引进4万吨年离子膜烧碱技改工程可行性研究报告(编辑修改稿)

引进4万吨年离子膜烧碱技改工程可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

送入盐水进料高位槽 .从高位槽出来的盐水用去离子水稀释至 280300g/l 经电槽室盐水管送入电解槽阳极室。 膜电解 (1)来自高 位槽的纯盐水经每台电解槽的盐水转子流量计计量后进入电槽阳极室，来自碱循环系统的 31%（ WT）的淡碱液经每台电解槽的碱流量计计量后进入电槽阴极室。 在阴极同阳极之间用一张离子交换膜分隔。 在引进 4 万吨年离子膜烧碱技改工程可行性研究报告 17 电流的作用下，阳极室的氯离子在阳极上失去电子被氧化，生成氯气，从阳极上析出进入氯气总管。 而阴极室的氢离子在阴极上获得电子被还原，生成氢气，从阴极上析出，进入氢气总管。 在电场的作用丁钠离子以水合离子形式穿过离子交换膜进入阴极室，生成产品氢氧化钠（ 32%WT）从阴极液管排出。 由于膜的选择性，氯离子无法透过膜进入阴极室。 故产品碱的品 质很高。 同样由于膜的选择性氢氧根离子不能透过膜进入阳极室 ,故氯气纯度很高。 (2)电槽室氯气总管的控制压力为 2100mmH2O；氢气总管控制压力为2225mmH2O。 氯氢压差为 125mmH2O 由一套压差控制仪自动调节。 (3)电槽室总管的氯气进入 一个氯气液封罐，液封罐的液封压力为2200mmH2O，当总管氯气压力超过该值时从总管逸出，排入事故氯处理系统。 电槽室总管的氢气进入一个氢气液封罐，液封罐的液封压力为 2325 mmH2O。 当总管氢气压力超过该值时，氢气从总管氯气压力超过该值时，氢气从 总管逸出经液封罐上的阻火器排入大气。 (4)总管氯气经减压调节阀后减压至微负压送往氯处理工序，而总管氢气经减压调节阀减压至微正压，送往氢处理工序。 电解液循环 (1)碱液循环 浓度为 32%WT 的产品碱液由电槽室总管自流进碱循环槽，从碱液中逸出的氢气从循环槽顶部排出，进入氢气总管。 碱液经烧碱循环泵分为两部份：一部分作为产品碱经产品碱冷却器冷却至 100C 送出界区另一部分加入去离子水稀释至 31%WT，经烧碱加热 /冷却器循环进入电解槽。 产品量同引进 4 万吨年离子膜烧碱技改工程可行性研究报告 18 循环量的比例为 1:7 (1)碱循环槽的液位由仪表调节回流自动控制。 碱循环槽同电槽室内的低压氮气管连通，避免循环槽内内因碱液过量排出形成负压吸入空气造成事故。 (2)淡盐水循环 电槽排出的淡盐水（浓度为 200g\l 溶有氯气）并含有游离氯经电槽室内总管自流入淡盐水槽，逸出的氯气进入氯气总管，淡盐水经淡盐水泵直接送入隔膜电解槽。 原材料及动力消耗 32%离子膜碱消耗定额 表 43 以每吨 100% NaOH 计 序号 名 称 单位 消 耗 量 备 注 吨耗 年耗 1 NaCL（按 100%计） T 29240 2924t/a 2 高纯 HCL（按 100%计） Kg 51 1020xx0 1020t/a 3 NaOH（按 100%计） Kg 8 160000 160t/a 4 螯合树脂 L 180 180l/a 5 纯水 T 50000 50000t/a 6 离子膜 M2 200 200m2/a 7 直流电 Kwh 2150 43000000 4300 万 Kwh/a 8 动力电 Kwh 8 160000 16 万 Kwh/a 9 氮气 M3 20 4 万 Nm3/a 10 亚硫酸钠 Kg 19000 片碱消耗定额 表 44 以每吨 100% NaOH 序号 名 称 单 位 消 耗 量 备 注 年 吨 年 耗 电 量 1 NaOH（按 100%计） Kg 19840 2 化学品 Kg 4960 3 包装袋 个 42 833280 4 重油 KwhT 250 4960000 5 动力电 Kwh 12 238080 引进 4 万吨年离子膜烧碱技改工程可行性研究报告 19 6 循环水 32C T 28 555520 7 蒸汽 T 9920 主要设备选择 盐水过滤 目前用于盐水及精制的过滤器有烧结碳素管过滤器和戈尔膜过滤器两种，据兄弟厂家介绍此两种过滤器投资相差不大，但烧结碳素管过滤器运行费用较高，因此，本工程拟采用上海戈尔公司戈尔膜过滤器，设备能力按 4 万吨 /年能力选型，型号为 AUTO27NBPCSPIA。 