2.1金屬陽極電解工段
2.1.1工藝原理
把化鹽工段用泵輸送來的符合質量要求的精鹽水,經高位槽穩壓及預熱器預熱後送入電解槽,同時輸入由變電工段送來的直流電進行電化學反應。根據操作規程和工藝條件,確保電解槽正常安全運轉。電解過程中產生的氯氣與氫氣分別導入各自的總管,彙集送氯、氫處理工序,進一步處理加工。生成約含氫氧化鈉11%的電解液流入總管彙集電解液貯槽,經鹼泵送蒸發工段進行蒸發濃縮。
反應方程式如下
2.1.2主要工藝指標
單槽氯中含氫量 ≤1.0% 氯氣總管中含氫量 ≤O.4%
單槽氯中含氧量≤3.0%
氯氣總管中含氧量 ≤3%
電解液總管濃度 130±5g/L
單槽電解液濃度 90~140g/L
氧氣總管氫純度≥98%
電解槽槽温 80~105℃
氯氣總管壓力 0~-50Pa
氫氣總管壓力 0~50Pa
對地電壓偏差(總電壓) ≤10%
電解槽陽極電流效率 ≥90%
2.1.3工藝流程
圖2-1-1為金屬陽極電解流程圖。電化鹽工段送來含氯化鈉315g/L以上、質量合格的精製鹽水送至鹽水高位槽1,高位槽內鹽水液麪維持恆定,以保持一定的靜壓力。經一段鹽水預熱器2內與來自電解槽出口的濕熱氫氣(氫氣總管温度約85℃)進行熱交換,温度可提高8~10℃,然後再進入二段鹽水預熱器,用蒸汽進一步補充加熱鹽水,加熱到鹽水温度在60~80℃間,再經鹽水總管、支管連續均衡地分別送入各台電解槽5進行電解。電解生成的氯氣從電解槽蓋頂部支管導入氯氣總管,送到氯氣處理工段.氫氣從電解槽陰極箱上部支管經斷電器斷電後彙集入氫氣總管,經一段鹽水預熱器預熱鹽水降温後送氫氣處理工段。生成的含氫氧化鈉11%的電解液經鹼液斷電器斷電後從電解槽下側流出導入電解液總管,彙集於電解液貯槽6中,再經泵7輸送到蒸發工段進行蒸發濃縮。
2.1.4主要設備及作用
金屬陽極電解槽是隔膜電解槽的兩大類型之一,其結構如圖2-1-2。隔膜電解槽是隔膜法電解食鹽溶液製取氯氣、氫氣、燒鹼的主要設備。是我國發展比較成熟的一種技術。隔膜電解槽示意圖如圖2-1-3。
電解槽主要由槽蓋、陰極箱、陽極組合件三大部分組成。
金屬陽極電解槽的槽蓋多數採用鋼板焊接製成,內襯橡膠防腐蝕層。在槽蓋的頂部有氯氣出口孔,側面有鹽水注入口,槽蓋前側面裝有液麪計便於掌握電解槽內鹽水液位高低。槽蓋上還裝有氯氣壓力錶和取樣孔。
陰極箱是由陰極鐵絲網袋`鋼板外殼和陰極導電鋼板組合成一個完整的陰極導電系統。在陰極箱的外殼下端有電解液導出管,上方有氫氣出口管。
金屬陽極電解槽陽極組合件是由鈦-鋼-銅三板疊合組成,上層2mm鈦板作為防腐 蝕層,中層20mm鋼板作支撐層,下層16mm銅板作為陽極導電板.塗有釕層的鈦陽極片通過銅螺絲、銅螺母聯接固定在下層陽極銅導電板上,電流由此導入。
槽蓋與陰極箱、阻極箱與陽極組合件之間可用“陶泥瀝清軟封料”外圍麻繩進行密封以免鹽水泄漏,也可採用橡膠墊片加絕緣螺栓聯接密封。
2.2離子膜工段
2.2.1工藝原理
以食鹽水為原料的離子膜法電解工藝,因離子交換膜性能要求,進離子膜電解槽的鹽水質量必須嚴格控制,不然將影響離子交換膜性能的發揮和使用壽命以及產品的質量。因此本工段的任務是:
(1)將送來的一次精製鹽水再經過一次精密過濾,使鹽水中的懸浮物達到≤1PPm,送二次精製;
(2)將上述過濾後的合格鹽水,經二次精製處理即採用樹脂吸咐(使用過的樹脂經處理後再生),使鹽水中的ca2+、Mg2+雜質含量達到≤20ppb,送離子膜電解槽;
(3)合格的二次精製鹽水在電解槽內經通電電解,得到合格的氫氧化鈉,然後經冷卻、計量後送成品槽;
(4)電解副產品氯氣和氫氣,分別送氯處理和氫處理後.生產相應的氯、氫產品;
(5)食鹽水經電解後流出的淡鹽水,經脱氯裝置除去鹽水中的遊離氯,使遊離氯含量達到標準,然後將脱氯後合格的淡鹽水送回化鹽工段再化鹽使用。
2.2.2主要工藝控制指標
1、經鹽水過濾器一次精製鹽水質量指標
NaCI 310~31 5g/L
NaOH ≤0.6g/L
Na2CO3 ≤0.5g/L
Ca+Mg ≤10ppm(以CaO計算)
Sr ≤2.5mL/L
Ba ≤0.1ppm
Fe ≤0.1ppm
Si02 ≤15ppm
ClO3- ≤10g/L
SO42+ ≤4g/L
Hg ≤10ppm
S(含懸浮固體重) ≤10ppm
其它的重金屬 ≤0.2ppm
個別金屬①Al ≤0.1ppm
②Mn ≤0.05ppm
③Cr ≤0.05ppm
2、進螫合樹脂塔過濾鹽水質量指標
(1)NaCI 310~315g/L
(2)pH 9士0.5
(3)温 度 60-士5℃以上
(4)Ca+Mg 5ppm(按照CaO)以下
(5)Sr 2.5mg/L(按照Sr)以下(6)Ba 0.1ppm以下
(7)Fe 以下
(8)SiO2 15ppm以下
(9)ClO- 不存在
(10)CIO3- 10g/L以下
(11)SO42- 4g/L以下
(12)S 1ppm以下(但不含有Ca、Mg、Sr等固態物)
(13)Hg 10ppm以下
(14)其它重金屬 總共 0.2ppm以下
個別金屬 ①A1 以下
②Mn 0.05ppm以下
③Cr 0.05ppm以下
3、進離子膜電解槽二次精製鹽水質量指標
NaCI 31 0-31 5g/L
Ca+Mg ≤20ppb(以Ca計算)
Sr ≤
Ba ≤0.1ppm
Fe ≤0.1ppm
SiO 2 ≤15ppm
CIO3- ≤10g/L
SO42+ ≤4g/L
其它重金屬總量 ≤0.2ppm
個別金屬: ①AI ≤0.1ppm
②Mn ≤0.05ppm ③Cr≤0.05ppm
4、出離子膜電解槽各物料質量指標
(1)氫氧化鈉 33士0.15%
NaCI/NaOH ≤80ppm
Fe2O3 ≤8ppm
(2)氯氣
CI2 ≥97%
含02 ≤2.5%
含氫 ≤0.1%
(3)氫氣H2 ≥99%
(4)淡鹽水
NaCI 210士10g/L
pH 2~4
CIO- ﹤2g/L
5、出脱氯塔淡鹽水質量指標
NaCI 210土10g/L pH 7~8
6、各操作壓力
炭素過濾器操作壓差 <0.2MPa
清洗加壓操作壓力 0.45MPa
螯合樹脂塔壓差 <0.12MPa
電槽陰極大於陽極壓力 100mmH2O
C12壓力 0士10mmH2O
H2壓力 100~10mm H2O
