年产30万吨离子膜烧碱生产工艺

年产30万吨离子膜烧碱生产工艺内容摘要：

8TC A 30 4FA 3 01PC AZ 301PC AZ 302FA 3 02空气氮气VE 3 02VE 3 12HE 3 11FQ 3 05LC A 30 2PU 3 15LC A 30 6PQ 3 06蒸发 图 离子膜电解岗位工艺流程图 年产 30 万吨离子膜烧碱生产工艺 11 二次精制盐水泵 (PU202A/B) 送来的二次精制盐水由压力指示控制报警装置(P1CA301)控制一定压力。 精制盐水由流量计 (FA301)控制流量送往各电解槽。 同时，外工序送来的纯水按电流负荷的高低，由纯水压力指示控制警报仪控制一定压力，调节入槽纯水流量，以控制烧碱的浓度，在通直流电的情况下进行电解。 在阳极室生成 Cl2 和淡盐水，阴极室生成氢气和氢氧化钠。 电解生成的 32%的烧碱流到烧碱受槽 (VE302)汇集后由烧碱泵 (PU302)经流量计(FQ304)计量后，送到各部门使用。 淡盐水脱氯工序 [4] 淡盐水脱氯工艺流程图Na SOWDVE101APU101CPU101A/BLA 353VE101BPU 353VE 352PU 351HE 352PU 352VE 351ACA353HNCLCA352TW 351PU 301TA 301HE 351VE 353PU 311化盐LCA351ACA3522 3PC AZ 3 51 图 淡盐水脱氯岗位工艺流程图 将电解出来含有游离氯的淡盐水送到脱氯塔顶部，经负压介析使游离氯脱出。 脱氯后的淡盐水含游离氯约 50mg/l,流进脱氯盐水受槽，调节 PH值后 ，加 Na2SO3 除去游离氯，再经脱氯塔泵送往一次盐水工段，经真空分离后的氯气由冷却器将氯气冷却，再分离水分后送往氯气总管。 年产 30 万吨离子膜烧碱生产工艺 12 氯气冷却、干燥、压缩工序 [4] 电解除害液除害液除害液PCAZ313HCZ302PCAZ315PCAZ504PCAZ505XCZ502FCAZ502PCAZ502HCZ504PCAZ503PCAZ501除害液VCM液氯TW3 10 PU3 10 PU3 11HE5 01HE5 02FT5 01HE310TW5 02 PU5 03 TW5 03PU5 04HE503HE5 04VE5 06FT5 02VE5 05PU5 06CO 501HE5 07 HE5 06 HE5 05 氯气 处理工艺流程图 图 氯气处理岗位工艺流程图 从氯气鼓风机 (PU311A、 B)来的氯气经过氯气冷却器（ HE50 HE502），温度冷却到约 15℃，经湿氯气过滤器（ FT501）将水滴排除。 从过滤器（ FT501）出来的氯气，经过 1干燥塔（ TW502）和 2干燥塔（ TW503）用硫酸吸收水分，使干燥氯气含水量达到要求。 为了移走氯气干燥过程中 1干燥塔、 2干燥塔所产生的硫酸稀释热，用干燥塔酸冷却器（ HE50 HE504）移去热量。 将浓度为 98%的浓硫酸从硫酸 贮槽（ VE509）经硫酸供给泵（ PU506A、 B）供给 2干燥塔， 2干燥塔溢流至 1干燥塔，浓度约 75%的稀硫酸从 1干燥塔送到废硫酸高位槽，用槽车装运出去。 从 2干燥塔出来的干燥氯气经过干燥氯气过滤器（ FT502）除去酸雾，再经过氯气压缩机（ CO501A、 B），使压力上升到 ~ G(~)送往用户。 氯气冷却器（ HE502）， 1干燥塔冷却器（ HE503）， 2干燥塔冷却器（ HE504）均使 用7℃的低温水，由液氯冷冻供应。 年产 30 万吨离子膜烧碱生产工艺 13 3 物料衡算及能量衡算 物料衡算 电解工段电解槽内的物料衡算 计算依据 [4] 一、供给盐水规格： NaCl=310g/l 重度 d= 精盐水中杂质忽略不计 二、阴极液 NaOH 浓度 32% 重度 d=（ 80℃） 三、阳极液 NaCl=210 g/l 重度 d= 电解槽中进行的各种副反应所产生的杂质忽略不计 四、以 80kA 电流负荷为计算基准 2 NaCl + 2H2O===2NaOH + H2 + Cl2 2 2 18 2 40 2 1 2 80kA 电流负荷时，每小时每台电槽理论产碱量。 [4] 80 1 = 需消耗 NaCl量： 402  = 同时生成 H2 量 = 4022 = 生成 Cl2 量 = 402  = 需消耗 H2O 量 = 402 182 = 五、物料衡算 湿氯气的计算 湿氯气中含水量的计算： 根据道尔顿气体分压定律，湿氯气中氯气和水蒸气的分压与它们的摩尔数成正比。 PH2O： PCl2=n H2O： nCl2[5] 已知 80℃时含 NaCl=210 g/l 的阳极液上方的水蒸气分压为 290mmHg。 