螯合树脂塔 目前，国内离子膜生产厂家使用国内南 通南宝公司生产的螯合树脂塔的用户较多，效果较好。 按 3 万吨 /年烧碱能力配备，规格为：φ 12004500树脂填充高度 1380mm。 材质为碳钢内衬钙镁橡胶。 其作用为进一步清除盐水中的有害杂质，是二级盐水精制的关键设备。 运转的好坏直接影响电解工序的正常操作和离子膜及极板涂层的寿命。 离子膜电槽 电解槽是电解法制烧碱的核心设备。 目前，世界上离子膜电解槽可分为单极式和复极式两种。 制造离子膜单极式电解槽的公司有：德国伍德公司、日本旭硝子公司、英国 ICI 公司、美国西方公司、意大利迪诺拉公司；制 造复极式电解槽的公司有：日本旭化公司、日本德山曹达公司、德国伍德公司、意大利迪诺拉公司、美国西方公司等。 这两种槽型最本质的区别在于复极槽之电极为复极，即阴阳极结合在一起，供电回路是单元槽串联，而后每台槽并联，即所谓“先串联后并”，因此是高电压、低电流的电解槽。 单极式电解槽是阴、阳两极为单极，供引进 4 万吨年离子膜烧碱技改工程可行性研究报告 20 电回路为单元槽并联，而后每台槽串联，即所谓“先并后串”，因此，是高电流、低电压电解槽。 复极槽与单极槽性能比较见表 45。 表 45 复极槽与单极槽优缺点比较 复 极 槽 单 极 槽 供电 高电压、低电流、槽间电流分布均匀 低电压、高电流、单槽电压高，槽间电流分布不均匀 安装 密封部件少、安装方便 联接点多、安装较复杂 槽间电压降 导体电压降小 联接点多、电阻高、电压降大 汇流排 节约槽间铜导板 槽间导电母排用铜量大 循环方式 强制循环、耗费动力 自然循环、节约动力 膜利用率 高 92% 低 7277% 维修管理造价 简单、方便、维修管理费用低 电槽数多、维修工作量大、维修管理费用高。 比复极高20% 其它 单元槽出事故时，对系统影响大，更换单元槽须整槽停车。 膜破损易检查，且有自动 保护装置。 单台槽故障对系统影响小，只须停一台槽，只影响500600t/a 能力，膜破损及单元槽故障不易检查，无安全保护装置。 由上表可知，单极槽和复极槽各有所长，同时存在各自不足之处，但因盐水精制技术、高电流密度的膜和槽技术的提高。 复极式电槽成为氯碱工业的发展方向。 因此本工程宜采用复极式电槽为宜。 装置需引进的内容和范围 电槽： 2 台以及配套离子膜、表面管道、仪表等。 经询价， 1 万吨 /年离子膜装置需花费外汇 80 万美元（包括离子膜电槽、膜、铜排、基础设计及开车服 务，槽头元件等内容）。 工艺主要设备一览表（新增） 静止设备 设备名称 规格型号 结构材料 数 量 适应能力 引进 4 万吨年离子膜烧碱技改工程可行性研究报告 21 盐水予处理器 φ 5600 8000 钢 1 台 40Kt/a 戈尔膜过滤器 AUTO27NBPCSPLA 1 套 20Kt/a 离子交换塔 φ 1200 4500 钢衬胶 3 台 20Kt/a 树脂塔加料 φ 3200 5600 FRP 1 台 40Kt/a 槽 V=50ml 纯盐水贮槽 φ 5400 7000 V=160ml FRP 1 台 40Kt/a 纯盐水高 位槽 φ 1800 2800 V=7ml FRP 1 台 40Kt/a 树脂塔盐水加热器 板式 钛 1 台 纯盐水加热器 板式 钛 1 台 碱液循坏槽 φ 3000 3400 V=24ml 镍 1 台 40Kt/a 淡盐水槽 φ 2400 