脱氯鼓風機壓力 900-1100mm H2O
7、各操作温度
一次精製鹽水温度 >45℃
過濾鹽水温度 60士5℃
電槽槽温 85士3℃
脱氯塔回收氯冷卻温度 <40℃
吸收液苛性鈉温度 <40℃
(三)工藝流程
圖2-2-1為離子膜法制鹼工藝流程圖。原鹽經溶解、反應、沉清.砂濾後,製成一次精製鹽水,該一次精製鹽水進入本工段後,加入適量的亞硫酸鈉以除去微量的遊離氯,同時加入適量的α-纖維素助濾劑,然後用泵送入鹽水過濾器進行過濾,經過濾後的鹽水,其懸浮物含量達到規定指標≤lppm,再經加熱使温度達到60士5℃,並用pH自控調節使pH控制在9士0.5。將上述符合質量指標的鹽水,用泵送入螯合樹脂塔進行螯合處理.使鹽水中Ca2+、Mg2+雜質含量達到20ppb以下,此鹽水稱二次精製鹽水。二次精製鹽水再經加熱,用泵送離子膜電解槽陽極側.加熱温度視電解槽槽温而調節,一般冬季比夏季高一些.以保證槽温穩定在85士31°C。在電解槽的陰極側,加入與鹼濃度相當的純水量.以保證產品濃度穩定在規定的指標範圍內(30~35%)。在直流電作用下經電解,在陰極側流出規定濃度的氫氧化鈉,經冷卻、計量後送入成品貯槽或再經蒸發濃縮到規定濃度;在陰極側上方,放出副產品氫氣送氫處理工序。在電解槽的陽極側.經電解後的淡鹽水流入貯槽。經加酸用pH自動調節計使pH調節在2左右,以使大部分的氯酸鹽和次氯酸鹽分解,分解出的氯氣併入總管,淡鹽水再用泵送入脱氯塔。經脱氯後合格的淡鹽水則用泵送回化鹽工段再使用.脱氯如是採用真空脱除.則脱出的氯氣併入氯總管;如是用空氣吹除的,則脱出之氯氣需用20%的氫氧化鈉進行循環吸收,製成10%的次氯酸鈉.在陽極側上部放出的氯氣,則送入氯氣處理工段。
(四)主要設備及作用和工作原理
1、鹽水過濾器
鹽水過濾器的作用是使一次精製鹽水經過濾除去所含微量懸浮物,指標為≤1ppm。離子膜法制鹼工藝中,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懸浮物引起膜的堵塞而導致槽電壓上升。然使用傳統的砂過濾器,鹽水中的懸浮物含量一般在5~10ppm.因此,必須再經過一次精密過濾。實習工廠採用碳素管式過濾器。
碳素管過濾器的外殼由鋼襯橡膠防腐層.內部由多組炭系管均勻固定在花板上.其結構見圖2-2-2所示。碳素管式過濾面積由生產能力大小而定一般年產l萬噸規模的過濾面積約在7~8m2,使用壽命在8~10年。
碳素管式過濾器由純凝經燒結後製成,外徑120mm,內徑70mm ,長度500mm,為圓筒狀元件。
碳素管式過濾器的特點是經一定時間使用後,可經再生恢復重新使用。
碳素管的過濾原理見圖2-2一3。一次精製鹽水從圓筒的外部流入圓筒的內部進行過濾.懸浮物在碳素管外被截流。為了保持的過濾精度.首先在碳素管外先預塗上一層助濾劑,預塗層的厚度約為2~3mm,同時採用助濾劑添加方式,使定量的助濾劑與一次精製鹽水混合後送過濾器過濾,過濾時初始阻力0.02MPa,隨着鹽水中懸浮物的積累,其阻力逐漸上升,當升到0.15~0.20MP時,應停止使用予以清洗再生.