槽盐水的要求。 4、盐水过滤器盐水过滤器的作用是使一次精制盐水经过滤除去所含微量悬浮物，指标为1ppm。离子膜法制碱工艺中，要求盐水中的悬浮物含量控制在1ppm以下。以防止盐水中所含微细悬浮物引起膜的堵塞而导致槽电压上升。然使用传统的砂过滤器，盐水中的悬浮物含量一般在510ppm因此，必须再经过一次精密过滤。实习工厂采用碳素管式过滤器。 碳素管过滤器的外壳由钢衬橡胶防腐层内部由多组炭系管均匀固定在花板上其结构见图222所示。碳素管式过滤面积由生产能力大小而定一般年产l万吨规模的过滤面积约在78m2，使用寿命在810年。 碳素管式过滤器由纯凝经烧结后制成，外径

25、120mm，内径70mm ，长度500mm，为圆筒状元件。 碳素管式过滤器的特点是经一定时间使用后，可经再生恢复重新使用。 碳素管的过滤原理见图22一3。一次精制盐水从圆筒的外部流入圆筒的内部进行过滤悬浮物在碳素管外被截流。为了保持最高的过滤精度首先在碳素管外先预涂上一层助滤剂，预涂层的厚度约为23mm，同时采用助滤剂添加方式，使定量的助滤剂与一次精制盐水混合后送过滤器过滤，过滤时初始阻力0.02MPa，随着盐水中悬浮物的积累，其阻力逐渐上升，当升到0.150.20MP时，应停止使用予以清洗再生但如当盐水中悬浮物含量低时，即使压力未上升到0.15-0.20MPa，而使用时间达到48小时；则也需

26、停止使用予以清洗再生，以保持长久稳定地运行。碳素管的清洗再生，是将清洗液从管内向管外反洗，并通入0.45MPa的压缩空气，当迅速打开专用排液阀时，盐水因受到压缩空气的压力迅速由管的内侧流向管的外侧，同时将炭素管外的预涂层和被截留的悬浮物滤饼，同时从过滤管上脱落除去，然后经过各步清洗，则可完全恢复原有性能而重复使用。 5、螯合树脂塔螯合树脂塔采用三台串联使用，其作用是将一次精致盐水中Ca2+、Mg2+杂质含量降低到20ppb以下，以符合离子膜工艺的需要。螯合树脂塔的外壳由钢板制成，内衬特殊的低钙镁橡胶防腐层。塔内填装一定量的带有螯合基团的特种离子交换树脂，树脂的特点是对金属离子有极强的选择性。第

27、二个特点是再生效率高，即在使用一定周期后，可通过酸、碱、纯水的清洗将螯合的金属离子解脱恢复原有的交换容量，以重新再进行螯合处理。在使用赘合树脂处理盐水中，必须注意下列二点：(1)物料中不能带有氧化剂，图224螯合树脂塔(2)物料中有能带有油状物。因油将使螯合树脂颗粒表面生成一层油膜从而降低其离子交换的功能。螯合树脂塔的结构如图224所示。6、离子膜电解槽 立式隔膜电解槽实物图离子膜电解槽是离子膜制碱生产工艺中的关键设备，它的作用是将进入的合格的二次精致盐水经通电电解，生产出低盐、高纯、高浓度的氢氧化钠产品同时得到联产氯和氢气。其生产原理如图225所示。离子交换膜电解食盐法，是用阳离子交换膜将电

28、解槽隔成阳极室和阴极室，这层膜只允许钠离子穿透，而对氢氧根离子起阻止作用，另还能阻止氯化钠的扩散，从而达到生产低盐、高纯、高浓度氢氧化钠产品的目的。 （离子膜电解槽的类型） 离子膜电解槽按照单元槽的结构形式不同，分为单极式离子膜电解槽(图3-1)和复极式离子膜电解槽(图3-2)，东大采用复极式离子膜电解槽。单极式离子膜电解槽是指在一个单元槽上只有一种电极，即单元槽是阳极单元槽或阴极单元槽，不存在一个单元槽上既有阳极又有阴极的情况。复极式离子膜电解槽是指在一个单元槽上，既有阳极又有阴极(每台离子膜电解槽的最端头的端单元槽除外)，是阴阳极一体的单元槽。（离子膜电解槽的供电方式） 离子膜电解槽的供电

29、方式有两种并联和串联。在一台单极式离子膜电解槽内部(参见图3-3)，直流供电电路是并联的，因此总电流即为通过各个单元槽的电流之和，各单元槽的电压基本相等，所以单极式离子膜电解槽的特点是低电压大电流。复极式离子膜电解槽(参见图3-4)则正好相反，每个单元槽的电路是串联的，电流依次通过各个单元槽，故各单元槽的电流相等，但总电压为各单元槽槽电压之和，所以，复极式离子膜电解槽的特点是低电流、高电压。7.水洗塔将氢气中夹带的碱雾除去，同时降低气体温度，从而除去其中所含的大部分饱和水蒸气，使氢气得到初步净化。8.捕集器可减少冷却后氢气中残存的雾滴状冷凝水及碱雾，减少其对氢气压缩机的腐蚀。9.安全水封其结构

