2万吨年离子膜法片状固体氢氧化钾装置异地迁建改造项目可行性研究报告

2万吨年离子膜法片状固体氢氧化钾装置异地迁建改造项目可行性研究报告内容摘要：

使 用液氯液化尾气合成盐酸。 电解碱液经 降膜 蒸发装置制成合格的 片状 氢氧化钾产品。 盐水一次精制 工序 一次盐水工序 采用化学法精制 、 道尔型澄清桶澄清 、 无阀 过 滤器过滤 、 压滤机处理盐泥。 原盐 (KCL)经斗式提升机送至化盐桶，用 来自配水的化盐水 进行化盐，饱和的粗盐水 （ KCl 305～ 310 g/l） 自流 进入 精制反应槽，与精制 宁夏工业设计院有限责任公司 Ningxia Industry Design Institute 22 剂 KOH、 K2C0 BaCl 反应而除去粗盐水中 Ca2+、 Mg2+、 S042等杂质， 经粗盐水泵送入 凝聚反应槽 ，与凝聚剂 聚丙烯酸钠 (TXY)混合后 自流 至澄清桶，澄清后的清盐水经盐水过滤器过滤后 用 31%盐酸调整 PH 后进入一次精盐水贮槽， 用泵送至 电解 工序。 盐水 精制反应如下： Ca2+ + K2CO3 = CaCO3↓ + 2K+ Mg2+ + 2KOH = Mg(OH)2↓ + 2K+ SO42+ + BaCl2 = BaSO4↓ + 2Cl 澄清桶出来的废盐泥进入泥浆槽，用泵打人压滤机，处理后的滤饼用汽车送出界区，滤液 自流至杂水槽。 盐水过滤器的反冲洗水进入杂水槽 ， 经泵送配水槽 用于化盐。 来自 电解工序经脱氯后的淡盐水 、过滤再生返洗水、杂水槽杂水等进入配水槽，采用蒸汽加热加热至 60℃，经配水泵输送至化盐桶化盐。 电解工序 电解工序包括 过滤、 二次盐水精制、电解、淡盐水脱氯等工艺过程。 一次精制盐水过滤 一次精制盐水中所含少量的固体悬浮物 (SS)，经 PP 过滤管过滤器 宁夏工业设计院有限责任公司 Ningxia Industry Design Institute 23 进一步过滤，将一次精盐水中 SS 含量由 10PPM 降至 1PPM。 盐水过滤系统由进料／预涂泵、预涂混合槽和二台盐水过滤器组成。 正常操作时一台运转，另一台 返洗或待用。 盐水过滤部分为三个步骤： (1)预涂：助滤物质仅一纤维素加入预涂混合槽中与一定量的一次精制盐水混合，溶液用进料／预涂泵送人盐水过滤器，在过滤元件表面形成一均匀的助滤层以提高过滤效率延长过滤操作周期。 (2)进料与过滤：一次精制盐水用进 料 ／ 预 涂泵送人盐水过滤器，从盐水过滤器出来的过滤盐水经盐水错流换热器被加热到 70℃左右后送 往 离子交换塔。 (3)返洗：当过滤元件表面的固体悬浮物和过滤助剂增加到一定厚度时，或者过滤器进出口压差达到 2kg／ cm178。 时自动报警，单塔停止操作，同时系统自动进行切换。 已停止 运行的盐水过滤器用过滤盐水进行返洗。 含有固体悬浮物和过滤助剂的返洗盐水排 入 地坑中，用泵送到盐水一次精制工序 配水槽。 二次盐水精制 过滤盐水经串联操作的二个蝥合树脂塔，盐水中钙、镁离子含量可降至 20PPb(wt)，满足离子膜电槽全部性能和稳定操作的要求。 离子交换塔出来的盐水中 Ca2+、 Mg2+含量符合规定时，精盐水进入 宁夏工业设计院有限责任公司 Ningxia Industry Design Institute 24 精盐水贮槽，用盐水加料泵送到盐水换热器，在此盐水被加热到 80—85℃ ， 经精盐水高位槽送到电解槽。 离子交换塔的操作和再生是自动控制的。 在 正 常情况下二塔串联操作，但再生期间只有一个塔在线操作。 供离子交换塔再生用的酸、碱分别为 31％ (wt)盐酸和纯水配成的 15％ (wt)盐酸溶液及 31％ (wt)氢氧化钾和纯水配成的 l5％ (wt)的氢氧化钾溶液。 再生过程为程控进行，再生系统排出废液经再生废水池用泵送盐水一次精制工 序配水槽。 电解 电解槽采用 美国 OxyTech 公司 MGC3179。 6 型单极槽，三槽式使系统电压提高，整流效率也就上升，电耗下降。 阴极液为部分强制循环，阳极液是内部自然循环。 电解槽容量大，操作稳定安全；阳、阴极均采用活性涂层，材质好，结构合理、重涂容易、可在现场完成；离子交换膜面积适中，利用率 高；采用氯氢气压差控制，操作稳定，调节灵活。 