10万吨离子膜一次盐水精制设计书
10万吨/年离子膜烧碱新建项目
一
次
盐
水
精
制
方
案
班级：应用化工1202
姓名：XXX
学号：XXXXXXXX
XXXXX系
二〇一四年十一月
目录
一、设计依据
二、设计原则与分工
三、方案设计过程
四、设计感想与设计讨论
五、参考文献
六、附图
一、设计依据
1．XXX集团新建10万吨/年离子膜烧碱一次盐水水量。
2．XXX集团对一次盐水精制的要求。
1）氯化钠含量要高，一般要求大于90%。
2）化学杂质要少。钙镁离子总量要小于1%。硫酸根离子小于0.5%；
3）不溶于水的机械杂质要少；
二、设计原则与分工
1．设计范围
化盐池一次盐水至精制盐水槽。
2．设计原则
1）投资少，运行费用低，一次精制盐水质量高；
2）采用手动和自动相结合管理，降低工作强度，使操作方便。
3．设计规范和标准
1）《钢结构设计规范》GBJ17－88
2）《室外排水设计规范》GBJ14－87(1997年版)
3）《建筑设计防火规范》GBJ16－87
4）《工业企业照明设计标准》GB50034－92
5）《低压配电装置及线路设计规范》GB50054－92
6）《工厂企业厂界噪声标准》GB12348-90
7）《地基基础设计规范》DBJ－11－89
三、方案设计
1.项目概述
XXX集团新建10万吨/年离子膜烧碱项目，在盐水精制环节需要设计一套全新的盐水精制工艺。
我国传统的离子膜烧碱盐水一次过滤一般采用澄清桶－砂滤器－碳素管法。
其中，该法预处理器——澄清桶＋砂滤器存在占地面积大、过滤精度不够高、出水水质不稳定、易返浑等缺点；碳素管过滤器设备则需预涂α-纤维素，操作复杂，运行费用太高，严重影响氯碱企业的竞争力。后来出现预处理+膜法的盐水精制工艺，盐水质量较好，但存在处理流程较长，运行费用较高，操作管理比较复杂的缺点。因此需要一种更经济、操作更简单的方法提高一次精制盐水的质量和稳定性。
2、设计参数
（1）设计水量：348m3/h
（2）设计水质：混合反应后悬浮物含量≤5000mg/L
（3）设计标准：离子膜电解工艺一次精制盐水要求：出水悬浮物（ss）含
量≤1mg/L。
（4）生产1吨烧碱需要消耗的一次盐水流量： 348m3／h(一次盐水浓度为
305±5g/L，生产工作时间按8000h计算。）
3、工艺方案的选择
原盐是氯碱工业的主要原料，将原盐制成盐水，由于原盐的不纯，使盐水中常含有悬浮物和金属离子（如：Ca2+、Mg2+、Fe3+等）。这些物质进入电解工序，则会损坏电解膜，缩短电解膜的使用寿命，因此必须通过精制将这些离子除去。
盐水精制一般采用加入化学药剂生成几乎不溶解的化学沉淀物，然后通过澄清、过滤等手段达到目的。在澄清过滤的同时也达到去除泥沙及机械杂质的目的。
目前盐水电解生产烧碱的方法主要有隔膜法和离子膜法,离子膜法具有综合能耗低、液碱浓度高、氯氢纯度高、装置自动化控制程度高、环境污染轻等优势,是当今世界公认的先进制碱技术及发展方向。
通过附图1中的几种工艺比较，从对比情况来看, 传统方法已经淘汰，凯膜技术虽然应用广泛，但在工艺中还有所欠缺，陶瓷膜及西恩过滤工艺相对凯膜工艺流程更简化, 控制更简单, 从而在投资及运行费用上也更省。由于陶瓷膜及西恩过滤技术的固液分离技术不同, 西恩过滤器出水质量会有波动, 而陶瓷膜工艺动力电消耗较高，从实际生产需要考虑选择以西恩过滤器为主的盐水精制工艺，
工艺流程框图如下：
原 盐
虑盐水回流
图1、CN 过滤器法工艺流程方框图 注：工艺流程图如附图2
4、工艺流程说明
将仓库里的原盐通过运输带送入化盐池溶解后经过折流槽后进入混合反应槽，投加NaOH 和Na 2CO 3，使Ca 2+、Mg 2+生成CaCO 3和Mg(OH)2，搅拌一段时间后，保证盐水充分混合反应（即浑盐水加药后在混合反应槽中停留2小时以上），然后进入CN 过滤器进行固液分离，进过滤器前投加BaCl 2 。经过CNI 型及CNII 型过滤器处理后，上清液清澈透明，出水悬浮物稳定在1mg/L 以下，可直接进入二次盐水精制工段。
过滤器底部排放的盐泥则用泵打入板框压滤机进行脱水，干泥外运处理，盐水则回到混合反应槽。
CN 过滤器采用连续运行方式，反冲和排放盐泥时可不必停泵。CN 过滤器反冲不需要任何介质，不存在化学药剂再生和膜更换费用。过滤器操作简单，方便实现自动化，降低工作强度。CNII 过滤器一般每隔2～4小时反冲一次，排放盐泥每次约2～3m 3，CNI 型过滤器一般每隔12～24小时排泥反冲一次，具体可根据进水悬浮物浓度决定。
5、自控系统
在本方案中，每套CN 过滤器的出水口处都安装一台浊度仪，可对过滤器的
化盐池 折流槽 混合槽
CN I 过滤器
CN II 过滤器
一次盐水贮槽
加药槽
盐泥
二次盐水工艺
加药槽
工作状况和出水水质实现在线监控。在运行过程中能及时发现并解决问题。
过滤器的日常操作中主要是定时排放浓缩液，新型CN过滤器的排浓缩阀采用气动阀，日常的排料操作可通过控制室的DCS系统（或PLC系统）来进行，大大减轻了劳动强度。
6、工艺特点
（1）与传统澄清桶－砂滤－碳素管工艺相比，以CN过滤器为主的新工艺简化了工艺流程，占地面积小，设备投资少。
（2）CN过滤器采用连续运行，反冲放泥无需停泵。相对于预处理+膜分离工艺，CN过滤反冲操作方便，无需任何介质。运行功耗低，运行费用少，不需要药剂化学再生和膜更换费用，使用寿命长。
（3）CN过滤器悬浮物去除率高且稳定，操作弹性较大，出水水质基本不会受进水水质波动的影响，保证了一次精制盐水的质量液固分离一次完成，无需其他附属设备。而传统工艺耐冲击负荷能力差，一旦进水出现较大波动，反应较慢，则不仅影响了一次精制盐水的质量，而且会污染离子膜设备，造成运行不正常。（4）操作简单，自动化程度高，大大降低了操作人员的工作量，减少了人为因素的影响。
（5）降低了对原盐质量的要求，拓宽了选盐的范围，给原料采购提供了方便。
7.工艺计算
物料衡算：
计算基准：本设计中的物料衡算均以小时为时间基准，工作时间定位8000小时.
1）设计依据
本设计中烧碱装置的年生产能力为10万吨。采用的烧碱规格如下：
以此为依据进行下面的计算。
2）每小时生产的纯净烧碱产品的计算
h Kg /120008000
%
9610107=??
3）每小时理论消耗的食盐的质量计算
设食盐的质量流量为G
由反应方程式：
2Na Cl + 2H 2O —→ 2Na OH + H 2↑ + Cl 2↑
2×58.5 2×40
G 12000
G = 80
11712000?= 17550kg/h
4）每小时实际消耗的原盐的质量计算
烧碱的等级 NaOH 含量 Na 2CO 3含量 NaCl 含量 Fe 2O 3含量 水分含量
% % % % %
品级 ≥96.0 ≤0.8% ≤0.03% ≤0.005 ≤3.0
图三原盐规格表
序号 物质 含量 1 NaCl ≥95.0 % 2 CaCl 2 ≤0.20 % 3 MgSO 4 ≤0.15 % 4 MgCl 2 ≤0.20 % 5 不溶性杂质 ≤0.65 % 6 水分 ≤3.50 %
由于副反应存在，综合考虑食盐中的损失率为2.5%.
则加入的实际原盐量应为：
h K /g 17089%
95025
.117550=?