30、示意见图322 。湿氯气安装于电解声气总管的旁路上，一头与电解氯气总管相连，另一端与事故氯气处理塔相通，中间有隔板相隔，掖封高度 60mm 。其作用属当抓气处理的负压系统因突发故障发生正压时，带压的事故氯气便将水封冲掉，往事故氯气处理塔泄压，用碱液进行吸收处理，以保护氯气负压系统的管道、设备，直至电解槽的安全。水封高度的确定应充分考虑系统所能承受的最大正压冲击。 10.钛列管冷却器结构由上封头（上端盖）、列管壳体及下封头（下端盖）三个部分组成，详见图323 。列管壳体由钛制列管束、折流挡板、定距杆，上下分布管板等构成钛对湿氯气的抗腐蚀性能极好，钛列管传热效果也很好。一般将其制成浮头式结构，浮头

31、处有填料函密封。在管程走气相湿氯气时,简体外壳及折流挡板可用碳钢，上下封头可以用钛、钢衬胶或聚氯乙烯。在壳程走湿氯气时，筒体外壳、折流挡板,上下管板、列管束均需用钛材,而上下封头可采用聚氯乙烯、碳钢。这可视实际工艺之需而定。 钛列管冷却器在工段冷却时采用工业水作为冷却剂，段冷却时采用冷冻淡水或冷冻氯化钙溶液作为冷却剂。在实际生产过程中，气相湿氯气走壳程，传热系数可以提高较多；而气相湿氯气走管程，传热系数较低。但造价投资则前者高于后者。钛列管冷却器的作用在于将电解来的湿氯气要冷却器本体的管程或壳程中与冷却剂溶液工业水或氯化钙溶液经钛列管管壁进行间接的传热，移走气相中所带的热量，达到降低温度的目的

32、，使气相中含水量大幅度减少。11.水沫过滤器 水沫过滤器是上封头、过滤层简体组成的圆筒体。过滤层简体由上压盖、丝网过滤层(系丝网填料盘卷而成)、底板等构成。详见图324所示。整个设备用硬质聚氯乙烯制成；丝网可采用聚乙烯、金属丝(钛丝)等，其宽度为150mm。 水沫过滤器的作用在于通过丝网层捕集、过滤去除气相中夹带的游离水分，这 图75水辣过滤器样可以降低用于干燥脱水的吸收剂硫酸的单耗，并有效地防止游离水随气相带入干燥塔。一般除沫效率可达98以上。 12.泡沫干燥塔 泡沫干燥塔是应用得十分广泛的气液传质设备，属于板式塔的一种。泡沫干燥塔是由一个圆柱形壳体和按一定间距、水平设置的若干塔板组成。泡沫

33、塔的简体上有塔板、内外滥流管、受液盘等，详见图325所示。全塔共设置数块塔板，塔板上按生产负荷及一定开孔率开设相当比例的筛孔。筛孔可以是上下相同直径的直通孔，也可以是上孔径小、下孔径大的异径喷嘴孔。目前强化型泡沫塔正在推广，它采用外溢流、大液流循环方式，确保输送气体负荷适应生产的需要。13.氯气透平压缩机氯气透平压缩机，是全厂相当关键的氯气压缩、输送设备，其安全运行与否将直接影响到全厂的生产、氯气离心式压缩机是个系统工程，它由主机系统、润滑油系统、密封气系统、仪表电气自控联锁系统、事故氯气处理系统等组成，简称其为机组。其构成详见图326所示。国产氯气离心式压缩机型号为 LLY -1 -4 -6

34、0 -3700 ，为单机壳、单吸人、双支承、四段压缩的结构。整个主机由转子与固定元件组成，转动部分由叶轮、主轴、联轴器、推力盘组成；固定元件由机壳、扩压器、气密装置、排气蜗壳、轴承等组成。机组工作转速10407r / min ，是由 985r / min 的电机通过 xR 行星式增速箱获得，润滑系统采用强制供油润滑，轴承采用了动压轴承，端面密封则采用抽、充气相结合的梳齿型迷宫密封。氯气离心式压缩机目前是国内外较为先进的设备，其作用是抽吸电解槽阳极产物氯气，在经预处理后达到相当高的氯气质量（含水分小于100ppm ，不含酸雾）, 进行连续四段压缩，使其达到 0.38MPa（表）的排出压力，输送至

35、各个氯产品生产工序。14.中间冷却器 中间冷却器又称级间冷却器或段问冷却器，是类似于列管冷却器的圆筒体列管束的多程热交换器。它分上、下封头和筒体三部分，如图327所示。上封头为椭圆形，并有隔板，以使水实现多程段循环，还有进、出水口。下封头同样是椭圆形的，也有隔板，并设左右排净口。而筒体内有列管束，上下管板及折流挡板。中间冷却器的作用在于将各级排出的高温氯气进行间接冷却，将气相热量移走，使气相尽可能实施等温压缩。15.固碱工段主要设备 EV-1：一效降膜蒸发器，使用常压水蒸汽，加热温度为90左右，内不凝性气体通过表面冷凝器放空，NaOH溶液经一效蒸发后浓度变为48%； EV-2：二效降膜蒸发器，

