4工艺技术方案Word文档格式.docx
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同样规模较小
较大
电槽组装、折卸
较简单
较复杂
整流效率
较高
较低
电流泄漏
较大（可加措施）
较小
膜利用率
阴、阳极材料
均好
投资
从当前世界离子膜电解技术发展来看，采用自然循环复极式电槽，高电流密度，大型化是其方向。
故本项目采用自然循环高电流密度复极槽技术。
（2）二次盐水精制
离子膜电解对盐水的质量要求高，从一次盐水工序来的过滤精盐水还需经过离子交换，进一步降低Ca、Mg离子。
离子交换树脂塔有两塔流程和三塔流程之分。
对大中型项目，宜采用三塔流程。
故本项目选用三台离子交换树脂塔，正常情况下两塔串联运行，一塔再生。
（3）淡盐水脱氯
离子膜电解槽排出的淡盐水含有游离氯，腐蚀性高，必须脱除游离氯后才能送回一次盐水工序进行重饱和。
淡盐水脱氯目前有下述几种方法：
a.压缩空气吹除
b.真空脱氯
鉴于压缩空气吹除产生浓度低的氯气，降低了氯气利用率，对规模较大的装置不适用，故本项目采用真空脱氯。
真空脱氯分蒸气喷射、氯水喷射和真空泵三种，从节能和运行稳定出发本项目采用能耗较低、操作稳定的真空泵作为真空源。
经真空脱氯后的淡盐水含游离氯≤30mg/l。
然后加亚硫酸钾进行化学脱氯以除净游离氯。
4.1.3碱液浓缩工艺技术方案选择
碱液浓缩有逆流和顺流之分，也有单效、双效和三效之区别，对于中等偏大的规模，既可采用双效，也可采用三效，综合考虑能耗与投资，本项目采用双效逆流降膜蒸发较为合理。
4.1.4固碱工艺技术方案选择
固碱生产有大锅法和降膜法两种工艺。
传统的大锅法虽有操作简便、成熟可靠等特点而被用于隔膜电解法生产的碱液为原料的固碱生产。
但是由于其操作强度大、生产条件恶劣、环境条件差、不安全、间断生产、能耗高等缺点，在国外已被淘汰。
另外采用离子膜法电解工艺制得的系高纯度的碱液，如用大锅法还存在被污染而变成含多种重金属的固碱而降低在市场中的竞争力。
在七十年代以降膜法生产固碱的技术被开发以来，已广泛用于固碱的生产。
降膜法生产固碱的能耗低于大锅法，而且生产环境好、连续生产便于控制。
氢氧化钾固碱的加工有桶碱和片碱两种方法。
桶碱包装容易但使用非常麻烦，浪费大量高质量的镀锌铁皮还有被污染的危险，现已较少使用。
故本项目采用降膜法生产片装固碱。
4.1.5氯气干燥工艺技术方案选择
氯气干燥有填料塔+泡沫塔，三台或四台填料塔以及填料塔+泡罩塔等干燥流程。
由于填料塔+泡沫塔流程，含水量高（在200ppm以上），目前只有小规模装置还有使用；
而三台或四台填料塔流程，设备多、占地大，投资高。
从而使填料塔+泡罩塔流程得以迅速发展，该技术有以下优点：
（1）氯气干燥效率高（可使氯气中含水小于50ppm），因而大大延长了设备操作运行寿命，减少了维修工作量。
（2）设备台数少，整个系统只有1台填料干燥塔、1台泡罩干燥塔、1台循环泵、1台板式换热器，与要达到相同效果的三台或四台填料塔相比，少7~9台设备。
因而占地小、投资省、操作简单。
本项目拟采用填料塔+泡罩塔技术。
4.1.6氢气处理工艺技术方案选择
由于电解槽出来的氢气温度较高，其中含有大量饱和水蒸汽，同时还带有碱雾等杂质。
需经过洗涤和冷却，使其中所带的碱雾被洗涤掉，同时气体温度也得到降低，所含的饱和水蒸汽被冷凝下来，使氢气得到净化。
目前国内大多数氯碱厂采用的是生产上水或含碱循环水直接喷淋洗涤冷却的方法，如用生产上水，排水量大，只能在小规模装置使用，如采用含碱循环水，需要单独设置循环水系统，必将增加投资。
为此本项目采用中国成达工程公司设计的填料塔洗涤冷却的技术。
4.1.7氯化氢及盐酸工艺技术方案选择
氯化氢的生产一般采用二合一炉直接生产氯化氢气体，现在国内二合一炉已有较成熟的技术。