5）原盐中各组分的流量
由原盐规格可计算原盐中各组分的质量流量：
NaCl 的质量流量 : 17089×95％ = 16234.55kg/h CaCl 2的质量流量 : 17089×0.20％ =34.1 kg/h MgCl 2的质量流量 : 17089×0.15％ = 25.6 kg/h MgSO 4的质量流量: 17089×0.20％ =34.1 kg/h
Na 2SO 4的质量流量: 17089×0.30％ = 51.3 kg/h 不溶性杂质的质量流量17089×0.65％ =111.1 kg/h 水分的质量流量: 17089×3.50％ = 598.1 kg/h
6）盐水精制剂的用量
设加入Na 2CO 3的质量为m 1(kg)、沉淀CaCO 3为x 1(kg)、NaCl 为y 1(kg)； CaCl 2 + Na 2CO 3 = CaCO 3↓ + 2 NaCl 111 106 100 2×58.5
34.1 m 1 x 1 y 1 解得:m 1=32.5kg x 1= 30.7kg y 1=35.9kg
假设有5%的Na 2CO 3损耗,则每小时实际加入Na 2CO 3的质量为: m 1=32.5×(1+0.05)=34.1kg
设加入NaOH 的质量为m 2(kg)、沉淀Mg(OH)2为x 2(kg) 、NaCl 为y 2(kg)；
MgCl 2 + 2NaOH = Mg(OH)2↓ + 2NaCl 95 2×40 58 2×58.5 25.6 m 2 x 2 y 2 解得：m 2= 25.5Kg x 2= 15.6 Kg y 2=31.5Kg
加入Na OH 的质量为m 3(kg)、沉淀Mg(OH)2为x 3(kg) 、Na 2SO 4为y 3(kg)；
MgSO 4 + 2Na OH = Mg(OH)2↓ + Na 2SO 4
120 2×40 58 142
31.4 m 3 x 3 y 3
解得: m 3= 20.9kg x 3=15.1kg y 3=37.1kg
假设有5%的Na OH 损耗,则每小时实际加入Na OH 的质量为:
m 322.59)05.01()9.205.35(=+?+=kg
设加入BaCl 2的质量为m 4(kg)、沉淀BaSO 4为x 4(kg)、Na Cl 为y 4(kg)；
Na SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4↓ + 2Na Cl
142 138 241 2×58.5 51.3+37.1 m 4 x 4 y 4
解得: m 4=85.9kg x 4=150kg y 4=72.8kg
8、主要设备及选型
设备设计与选型的基本要求：
化工设备是化工生产中重要的物质基础，对生产过程起着重要作用。因此，在设计过程中要考虑工艺上的要求，运行的可靠性，操作的安全性，便于连续生产和自动化生产，要能创造良好的工作环境和无污染，便于购置和容易制造。 总之，要考虑到先进、适用、高效、安全、可靠、省材、节约资源等原则。可从技术经济指标和设备制造结构两方面入手。 此工艺中可用到的设备大概如下表。 图七主要设备表
序号名称规格数量备注
1 化盐池120m3 3
2 折流槽20m 1
3 混合反应槽180m3 3 带搅拌
4 精制盐水槽2000m3 5
5 盐泥槽1000m3 1
6 化盐水槽2500m3 5
7 盐水中间泵Q=360m3/h；H=40m
N=60kw
2 一用一备
8 过滤器进液泵Q=360m3/h；H=40m
N=60kw
2
一用一备
变频
9 精盐水泵Q=360m3/h；H=40m
N=60kw
2
10 回收盐水泵Q=100m3/h；H=30m
N=22kw
1
11 NaOH高位槽15m3 2
12 Na
2CO
3
高位槽15m3 1
13 Na
2CO
3
提升泵
Q=5m3/h；H=30m
N=3k
2 一用一备
14 BaCl
2
加药槽15m3 1
15 BaCl
2加药泵
Q=5m3/h；H=30m
N=3
2
一用一备
变频
16 盐泥泵Q=100m3/h；H=65m
N=45kw
2
17 化盐水泵Q=120m3/h；H=30m
N=22kw
2
18 板框压滤机S=260m2 2
19 板式换热器S=150m2 1
9、车间布置
基本资料：初步设计需要的工艺流程图、施工设计需要管道仪表流程图、物料衡算数据及物料性质、相关设备表、车间定员以及建厂地形等资料。
1）布置原则
要满足生产工艺要求；要符合经济原则；要符合安全生产要求；便于安装和检修作业；要有良好的操作环境。
2）设计的主要内容
车间包括：生产部门、辅助部门、生活部门三部分，设计时应根据生产流程、
原料、中间体、产品物化性质以及它们之间的关系，确定应给设计几个工段，需要哪些辅助部门和生活部门。
3）设备布置技术要素
生产工艺对送个吧布置的要求：满足生产工艺的前提下，要保证水平方向和垂直方向的连续性；尽可能的将相同设备放在一起集中管理、排列整齐；要尽可能地缩短设备间管线；传动设备要有安全防护设施等。
设备安装专业对布置的要求：要考虑设备能顺利进出车间；设备的大小、安装、检修及拆卸所需要的空间和面积合理；通过楼层的设备，楼面上面要设置吊装孔。
厂房建筑对设备布置的要求：凡是笨重的设备在工作时都有巨大的振动，所以在建筑方面要做到防振措施；布置设备时应避开建筑物的柱子、梁及沉降缝或伸缩缝；厂房中操作台必须统一有利于操作又显得美观；设备尽可能避免布置在窗前，以免影响采光和开窗；在厂房的大门或楼梯旁布置设备时，不要影响开门和行人出入畅通。
10、非工艺专业要求
1）管道设计与要求
设计压力:
化工管道及其组成件设计压力应不低于操作过程中有由内压与温度组合的最苛刻条件下的压力。
所有与设备或者压力容器连接的管道，其设计压力应不低于设备或容器的设计压力，并满足一下要求：设置安全泄压装置的管道，其设计压力应不低于安全泄放压力与液柱静压力之和;没有设置安全泄压装置时，其设计压力不应低于压力源可能达到的最高压力和静液柱压力之和。
设计温度:
化工管道及其组成件的设计温度不应低于操作过程中，由压力和温度构成的最苛刻的条件要求。不同管道的设计温度由以下要求确定:
○1无隔热层管道的设计温度:SHA级的管道组成件，应当取介质温度为设计温度，如取其他温度作为设计温度时必须通过计算并通过实验核实。
○2其余级别的管道及其组成件的设计温度，当介质的温度小于65度时取介质温度，当介质温度大于或等于65度时按下列原则选取：
A、管子、对焊管件、承插焊或对焊阀门及其他壁厚与管道相近的组成件设
温度不一般高小于95%介质温度。
B、法兰、垫片及带法兰的阀门管件应不低于90%介质温度。
C、螺栓、螺母等紧固件应不低于80%介质温度。
○3带外隔热层得管道应根据温度条件对管材的作用后果的严重性取介质的最高最低工作温度作为设计温度。
○4带村里或内隔热层得管道，其基体材料设计温度应经产热计算或实测确定。○5带夹套会伴热的管道当工艺温度高于伴热介质时，取工艺介质温度为设计温度；当工艺介质温度低于伴热介质温度时，取伴热介质温度减10度和工艺介质温度较高者
○6对于安全泄压管道应取排放时可能出现的最高温度或最低温度作为设计温度。○7要求吹扫的管道应根据具体条件确定。
设备的管道布置：
泵的管道布置：泵体不宜承受进出口管道和阀门的重量，故进泵前和出泵后的管道必须设置支持装置，尽可能做到泵移走时不设临时支架。吸入管道应尽可能短，少拐弯，并避免突然缩小管径。吸入管道的直径不应小于泵的吸入口。当泵的吸入口为水平方向时，应配置偏心异径管，采用的泵的吸入口为垂直方向，可配置同心异径管。为防止泵停时物料倒冲，泵的排出管上应设止回阀。止回阀应设在切断阀之前，停车后将切断阀关闭，以免止回阀的阀板长期受压损坏。