36、使用高压水蒸气，加热温度为150，蒸发出来的水蒸气作为一效蒸发的供热介质，NaOH溶液经二效蒸发后浓度变为56%； EV-3：三效降膜浓缩器，三效中的碱的温度为340，因此温度较高，故使用熔盐作为供热介质，蒸出来的蒸汽作为一效蒸发的供热介质，NaOH溶液经三效蒸发后浓度变为98%以上； T-1：熔盐槽 H-1：熔盐加热炉 B-2:H2加热炉 因为H2燃烧温度很高,作为熔盐的加热介质在熔盐加热炉中加热,使熔盐达到一定的温度,然后熔盐与三效中的碱换热后,冷却的熔盐再由泵压至上部,再由H2燃烧供热,循环使用; T-6：蒸汽冷凝槽，二效蒸发后的蒸汽在此处冷凝； T-9：50%碱贮槽，根据不同浓度原料碱

37、的需要，此处可得到50%液碱，可降低成本； F-1: 片碱机,在片碱机中冷却形成NaOH固体,称重,罐装,输送至仓库。EV-1C-1T-4EV-232%离子碱膜不凝性气体放空T-6蒸汽EV-3T-95%的糖溶液F-1称重去仓库T-1H-1HE-1B-2重油燃料助燃气体99%的熔融碱 靠重力作用落下5影响离子膜运行性能的主要因素1.盐水质量对离子膜性能的影响(1)盐水中金属离子含量的影响。过量的钙离子在短期内会导致离子膜电流效率下降(降至85%)和电压上升，长时间会造成离子膜过早失效，其破坏机制是生成的碳酸钙晶体沉淀覆盖在阴极侧膜的羧基聚合物表面，离子膜表面产生凹坑和孔洞。镁离子含量超标时，槽电

38、压上升严重，但不影响电流效率。其他金属离子对离子膜的影响机制与钙镁离子相同。这就要求钙离子、镁离子质量分数之和低于210-8，锶离子、钡离子均低于10-6，铁离子低于10-6，镍离子低于10-8，锰离子低于510-8。(2)阳极液浓度的影响。日常生产中，阳极液：中氯化钠质量浓度必须保持在200-220g/L之间。如果阳极液NaCl的浓度太低，水和钠离子结合太多，水的电解将增强。阴极室OH-反渗透，导致电流效率下降；且阳极液中的氯离子扩散到阴极室，导致碱中含盐增多。更严重的是，在低NaCl质量浓度情况(低于50g/L)下运行，离子交换膜会严重起泡、分离，直到永久性损坏。如果淡盐水中氯化钠质量浓度

39、大于230g/L，离子膜电阻也增大，水迁移能力下降，特别在高电流低温度情况下，离子膜交换能力容易过载，使槽电压上升。(3)阴极液NaOH浓度的影响。当阴极液NaOH的浓度上升时，离子膜的含水率降低，离子膜内固定的离子浓度随之上升，离子膜的交换容量变大，电流效率上升。但随着NaOH浓度的继续升高，由于OH-的反渗透作用，离子膜中的OH-浓度也增大。当NaOH的质量分数超过35%时，离子膜中的OH-浓度起决定性作用。NaOH的质量分数每上升1%，槽电压就会上升0.014 V，如果OH-反渗透到阳极侧，会与阳极液中溶解的氯发生副反应，导致电流效率明显下降，同时使氯中含氧量升高。生产中常采用在阳极室内

40、加盐酸调整pH值的方法提高阳极电流效率，降低阳极液中的氯酸盐和氯中含氧量。2.气体压力变化对离子膜性能的影响：阳极室的氯气和阴极室的氢气之间压差变化不能太大，以免离子膜不能贴在阳极侧。随着气体压差的大波动，离子膜来回震动，与单元槽反复摩擦，离子膜因受到机械磨损，局部出现撕裂或强度降低。因此要把阴极室、阳极室的压差控制在一定范围，让阴极室的压力大于阳极室的压力，使离子膜压紧在阳极上。电解槽气体压差正压过大，将使阳极永久变形，极距增大，电压上升，离子膜损坏。电解槽出现负压时，不仅槽电压上升，而且使贴向阳极的离子膜反贴向阴极，阴极表面的镍和其他沉积物就会污染膜。为了避免膜和电解槽因阴阳极的气体压差波动大而受损，可设置连锁保护。3.温度对离子膜性能的影响电流密度一定，在操作范围内适当提高温度，会使阴极侧离子膜的空隙增大，从而提高钠离子的迁移率，即提高电流效率，有助于槽电压降低。一般要求温度不低于65，槽温上升10，槽电压可降低50100mV。但槽温不能太高，如果高于92，会产生大量水蒸气而使槽电压升高。当电