合成炉形式有普通的冷却水冷却、热量回收副产热水和热量回收副产蒸汽三种形式。
国内外生产盐酸的方法有三种，即三合一工艺；
热回收分体式工艺；
分体式工艺。
（1）三合一工艺具有工艺流程短，操作简单等优点，但设备维修量较大。
（2）热回收分体式工艺具有操作容易，设备维修简单，热回收利用率高等优点，但工艺流程较长，设备加工要求高。
（3）分体工艺具有操作容易、设备维修简单、产品质量控制容易等优点，但工艺流程较长。
考虑本装置主要以生产氯化氢气体作为氯乙烯的原料，而盐酸主要以自用为目的，故本项目拟采用热量回收副产蒸汽的二合一炉生产氯化氢气体，大部分直接送氯乙烯装置作为原料，另按需要引入部分氯化氢气体进入氯化氢吸收单元生产高纯盐酸供钾碱装置生产自用。
氯化氢吸收单元同时还作为下游装置紧急停车后事故氯化氢气体的处理设施。
4.1.8引进技术及设备的范围和内容
目前世界上拥有离子膜法电解技术的专利商很多，如美国的ELTECH公司、日本的旭化成、日本氯工程公司、英国的ICI公司、德国伍德公司、伍德公司和意大利迪诺拉公司合资的伍德诺拉公司以及引进了旭化成技术的北京化工机械厂，上述各家技术各有特点，没有绝对优势。
采用哪家技术，需经过技术交流、现场考察和合同谈判，综合比较后确定。
现阶段暂按引进日本的旭化成公司的电解技术和设备考虑。
对于蒸发固碱技术，瑞士BETERAMS公司仍处于领先地位，本项目暂按引进瑞士BETERAMS公司的技术和部分设备考虑。
除电解和蒸发技术和设备外，还需引进国内无法解决的特殊设备和特殊材料如二次盐水过滤器，脱氯真空泵，氯气压缩机、熔融碱管等。
引进设备范围见下表4-1-2。
表4-1-2引进设备范围
序号
引进内容
1
二次盐水过滤器
2
主体给料泵
3
离子交换树脂塔（含树脂）
4
树脂过滤器
5
电解槽及其附件（包括部分修槽设备和工具）
6
离子膜
7
碱液循环泵
8
脱氯真空泵
9
氯气压缩机
10
浓碱泵
11
碱预热器、碱液换热器
12
降膜蒸发器
13
降膜浓缩器
14
熔融碱阀和管道
15
熔盐加热炉系统（包括烧嘴和控制系统）
16
熔盐泵、熔盐阀和熔盐管
17
片碱机、包装称及附属特殊设备
18
程控阀和特殊仪表
4.1.9工艺流程及消耗定额
工艺流程简述
（1）一次盐水工序
原盐经皮带运输机送入溶盐槽，用化盐水槽来的化盐水溶解制得饱和粗盐水。
粗盐水经粗盐水溜槽进入精制反应槽与定量加入的BaCl2、K2CO3和KOH反应，然后进入凝聚反应槽与凝聚剂反应后进入澄清桶澄清。
从澄清桶上部溢流出的澄清盐水经一次盐水过滤器（砂滤器）和二次盐水过滤器过滤后得过滤精盐水送电解工序。
从澄清桶底部排出的沉淀物BaSO4、CaCO3和Mg（OH）2送至盐泥压滤机压滤，回收的盐水用作化盐用，滤饼用汽车送出界区。
（2）电解工序
电解工序包括二次盐水精制、电解和淡盐水脱氯三部分。
a.二次盐水精制
一次盐水工序来的过滤精盐水进入离子交换树脂塔进一步将盐水中微量Ca2+、Mg2+等多价阳离子除去，使其含量小于规定值。
从离子交换树脂塔出来的二次精盐水进入盐水高位槽，然后自流进入电解槽。
b.电解
二次精盐水在电解槽的阳极室进行电解被分解产生氯气。
反应式如下所示：
KCl－e→K+＋1/2Cl2↑
电解后的低浓度盐水称为淡盐水送脱氯塔脱氯。
在电解阴极室，水被分解产生氢气，反应式如下：
H2O＋e→OH-＋1/2H2↑
OH-与由阳极室迁移来的K+结合生成32%碱溶液。
电槽阴极室生成的32%碱液流入碱液受槽后分为两部分。
一部份碱液通过加入纯水来控制碱液浓度后循环回到电解槽；
另一部份则送蒸发片碱工序。
电解槽阳极室和阴极室产生的Cl2和H2被分别送至氯处理和氢处理工序。
c.淡盐水脱氯
电解产生的淡盐水进入脱氯塔，在真空下溶解在淡盐水中的游离氯被脱出，脱氯后的淡盐水含游离氯约30mg/l经加入碱调节PH后加入K2SO3溶液进一步除去游离氯。