立式容器的管道布置：容器底部排出管道沿墙铺设离墙距离应小些，可节省占地面积，设备间距要求大些，以便操作人员切换阀门与检修。排出管在设备前引出。设备间距离及设备离墙距离均可以小些，排出管通过阀门后一般应立即引至地下，使管道走地沟或楼面下。排出管在设备底中心引入，适用于设备底部离地面较高，有足够距离可以安装和操作阀门，这样铺设高度短，占地面积小，布置紧凑。
卧式槽的进、出料口位置应分别在两端，一般进料在顶部、出料在底部，进
入容器的管道铺设在设备前部。
其他管道布置：管道最高点设置放气阀，最低点设置放净阀，排放管道阀门靠近主管设备放空排气阀门最好应与设备本体直接链接。排放易燃易爆的气体管道上应设置阻火器，室外容器的排气管道上的阻火器应放置在排气管接口（与设备相接的口）500mm处，室内容器的排气必须接出屋顶，阻火器放在屋面上或靠近屋面，阻火器至排放口之间的距离不宜超过1m。管路上设置取样点时，应选择便于操作、取出样品有代表性、真实性的位置。
管道支吊架的选用：定型管架包括十大类：管托、管卡；管吊；型钢吊架；柱架；墙架；平管支架；弯管支架；立管支架；大管支承的管架；弹簧托、弹簧吊和弹簧吊架。
管道布置应考虑的因素：
物料因素：有腐蚀性物料的管道，应布置在平行管道的下方或外侧。易燃、易爆、有毒和有腐蚀性物料的管道不应敷设在生活区、楼梯和走廊处，并配置安全阀、防暴膜、阻火器、水封等。防水、防暴装置、放空管应引至室外指定地方或高出屋面2m以上。
冷热管道尽量分开布置。不得已时，热管在上，冷管在下。其保温层外表面的间距，上下并行时一般不小于0.5m。交叉排列时，不应小于0.25m，保温材料及保温层的厚度根据规范规定。
管路布置，除满足正常生产要求外，还应符合开、停工和处理事故的要求。开停工时，由于有关部分有开，有停，应当设置旁路管道，还应设置开工装料，停工时排料及不合格产品的再加工管道，管路应能适应操作变化，避免繁琐，防止浪费。
在蒸汽主管和长距离管线的适当地点应分别设置带疏水器的放水口及膨胀器。为了安全起见，尽量不要把高压蒸汽直接引入低压蒸气系统。如有必要，应装减压阀并在低压系统上装安全阀。
污水应排放至专门系统，并考虑综合利用。根据污水的具体情况，可分别用合流式（即工业污水、雨水和便溺水全部由一个管网排出）或分流式（即工业污水和便溺水由一个管网排出，雨水和工业清水则由另一个管网排出）。有毒的污水须经处理后，方可排放。真空管线应尽量缩短，避免过多的曲折，使阻力小，
达到更大的真空度。还应避免用截止阀，因其阻力大，影响系统的真空度。
施工、操作及维修：支管多的管道应布置在并行管的外侧。引支管时，气体管从上方引出，液体管从下方引出。管道应集中架空布置，尽量走直线，少拐弯，不要挡门窗和妨碍设备、阀门、管件等的维修；不应妨碍吊车作业；在行走过道地面2.2m的空间也不应安装管道。
管道应避免出现“气袋”、“口袋”和“盲肠”。集气系统的布置应使得蒸汽能方便地向最高点排放。如有可能管道应沿墙安装，管与墙间距离以能容纳管件、阀门及方便维修为原则。
安全生产:阀门要布置在便于操作的部位。操作频繁的阀门应按操作顺序排列。容易开错且会引起重大事故的阀门，相互间距要拉开，并涂刷不同颜色。地下管道通过道路或有负荷地区，应加保护措施。管道与阀门的重量，不要考虑支撑在设备上（尤其是制设备、非金属材料设备、硅铁泵等）。
其他因素:距离较近的两设备间，管道一般不应直连，因垫片不宜配准，故难以紧密连接。设备之一未与建筑物固定或有波形伸缩者例外，建议采用45。斜接或90。弯接。管道通过楼板、屋顶或墙时，应安装一个直径大的管套，管套应高出楼板，平台表面50mm。管道布置中应顾及电缆、照明、仪表、暖风等其他管道，应全面考虑，各就各位。
管路设计一般原则：
①管道应成列平行敷设，尽量定直线、少拐弯(除自然补偿或方便安装、检修、操作需要之外) ，少交叉以减少管架的数量，节省管架材料，便于施工。
②设备间的管道连接，应尽可能地短而直，尤其用合金钢的管道和工艺要求压降较小的管道。
③当管道改变标高或走向时，应避免管道形成积聚气体的“气袋”或液体的“口袋”和盲肠。如不可避免时应于高点设放空阀，低点设放净阀。
④输送有毒或有腐蚀性介质的管道，不得在人行通道上设置阀件、伸缩器、法兰等，以免法兰渗漏时介质落入人身上而发生工伤事故。
⑤易燃、易爆介质的管道，不得敷设在生活间、楼梯间和走廊等处。
⑥管道布置不应挡门、窗，应避免通过电动机、配电盘、仪表盘的上空；在有吊车的情况下，管道布置不应妨害吊车工作。
⑦气体或蒸汽管道应从主管上部引出支管，以减少冷凝液的携带；管线要有坡度、以免管内或设备内积液。
⑧由于管法兰处易泄露，生产管道除与设备接口和法兰阀门、特殊管件连接处采用法兰连接外，其他均应采用对焊连接。
⑨不保温、不保冷的常温管道除有坡度要求外，一般不设管托。
2)公用工程设计要求：
采暖通风设计：通风空调的目的是排除并控制车间内余热、余湿、有害气体以及粉尘等，使车间内空气保持适宜的温度、湿度、气流速度和卫生清洁的要求，以确保生产工艺和生活舒适所需的环境。
设计条件：工艺流程图、设备一览表、采暖方式（集中式和分散式）、通风方式（自然通风或机械排风），设备的散热量、产生的有害物质、性质、数量和生产的粉尘情况。
给水、排水设计：厂区生活水系统供厂区生活区、生产车间办公室、化验及卫生器具等用水，水质符合生活饮用水卫生标准（GB5749-94）。
生活水由园区外的生活给水管网供给，生活水进水总管和分管设置阀门和流量计，以便管理用；生活水管道在厂区内采用枝状供水方式。
生产排水方面有按设备布置图标明排水设备名称和排水点，排水条件如排水量、排水压力、水温和成分等；采用的处理方法、排水的方式是连续或间断排水等；排水位置要标高。
消防用水方面一般设置独立的供水系统，包括消防水池、消防水泵和消防水管道系统
等。根据《建筑设计防火规范》中的规定设计出符合要求的供水系统。
配电设计要求：有全厂用电要求和设备清单，供电协议及相关资料，与气象、水文、地质等准备资料；按照相关的供电原则进行配电，做好供电中的防火防爆工作，各类用电要分明管理到位，做到合理用电，节约用电的原则。
11、三废处理
1 ）含氯废气的处理
离子膜烧碱生产中从脱氯塔排出的含氯空气与氯氢处理工段氯水汽提塔排出的含氯尾气一道送至氯碱厂现有的尾气处理装置用氢氧化钠吸收，生产
副产品次氯酸钠。
当氯压机发生故障时，氯气冲破系统中的水封进入氯气事故处理塔，通过联锁从高位槽加入碱液吸收。
2 ）烧碱各工段排出的酸碱性废水的处理。
该废水的排放方式基本上是间断的，冲击负荷很大，酸碱性废水一起进入氯碱厂的水量调节槽，用耐腐蚀泵送至公司的中和处理站进行pH调整，处理后排入全厂下水，循环利用。
3 ）盐泥的处理
盐水精制排出的盐泥泥浆先经洗涤，经三层洗泥桶尽量渗出其中的盐份，再经板框压滤机脱水后，盐泥（含水60%左右，含盐低于2g/l）作为生产轻质氧化镁的氯化钙的原料出售。
4 ）化盐原渣的处理。
化盐桶每月排出的废渣，主要为不溶物质（如石块、泥沙、草屑等），用以填坑。
四、设计感受与设计讨论
通过对《化工设计概论》这门课程的学习，掌握了设计的基本原则，化工设计包括设计准备工作，方案的设计，化工计算，车间布置的设计，化工管路设计等，化工设计是一门综合性的学科，它建立在化学、化工制图、化工原理、化工过程及设备、化工反应工程、化工工艺等的基础上的综合性很强的课程，是一门很实用的学科。通过一次盐水精制工艺设计，我们可以将所学的理论知识与实际相结合，更清楚的了解到化工设计的具体知识，让我学以致用。
当然，此篇设计可能不够全面，想的还不够周到，望老师多加指正。
五、参考文献：
[1] 孙勤, 赫飞.国内氯碱生产技术近况综述. 氯碱工业, 2007,(8) : 1-9
[2] 费红丽.国内氯碱行业盐水精制工艺状况( 2000- 2003) 调查报告.氯碱工业, 2005,(5): 16- 17
[3]百度百科.