年产 30 万吨离子膜烧碱生产工艺 14 则 n H2O= 290760290= GH2O（ Cl2） = 18= 因此，离开电槽的湿氯气总量 G1=+= 进入电解槽的供给盐水量的计算： 1) 已知离子膜的水迁移量为 [4] 所以每小时透过膜迁移到阴极的 H2O 量为： 3 100018= 2) 设每小时需向电槽供给的盐水量为 X 升，从电槽流出的淡盐水量为 Y 升 则 阳极液中的 NaCl存在下列平衡： =+ （ 1） 对水存在下列平衡： （ ） X=（ ） Y++ （ 2） 解（ 1）、（ 2）组成的二元一次方程得： X=1202 Y=944 故 每小时向电槽供给的盐水 1202 升 供给盐水重量 G2=1202 = 其中： NaCl=1202 310= H2O== 流出电解槽的淡盐水量的计算： 从电槽流出的淡盐水的体积为 944 升，淡盐水比重为。 则 淡盐水的总量： G3=944 = 其中 NaCl=944 = H2O== 湿氢气量的计算 湿氢气中含水量计算： PH2O： PH2=n H2O： nH2 已知 80℃含 NaOH32%的阴极液上方的水蒸气分压为 170mmHg。 [4] 则 n H2O=22HOHPP nH2= 170760170 = G H2O（ H2） = 18= 因此，离开电槽的湿氢气总量 年产 30 万吨离子膜烧碱生产工艺 15 G4=+= 流出电解槽碱液量的计算： [4] 247。 = 升 其中： NaOH= H2O= = G5=+=373kg 供给纯水量的计算： G6=++= 物料衡算表 表 电槽物料平衡表 输入 输出 供给盐水： G2= NaCl： H2O： 供给纯水： G6= 淡盐水： G3= NaCl： H2O： 碱液： G5=373kg NaOH： H2O： 湿氯气： G1= Cl2： H2O： 湿氢气： G4= H2： H2O： 总计 氯气处理岗位物料衡算 一、计算依据 [4] 生产规模 300000 吨 100%NaOH/年 年生产时间 7200 小时 计算基准 以生产 1 吨 100%NaOH 为基准 原始数据 电解厂房来的湿氯气的湿度、压力及组成如下表： 年产 30 万吨离子膜烧碱生产工艺 16 表 湿氯气的湿度、压力及组成 项目 氯气 备注 温度℃ 85 总压（表） 10 水蒸气 公斤 /吨 100%NaOH 213 氯气 公斤 /吨 100%NaOH 885 不凝性气体 公斤 /吨 100%NaOH 9 气体总量 公斤 /吨 100%NaOH 1107 成份 %（干基） 二、计算采用的流程示意图如下所示： HE301冷却器TW310洗涤塔HE501 HE502 FT501冷却器 冷却器 除雾器TW502干燥器TW50398%浓硫酸75%硫酸氯水氯水 氯水新鲜水65 ℃ 45 ℃ 15 ℃100 200 900120080 ℃500kg/Hr图31氯 气处理流程示意图 图 氯气处理岗位流程意图 由于电解厂房到 HE301 冷却器这段管路比较短，而且管子采取保温措施，所以可以忽略氯气经过这段管路所产生的温度降，冷凝下来的水蒸气量也忽略不计。 三、 HE301 冷却器的物料衡算 由原始数据得知进入 HE301 钛冷却器的气体组成为： 氯气 885kg 水蒸汽 213kg 不凝性气体 9kg 在 HE301 中， 氯气和过滤盐水进行换热，温度由 85℃冷却至 65℃。 查表得 65℃时的水蒸汽分压为 （ ）。 冷凝下来的氯水温度为 70℃，此时氯在水中的溶解度为。 设在 HE301 冷却器中冷凝下来的水蒸气量为 W1kg，其阻力降为 90 （ 90mm H2O），则出口气体的总压力为 100 （ 100mm H2O）。 根据道尔顿分压定律，则有下式： [4] 年产 30 万吨离子膜烧碱生产工艺 17 299182 1 3710 0 2 7 8 5182 1 3111WWW=10336  由上式可求得 W1= 被溶解的氯气量： = 氯水总量： += 可见出 HE301 冷却器的气体组成为： 氯气： = 水蒸汽 = 不凝性气体： 9kg 四、 TW310 氯气洗涤塔的物料衡算 在氯气洗涤塔中，用饱和氯水对氯气进行洗涤，氯气温度由 65℃降至 45℃，同时向洗涤塔补充少量新鲜水（ 500kg/Hr）。 从洗涤塔出来的氯气温度为 40℃。 查表 可得 45℃时水蒸气分压为 （ ）， 40℃时氯气在水中的溶解度为。 满负荷时，每小时产碱约 20 吨，每吨 NaOH 为基准，则补充的新鲜水量为 25kg/吨100%NaOH。 假设在 TW310 中冷凝下来的水蒸气量为 W2kg，塔的阻力降为 100 （ 100mm H2O），则洗涤塔出口气体的总压为 200 （ 200mm H2O）。 根据道尔顿分压定律，则有下式： [4] 2991871)25(0 0 4 5 18222WWW=10336  由上式可求得 W2= 被溶解的氯气量： （ 25+） = 氯水总量： 25++= 可见出 TW310 的气体组成： 氯气： = 水 蒸汽 = 不凝性气体： 9kg 氯气出 TW310 后，经鼓风机加压至 1200 进入 HE50 HE502 冷却至 15℃后再进入干燥塔。 五、 HE501 的物料衡算 氯气在 HE501 中用工业水冷却至 30℃，查表得 30℃时水蒸气分压为 （ ）。