脱氯后的淡盐水送至一次盐水工序。
脱氯分离出的氯气经脱氯冷凝器冷却、分离水分后由真空泵送氯气总管。
（3）蒸发片碱工序
从电解工序来的32%KOH，通过双效效逆流降膜蒸发后，使碱液中KOH浓度达48%，一部分送至浓缩单元生产片碱，另一部分送碳酸钾装置或经冷却后进入48%液碱槽贮存。
蒸发单元采用蒸汽做II效蒸发器热源，II效蒸发器中产生的二次蒸汽又作为I效蒸发器的热源。
48%的碱液再经降膜预浓缩器和浓缩器浓缩成熔融碱。
熔融碱经片碱机冷却制片后，包装出售。
降膜浓缩器采用熔盐作为热载体，在系统中循环使用，熔盐的加热采用天然气。
降膜浓缩器中产生的二次蒸汽作为降膜预浓缩器，故系统中不需外加蒸汽，热利用率高。
（4）氯气处理工序
从电解工序来的湿氯气先经氯气洗涤塔洗涤后，进入氯气冷却器以冷冻水进行冷却，使氯气温度冷到12～15℃，经水雾分离器送到填料塔与硫酸逆流接触进行第一步脱水，从填料塔出来的氯气再送到泡罩塔与浓硫酸进行逆流接触进一步脱水，从泡罩塔出来后的氯气经酸雾捕沫器后，其氯中含水量低于50PPm，然后经氯气压缩机压缩加压后送氯气用户。
干燥过程中产生的稀硫酸经过浓缩装置提浓后循环使用。
不足部分由外购浓硫酸补充。
（5）废气处理工序
装置开停车及事故状态时的氯气先在吸收塔内用循环槽来的吸收碱液进行吸收，吸收反应后的尾气再进入尾气塔进一步用碱液吸收，使排出尾气达标后经风机在25m高处排至大气。
同时可根据市场需要将吸收液制成10%NaClO产品。
（6）氢气处理单元
由电解工序来的湿氢气，温度约85℃，进入氢气洗涤塔下部，与塔内喷淋冷却水直接进行冷却和洗涤，氢气中所含碱雾及蒸汽冷凝水被冷却水带走，氢气温度降至45℃。
再送入氢气压缩机增压至0.15MPa.G，温度约60℃，再经Ⅰ、Ⅱ段氢气冷却器冷却至10℃，除去一定的水分后，送至分配台，最后送出界区。
开车时浓度较低的氢气经氢气分配台的放空管道和氢气阻火器排入大气。
（7）液氯工序
自氯氢处理工序来的氯气进入液化器，在液化器中，氯气与致冷剂换热被液化，经液氯分离器分离后，液氯流入液氯贮槽，再经液氯泵加压后装瓶。
液氯分离器顶部出来的不凝气，经分配台送往废气处理或HCl合成及高纯盐酸工序。
（8）氯化氢合成及高纯盐酸工序
氯气处理工序的氯气及液氯工序的液化尾气经氯气缓冲罐和氯气管道阻火器、氢气处理工序的氢气经氢气缓冲罐和氢气管道阻火器分别送入二合一石墨合成炉，在炉内进行燃烧，生成氯化氢气体。
生成的氯化氢气体经氯化氢冷却水槽和氯化氢冷却器冷却后通过氯化氢分配台部分送VCM装置作原料，部分送高纯盐酸吸收系统。
（9）消耗定额
a.32%KOH
32%KOH消耗定额（包括一次盐水、二次盐水精制及电解、氯气处理、废气处理和氢气处理）详见下表4-1-3。
表4-1-332%KOH消耗定额（以1吨100%KOH计）
名称及技术规格
单位
数量
备注
原盐（KCl97.39%）
kg
1390
碳酸钾（K2CO3≥98%）
高纯盐酸（31%HCl,折100%HCl）
46
氯化钡（BaCl2.2H2O≥98%）
亚硫酸钾K2SO3≥95%
1.5
纯水电阻率≥1×
105-cm
m3
2.8
离子交换树脂
l
0.0091
过滤助剂（α-纤维素）
0.29
凝聚剂（TXY）
0.03
钾碱（KOH以100%计）
40
低压蒸汽0.3Mpa（G）
t
0.5
循环水△t=10℃
96
生产上水25℃
硫酸98%
15.0
动力电380V
kWh
150
直流电耗DC
KWh
1580
m2
0.006
仪表空气0.6MpaG
Nm3
27
19
工艺空气0.6MpaG
Nm3/h
400
间断
20
氮气0.6MpaG
开停车
21
冷冻水+10℃△t=3℃
22
Kg/次
2800