[4]杨秀琴，化工设计与概论[M]，化学工业出版社,2010年。
附图，加药槽盐泥原盐
化盐池折流槽混合槽
加药槽CNⅠ过滤器
CNⅡ过滤器
离子膜电解槽技术文档
离子交换膜具有选择透过性。它只让Na + 带着少量水分子透过，其它离子难以透过。电解时从电解槽的下部往阳极室注入经过严格精制的NaCl溶液，往阴极室注入水。在阳极室中Cl - 放电，生成C1 2 ，从电解槽顶部放出，同时Na + 带着少量水分子透过阳离子交换膜流向阴极室。在阴极室中H + 放电，生成H 2 ，也从电解槽顶部放出。但是剩余的OH - 由于受阳离子交换膜的阻隔，不能移向阳极室，这样就在阴极室里逐渐富集，形成了NaOH溶液。随着电解的进行，不断往阳极室里注入精制食盐水，以补充NaCl的消耗；不断往阴极室里注入水，以补充水的消耗和调节产品NaOH的浓度。所得的碱液从阴极室上部导出。因为阳离子交换膜能阻止Cl - 通过，所以阴极室生成的NaOH溶液中含NaCl杂质很少。用这种方法制得的产品比用隔膜法电解生产的产品浓度大，纯度高，而且能耗也低，所以它是目前最先进的生产氯碱的工艺。 离子交换膜电解槽的构成离子交换膜电解槽：主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成；每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。 电极均为网状，是粗糙的可增大反应接触面积，阳极表面的特殊处理是考虑阳极产物Cl2的强腐蚀性。
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、单元面积大型化、零（膜）极距是其方向，故本项目推荐采用自然循环高电流密度复极槽技术。 进口离子膜技术/电槽与北化机技术/电槽的技术性能比较 离子膜电解槽是离子膜技术的关键设备。目前世界上拥有离子膜法烧碱生产技术的电槽制造商很多，如德国伍德公司、伍德公司和意大利迪诺拉公司合资的伍德诺拉公司、日本的旭化成、日本氯工程公司CEC、英国INEOS公司以及北京化工[wiki]机械[/wiki]厂从日本旭化成公司引进技术、经消化吸收和改进并在国内生产的北化机电槽等。其中，旭化成、氯工程公司和伍德诺拉公司以其在离子膜电解工艺专利技术、高性能电解槽、稳定的质量、较高的性价比及良好的售后服务，在中国的离子膜烧碱项目中得到了较多的合同项目。- f1 v ^4 K n( J: h A．伍德及伍德诺拉电解槽特点: ?6 e4 P% U6 W ●阳极半壳和阴极半壳以及离子膜组成的“独立单元”设计结构，易于更换电槽，维修时间短，主装好的单元最长存放时间可达2年。 ●电槽单元的焊接由激光自动焊接，均匀，电流接触好，使用寿命稳定，有益于高电流密度下运行。- c) P1 Q9 A8 h+ c: F% ` ●电解槽材料使用好，阳极用钛材制成，阴极由镍材制成，使用寿命长。 ●单元面积2.7 m2，操作电流密度一般为5~6KA/ m2适于高电流密度下运行。 ●系统设计报警连锁多，安全性考虑周到。 B．氯工程公司BiTAC®电槽特点 ●复极式电解装置，结构简单。1 p+ ` O8 m( `' C9 ? ●电极波浪式结构，电解液分布和电流分布较均匀，较低的电压降，功率消耗低，高电流密度操作。; \' ]5 z* p- V7 z* |1 @ ●操作压力低，溢流式，操作较安全 ●电解槽材料好，阳极用钛材制成，阴极由镍材制成，使用寿命长。 ●单元面积3.276 m2，操作电流密度一般5~6KA/m2适于高电流密度下运行。. E7 t) p$ e0 w$ o2 D! F3 O- k C．日本旭化成复极NCH型电解槽特点 旭化成是世界上唯一能同时向客户提供离子膜法电解技术，以及离子交换膜的公司。 ●电槽板框为压滤机型（由许多单元槽串联组成），独立组成供电线路。" F2 B. i6 E( y( y% T ●电解槽操作压力是各家公司中最高的，有益于后工序处理。( G6 f/ m9 X1 K4 Z! f ●电解槽材料好，阳极用钛材制成，阴极由镍材制成，使用寿命长。* u3 R) s. v3 I8 s+ o3 y' r. M; j1 x/ k ●单元面积2.7m2，适于的电流密度 4.5~5.5KA/m2。
3-1离子膜电解槽的操作.
职业教育应用化工技术专业教学资源库《离子膜烧碱生产操作》课程案例教学内容 离子膜电解槽电解精制盐水的操作 ⒈ 案例选取的内容 ⑴ 离子膜电解槽型号 BiTAC -859复极式离子膜电解槽 ⑵ 电极尺寸为1400×2340mm ⑶ 阴阳极室内设计工作压差：350±20mmH 2O ⑷ 设计温度：0-100℃ （温差变化要缓慢） ⑸ 有效面积为3.276m 2 ⑹ 日产100%NaOH 的量：101.5t ⑺ 运行温度：82～88℃ ⑧ 板片材料 阳极：钛材（包括钛网与活性涂层）；阴极：镍材（包括镍网与活性涂层） ⑨ 工作介质 阳极室含NaCl 量为250g/l 左右的盐水，并含有NaClO 3、NaClO 和新生态的Cl 2和少量的新生态的O 2；阴极室含30%左右的NaOH 溶液，并含有新生态的H 2。 ⑩ 工作地点：离子膜烧碱生产精制盐水电解生产工序 ⑾ 完成任务的工作人员：顶岗实习的学生小赵、小阚与班长乙 其整体结构见图1所示。 图1 BiTAC -859复极式离子膜电解槽的基本结构示 紧固螺 阴极终端板 电解单元 单元取样 阳极终端 阳极液流出 盐水入槽汇总 压紧螺帽、弹性垫片 槽框横梁 槽框 阴极液流出管 碱液入槽汇总管
图2 离子膜电解槽阴阳极液气液分离装置 ⒉工作任务要求 在二次盐水精制生产岗位上已经生产出含NaCl为310g/l左右，PH=8～10，总硬度为12PPb的合格盐水（Ca2++Mg2+≤20PPb），需要送入电解槽阳极室进行电解；另有合格的30%NaOH 的烧碱溶液和高纯水作为阴极室循环使用，现在准备离子膜电解开车的其他准备工作已由调度安排妥当，本岗位需要生产合格的烧碱产品。 工作时间：每天24小时连续生产。 ⒊工作流程 阴极液系统中的循环碱经流量控制阀调节适当的流量，加入适量的高纯水后，使之碱液的浓度在28%～30%，通过烧碱换热器加热或冷却循环碱液，确保电解槽的操作温度保持在85～90℃，送入电解槽底部的碱液分配器，进入电解槽底部的碱液分配器，分配到电解槽的每个阴极室进行电解。 二次精制合格的盐水经盐水预热器（正常开车时很少用）预热后，调节到合适的流量与高纯盐酸、循环淡盐水在混合器中混合，使之显酸性，但PH值须大于2，然后送入电解槽底部的盐水分配器到电解槽的每个阳极室进行电解。 从电解槽流出的淡盐水通过流量控制阀加酸，调节PH值为2左右，进入阳极液接收罐后，用淡盐水泵送出，并分成两路：一部分与精盐水混合后送往电解槽，循环使用；另一部分送往脱氯塔进行脱除游离氯。 从电解槽阳极侧产生的湿氯气送到氯气总管，去氯气处理系统。当总管Cl2压力过大，可直接高压安全水封去事故氯处理系统，避免Cl2外溢。当总管Cl2负压过大，可由低压安全水封吸入空气，避免膜受到机械损坏。 电解槽溢流而出的烧碱依靠重力流入碱循环罐，由碱循环泵分成两路：一部分产品添加
离子膜电解槽
设备维护检修规程 离子膜电解槽维护检修规程
1总则 1.1规程适用范围 本规程适用于意大利De Nora2×19DD350复级式离子膜电解槽的维护和检修。 1.2设备结构简述 De Nora2×19DD350复级式离子膜电解槽由38个单元槽组成，有效电解面积为3.5m2，每个单元槽都由三部分组成：10mm厚不锈钢为基础的单元基体、阳极室及阴极室。 a.单元基体分为三部分：
1)中间一层是5mm钢板为导电支承体，上面均匀分布着238个不锈钢柱，等距穿过钢板两侧，进行焊接固定。 2)将1mm钛盘（上面有与钢板对应的238个凹槽）焊接在钢板的不锈钢柱上，同样方式将1mm镍盘焊接在钢板的另一侧。 3)在钛盘和镍盘侧面分别焊接1mm厚的钛网和镍网，作为阳极、阴极的支承网。 b.阳极室在钛盘的钛支承网上，采用该公司创制的贴粘涂层工艺，焊上一层阳极，组成阳极室（即由细、粗钛网及钛板等构成阳极室）。阳极的主体材质为钛，呈丝网状，上涂Ti、Ru等金属的氧化物固溶体作为活性涂层，涂层微观上呈龟裂状态，增大了涂层的表面积。 c.阴极室在镍盘的镍支承网上，覆盖一层由镍丝编织成的弹性镍，在弹性镍上平铺一层1mm的活性镍阴极，组成阴极室（即由粗、软、细三种镍网构成阴极室）。阴极的主体材质为镍，由于弹性镍网有成百万个小孔，可以压缩50%以上，所产生的弹性力将阴极压向膜，从而形成零极距。 1.3设备主要性能 工作介质：盐水、烧碱、氯气、氢气； 工作负荷： 11.5KA 电流密度： 3.285KA/m2 额定电流负荷： 13KA 额定电流密度： 3.71KA/m2 循环方式：自然循环 单元槽电压： 3.07V(新膜) 槽温：正常85℃ 电流效率： 93%（二年平均）、92%（三年平均） O 氯气压力： -20～-50mmH 2 O 氢气压力： +80～+120mmH 2 阳极主体材质：钛 通电面积： 3.5m2 阴极主体材质：镍