但如當鹽水中懸浮物含量低時,即使壓力未上升到0.15-0.20MPa,而使用時間達到48小時;則也需停止使用予以清洗再生,以保持長久穩定地運行。碳素管的清洗再生,是將清洗液從管內向管外反洗,並通入0.45MPa的壓縮空氣,當迅速打開專用排液閥時,鹽水因受到壓縮空氣的壓力迅速由管的內側流向管的外側,同時將炭素管外的預塗層和被截留的懸浮物濾餅,同時從過濾管上脱落除去,然後經過各步清洗,則可完全恢復原有性能而重複使用。
2、螯合樹脂塔
螯合樹脂塔通常是二台或三台串聯使用,其作用是將一次精緻鹽水中Ca2+、Mg2+雜質含量降低到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製成,內襯特殊的低鈣鎂橡膠防腐層。塔內填裝一定量的帶有螯合基團的特種離子交換樹脂,樹脂的特點是對金屬離子有極強的選擇性。第二個特點是再生效率高,即在使用一定週期後,可通過酸、鹼、純水的清洗.將螯合的金屬離子解脱恢復原有的交換容量,以重新再進行螯合處理。
在使用贅合樹脂處理鹽水中,必須注意下列二點:
(1)物料中不能帶有氧化劑,
(2)物料中有能帶有油狀物。因油將使螯合樹脂顆粒表面生成一層油膜.從而降低其離子交換的功能。
螯合樹脂塔的結構如圖2-2-4所示。
3、離子膜電解槽
離子膜電解槽是離子膜制鹼生產工藝中的關鍵設備,它的作用是將進入的合格的二次精緻鹽水經通電電解,生產出低鹽、高純、高濃度的氫氧化鈉產品.同時得到聯產氯和氫氣。其生產原理如圖2-2—5所示。
離子交換膜電解食鹽法,是用陽離子交換膜將電解槽隔成陽極室和陰極室,這層膜只允許鈉離子穿透,而對氫氧根離子起阻止作用,另還能阻止氯化鈉的擴散,從而達到生產低鹽、高純、高濃度氫氧化鈉產品的目的。
第三章 氫氣和氯氣處理工段
從電解槽出來的濕氯氣和濕氫氣,温度約為80~90ْC,併為水蒸氣所飽和。濕氯氣具有強烈的腐蝕性,只有鈦、玻璃、橡膠、玻璃鋼(FRP)等少數材料可以耐濕氯氣的腐蝕。另外為便於運輸和使用,也需要對濕氯氣進行加工處理。氫氣的純度雖然很高,可達99%以上,但含有少量的鹼霧和大量的水蒸氣,也需要進行處理。
本工段的另一重要任務是通過氯氣和氫氣的進出口迴流量的調節來達到電解槽陽極室和陰極室的壓力平衡,保證電解槽的安全運行。
3.1氫氣處理
3.1.1工藝原理
來自電解槽的氫氣進入氫氣-鹽水熱交換器,氫氣温度可降至50ْC左右,而鹽水温度約能提高10ْC.這樣使氫氣中所帶出的一部分餘熱得到 回收。冷卻後的氫氣再進入氫氣洗滌塔內。用工業 上水對其進行洗滌和冷卻,氫氣中大部分雜質(鹽霧和鹼霧)及水蒸氣被冷卻水帶走並排入下水道。氫氣則從塔頂出來,經水氣分離器分離後,由風機送到氫氣櫃或使用氫氣的部門。
3.1.2工藝流程
圖3-1-1是氫氣處理流程圖,來自電解槽陰極的氫氣首先進入氫氣洗滌塔,此塔為一空塔,內裝數層噴淋裝置,冷卻水經噴水裝置,自塔頂噴淋下來,與自塔底進入的氫氣相遇,進行冷卻和洗滌,氫氣所帶的大部分水蒸氣和鹼霧,便被洗滌下來,隨同用過的冷卻水一起排出。從洗滌塔出來的氫氣分為兩部分,一部分經過H2風機輸送到冷卻塔進一步冷卻,然後由緩衝罐分配:到片鹼工段作加熱介質,到與Cl2反應以及到氫壓站。另一部分由氫氣壓縮機輸送到水霧捕集器,然後輸送給用户使用。壓縮過程中使用N2作保護氣體。