开或停车一次
b.蒸发（KOH溶液从32%浓缩到48%）
蒸发消耗定额详见下表4-1-4。
表4-1-4蒸发消耗定额（以每吨100%KOH计）
32%KOH
3125
中压蒸汽0.9MpaG
750
45
0.4
仪表空气
7.5
c.片碱（KOH溶液从48%浓缩到95%）
片碱消耗定额详见下表4-1-5。
表4-1-5片碱消耗定额（以每吨100%KOH计）
48%KOH
2080
燃料热值
kJ
3.6×
106
熔盐（一次填充）
动力电（380V）
55
食糖
0.25
35
氮气
d.液氯
液氯工序消耗定额详见下表4-1-6。
表4-1-6液氯工序消耗定额（以每吨100%液氯计）
氯气Cl2=100%
1003
动力电（包括冷冻量）380V
95
硫酸98%
1.4
循环水（冷冻机组用）△t=10℃
60
e.氯化氢及高纯盐酸
氯化氢合成及高纯盐酸工序消耗定额详见下表4-1-7。
表4-1-7氯化氢合成及高纯盐酸工序消耗定额
氯化氢（以每吨100%氯化氢计）
980
氢气H2=100%
30
软水（回收热量副产蒸汽用）
0.75
高纯盐酸（以每吨31%HCl计）
305
9.5
0.85
4.1.10主要设备方案
（1）主要设备的选型
a.电解槽
离子膜电解槽是离子膜技术的关键设备。
本项目暂按日本旭化成的高电流密度复极式电解槽考虑。
其主要规格如下：
电解槽型式
ACILYZER-ML32NCH
每槽单元数
98
设计电流密度
4.70kA/m2
膜有效面积
2.7m2
阳极材料
钛/活性涂层
阴极材料
镍/活性涂层
整流器设计参数
14.4kA/370V
b.石墨合成炉
石墨合成炉是提供VCM装置所需氯化氢原料的关键设备，VCM装置和离子膜烧碱装置自用盐酸所需的氯化氢的总量约为225吨/天，结合国内目前已有成熟的正压合成炉生产能力，选用单台生产能力大于80吨/天的正压二合一石墨合成炉3+1套。
（2）主要设备表
设备名称
材料
一、
一次盐水工序
精制反应槽
Q235-A
凝聚反应槽
化盐水换热器
Ti
一次盐水过滤器
Q235-A/FL
1+1
盐泥压滤机
CS/PP
溶盐桶给料泵
凝聚反应槽加料泵
氯化钡溶液泵
PVDF
碳酸钾溶液泵
凝聚剂泵
澄清桶泥浆泵
UHMWPE
精盐水泵
精盐水给料泵
反洗盐水泵
盐泥压滤机给料泵
化盐水槽
FRP
溶盐桶
氯化钡溶解槽
碳酸钾溶解槽
凝聚剂槽
澄清桶
精盐水受槽
23
精盐水槽
24
泥浆受槽
25
反洗盐水槽
26
泥浆贮槽
（二次盐水过滤）
一次盐水槽
预涂槽
Q235-A/HRL
含搅拌
主体给料槽
过滤盐水槽
CS/HRL
引进
一次盐水泵
预涂泵
PP
盐水过滤器泥浆坑泵
CI
过滤盐水泵
盐水过滤器返洗泵
40-A51.018-96
盐水过滤器泥浆坑
砼+FRP
图号
DWG.NO.
装置名称
SUBPROJECT
项目名称
PROJECT
设计阶段
STAGE
专业
SPECIAL
图号
DWG.NO.
分项名称
设计阶段
STAGE
CCECC—96208
分析化验
9610-1-49-0320-3
二
二次盐水精制及电解工序（包括脱氯）
（一）
二次盐水精制
20/RLL
回收盐水槽
废水槽
盐水高位槽
TA2
盐水加热器
回收盐水泵
CS+F4
废水泵
离子交换树脂塔
16MnR/RLL
离子交换树脂捕集器
（二）
电解及修槽
碱液中间槽
Ni/Q235-A
盐酸槽
纯水槽
淡盐水受槽
碱液受槽
N6+16MnR
碱液高位槽
阳极液排放槽
阴极液排放槽
0Cr18Ni9
碱液中间换热器
N6
仪表冷却器
阴极液冷却器
碱液中间槽泵
20合金
盐酸泵
纯水泵
304SS
淡盐水泵
碱液泵
Ni
阳极液排放槽泵
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