氯堿生產(chǎn)工藝組織與實(shí)施

項(xiàng)目A07氯堿生產(chǎn)工藝組織與實(shí)施 任務(wù)點(diǎn)01生產(chǎn)工藝路線選擇 抄 化工生產(chǎn)技術(shù) P196一 氯堿工業(yè)產(chǎn)品性質(zhì)及用途 一 氯堿工業(yè)產(chǎn)品性質(zhì)及用途 二 氯堿生產(chǎn)方法選擇 氯堿生產(chǎn)的原理是2NaCl 2H2O 2NaOH H2 Cl2 電解 根據(jù)這個(gè)原理目前主要有三種方法 隔膜法 水銀法以及離子膜法 1 隔膜電解法 簡(jiǎn)單構(gòu)造 陽(yáng)極 石墨碳棒陰極 鐵絲網(wǎng)石棉隔膜 能阻止氣體通過 但不能阻止水分子和離子通過 生產(chǎn)的主體設(shè)備 石棉隔膜電解槽 原理 添加原料 陽(yáng)極區(qū) A 飽和食鹽水 B Cl2 C H2 D NaOH NaCl溶液 缺點(diǎn)投資多 能耗較高 產(chǎn)品燒堿中會(huì)含有雜質(zhì)食鹽 隔膜電解法流程圖 2 水銀電解法 基本原理 解汞槽 2Na 2H2O 2NaOH H2 電解槽 陰極 2Na 2e 2Na陽(yáng)極 2Cl 2e Cl2 污染 3 離子膜電解法 主體設(shè)備 離子膜電解槽簡(jiǎn)單構(gòu)造 陽(yáng)極 金屬鈦網(wǎng) 涂鈦釕氧化物 陰極 碳鋼網(wǎng) 有鎳涂層 陽(yáng)離子交換膜 只允許陽(yáng)離子通過 把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室 優(yōu)點(diǎn) 投資費(fèi)用 能耗 污染都較低 產(chǎn)品質(zhì)量較好 缺點(diǎn) 目前國(guó)內(nèi)還無(wú)法自主生產(chǎn)離子膜 主要靠進(jìn)口 任務(wù)點(diǎn)02生產(chǎn)工藝條件影響因素分析 總結(jié) 離子膜法制得的產(chǎn)品比用隔膜法電解生產(chǎn)的產(chǎn)品濃度大 純度高 而且能耗也低 所以它是目前最先進(jìn)的生產(chǎn)氯堿的工藝 而水銀電解法電耗較高 汞的流失會(huì)造成環(huán)境污染 故采用離子膜進(jìn)行生產(chǎn) 一 鹽水的質(zhì)量鹽水中的Ca2 Mg2 及其他重金屬離子會(huì)毒害離子膜 與陰極室反滲透過來(lái)的OH 形成難溶物沉積在膜內(nèi) 造成離子膜堵塞 膜電阻增大 槽電壓升高 電耗上升 電流效率下降 另外 還會(huì)使膜性能發(fā)生不可逆的惡化 使用壽命縮短 因此 必須保證精制鹽水的質(zhì)量 尤其要確保樹脂對(duì)ca2 Mg2 的吸附能力 使得二次精制后的鹽水中ca2 Mg2 質(zhì)量之和不高于2X10 8 二 陰極液中NaOH濃度隨著NaOH濃度的升高 陰極一側(cè)膜的含水率減少 固定離子濃度增大 因此電流效率隨之增加 但是隨著NaOH濃度的繼續(xù)升高 膜中OH 濃度增大 電流效率明顯下降 三 陽(yáng)極液NaCI的濃度影響陽(yáng)極液NaC1的濃度太低時(shí) 水合鈉離子中結(jié)合水太多 膜的含水率增大 陰極室OH 反滲透 導(dǎo)致電流效率下降 且陽(yáng)極液中的氯離子通過擴(kuò)散到陰極室 導(dǎo)致堿中含鹽增多 更嚴(yán)重的是 在低NaC1質(zhì)量濃度情況 低于50g L 下運(yùn)行 