3.1.3主要設備及作用和工作原理
1、水洗塔
將氫氣中夾帶的鹼霧除去,同時降低氣體温度,從而除去其中所含的大部分飽和水蒸氣,使氫氣得到初步淨化。
2、捕集器
可減少冷卻後氫氣中殘存的霧滴狀冷凝水及鹼霧,減少其對氫氣壓縮機的腐蝕。
3.2氯氣處理
3.2.1工藝原理
氯氣處理工段是氯鹼生產廠中聯接電解槽與用氯部門的工序,起着承上啟下的作用,也是穩定電解槽正常運行、確保安全生產的重要環節。由食鹽水溶液電解,其陽極產物是温度較高、並伴有飽和水蒸汽及夾帶一定鹽霧雜質的濕氯氣,每噸氣相的濕含量可達0.3381噸以上。這種濕氯氣對鋼鐵及大多數金屬有強烈的腐蝕作用,只有少量的稀土及貴金屬或非金屬材料在一定條件下才能抵禦濕氯氣的腐蝕,從而使氯產品的生產和氣氯的輸送發生困難。而乾燥脱水的氯氣在通常條件下對鋼鐵等常用材料的腐蝕是比較小的。詳見表3-1。
表3-1氯氣對鋼鐵腐蝕速率表
氣相中含水分,% 年腐蝕速率,mm/a 氣相中含水分,% 年腐蝕速率,mm/a
0.00567
0.01670
0.0206
0.0283 0.0107
0.0457
0.051
0.061 0.0870
0.1440
0.330 0.114
0.15
0.38
由表3-l可知,對濕氯氣的脱水乾燥是生產、輸送、使用氯氣過程所必須的。氯氣處理的目的就在於除去濕氯氣中的水分,使之成為含濕量甚微的乾燥氯氣,以適應氯氣輸送和氯產品生產的需要,由此可見,氯氣處理的任務就是將電解槽陽極析出的飽含水蒸汽的高温濕氯氣進行冷卻除沫、乾燥脱水、除霧淨化,再壓縮輸送到各用氯部門,經過處理後,氯氣中的含水量降至0.01%以下,基本不含酸霧,成為合格的氯氣.除此之外還應調節濕氯氣出電槽總管時的負壓以及在緊急故障情況下將事故氯氣進行處理,不使其外泄。
(二)主要工藝指標
1.壓力
電槽出口總管壓力—0.2~一0.3kPa 氯氣透平機一段進口壓力 0.085MPa
氯氣透平機一段出口壓力 0.035~0.042MPa(表壓)
氯氣透平機二段進口壓力 0 .033 ~0.040MPa(表壓)
氯氣透平機二段出口壓力0.1~0.12MPa(表壓)
氯氣透平機三段進口壓力 0.08~0.10 MPa(表壓)
氯氣透平機三段出口壓力 0.18 ~0.23MPa(表壓)
氯氣透平機四段進口壓力 0.16 ~0.21MPa(表壓)
氯氣透平機四段出口壓力 0.28 ~0.38MPa(表壓)
密封室充氣壓力 2.5~3.5kPa(表壓)
密封室抽氣壓力 -1~-2kPa(表壓)
油過濾器出口壓力 0.35M Pa(表壓)
前軸承進口0.08~0.12MPa(表壓)
後軸承進口油圧0.08~0.12MPa(表壓)
增速箱進口油壓 0.15~0.l8MPa(表壓)
油封壓力 70~150mm 油(表壓)
貯氣罐壓力 0.6MPa(表壓)以下
乾燥密封氣輸出壓力 0.05~0.1MPa(表壓)
再生密封氣壓力 0.05MPa (表壓)