浅谈盐湖资源开发过程的膜分离工艺技术
浅谈盐湖资源开发过程的膜分离工艺技术
浅谈盐湖资源开发过程的膜分离工艺技术 摘要简要介绍氯碱行业盐水精制的两种工艺及膜分离技术在盐水生产中的应 用与发展。并分别对膜过滤脱除SO 2–SO 4 技术和HVMTM膜过滤盐水精制技术进行 了综述。 关键词盐水精制氯碱戈尔膜凯膜 Brief Discussion on Appl ication of Membrance Separation Technology in the Ref ining Process of Salt Lake Abstract :In this article .Two refining process of brine and the application and development of membrance sparation technology in chlor - alkail industry were introduced.The technice about SO2–SO4 filted out with membrance and refining brine with HVMTM were expaitiated respectively. Key words : Chlor-alkal Refinement of brine ;gore memhrance ;HVMTM 0 引言 青海省盐湖资源极其丰富,已探明NaCl储量达3262.85亿t,占全国保有储量的85%，其中茶卡、柯柯盐湖为其主要盐湖，两盐湖NaCl资源矿的开发已有40多年的历史,形成了一定的生产规模。茶卡盐湖位于青海省乌兰县茶卡镇,交通便利,青藏公路由湖的北边通过,青藏铁路从察汉诺站有43km专线通往湖区盐湖面积105km2为固液相伴并存盐湖,石盐呈层状,平均厚度4.9m,最厚处达15m,总储量4.8亿t(其中固相45958万t)。 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。进入21世纪后,我国氯碱行业总的产能、产量迅猛增长,2001年生产能力为8844.4kt/a,产量为7135.2kt/a；2002年产量突8000kt 为8230kt/a；2003年产能达11000kt/a,产量为9399kt；2004年产能为11960kt/a,产量为10500kt/a[2]。随着烧碱生产能力、产量的不断增长；电解技术的不断进步,特别是离子膜电解槽的应用,对盐水的质量要求越来越高,从而使膜分离技术在氯碱盐水生产中得到较大的应用与发展。近几年,随着氯碱行业总产能、产量的迅猛增长,氯碱生产中盐水精制工艺也获得不断发展,一些新技术越来越多地被应用于盐水精制工艺中。其中膜分离技术以其能耗低、分离效率高、过程简单、不污染等特点，已成为行业技术进步的亮点[1]。 本文就盐湖资源之一的氯碱盐水生产中膜分离技术的应用及发展作一个简单论述。 1 盐水生产中两种工艺的说明及比较 目前盐水精制工艺有传统的澄清桶工艺与薄膜液体过滤工艺两种。 1.1 传统的澄清桶工艺 由其它工段来的淡盐水、碱盐水进入化盐水贮槽,经化盐水泵进入化盐桶;化盐水溶解原盐后成为饱和粗盐水从化盐桶上部溢出,计量加入精制剂NaOH后, 饱和粗盐水进入中间槽,再进入反应器,加入精制剂Na 2CO 3 、凝聚助沉剂(聚丙烯 酸钠) 后,自流入澄清桶;澄清桶出来的清液进入砂滤器,经砂滤器过滤后进入
一次盐水考察报告
一次盐水陶瓷膜过滤考察报告 为了解一次盐水陶瓷膜过滤的运行状况，二〇〇九年十一月二十二日，鲁炼、钟雪飞二人对山东恒通化工有限公司和宁波镇洋化工有限公司陶瓷膜的使用情况进行考察。具体内容汇报如下： 一、久思陶瓷膜概况 久思陶瓷膜由江苏久吾高科技股份有限公司研究和开发，2007年开始运用于氯碱行业。久思陶瓷膜设备的膜元件由支撑体、过渡层、膜层组成。支撑体采用高纯度α- Al2O3，过渡层采用ZrO2，膜层采用改性ZrO2材料；膜元件的密封采用耐腐蚀耐温专用密封垫。陶瓷膜解决了有机聚合物膜对有机物、氢氧化镁絮状沉淀的敏感问题。 久思陶瓷膜盐水精制技术由三个单元构成：a、溶盐——经配水后的淡盐水调整温度，于化盐桶中加入原盐至饱和；b、精制反应——往饱和粗盐水中分别加入碳酸钠、氢氧化钠等精制剂后，进入到反应桶，充分反应后的粗盐水，用泵打入陶瓷膜过滤器；c、过滤分离——盐水通过陶瓷膜过滤分离后，精盐水自过滤器清液出口排出至精盐水槽，经泵直接送至离子膜电解；浓缩液自过滤器浓缩液出口排出，经泵的进口回到过滤器循环过滤，小部分浓缩液连续排入渣池。 二、厂家使用情况 此次考察了两个使用陶瓷膜厂家——山东恒通化工股份有限公司和
宁波镇洋化工有限公司。山东恒通化工生产规模为25万吨/年隔膜碱，原料为二级海盐，原采用道尔桶沉降生产精制盐水工艺，后将部分精制工艺改造为陶瓷膜精制。该厂陶瓷膜设计能力为2×80m3/h，2008年9月开车，经对反应桶和管道重新做防腐处理后，2009年5月重新开车运行，至今连续运行半年时间，目前盐水运行能力为2×75m3/h，盐水过滤后SS：3.89ppm（取样回厂分析结果）。 宁波镇洋化工生产规模为15万吨/年离子膜碱，原料为二级海盐，盐水精制采用凯膜工艺，为提升一次盐水缓冲能力，采用陶瓷膜精制技术增加一次盐水生产能力。该厂陶瓷膜设计能力为25m3/h，2008年12月开车，经对粗过滤器进行改造后，至今连续运行七个月时间，目前盐水运行能力为25m3/h，盐水过滤后SS：1.32ppm（取样回厂分析结果）。 三、陶瓷膜和凯膜对比 1、流程对比 （1）陶瓷膜盐水精制工艺 化盐桶出来的粗盐水加入精制剂后，流人中间槽，进行精制反应；然后直接进入陶瓷膜过滤器，过滤去除精制反应生成的全部悬浮粒子。过滤后，一次盐水中的SS质量分数低于1ppm（厂家介绍），可直接供给离子膜电解槽生产使用。工艺流程见图1 图1 陶瓷膜工艺流程示意图 （2）凯膜盐水精制工艺 化盐桶出来的粗盐水加入精制剂NaOH后，流入中间槽，在中间槽内，粗盐水中的Mg2+与精制剂NaOH反应，生成Mg(OH)2。然后，用粗盐水泵将中间槽内的粗盐水送入气水混合器内，进入加压溶气罐。减压后，加入FeCl3，进入预处理器，清液从上部溢流而出。加入精制剂Na2CO3及Na2SO3后，进入反应槽，再经加料泵加压后，进入凯膜过滤器。过滤后的精盐水由凯膜过滤器的上部流出，加盐酸调节pH值后流入精盐水贮槽。预处理器和凯膜过滤器底部排出的滤渣进入盐泥池统一处理。工艺
零极距离子膜电解槽
零极距离子膜电解槽 近年来，中国新建和改造项目基本都采用离子膜法烧碱工艺，离子膜法烧碱产能已占到总产能的69%，其中采用的电解槽多为高电流密度自然循环复极式离子膜电解槽。近两年出现的新型零极距离子膜电解槽也开始在我国逐步推广应用，该离子膜电解槽比普通离子膜电解槽节能减排效果明显。 离子膜法烧碱电解装置中，电解单元的阴阳极间距（极距）是一项非常重要的技术指标，其极距越小，单元槽电解电压越低，相应的生产电耗也越低，当极距达到最小值时，即为零极距，亦称之为膜极距。 一般用的电解槽都是窄极距的，即阴阳电极间距约2~3mm，从而避免电解单元槽挤坏离子膜，且电压也稍高一些；而零极距是在窄极距的基础上将阴极上加一层弹性缓冲网和面网，即弹性阴极，从而将阴阳电极间距缩小到离子膜的厚度，从而使电解槽的欧姆降大大减小了。不仅提高的电流密度和产量，且电耗明显降低许多。 零极距电解槽通过降低电解槽阴极侧溶液电压降，从而达到节能降耗的效果。原有电解槽阴阳极之间的极间距为1.8~2.2毫米，溶液电压降为200毫伏左右，零极距电解槽就是改进阴极侧结构，增加弹性构件，使得阴极网贴向阳极网，电极之间的间距为膜的厚。与普通电槽相比，同等电密下零极距电槽电压降低约180毫伏，相应吨碱电耗下降约127千瓦时。此外，零极距复极式离子膜电解槽操作方便、运行平稳，可满足大规模生产工艺要求。