離子交換膜會(huì)嚴(yán)重起泡 分離直到永久性損壞 陽(yáng)極液中NaC1的濃度也不能太高 以免槽電壓上升 因此 生產(chǎn)中將陽(yáng)極液NaC1的質(zhì)量濃度控制在 210 10 g L 不得低于170g L 四 鹽水加鹽酸加鹽酸是為了中和從陰極室遷移來(lái)的OH 但要控制pH值不低于2 否則會(huì)使離子膜的陰極一側(cè)的導(dǎo)電性被破壞 造成永久性破壞 五 氣體壓力變化的影響陽(yáng)極室的氯氣和陰極室的氫氣之間的壓差變化不能太大 否則膜就不能貼在陽(yáng)極側(cè) 隨著氣體壓差的大波動(dòng) 膜來(lái)回震動(dòng) 離子膜同單元槽反復(fù)摩擦 膜因受到機(jī)械磨損 局部出現(xiàn)口子或強(qiáng)度降低 因此 除電極表面光滑平整外 還要把陰極室 陽(yáng)極室的壓差控制在一定范圍內(nèi) 讓陰極室的壓力大于陽(yáng)極室的壓力 使離子膜壓緊在陽(yáng)極上 保護(hù)膜 如果電解槽氣體壓差正壓過大 將使陽(yáng)極永久變形 極距增大 電壓上升 膜損壞 電解槽出現(xiàn)負(fù)壓差時(shí) 不僅槽電壓上升 而且使貼向陽(yáng)極的膜反貼向陰極 陰極表面的鎳和其他沉積物就會(huì)污染膜 六 停止供水或鹽水的影響陰極液中NaOH濃度是用加入純水來(lái)控制的 加水過多會(huì)造成NaOH濃度太低 太高NaOH濃度雖然高 但長(zhǎng)期高于37 會(huì)造成電流效率永久性的下降 七 電流密度對(duì)堿中含鹽量的影響在通電的情況下 電場(chǎng)的靜電引力是影響Cl 移動(dòng)最重要的因素 因?yàn)樵诟叩碾娏髅芏认?靜電引力加強(qiáng) 帶電負(fù)荷的Cl 被正電位的陰極更強(qiáng)烈地吸引 從而減少了堿中含鹽量 任務(wù)點(diǎn)03典型設(shè)備的選擇 一 離子膜電解槽離子膜電解槽是離子膜制堿生產(chǎn)工藝中的關(guān)鍵設(shè)備 它的作用是將進(jìn)入的合格的二次精致鹽水經(jīng)通電電解 生產(chǎn)出低鹽 高純 高濃度的氫氧化鈉產(chǎn)品 同時(shí)得到聯(lián)產(chǎn)氯和氫氣 離子交換膜電解食鹽法 是用陽(yáng)離子交換膜將電解槽隔成陽(yáng)極室和陰極室 這層膜只允許鈉離子穿透 而對(duì)氫氧根離子起阻止作用 另還能阻止氯化鈉的擴(kuò)散 從而達(dá)到生產(chǎn)低鹽 高純 高濃度氫氧化鈉產(chǎn)品的目的 二 鹽水過濾器鹽水過濾器的作用是使一次精制鹽水經(jīng)過濾除去所含微量懸浮物 指標(biāo)為 1ppm 離子膜法制堿工藝中 要求鹽水中的懸浮物含量控制在1ppm以下 以防止鹽水中所含微細(xì)懸浮物引起膜的堵塞而導(dǎo)致槽電壓上升 然使用傳統(tǒng)的砂過濾器 鹽水中的懸浮物含量一般在5 10ppm 因此 必須再經(jīng)過一次精密過濾 采用碳素管式過濾器 碳素管過濾器的外殼由鋼襯橡膠防腐層 內(nèi)部由多組炭系管均勻固定在花板上 其結(jié)構(gòu)如圖所示 碳素管式過濾面積由生產(chǎn)能力大小而定一般年產(chǎn)l萬(wàn)噸規(guī)模的過濾面積約在7 8m2 使用壽命在8 10年 碳素管式過濾器由純凝經(jīng)燒結(jié)后制成 外徑120mm 內(nèi)徑70mm 長(zhǎng)度500mm 為圓筒狀元件 碳素管式過濾器的特點(diǎn)是經(jīng)一定時(shí)間使用后 