从盐水 高位槽 来的 二次 精盐水进入电解槽的阳极室，通以直流电进行电解。 电解后，阳极产生的氯气和淡盐水经阳极液出口管分别进入氯气总管和淡盐水贮槽。 阴极室产生的氢气和 32％的氢氧化钾经 阴 极液出口管分别进入氢气总管和碱液循环槽， 碱液 经碱液循环泵部分作为成品送蒸发片碱工序，大部分加纯水后 循环 返回电槽，产生的氢气送氯氢处理工序。 宁夏工业设计院有限责任公司 Ningxia Industry Design Institute 25 本装置采用 OxyTech 离子膜电解技术，电解槽选用 14 台 3179。 6 个单元组成的 MGC 电解槽，其主要参数如下： 电解槽型式 MGC 一 3179。 6 设计电流 30KA 单槽电压 膜有效面积 m178。 阴极电流效率 96％ KOH 浓度 32％ (wt) 操作温度 90℃ 阳极材料 Ti 涂以 DSA 涂层 阴极材料 Ni(活性 )涂层 淡盐水脱氯 淡盐水采用真空脱氯工艺，脱出氯气可以充分利用，减少废气处理量。 在淡盐水贮槽里加入 31％ (wt)盐酸溶液，调节 PH 值到 ～ 2，淡盐水 经 泵送到 淡盐水真 空脱氯塔顶部。 由上部出来的氯气进入脱氯塔冷却器冷却，经脱氯塔真空泵压缩后 经 氯气总管送氯气处理工序。 由真空 宁夏工业设计院有限责任公司 Ningxia Industry Design Institute 26 脱氯塔下部流出的 淡盐水进入脱氯盐水槽 ,加人 32％ KOH 溶液调节淡盐水 PH 在 7～ 9 之间 ， 经 脱氯盐水 泵 输送泵 输 送 至 一次 盐水工序配水槽。 在脱氯盐水泵出口加入 Na2SO3， 除去淡盐水中残余的游离氯。 片 碱工序 拟采用瑞士 Bertrams 公司技术进行设计，从电解来 32％碱经降膜蒸发至 48％，再经熔盐降膜浓缩至 95％，熔碱冷却制成片碱。 采用高效降膜蒸发，最终浓缩器的二次蒸汽完全被利用，采用热效率极高的熔盐加盐炉，使系统能耗大大降低，节能显著。 来自电解的 32％ KOH 进入 片碱工序碱贮槽，经碱泵输送进入降膜 蒸发 器 ，碱 液浓度由 32％升到 48％。 48％碱液通过 浓碱 泵打入降膜浓缩器，通过降膜一次浓缩后， KOH 被脱水至 95％。 高浓度的熔融碱 在 重力作用进人片碱机， 经 冷却 形 成片碱。 片碱由重力作用进入的包装 机 ， 成品采用塑编袋包装，合格的片碱 至片碱库。 降膜蒸发器 产生的二次蒸汽在表面冷凝器中冷凝，冷凝水 进 入 冷凝水 贮槽，用泵送至一次盐水工序 化盐。 降膜浓缩器 产生的二次蒸汽用于加热 降膜 蒸发器。 降膜浓缩器的热源 由熔盐供给。 熔盐槽内的 熔盐 用熔盐泵 进行循环， 熔盐在熔盐加热器内被煤气间接加热至 420℃ 后经降膜浓缩器返回熔盐槽。 宁夏工业设计院有限责任公司 Ningxia Industry Design Institute 27 氯氢处理 工序 氯气流程 电解工序来的湿氯气 (常压， t=85℃ )进人氯气洗涤塔与循环氯水进行热交换 ， 使氯气温度下降到约 45℃，然后进入氯气冷却器与冷冻水(10℃ )进行热量交换，热交换后的冷冻水回冷冻站，冷却后的氯气(12 ℃ )经水雾分离器后进入填料于噪塔，再至泡沫干燥塔下部与 浓 硫酸高位槽下来的 95～ 98％硫酸 (15℃ )逆流接触进行干燥 ， 出塔氯气约35℃，含水 400PPM。 干燥后的氯气进入氯 泵 ，然后经酸分离器及酸捕沫器后，分别送盐酸及液氯工序。 氯水自流 入 氯水贮槽再经泵送脱氯塔回收氯气。 氢气流程 电解工段来的湿氢气 (常压， t=85℃ )进入氢气冷却塔下部，经塔上部来的 循环 水直接喷淋冷却。 出塔氢气温度 40℃，经氢气压缩机压缩后，再经水分离器、水雾捕沫器，然后送至合成盐酸工序。 废气处理流程 废气处理 采用操作弹性大的填料塔作吸收塔，来处理生产负荷相差较大的氯气，即电解工序来的事故氯气 及开停工期间产生的氯气 ，并配与相应的循环泵及循环冷却器，以确保达到废气的排放标准。 