我国目前烧碱年产量为1850万吨，如果全部改造为零极距电解槽，年节约电能约23.5亿千瓦时。我国已提出推广该项新技术，根据安排，2012年之前将完成300万吨烧碱产能应用零极距离子膜电解槽的目标，年可节约电能约3.81亿千瓦时。 附：相关介绍 1.弹性网 弹性网是由金属线材（镍）编制，由机械压花折弯使其具备一定弹性的丝网产品。 2.极网 极网由纯镍线材编制加工，有特殊涂层（各个公司有自己不同专利）是膜极距电解槽电极重要组成部分。 3.保护网 保护网是保护膜极距电解槽电极产品，也是由金属线材编织 防止电极弹性网、极网脱落。 4.零极距电解槽生产厂家 零极距电解槽生产厂家有中国的蓝星北化机和日本的旭化成公司。另外，德国伍迪公司的伍德电解槽极距较之零极距多0.04mm 其不采用弹性阴极，也是一种比较节能的选择。 5.零极距电解槽的操作要求以及其他工艺指标可以控制为与高电流密度自然循环电解槽一样。因此 还可以自己购买弹性阴极网在相关厂家的指导下将其改造为零极距电解槽。
一次盐水精制操作规程2
湖北宜化集团有限责任公司企业标准 Q/YH.JS22040-2003 一次盐水岗位操作规程 2003-10-1发布2003-12-25实施 宜化集团有限责任公司发布
前言 1．本标准根据宜化集团二零零三年标准制修订2．本标准负责起草单位：宜化集团氯碱化工事业部3．本标准负责起草人：吕飞 4．本标准负责审编人：舒晨
宜化集团企业标准 一次盐水精制岗位操作规程 1.适用范围 本规程规定了一次盐水精制工段的生产目的与任务，原盐、饱和食盐水的精制与特征，以及生产的基本原理，工艺流程，工艺控制指标，岗位操作法,事故处理等。 本规程适于宜化集团氯碱化工事业部一次盐水精制工段生产过程中的工艺管理和操作管理。 2.岗位范围 本岗位的操作范围包括：溶盐桶、精制桶、澄清桶、一次盐水过滤器、盐泥压滤机、盐酸中和槽、精盐水槽、TXY、BaCl2、Na2CO3配制槽及各盐水泵等设备的生产。 3.岗位任务 3．1 负责皮带运输机地下清盐和日常维护保养工作，保证皮带运输机的正常运行。 3．2 负责精制剂Na2CO3、BaCl2的正确配备与加入工作。 3．3 负责将粗盐水进行精制，保证Ca2+、Mg2+、SO42-等指标合乎工艺要求。 3．4 负责对盐水中不合格指标（NaCl浓度、SO42-含量）的协调与处理。 3．5 负责精制桶及澄清桶中盐泥的定期排放工作。 3．6 负责一次盐水过滤器的操作。 3．7 负责向二次精制输送合格的一次精制盐水。 3．8 负责各项参数的监控，按时巡检认真填写各种生产记录。3．9 负责本岗位管道、阀门、泵等设备的维护保养工作。3．10 负责生产用原辅材料、工具、器具（包括消防器材、公共劳保用品）等的保管与合理使用。 3．11 负责本岗位的环境工作，穿戴好劳保及其防护用品及协调
离子膜电解槽安装说明
离子膜烧碱工艺标准操作说明 第四部分电解槽操作 2010年12月 旭化成化学株式会社
-目录- IV. 电解槽操作 IV-A 电解槽操作一般指导 IV-A-1 单元槽 IV-A-2 支架 IV-A-3 管口附件 IV-A-4 一次盐水中的悬浮固体（离心脱水） IV-A-5 软管和软管垫片 IV-A-6 总管 IV-A-7 固定头和活动头的隔离（片/板） IV-B 电解槽组件的定期更新和检查 (1) 单元槽垫片 (2) 软管垫片 (3) 阳极液管口处的辅助电极 (4) 单元槽和总管上的阳极液管口 (5) 单元槽和总管上的阴极液管口 (6) 阳极 (7) 阴极 IV-C 电解槽的安装 IV-C-1 安装单元槽 (1) 准备工作 (2) 安装 IV-C-2 在单元槽上贴垫片 (1) 准备工作 (2) 垫片粘贴及垫片位置的设定 IV-C-3 膜安装 (1) 确认和准备工作 (2) 安装膜到单元槽（除了阳极端槽） (3) 安装膜到阳极端框 (4) 记录 IV-C-4 电解槽软管的安装 (1) 准备工作 (2) 电槽软管安装 IV-C-5 充液前检查电解槽 IV-D 膜的更换IV-D-1 局部膜的更换 (1) 确认 (2) 准备工作 (3) 膜的置换 IV-D-2 拆除全部的膜 (1) 确认 (2) 准备工作 (3) 从阳极端框取出膜 (4) 其他膜的取出 (5) 膜取出后所需进行的工作 IV-E 从电解槽中取出单元槽 (1) 准备工作 (2) 把单元槽放在搬运车上
(3) 把单元槽放在木制平台上 IV-A 电解槽操作一般指导 IV-A-1 单元槽 单元槽被复合隔板分成两部分，称作阳极室和阴极室。阳极室的内部是由钛材制成以防止氯气的腐蚀，阴极室的内部侧是镍材制成以防止碱的腐蚀。阳极室和阴极室的隔板两侧分别焊接固定的筋板，筋板上焊接阳极和阴极。每个电解室安装有电解液进口和出口的2个管口。单元槽臂的两边用螺栓固定有支架，单元槽通过支架挂在侧杠上。 图IV-1 图IV-2
氯碱工程详解(复极式离子膜电解槽工艺)20120813
离子膜烧碱工艺流程 第一章 盐水精制甲元 1.盐水精制的目的 氯碱工业生产过程中，无论采用海盐、湖盐、岩盐或卤水中的哪一种原料，都含有Ca2+、Mg2+、SO2－等无机杂质，以及细菌、藻类残体、腐殖酸等天然有机物和机械杂质。这些杂质在化盐时会被带入盐水系统中，如不去除将会造成离子膜的损伤，从而使其效率下降，破坏电解槽的正常生产，并使离子膜的寿命大幅度缩短。盐水中一些杂质会在电解槽中产生副反应，降低阳极电流效率，并对阳极寿命产生影响。因此，盐水必须进行精制操作除去盐水中的大量杂质，生产满足离子膜电解槽运行要求的精制盐水。 2.盐水精制工艺简述 直至20世纪70年代中期，传统絮凝沉降盐水精制工艺基本上没有实质性发展；目前用于离子膜法电解的盐水精制工艺是在上述方法基础上增加二次过滤和二次精制先进工艺技术形成的。其工艺流程为∶饱和粗盐水加入精制反应剂，经过精制反应后加入絮凝剂进入澄清桶澄清，澄清盐水经砂滤器粗滤后，再经α-纤维素预涂碳素管过滤器二次过滤，使盐水中的悬浮物小于1×10－6，然后进入离子交换树脂塔，进行二次精制，得到满足离子膜电解槽运行要求的精制盐水。其工艺流程简图如图1所示。 第二章 电解单元 92.离子膜电解槽电解反应的基本原理 离子膜电解槽电解反应的基本原理是将电能转换为化学能，将盐水电解，生成NaOH、Cl2、H2，如图20所示，在离子膜电解槽阳极室(图示左侧)，盐水在离子膜电 解槽中电离成Na+和Cl－，其中Na+ 阴极室(图示右侧)，留下的Cl－在阳极电解作用下生成氯气。阴极室内的H2O
H+和OH－，其中OH－被具有选择性的阳离子挡在阴极室与从阳极室过来的Na+结合成为产物NaOH，H+在阴极电解作用下生成氢气。 93.离子膜电解槽的类型 离子膜电解槽按照单元槽的结构形式不同，分为单极式离子膜电解槽(图21)和复极式离子膜电解槽(图22)。单极式离子膜电解槽是指在一个单元槽上只有一种电极，即单元槽是阳极单元槽或阴极单元槽，不存在一个单元槽上既有阳极又有阴极的情况。复极式离子膜电解槽是指在一个单元槽上，既有阳极又有阴极(每台离子膜电解槽的最端头的端单元槽除外)，是阴阳极一体的单元槽。 94.不同类型离子膜电解槽的供电方式 离子膜电解槽的供电方式有两种∶并联和串联。在一台单极式离子膜电解槽内部(参见图23)，直流供电电路是并联的，因此总电流即为通过各个单元槽的电流之和，各单元槽的电压基本相等，所以单极式离子膜电解槽的特点是低电压大电流。 复极式离子膜电解槽(参见图24)则正好相反，
氯碱生产—盐水精制工艺
毕业设计(论文) (冶金化工系) 题目氯碱生产—盐水精制工艺专业应用化工技术 班级 姓名 学号 指导教师 完成日期
目录 摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1.1氯碱工业概述 (2) 1.2氯碱工业主要产品及用途 (2) 1.3氯碱工业的发展趋势 (3) 1.3.1世界氯碱工业及其发展趋势 (3) 1.3.2 我国的氯碱工业及其发展趋势 (3) 第二章盐水精制工艺 (4) 2.1原盐的品种及组成 (4) 2.2盐水精制工艺 (5) 2.2.1盐水精制工艺原理 (5) 2.2.2盐水精制工艺流程 (8) 2.2.3盐水精制工艺条件 (11) 第三章精制工艺主要生产设备 (16) 3.1盐水一次精制工艺主要生产设备 (16) 3.1.1 溶盐设备——化盐桶 (16) 3.1.2 澄清设备——浮上澄清桶 (16) 3.1.3 过滤设备——虹吸式过滤器 (17) 3.1.4 盐泥处理设备——三层洗泥桶、板框式压滤机 (18) 3.2盐水二次精制工艺主要生产设备 (20) 3.2.1 炭素管式过滤器 (20) 3.2.2 螯合树脂塔 (21) 第四章工艺计算 (22) 4.1计算依据 (22) 4.2物料衡算 (23) 4.2.1 精盐水组成 (23) 4.2.2原盐组成及盐水精制主要指标 (23)