可經(jīng)再生恢復(fù)重新使用 三 螯合樹脂塔螯合樹脂塔通常是二臺(tái)或三臺(tái)串聯(lián)使用 其作用是將一次精致鹽水中Ca2 Mg2 雜質(zhì)含量降低到20ppb以下 以符合離子膜工藝的需要 螯合樹脂塔的外殼由鋼板制成 內(nèi)襯特殊的低鈣鎂橡膠防腐層 塔內(nèi)填裝一定量的帶有螯合基團(tuán)的特種離子交換樹脂 樹脂的特點(diǎn)是對(duì)金屬離子有極強(qiáng)的選擇性 第二個(gè)特點(diǎn)是再生效率高 即在使用一定周期后 可通過酸 堿 純水的清洗 將螯合的金屬離子解脫恢復(fù)原有的交換容量 以重新再進(jìn)行螯合處理 任務(wù)點(diǎn)04生產(chǎn)中安全 環(huán)保 節(jié)能措施 一 安全技術(shù)方案 1危險(xiǎn)物料的安全技術(shù)方案 2危險(xiǎn)工藝的安全技術(shù)方案 二 環(huán)保 1 從工藝角度提出可能解決環(huán)保措施 膜分離法膜分離法脫除SO42 一是近年來(lái)發(fā)展起的新技術(shù) 技術(shù)的關(guān)鍵在于其中有一層NF膜 它可以有效從鹽水溶液?jiǎn)蝺r(jià)陰離子 如cl 中分離出多價(jià)陰離子 如SO42 在所有的濃氯化物的鹽溶液和濃硫酸鹽溶液中 硫酸鹽對(duì)NF膜的排斥率很高 在98 以上 而氯化物對(duì)它的排斥率很低 由于氯化鈉溶液對(duì)NF膜的排斥力很小 大部分進(jìn)料水通過膜滲透進(jìn)入工藝流程 硫酸鹽被排斥而被分離出來(lái) 從而達(dá)到鹽水脫除SO42 的目的 再經(jīng)過冷凍脫硝工藝分離出硫酸鹽 廢水再去化鹽 2 三廢處理廢水處理廢水由電解部氯 氫冷卻下水 打網(wǎng)水 槽道洗水 蒸發(fā)部大氣冷凝下水 雜水 生蒸汽冷凝水 二次汽冷凝水等構(gòu)成 這些水排放時(shí)經(jīng)常溶解氯化物通過技術(shù)改造 水循環(huán)利用率的提高或?qū)崿F(xiàn)閉路循環(huán)則可減少氯化物流失量 三 節(jié)能技術(shù)方案 任務(wù)點(diǎn)05生產(chǎn)工藝流程組織 一 原料與處理 1 一次鹽水精制原鹽采用鹵水 井鹽用CaCO3預(yù)除 配粗過濾濾料1 原鹽采用進(jìn)口鹽或湖鹽時(shí) 用CaCO3預(yù)除 配粗過濾濾料1 井鹽采用泥沙含量高的海鹽時(shí) 用粉煤灰預(yù)除 配粗過濾濾料2 或澄清桶加CaCO3預(yù)除 在原鹽采用鹵水 海鹽時(shí) 澄清桶只是先去除部分泥沙 然后進(jìn)入粗過濾器 CaCO3預(yù)除 2 二次鹽水精制二次精制系統(tǒng)的螯合樹脂塔只能除掉鹽水中的Ca2 Mg2 而不能去除SS 如果懸浮物進(jìn)入螯合樹脂系統(tǒng)將會(huì)堵塞樹脂的微孔 大大地降低螯合樹脂系統(tǒng)的性能 由于在二次精制過程中采用了碳素管過濾器 保證了螯合樹脂能充分發(fā)揮應(yīng)有的機(jī)能 其再生周期比不用碳素管過濾器延長(zhǎng)了3 5倍 減少了再生所用的離子膜堿和高純鹽酸 特別是杜絕了不純物進(jìn)入離子膜電解槽 二 離子膜工段 任務(wù)點(diǎn)06生產(chǎn)操作要點(diǎn) 抄 化工生產(chǎn)技術(shù) P212從 二 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 抄到到 六 