泡沫千燥塔阻力降5.5~6.5kPa(表壓)
工業水壓力 0.12MPa以上
2.温度
Ⅰ段鈦冷卻器出口氣相温度40℃以下
Ⅱ段鈦冷卻器出口氣相温度11~14℃
出泡沫塔乾燥後氯氣温度<20℃
冷凍氯化鈣溶液温度6~12℃
氯氣透平機進機温度<20℃
氯氣透平機一段出口温度<90℃
氯氣透平機二段進口温度<38℃
氯氣透平機二段出口温度<90℃
氯氣透平機三段進口温度<38℃
氯氣透平機三段出口温度<90℃
氯氣透平機四段進口温度<38℃
氯氣透平機四段出口温度<90℃
止推軸承温度45~50℃
前軸承温度45~50℃
後軸承温度45~50℃
增速器軸承温度40~45℃
前軸承回油温度35~45℃
後軸承回油温度5~45℃
增速箱回油温度45~50℃
潤滑油温度20℃以上,<20℃無合閘訊號
電爐出口温度 150 —200 ℃
淨化器出口密封氣温度 40 ℃
(三)工藝流程
圖3-2-1是氯氣處理流程圖。來自電解 槽陽極的高温濕氯氣經濕氯氣緩衝器的分配,進入工業水列管冷卻器,由工業水進行冷卻,使氣相温度降至相 40℃ 以下,再進入鹽水冷卻器,用 6 ~10℃的氯化鈣溶液進行冷卻,使氣相温度降至11~14℃。但氣相温度不可降得過低,若低於10℃的話(如9.6℃),濕氯氣易形成Cl2 8H2O 的氯水結晶物,從而使設備、管道結冰堵塞。經冷卻後的氣相進入水沫過濾器除去氣相中夾帶的遊離水,再進入泡沫乾燥塔。氣相自下而上分別依次穿過五塊塔板,與自上而下的硫酸在塔板上錯流接觸,進行吸收傳質,氣相中的水分被硫酸吸收掉,氣相出泡沫乾燥塔頂部時,已成為含濕量低於100PPm 的合格氯氣。98%的濃硫酸經鹽水冷卻至 10 ℃ 後被送入濃酸高位槽,分二路進泡沫乾燥塔。一路經節流調節進入泡沫塔第一塊塔板(由上往下數),與氯氣接觸吸收微量水分,由外溢流進入泡沫塔第二塊塔板,再與氯氣接觸吸收微量水分,外溢流經液封去循環槽,由循環泵抽吸經硫酸冷卻器冷卻後再去濃硫酸高位槽,循環使用,另一路經節流調節進入泡沫乾燥塔第三塊塔板,與氯氣接觸吸收水分後經內溢流進入第四塊塔板。來自稀酸冷卻器的功10℃ 、濃度為 72 %的稀硫酸進入泡沫塔第四塊塔板,與來自第三塊塔板內道流的濃酸混成濃度為 80 %的吸收液,大量吸收濕飯氣中水分,外溢流進入第五塊塔板,繼續大量吸收濕氯 氣中的水分,使濃度達到 72 %的稀硫酸經液封與塔底酸一同進入稀映循環槽,在確保正常循環量的前提下,多餘的一部分稀酸溢入廢酸槽。正常量的稀酸由稀酸循環泵抽吸經硫酸冷卻器冷卻後再注入泡沫塔第四塊塔板循環使用。出泡沫塔的乾燥氯氣進入酸霧過濾器自淨去除酸霧,進入氯氣離心式壓縮機,經四段事轎冷卻達到常温,保持 0.38MPa。(表壓)以下的排出壓力,經分配台送至各用氯部門。
(四)主要設備及作用和工作原理
1、安全水封
其結構示意見圖3-2-2 。濕氯氣安裝於電解聲氣總管的旁路上,一頭與電解氯氣總管相連,另一端與事故氯氣處理塔相通,中間有隔板相隔,掖封高度 60mm 。其作用是當氣體處理的負壓系統因突發故障發生正壓時,帶壓的事故氯氣便將水封沖掉,往事故氯氣處理塔泄壓,用鹼液進行吸收處理,以保護氯氣負壓系統的管道、設備,直至電解槽的安全。水封高度的確定應充分考慮系統所能承受的正壓衝擊。