4.2.3 盐水精制剂的用量 (24) 4.2.4 盐泥的组成 (25) 4.2.5 回收盐水组成 (25) 4.2.6 补充水量 (26) 致谢 (28) 参考文献 (29) 附录一 (30) 附录二 (31)
摘要 盐水的生产精制工段是将固体原盐与蒸发工段送来的回收的淡盐水、洗盐泥回收的淡盐水，按比例掺和、加热溶解成含氯化钠的饱和水溶液，同时按原盐中杂质含量连续加入适量的精制剂（氢氧化钠、碳酸钠和氯化钡等），使盐水中钙、镁、硫酸根等杂质离子分别生成难溶的沉淀物，然后加入助沉剂（苛化麸皮或聚丙烯酸钠等），经过澄清、砂滤、中和等步骤，制得质量合格的精盐水，按需要源源不断地输送给电解工段。在确定好工艺流程的基础上进行物料衡算和能量衡算，从而确定出主要工艺设备的型号、尺寸及数量，并绘制带控制点的工艺流程图和主要设备图等。关键词：氯碱工业原盐盐水精制工艺流程
离子膜电解槽阳极阴极涂层 IEM Anode Cathode Coating
De Nora
World Leader in Electrochemical Science, Technology and New Markets’ Applications
1° UHDENORA-DENORA Chlorine Symposium Suzhou March 2008
IEM Anode and Cathode Coating Operation 离子膜电解阴极和阳极涂层
AGENDA 要讨论的话题
March 08 2
Importance of Coatings. 涂层的重要性 Causes of Coating Failure. 涂层失效的原因 How Maintain good coating performances all along the guaranteed life. 在寿命保证期内，如何保持好的涂层性能 Measuring the Residual coating load. 检测剩余的涂层 Measuring coating and membrane condition during the operation. 在电槽操作期间，检测涂层及膜的状况
Importance of Coatings 涂层的重要性
A good Anode coating: 好的阳极涂层
March 08 3
9Keeps your plant in business, with a very flat cell voltage profile over 8 years. 可在保证期八年时间内，维持平稳的电槽电压。 A good Cathode coating: 好的阴极涂层 9Reduces hydrogen overvoltage by more than 200 mV over bare nickel. 相对于无涂层的镍，阴极涂层可降低氢过电位200mV 以上
一次盐水考试题库.
一次盐水岗位试题库 一、填空： 1.盐水中的菌藻类被次氯酸钠杀死，腐殖酸等有机物被次氯酸钠氧化分解成为小分子。 2. 盐水中加入碳酸钠溶液，使其与盐水中的Ca2+反应，生成不溶性的碳酸钙沉淀。 3. 碳酸钠的过碱量0.3g/l--0.7g/l之间。 4. 盐水中加入NaOH溶液，使其和盐水中的Mg2+反应，生成不溶性的Mg(OH)2 沉淀， 5.氢氧化钠过碱量为0.2g/l--0.6g/l。 6. ZF膜过滤器由罐体，反冲罐，管道，自动控制阀，过滤元件，自动控制系统，气动控制系统等组成。 7. ZF膜过滤器工艺流程进液过滤、反冲、沉降、循环次数、排渣。 8. 精盐水中的游离氯含量应为0，PH值保证在9—11范围内。 9. 粗盐水经加压泵P-404A/B/C送出在汽水混合器M-402A～F中与空气混合后进入加压溶气罐Z-402A?B再进入预处理器V-405A?B。 10. 粗盐水温度控制在60～65℃。 11. 加压溶气罐压力控制在0.1～0.2 MPa。 12. 粗盐水浓度控制在300～310g/l。 13. 精盐水SO42-控制在≤5g/l。 14.凯膜薄膜过滤袋必须保持湿润。 15.盐水泵加压泵额定流量300 m3?h，扬程80m。 16.加压容器罐压力控制指标为0.1-0.2MPa，液位控制指标为30%-70%，这个指标直接影响除镁的效果，其液位由P-404A/B/C变频控制。 17.当粗盐水进入预处理器后，突然减压，使空气形成小的气泡并吸附在悬浮物的表面上，使悬浮物的假比重大大小于盐水比重而上浮，形成浮泥而排出，比重大的颗粒下沉在预处理器底部定期排出，清液自清液出口流出至后反应槽。 18、粗盐水进入预处理器V-405加入三氯化铁作絮凝剂。 19、P-409进口加入亚硫酸钠溶液除去盐水中的游离氯后送至二次过滤压力。 20、ZF膜运行一定时间后，为了保持较高的过滤能力和较低的过滤
盐水精制系统试车方案
烧碱项目 (CNLL)一次盐水精制系统试车方案：
2011年12月 试车参加人员名单 试车小组组长： 试车小组副组长： 试车小组组员：经培训合格的岗位操作工： 其他人员：CNLL过滤器有限公司技术人员
(CNLL)盐水精制系统试车方案 一、项目名称：烧碱项目 二、单项名称：(CNLL)盐水精制系统 三、试车时间、地点 时间：2012年月日 地点： 四、试车应具备的条件 1 试车前的准备工作 1.1 设备的检查： a．检查设备基础、设备安装是否符合设计要求，是否已按技术要求校完水平、垂直、同心度； b．检查所有电机的电源接线是否符合电气设计要求。电机联轴器是否经过校正，并进行盘车2－3转，检查连接是否完备，转动是否灵活，检查电机联轴器是 否有防护罩。 c．检查并确认所有机泵设备的减速箱已加足油并已完成单机调试。 d．检查并确认压力容器均已试压合格，安全附件齐全。 e．检查容器是否已计量并有计量标尺。 f．检查装置系统的设备是否已按技术要求进行空气吹扫、水洗完毕（设备及管道吹扫、水洗按第2条进行）。 1.2 检查工艺配管是否符合设计要求，管道是否已按技术要求进行空气吹扫、蒸汽吹洗、水洗完毕。 1.3 检查仪表安装是否符合工艺要求，仪表是否经过电仪厂校验并贴有有效合格标签。 1.4 检查所有的设备安装、管道安装是否已经通过有关人员验收合格。 1.5 检查CNLL过滤器自动控制系统是否在设定的程序范围内工作，在连续48小时模拟运行过程中，是否准确无误。 1.6 检查员工的安全教育和技术培训是否已完成并合格。 1.7 检查并确认试车现场安全设施完备，周围道路畅通，劳保用品齐全。 1.8 清理生产现场并检查整个系统是否符合安全生产要求。 1.9 上述工作过程及内容均有专人进行详细完整的记录。
电解槽槽型简介
电解槽槽型简介 离子膜电解槽是离子膜技术的关键设备。目前世界上拥有离子膜法烧碱生产技术的电槽制造商很多，如德国伍德公司、伍德公司和意大利迪诺拉公司合资的伍德诺拉公司、日本的旭化成、日本氯工程公司CEC、英国INEOS公司以及北京化工机械厂从日本旭化成公司引进技术、经消化吸收和改进并在国内生产的北化机电槽等。其中，旭化成、氯工程公司和伍德诺拉公司以其在离子膜电解工艺专利技术、高性能电解槽、稳定的质量、较高的性价比及良好的售后服务，在中国的离子膜烧碱项目中得到了较多的合同项目。 A．伍德及伍德诺拉电解槽特点●阳极半壳和阴极半壳以及离子膜组成的“独立单元”设计结构，易于更换电槽，维修时间短，主装好的单元最长存放时间可达2年。●电槽单元的焊接由激光自动焊接，均匀，电流接触好，使用寿命稳定，有益于高电流密度下运行。 ●电解槽材料使用好，阳极用钛材制成，阴极由镍材制成，使用寿命长。●单元面积2.7 m2，操作电流密度一般为5"6KA/ m2适于高电流密度下运行。●系统设计报警连锁多，安全性考虑周到。 B．氯工程公司BiTAC?电槽特点●复极式电解装置，结构简单。 ●电极波浪式结构，电解液分布和电流分布较均匀，较低的电压降，功率消耗低，高电流密度操作。●操作压力低，溢流式，操作较安全●电解槽材料好，阳极用钛材制成，阴极由镍材制成，使用寿命长。●单元面积3.276 m2，操作电流密度一般5"6KA/m2适于高电流密度下