物料的組分調(diào)節(jié)系統(tǒng) 任務(wù)點(diǎn)07生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的故障分析及應(yīng)對(duì)措施 1 電槽的電壓升高如果電壓是曲線上升 電效是曲線下降 分析氯氣純度 鹽水質(zhì)量 樹脂層高度 純水質(zhì)量等 估計(jì)是以上幾點(diǎn)出了問題 如果電壓是梯度上升 電效是梯度下降 估計(jì)是陰陽(yáng)極涂層出了問題 立刻聯(lián)系電槽廠家 共同對(duì)電解槽本身進(jìn)行檢查 另外可做如下檢查a 電流密度的檢查 檢查電解槽的實(shí)際運(yùn)行電流是否偏高 但當(dāng)電流密度超過1kA m2時(shí) 運(yùn)行槽電壓和電流密度的關(guān)系是線形的 U槽 U0 ki V 有高的電流密度 就有高的槽電壓 b 電槽內(nèi)燒堿濃度的檢查 檢查電解槽出口的燒堿濃度是否偏高 燒堿濃度偏高會(huì)導(dǎo)致槽電壓升高 隨著電槽內(nèi)燒堿濃度的提高 膜中含水率逐漸下降 導(dǎo)致膜電壓升高 槽電壓也隨之升高 在5kA m2時(shí) 電槽內(nèi)燒堿濃度升高1 槽壓增加大約33mV 2 停車后可能造成脫氯塔液位高原因 電解裝置停車后 由于進(jìn)入脫氯塔的陽(yáng)極液中游離氯越來(lái)越少 脫出的氯氣也越來(lái)越少 真空泵的抽氣量也越來(lái)越小 這樣 脫氯塔內(nèi)的真空也就越來(lái)越大 從而導(dǎo)致脫氯塔內(nèi)的鹽水不易排出 液位升高 解決的方法 a 按版主所說把法蘭松開 將脫氯塔的真空破壞 液位自然恢復(fù) b 建議在脫氯塔的頂部安裝泄壓閥門 出現(xiàn)脫氯塔液位升高的現(xiàn)象 通過該閥門破壞真空而降低液位 同時(shí)還防止因脫氯塔內(nèi)的真空過大損壞脫氯塔現(xiàn)象的發(fā)生 c 調(diào)節(jié)真空泵的回流閥 以降低脫氯塔內(nèi)的真空 3 離子膜電解槽中出現(xiàn)電壓偏差原因 a 某一個(gè)單元電解槽進(jìn)料管堵塞 電解液流量變小 使該單元電解槽缺液 單元槽電壓升高 電解槽中性偏移 即出現(xiàn)電壓偏差 b 某一個(gè)單元電解槽的離子膜出現(xiàn)較大的針孔或破裂 單元槽電壓降低 電解槽中性偏移 即出現(xiàn)電壓偏差 c 電解槽現(xiàn)場(chǎng)泄漏 發(fā)生局部短路 電解槽中性偏移 即出現(xiàn)電壓偏差 d 離子膜電解槽中性偏移測(cè)量?jī)x表出現(xiàn)問題 處理方法 a 如果離子膜電解槽中性偏移 并不主張立即停車 因?yàn)橥＼嚭笾行云频脑蚍炊缓么_定 b 離子膜電解槽中性偏移后 首先立即現(xiàn)場(chǎng)檢查泄漏情況 測(cè)量該電解槽的所有單元槽電壓 發(fā)現(xiàn)異常 及時(shí)處理 c 如果單元槽電壓檢查正常 進(jìn)一步檢查該電解槽的所有單元槽溢流情況 陽(yáng)極液顏色 入槽電解液流量 陽(yáng)極液PH值 發(fā)現(xiàn)異常 及時(shí)處理 d 如果上述檢查均正常 將電解槽中性偏移 即出現(xiàn)電壓偏差 調(diào)零后 繼續(xù)生產(chǎn) 4 離子膜起泡a濃度 在離子交換膜電解中 膜中鈉離子遷移的數(shù)目比在陽(yáng)極液中遷移的數(shù)目多 因此 在膜的表面和附近 鈉離子含量比在陽(yáng)極液中小 鈉離子的