电解氯化钠报告.docx

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电解氯化钠报告

工业电解氯化钠制碱工艺报告

一、背景资料

工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。

氯碱工业作为国民经济的基础产业，具有较高的经济延伸价值，其发展速度与国民经济的发展息息相关。

氯碱工业属高耗能产业，其产品生产成本中能源消耗占40%以上，能源价格直接影响其经济效益。

而内蒙古已成为中国重要的能源保障基地之一，具有较大的开发潜力，如何将内蒙古的资源优势转化为经济优势一直是各方关注的焦点问题。

发展煤－电－化工结合的循环经济产业链，努力提高产品附加值，就成为内蒙古自治区经济发展的必然选择。

《氯碱行业“十三五”规划》指出“十三五”期间应继续积极推动氯碱产品原料和技术路线向节能、清洁、低成本的方向发展。

加大对主要氯产品传统工艺的清洁生产工艺研发与改造，调整氯的产品结构，延伸产业链，注重原料来源、成本和生态环保的综合竞争力，实现氯碱行业绿色发展。

同时，《氯碱行业“十三五”规划》要求“十三五”期间，膜极距离子膜电解槽应用比例达到60%以上，国产化离子膜应用比例达到30%以上；特种树脂产能比例达到20%以上。

因此项目要采用先进的技术，利用合理生产原料，以及在三废的处理方面都逐步向绿色化发展。

确保企业持续健康发展，实现节能减排和稳定生产，提高企业竞争力，在激烈竞争中立于不败之地。

、工业电解氯化钠制碱工艺

2.1电解工艺简介未经任何处理的盐称为工业盐，如湖盐、海盐和井盐等，其特点为Ca2+、Mg2+ffiSO?

等杂质含量高。

氯碱工业经历了苛化法、水银法、隔膜法、离子膜法等工业方法，无论何种生产方式，电解过程中使用的饱和盐水质量尤为重要，精制盐水的质量直接影响到装置的安全有效运行和下游产品质量。

作为成熟大宗产品，烧碱行业竞争要素在于成本控制和产品质量，从生产工艺来看，目前烧碱生产主要分为离子膜法、隔膜法及水银法（已基本淘汰）。

水银法电解，其产品质量好，但能耗高、对环境污染严重，此工艺已被淘汰；隔膜法，出电解槽碱液浓度低，含有大量氯化钠，不能直接做产品使用，尚需经过蒸发、浓缩、除盐后方能作产品销售，且只能用于一般的纺织、造纸等工业，而不能用于人造纤维等需高纯烧碱的工业，其能耗是三种方法中最高，且此法中的石墨阳极工艺已被淘汰；离子膜法因具有能耗少，产品纯度高，污染小，操作成本低等特点，成为世界烧碱生产首选工艺。

赣州罗茨化工技术有限公司5万t/a离子膜法烧碱项目于2017年11月28日落户赣州市章贡经开区沙河产业园；湖南恒广股份有限公司将原隔膜法制碱工艺改造为离子膜制碱工艺,实现产

业升级，公司主要产品、产能为年产5万吨氯酸钠、10万吨烧碱、42万吨硫酸、21万吨铁精矿粉及副产品氢气、蒸汽等。

2.2离子膜法制碱工艺

利用离子膜法制碱工艺要原理是因为使用的阳离子交换膜，该膜

有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许H十、Na+通过，而C「、0H_和两极产物H2和Cl2无法通过，因而起到了防止阳极产物C12和阴极产物H2相混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免C12和阴极另一产物NaOH反应而生成NaCIO影响烧碱纯度的作用。

由于粗盐水中含有泥沙、Ca2+>Mg2+、Fe3+、

SO42-等杂质，远不能达到电解要求，因此必须经过提纯精制，离子膜法制碱工艺流程如下图所示：

图I离于膜电烬法生产流程

2.2.1一次盐水精制

膜过滤工艺是国内近几年在氯碱行业上应用的新技术，采用膜过

滤器可替代传统工艺中的澄清桶、砂滤器、三层洗泥桶等设备，延长电解槽离子膜的使用寿命，具有运行费用低，操作简单，占地少，原料质量适用范围广，盐水精制质量高等优点，目前已广泛应用在国内外氯碱生产中。

从工艺技术方案的先进性、可靠性、经济性角度出发，以及最近几年膜过滤工艺在国内的使用情况，项目烧碱装置一次盐水精制建议采用膜过滤工艺技术。

流程简述：

由电解送来的返回淡盐水，进入除硝单元除去硫酸根，之后与蒸发冷凝液和各处收集来的废水一起收集到配水槽内，用化盐给料泵打入化盐池进行化盐，在这之前通过板式换热器将温度控制在55-62C。