2、鈦列管冷卻器
結構由上封頭(上端蓋)、列管殼體及下封頭(下端蓋)三個部分組成,詳見圖3-2-3 。列管殼體由鈦制列管束、折流擋板、定距杆,上下分佈管板等構成.鈦對濕氯氣的抗腐蝕性能極好,鈦列管傳熱效果也很好。一般將其製成浮頭式結構,浮頭處有填料函密封。在管程走氣相濕氯氣時,簡體外殼及折流擋板可用碳鋼,上下封頭可以用鈦、鋼襯膠或聚氯乙烯。在殼程走濕氯氣時,筒體外殼、折流擋板,上下管板、列管束均需用鈦材,而上下封頭可採用聚氯乙烯、碳鋼。這可視實際工藝之需而定。
鈦列管冷卻器在工段冷卻時採用工業水作為冷卻劑,Ⅱ段冷卻時採用冷凍淡水或冷凍氯化鈣溶液作為冷卻劑。在實際生產過程中,氣相濕氯氣走殼程,傳熱係數可以提高較多;而氣相濕氯氣走管程,傳熱係數較低。但造價投資則前者高於後者。鈦列管冷卻器的作用在於將電解來的濕氯氣要冷卻器本體的管程或殼程中與冷卻劑溶液工業水或氯化鈣溶液經鈦列管管壁進行間接的傳熱,移走氣相中所帶的熱量,達到降低温度的目的,使氣相中含水量大幅度減少。
3、水沫過濾器
水沫過濾器是上封頭、過濾層簡體組成的圓筒體。過濾層簡體由上壓蓋、絲網過濾層(系絲網填料盤卷而成)、底板等構成。詳見圖3-2-4所示。整個設備用硬質聚氯乙烯製成;絲網可採用聚乙烯、金屬絲(鈦絲)等,其寬度為150mm。 水沫過濾器的作用在於通過絲網層捕集、過濾去除氣相中夾帶的遊離水分,這樣 圖7—5水辣過濾器可以降低用於乾燥脱水的吸收劑硫酸的單耗,並有效地防止遊離水隨氣相帶入乾燥塔。一般除沫效率可達98%以上。
4、泡沫乾燥塔
泡沫乾燥塔是應用得十分廣泛的氣液傳質設備,屬於板式塔的一種。泡沫乾燥塔是由一個圓柱形殼體和按一定間距、水平設置的若干塔板組成。泡沫塔的簡體上有塔板、內外濫流管、受液盤等,詳見圖3-2-5所示。全塔共設置數塊塔板,塔板上按生產負荷及一定開孔率開設相當比例的篩孔。篩孔可以是上下相同直徑的直通孔,也可以是上孔徑小、下孔徑大的異徑噴嘴孔。目前強化型泡沫塔正在推廣,它採用外溢流、大液流循環方式,確保輸送氣體負荷適應生產的需要。
5、氯氣透平壓縮機
氯氣透平壓縮機,是全廠相當關鍵的氯氣壓縮、輸送設備,其安全運行與否將直接影響到全廠的生產、氯氣離心式壓縮機是個系統工程,它由主機系統、潤滑油系統、密封氣系統、儀表電氣自控聯鎖系統、事故氯氣處理系統等組成,簡稱其為機組。其構成詳見圖3-2-6所示。國產氯氣離心式壓縮機型號為 LLY -1 -4 -60 -3700 ,為單機殼、單吸人、雙支承、四段壓縮的結構。整個主機由轉子與固定元件組成,轉動部分由葉輪、主軸、聯軸器、推力盤組成;固定元件由機殼、擴壓器、氣密裝置、排氣蝸殼、軸承等組成。機組工作轉速10407r / min ,是由 985r / min 的電機通過 xR 行星式增速箱獲得,潤滑系統採用強制供油潤滑,軸承採用了動壓軸承,端面密封則採用抽、充氣相結合的梳齒型迷宮密封。氯氣離心式壓縮機目前是國內外較為先進的設備,其作用是抽吸電解槽陽極產物氯氣,在經預處理後達到相當高的氯氣質量(含水分小於100ppm ,不含酸霧), 進行連續四段壓縮,使其達到 0.38MPa(表)的排出壓力,輸送至各個氯產品生產工序。