电解工序来的事故氯气入吸收塔底部，与预先配制好的 15％ NaOH 宁夏工业设计院有限责任公司 Ningxia Industry Design Institute 28 碱液逆流循环吸收，其化学反应式如下： C12 + 2NaOH = NaCl0 + NaCl + H20 由于该化学反应为放热反应，反应热使循环碱液的温度升高，一方面造成循环碱液对氯气的吸收能力下降，另一方面还会造成次氯酸钠产生分解，其化学反应式如下： 3NaCl0 = NaCl03 + 2NaCl 开、停车及发生事故时，由氯气处理工序送来的氯气先进人 l 段吸收塔，用预先在配碱槽中配好的稀碱液吸收，尾气进入 Il 段吸收塔，再用稀碱液吸收，达到环保排放标准的最终废气经风机排人大气。 本工序为开停车、事故发生时常开装置。 系统安全水封跑氯及各有关贮槽的含氯气体，由风机抽入 Il 段吸收塔，与喷淋下来的稀碱液逆流接触， 氯气被充分吸收，废气达环保排放标准后排人大气。 本系统为常开装置。 吸收液经冷却后循环使用，当达到次氯酸钠成品浓度时，打人成品贮槽，作为副产品装槽车出售。 液氯工序 氯气液化采用中压法 (R22作冷冻剂 )生产液氯、用 液氯泵 输送包装。 氯气处理工序送来的原料氯气，经捕沫器 后 进人氯气液化器 ， 与 宁夏工业设计院有限责任公司 Ningxia Industry Design Institute 29 R22 进行间接热交换后， R22 在氯气液化器内吸收氯气的热量而蒸发，氯气冷凝成液氯。 氯气液化器出来的液氯和不凝氯气，在液氯分离器中分离。 不凝氯气经尾气分配台和液氯计量槽的释放氯气，送至高纯盐酸工序 用于合成盐酸。 液氯 由 液氯分离器从底部流出至液氯计量 贮 槽。 液氯贮槽的液氯由槽底排出进入液氯中间槽，经液氯液下泵输送至液氯包装工序包装。 氯气液化器 、 液氯 中间槽 和液氯分离器定期排出含三氯化氮 (NCl3)的污液至排污槽，氯气由纳氏泵抽出，送到废气处理工序。 含 NCl3的 残液从排污槽底部 排 出至中和槽，在中和槽内加碱中和，加水稀释 后 排出至排污管线。 从氯气液化器返回的 R22 蒸汽，被带经济器螺杆冷凝机组吸 入 ，压缩并冷凝为高压液体，出机组后经节流为蒸发压力下的低温低压液体进入氯气液化器壳程，将管程中的氯气的热量吸收，使之冷却液化 ， R22液 吸热汽化后，重新返回带经济器螺杆冷凝机组。 高纯盐酸 工序 由氯氢处理工序来的氯气和氢气经氯气和氢气缓冲罐进入三合一炉，通过合成、冷却、吸收后的氯化氢尾气，进入尾气吸收塔，用纯水吸收制得稀盐酸并自流回到合成炉作为吸收剂进一步吸收氯化氢气体， 宁夏工业设计院有限责任公司 Ningxia Industry Design Institute 30 从合成炉出来的 31％高纯盐酸，经盐酸液封槽后进入盐酸贮槽，用泵打到界区外，供电解使用 或作为成品出售。 从尾气吸收出来的尾气用水流喷射器抽至下水。 与其它工序酸性下水汇合调节 PH 值合格后，送全厂污水处理场，集中排放。 原材料、辅助材料及动力消耗 32％ KOH 消耗定额 (以每吨 1 00％ KOH 计，包括盐水、电解、氯氢处理工序 ): 序号 名 称 规 格 单位 每吨产品消耗定额 1 钾盐 KCl ≥ 99％ kg 1350 2 氢氧化钾 KOH 32％ (wt) kg 3 碳酸钾 K2C03 ≥ ％ kg 5 4 氯化钡 BaCl2 ≥ 98％ kg 2 5 聚丙烯酸钠 20% kg 6 a纤维素 kg 7 螯合树脂 kg 8 高纯盐酸 HCl 31％ (wt) kg 9 亚硫酸钠 Na2S03 ≥ 95％ (折 100％ ) kg 10 纯水 电阻率≥ l179。 105Ω .cm m179。 11 生产上水 15℃ G m179。 5 12 不含碱循环水 28℃ G m179。 80 13 含碱循环水 28℃ G m179。 20 14 低压蒸汽 G t 15 冷冻量 t1:10℃， t2:13℃ KJ 140000 16 浓硫酸 H2S04 ≥ 98％ (wt) kg 17 装置空气 G Nm179。 80 宁夏工业设计院有限责任公司 Ningxia Industry Design Institut。