3400V=15ml 钢衬钛 1 台 40Kt/a 碱液加热冷却器 板式 镍 1 台 产品碱冷却器 板式 镍 1 台 2%液碱槽 φ 1200 3000 V=3ml 不锈钢 1 台 40Kt/a 再生盐酸槽 φ 2500 3400 V=16ml FRP 1 台 40Kt/a 再生碱液槽 φ 20xx 3400 V=10ml 不锈钢 1 台 40Kt/a 反应槽 钢衬胶 2 台 40Kt/a 溶气罐 钢衬胶 1 台 40Kt/a 中间槽 钢衬胶 1 台 40Kt/a 离子膜电槽 组合 2 台 40Kt/a 整流变压器 V=270I=55KA 组 1 台 40Kt/a 转运设备 设备名称 规格型号 结构材料 数 量 适应能力 碱液循环泵 Q=60m3/h 镍 2 台 20Kt/a 淡盐水泵 Q=25m3/h 钛 2 台 20Kt/a 离子交换塔加料泵 Q=30m3/h 钛 2 台 20Kt/a 再生酸泵 Q=5m3/h 铸铁衬 4F 2 台 20Kt/a 再生碱泵 Q=3m3/h 不锈钢 2 台 20Kt/a 纯盐水泵 Q=30m3/h 钛 2 台 20Kt/a 自动控制 二次盐水及电解工序要求有较高的自动化水平 ,设一个集中控制室 ,采用集散系统 DCS 实现对工艺过程的监视、控制、程序控制、报警和联锁。 并且具有工艺流程图显示、报警、打印、生产报表打印、事故和主要工艺参数趋势记录。 其余则设分控制室，采用常规仪表将主要工艺参数集中 于控制室进行监引进 4 万吨年离子膜烧碱技改工程可行性研究报告 22 视、控制、报警和联锁。 第五篇 原料、辅助材料及燃料的供应 主要原材料供应 表 序号 原材料名称 规 格 年用量 （吨） 来 源 1 原盐 NaCL≥ 310ag/l Ca2++Mg2+≤ 12mg/l SO2+≤ 5g/l 58480 (折 100% HaCl) 本厂提供 2 亚硫酸钠 Na2SO37H2O≥ 95% 36000 外购 3 螯合树脂 D422 D412 m3 外购 4 高纯盐酸 HCL≥ 31%(w/t) Ca2+≤ (w/t) Mg2+≤ mg/l(w/t) Fe2+≤ mg/l(w/t) 2040 本厂提供 5 离子膜 NAFION NE966TX 1230L 243W 400m2 引进 公用工程供应 52 序号 名 称 单位 每小时耗 年 总 耗 备 注 1 直流电 KWh 7150 88000000 2 动力电 KWh 225 1138080 3 纯 水 m3 50000 4 循环水 m3 3271040 5 工艺及仪表用氮气 Nm3 100 360000 第六篇 建厂条件和厂址方案 建厂条件 厂址地理位置、地形、地貌概况 株洲位于湖南省东部，地处湘江中游，罗霄山脉西侧，东经 113008/ 30″ ，北纬 27050/ 05″。 该市是湘东政治、经济、文化重地，又是一个以重工业为主，其他工业协调发展的新兴工业城市。 株化集团诚信有限公司本部位于株洲市北郊清水塘工业区。 引进 4 万吨年离子膜烧碱技改工程可行性研究报告 23 厂区地形略有起伏，属湘江侵蚀阶地，基底系第三纪红砂岩，经 蚀剥后形成低丘地貌，自然地面标高在 米之间。 工程地质、地震、烈度、水文地质 工程地质 场地土层自上而下为耕土、亚粘土、砂砾石、红砂岩、土壤容许承载力 [R]=180280Kpa 地震 地震基本烈度为＜ 6 度区。 水文地质 湖南省水文总站株洲水文站提供的湘江百年一遇湘江最高洪水全为 米。 厂区地下水埋深为天然地面下 米。 气象条件 气温 年平均气温 最低月平均气温 60C 最高月平均气温 340C 全年最低气温 80C 全年最高气温 430C 湿度： 年平均相对湿度 78% 月平均最大相对湿度 94% 月平均最小相对湿度 73% 气压： 引进 4 万吨年离子膜烧碱技改工程可行性研究报告 24 年平均气压 年平均最高气压。