从化盐池出来的粗盐水加入氢氧化钠和次氯酸钠后流入前反应槽，粗盐水中的镁离子与精制剂氢氧化钠反应生成氢氧化镁，菌藻类、腐殖酸等有机物则被次氯酸钠氧化分解成为小分子有机物，然后用加压泵将粗盐水送出，在气水混合器中与空气混合后进入加压溶气罐,再进入预处理器，并在预处理器进口的文丘里混合器处加FeCl3，经过预处理的盐水进入后反应槽，同时加入碳酸钠，盐水中的剩余钙离子与碳酸钠反应形成碳酸钙除去，之后盐水自流进入进液缓冲槽中，再靠液位压差流入SF膜过滤器进行过滤，如遇有不合格液或调整进液缓冲槽液位可通过回流至配水槽，过滤后的精盐水自流进入3#折流槽加入亚硫酸钠除去盐水中的游离氯并加盐酸将PH值调节至9〜12中和后的一次盐水进入过滤盐水贮槽之后，用过滤盐水泵送去二次盐水进一步精制。

预处理器、后反应槽以及过滤器截留的滤渣排入盐泥池进行盐泥处理。

盐泥池中的盐泥浆及污水处理送来的渣浆水再用盐泥泵打入板框压滤机脱水，滤饼用拖车运出界区，滤液再回收利用化盐2.2.2二次盐水精制

离子膜法电解槽使用的高度选择性离子交换膜要求入槽盐水的

Ca2+、Mg2+含量低于20wtppb,普通的化学清制法只能使盐水中的Ca2+、Mg2+含量降到lOwtppm左右。

若使Ca2+、Mg2+含量降到20wtppb的水平，必须先把盐水中的固体悬浮物（SS）降到Iwtppm以下，然后用螯合树脂处理。

盐水二次精制工艺包括两个工序：

一次盐水悬浮物过滤工序；螯合树脂处理Ca2+、Mg2+等多价阳离子的二次盐水精制工序。

二次盐水精制的主要工艺设备是螯合树脂塔，分二塔式和三塔式流程。

塔的运行与再生处理及其周期性切换程序控制，可由程序控制器PLC实现，PLC与集散控制系统DCS可以实现数据通讯；也可以直接由DCS实现控制。

本工序拟选择三塔式流程。

流程简述：

过滤之后的盐水进入过滤盐水储槽，用过滤盐水泵经盐水加热器送至离子交换树脂塔。

设有6台离子交换树脂塔，分两段运行，每段2台串联运行，1台再生，塔内装有螯合树脂，每段离子交换树脂塔中的第1台操作除去盐水中所含微量多价阳离子，第2台仅起保护作用，通过离子交换，使盐水中含有的微量C^、Mg2+等多