6、中間冷卻器
中間冷卻器又稱級間冷卻器或段問冷卻器,是類似於列管冷卻器的圓筒體列管束的多程熱交換器。它分上、下封頭和筒體三部分,如圖3-2-7所示。上封頭為橢圓形,並有隔板,以使水實現多程段循環,還有進、出水口。下封頭同樣是橢圓形的,也有隔板,並設左右排淨口。而筒體內有列管束,上下管板及折流擋板。
中間冷卻器的作用在於將各級排出的高温氯氣進行間接冷卻,將氣相熱量移走,使氣相儘可能實施等温壓縮。
第四章 固鹼工段
4.1工藝原理
將電解工段生產的32%氫氧化鈉的電解液,經預熱後,送入三效蒸發器。以蒸汽加熱除去電解液中部分水分,經過一效蒸發後,含氫氧化鈉48%,經過二效蒸發後含氫氧化鈉56%,最後經過三效蒸發後將電解液深縮到含氫氧化鈉98%或99%以上,其次再由片鹼機生產固鹼,同時將在深縮過程中的結晶鹽分離。化配成回收鹽水返回化鹽工段。重新循環使用。
4.2主要工藝指標
蒸汽壓力 一效0.687~0.785MPa
二效0.294~0.343MPa
三效0.049-~0.098MPa
真空度 三效 74.66kPa
冷鹼温度 <50℃
蒸鹼濃度
冬季(1、4季度)410~425 g/L
夏季(2、3季度)415~435g/L
蒸發回收鹽水含NaOH≤2.2g/L
含NaCl250~280 g/L
離心機油泵壓力0.981~l.47MPa
成品鹼含NaOH30.00~31.10%
含NaCl≤4.7%
含Na2C03≤0.80%
含Fe203 0.011%
4.3工藝流程(附工藝流程圖)
從電解工段過來的含32%的氫氧化鈉由H2燃燒預熱後送入一效蒸發器濃縮為含48%的氫氧化鈉,然後送入二效蒸發器濃縮為含56%的氫氧化鈉,再送入三效蒸發器濃縮為含99%或98%的氫氧化鈉。通過三效後,再經過片鹼機,最後到成品鹼。
4.4主要設備及作用和工作原理
1、 EV-1:一效降膜蒸發器,使用常壓水蒸汽,加熱温度為90℃左右,內不凝性氣體通過表面冷凝器放空,NaOH溶液經一效蒸發後濃度變為48%;
2. EV-2:二效降膜蒸發器,使用高壓水蒸氣,加熱温度為150℃,蒸發出來的水蒸氣作為一效蒸發的供熱介質,NaOH溶液經二效蒸發後濃度變為56%;
3. EV-3:三效降膜濃縮器,三效中的鹼的温度為340℃,因此温度較高,故使用熔鹽作為供熱介質,蒸出來的蒸汽作為一效蒸發的供熱介質,NaOH溶液經三效蒸發後濃度變為98%以上;
4. T-1:熔鹽槽 H-1:熔鹽加熱爐 B-2:H2加熱爐
因為H2燃燒温度很高,作為熔鹽的加熱介質在熔鹽加熱爐中加熱,使熔鹽達到一定的温度,然後熔鹽與三效中的鹼換熱後,冷卻的熔鹽再由泵壓至上部,再由H2燃燒供熱,循環使用;
5. T-6:蒸汽冷凝槽,二效蒸發後的蒸汽在此處冷凝;
6. T-9:50%鹼貯槽,根據不同濃度原料鹼的需要,此處可得到50%液鹼,可降低成本;
7. F-1: 片鹼機,在片鹼機中冷卻形成NaOH固體,稱重,罐裝,輸送至倉庫。