价阳离子含量达到规定值w20wtppb。

由离子交换树脂塔出来的二次精制盐水再经盐水加热器送入电解工序。

离子交换树脂塔每24小时进行一次运转和再生过程的自动切换操作。

工段外送来的31wt%高纯盐酸和纯水进入各自储槽。

31wt%的高纯盐酸、由电解工序送来的32wt%烧碱经过流量测量系统分别和纯水相混合配制成所需浓度之后，经程序控制阀进入离子交换树脂塔内进行树脂再生。

再生过程中所排出的酸性以及碱性废液排至再生废液

池，用泵将一部分废液送回一次盐水工段，另一部分送到污水处理场。

2.2.3电解工序及淡盐水脱氯

工序拟由零极距电解槽及电解系统附属设备：

淡盐水受槽、淡盐水泵、阴极液受槽、烧碱液循环泵、阴极液冷却器等所组成。

每台电解槽由数个单元槽、离子交换膜以及附件组成。

单元槽由金属阳极、活性阴极、阳极室、阴极室所组成。

附件由挤压机、油压系统、阴极液和阳极液进料总管及软管、阴极液和阳极液排出总管及软管、电解槽两端与固定导电铜排连接用的绕性电缆、防止电气腐蚀保护装置等所组成。

由盐水二次精制工序来的二次精制盐水添加部分淡盐水，经过阳极液进料总管以及软管送入电解槽各单元槽的阳极室中。

为了降低氯气中的含氧量，可采取盐酸添加系统向阳极液中加入适量盐酸。

阳极液电解后产生淡盐水和氯气，经过各单元槽的阳极液出口软管以及阳极液排出管之后进入阳极液分离器。

在阳极液分离器内氯气从淡盐水中被分离后送氯气处理工序。

其纯度可达98.5~99.0v%干基）。

淡盐水阳极液分离器流到淡盐水受槽之后由淡盐水泵送到脱氯塔。

电解过程中食盐分解率为50%。

阴极液用烧碱液循环泵在各单元槽的阴极室以及阴极液槽之间少量循环。

为保持电解温度在85~90C，部分阴极液送入阴极液冷却器中，用冷却水进行冷却。

浓度32wt%的成品液碱经过液面调节阀以及流量累积仪从阴极液槽中用成品液碱泵抽出，经冷却降温后送到液碱储槽。

为保持碱液浓度，在阴极液入口配管中添加纯水。

纯水添加量由纯水流量仪进行调节。

电解所产生的氢气在阴极液分离器中分离之后送氢气处理工序。

氢气的压力由安装在氢气主管线上的压力计进行控制，为了使氢气和氯气之间保持一定的压差，由氯气压力控制计进行串级式控制。

氢气的纯度为99.9V%干基）。

淡盐水脱氯

淡盐水脱氯工艺路线采用真空脱氯法，该法脱氯效果较好，通过蒸汽喷射器或真空泵提供的真空系统将含氯淡盐水中的游离氯抽出分离后进入湿氯气总管。

淡盐水从脱氯塔上部加入，由脱氯真空泵将淡盐水中的游离氯抽出。

氯气经冷却、分离后，回收至湿氯气总管。

脱氯淡盐水由脱氯淡盐水泵送往一次盐水工段再饱和利用。

2.2.4氯氢处理

（1）氯气处理工序从电解工序来的高温湿氯气经盐水预热器使出槽氯气温度从

85C下降到75C，再进入氯气洗涤塔用氯水洗涤冷却，然后进入钛管冷却器，用低温冷水将其冷却到12~14C。

氯气经水雾捕集器分离出冷凝水后，进入一段填料干燥塔进行干燥，干燥后的氯气再经二段泡罩干燥塔用98wt%浓硫酸进一步干燥，使干燥后的出塔氯气含水量小于50wtppm。

氯气经酸雾捕集器进入氯气压缩机，压缩后的氯气压力为0.15MPa,经氯气分配台以管道送往氯化氢合成及盐酸工段及废气处理工段。

硫酸系统为98wt%硫酸由汽车槽车卸入浓硫酸储槽，经浓硫酸泵送入浓硫酸高位槽，靠位差自流进入泡罩干燥塔，出口酸浓度为93wt%。

一部分循环使用，另一部用泵打入填料干燥塔，硫酸继续循环使用。

当酸浓度降到78〜75wt%时，经稀硫酸循环泵送往罐区。

氯气、硫酸冷却等所需5C低温冷水由冷冻站提供。

（2）氢气处理工序

自电解工序来的高温湿氢气，经洗涤冷却到45C左右，由氢气

压缩机送入氢气分配台。

氢气再用冷冻水进一步冷却、降温、除水后送入氯化氢合成及盐酸工段。

（3）废氯气处理工序

由电解工序、氯气处理工序、氯化氢合成及盐酸工段等处来的事故泄压氯气和电解开停车产生的低浓度氯气进入废氯气吸收塔，塔顶尾气由引风机抽出排放。

进塔碱液由碱液高位槽，根据塔内循环碱液的PH分析和ORP分析结果加入。

塔底吸收碱液由碱液循环泵送回吸收塔循环吸收氯气，当NaC10的有效氯含量达到10wt%,由液位调节系统控制经次氯酸钠至泵送原料或成品罐区。

2.2.5蒸发及固碱固碱装置采用熔盐法固碱生产工艺，工艺安全、成熟、可靠，与传统的大锅法相比，熔盐法固碱生产装置采用国内外先进设备和工艺，可有效提高产品质量、降低烧碱生产成本，同时很大程度上提高操作者的安全指数和操作环境。

由电解工序送来的32%碱液首先进入32%NaOH贮槽，三效逆流降膜蒸发工艺，将碱液蒸发至50%后出料。

50wt%碱液一部分经成品碱冷却器用循环水降温至40C后送往罐区作为商品销售，另一部分50%的碱液用泵送至降膜蒸发器和降膜浓缩器，浓缩成熔融碱。

熔融碱送至熔碱槽用熔碱泵，送入片碱机进行冷却结片，然后经装袋、计量、封边和包装，用汽车将袋装固碱送固碱仓库。

降膜浓缩器采用熔盐作为热载体，