运行。 C．日本旭化成复极NCH型电解槽特点旭化成是世界上唯一能同时向客户提供离子膜法电解技术，以及离子交换膜的公司。●电槽板框为压滤机型（由许多单元槽串联组成），独立组成供电线路。●电解槽操作压力是各家公司中最高的，有益于后工序处理。●电解槽材料好，阳极用钛材制成，阴极由镍材制成，使用寿命长。●单元面积2.7m2，适于的电流密度4.5"5.5KA/m2。 D．北化机电解槽从1984年开始，北京化工机械厂在国家计委批准下，先后引进了日本旭化成和旭硝子公司的离子膜电槽制造技术，采用国外进口材料配套制造离子膜电解槽，日前已发展到离子膜电解槽可全部进行国产化设计制造阶段。该厂氯碱装备设计研究所自行开发、设计的第一套MBC-2.7型复极式离子膜电槽，于1993年7月在沧州投入运行，经过多年来不断的改进和完善技术水平得以提高，特别是近2"3年通过引进日本旭化成的高电流密度自然循环复极式电解槽制造技术，生产出的电槽已接近国际先进水平，适于的电流密度为4.5KA/m2。 E．INEOS电解槽特点●槽电压较低，电耗低：每个单元槽具有512个十字导电爪，电流分布均匀。●电解槽材料使用好，镍材多，钛材少，其电耗及维修费用低。●电流效率高，离子膜寿命长。电槽阴极室内部设有挡板，以增强电解液的混合，完全浸润的离子膜，能充分利用膜的有效面积。●电解槽操作简单，停车时间少。其单元槽采用螺栓紧固，单元槽之间压紧要求不严，只要求保证通电，每个单
浅析一次盐水精制技术
中国氯碱 China Chlor－Alkali 第10期2009年10月 No．10Oct.,2009 通过用淡碱来调节溶剂的p H 值在规定范围内来配制聚丙烯酸钠溶液。 （5）改变聚丙烯酸钠溶液的添加方式。用两个高位槽取代原先的低位槽，取消泵的输送，利用位差加入，从而保证了链的长度不被破坏。 通过改造，降低了生产成本，延长了设备使用寿 命，盐水的质量维持在较高的水平，保障了离子膜法电解系统的平稳运行，取得了可观的经济效益。但也存在一些缺陷，如化盐水的碱性不太稳定、原盐的质量不稳定、精制盐的使用比例不高等，这些都是今后攻关的方向。 收稿日期：2009－05－31 浅析一次盐水精制技术 王玉娟，赵以文，郑卫生 （河北金牛化工股份有限公司，河北沧州061000） 摘要：介绍和分析了当前国内氯碱行业应用的一次盐水精制技术和过滤器。指出陶瓷膜过滤技术具 有广泛的应用前景。 关键词：一次盐水；过滤器；有机聚合物膜；CN 过滤技术；陶瓷膜中图分类号：TQ114.26+1 文献标识码：B 文章编号：1009－1785(2009)10－0005-03 精盐水的质量是电解工序正常运行的关键因素之一，它不仅关系到离子膜电槽的经济运行，也关系到离子膜运行的寿命，如何提高精盐水质量是氯碱生产企业一直在研究和探讨的问题。20世纪90年代中国引进离子膜法烧碱生产技术后，一次盐水精制工艺广泛采用“道尔澄清桶+砂滤+预涂过滤”法。到90年代末期，随着膜法盐水精制过滤技术在氯碱行业的应用，“浮上澄清+有机聚合物膜”过滤技术得到了迅速发展，一次盐水质量大幅提高，有机膜法盐水精制对离子膜制碱技术在中国的大规模应用有着不可磨灭的贡献。进入2005年后又有2种过滤技术进入氯碱行业，一种是CN 过滤技术，另一种是九 思陶瓷膜过滤技术，并在氯碱企业开始得到应用。中国氯碱行业在原盐品种多，质量参差不齐的情况下，盐水过滤精制技术已处于世界领先水平。 1一次盐水过滤精制原理 过滤过程就是实现液固两相分离的过程。目前， 一次盐水过滤广泛采用微滤膜过滤技术。 不论采用何种技术和设备，过滤形式的本质可以简单地分为终端过滤和错流过滤2种，图1为终端过滤与错流过滤的示意图。 微滤是筛分过程，属于精密过滤技术中的表面过滤类，可保证过滤的精度和可行性。微滤的操作分为无流动（并流）操作和错流操作2种方式。无流动 Analysis on refining technology of primary brine WANG Yu-juan,ZHAO Yi-wen,ZHENG Wei-sheng (Hebei Jinniu Chemical and Industry Co.,Ltd.,Cangzhou 061000,China) Abstract:Refing technology of primary brine and filter applicated in chlor-alkali industry were introduced and analysed.Great prospect of ceramic membrane application was put forward. Key words:primary brine;filter;organic polymer;CN filtering technology;ceramic membrane !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 5
离子膜电解槽涂层修复方案
BM2.7离子膜电解槽涂层修复方案 根据目前离子膜电解槽A、B槽运行情况及离子膜电解槽厂家建议，伍迪电解槽投运行八年必须对其单元槽阴阳极半槽涂层进行修复重涂，否则将造成槽电压的普遍升高及电槽效率的降低，对于能耗成本控制将造成很大影响。我公司离子膜电解槽A、B槽自05年6月份投运行至今已达7年，且在开车初期因自身操作原因、工艺配置缺陷及热电厂供电不稳定等诸多因素，频繁地开停车，且电解槽压差大幅度波动，A、B槽涂层脱落严重，网袋凹陷，极片不平整造成运行电压整体偏高，直接影响到直流电耗及成产成本的控制。现A槽单槽电压大于3.4V共计62台，高于3.5V共计9台；两槽框间电压偏差过大，B槽达到4V，因电压的不平衡电解槽单个槽电压保护联锁无法投入运行，一旦出现膜运行过程中针孔或气相区域孔洞将造成严重的安全事故；且离子膜在运行之后期，膜本身老化及抗撕裂性能的减弱，膜本体会出现大面积的水泡及针孔，严重影响到生产系统的安全稳定运行。我公司在2012年6月13日因膜运行至后期，各项安全指标监控工作未及时跟上，造成运行过程中D-90#单元槽爆炸，D-90#单元槽严重损坏，相邻12台电解槽不同程度损坏事故，后拆检D槽、C槽发现膜中下部大面积出现水泡，联系膜供应方及外方专家，认为除我公司操作监管方面的原因外（电解槽槽电压联锁系统未投用），主要原因在于离子膜达到运行周期（离子膜电解槽C、D槽为2006年11月25日开车投运行）。为保证生产系统的安全稳定经济运行，急需对A、B槽进行阴阳极重涂及换膜工作。 2012年7月份公司同意实施AB槽换膜涂层修复方案，并于2012年8月份签订离子膜购买合同，现离子膜已到达我公司现场，电解槽涂层修复具备条件，联系伍迪电解槽使用单位及国内离子膜电解槽涂层修复重涂厂家，现有三套方案实施方案： 第一种方案为电解槽停车，将单元槽拆除运送至涂层修复厂家进行修复重涂，重涂完毕重新组装系统开车；单元槽涂层由一家完成，其中将全部142台单元槽拆除需时间5天，电解槽修复重涂往返需时间15天，电解槽厂家修复重
离子膜电解槽运行总结
【电 解】 离子膜电解槽运行总结 孙建国 1＊ ,张故轩 2 (1.锦西化工研究院,辽宁葫芦岛125000;2.平煤集团开封东大化工公司,河南开封475003) [关键词]离子膜;电解槽;树脂塔;电解;真空脱氯 [摘 要]介绍了离子膜制碱工艺中,树脂塔、电解槽、脱氯塔运行过程中出现的一系列问题及解决办法。[中图分类号]T Q 114.262 [文献标志码]B [文章编号]1008-133X (2010)03-0012-04 离子膜法制碱工艺以其节能、环保、安全、产品纯度高等优势逐步取代隔膜法制碱工艺,成为烧碱生产的主流工艺。离子膜法制碱工艺中设备一次性投资大,一旦出现操作失误,便会损坏设备,造成较大经济损失,所以,精心的操作和丰富的操作经验是离子膜电解槽稳定运行的保障。 平煤集团开封东大化工公司有3套离子膜法烧碱系统:1996年8月投产的强制循环系统;2004年6月投产的2.5万t /a 自然循环系统;2007年8月投产的10万t /a 自然循环系统。目前,强制循环系统和2.5万t /a 自然循环系统正在技术改造中。以下根据离子膜法烧碱生产中经常出现的问题,就树脂塔、电解槽、真空脱氯3个工序介绍一些经验。 1 树脂塔 树脂塔主要用来除去一次盐水中的金属阳离 子,制备合格的二次精制盐水,经树脂过滤器送至阳极液高位槽,供电解槽使用。树脂塔一般采用3塔工艺,2塔运行1塔再生,运行及再生由设定程序自动控制。再生周期一般为48h ,分为:水洗1、反洗、酸再生、水洗2、碱再生、水洗3、等待1、盐水置换、等待2。树脂塔原再生步骤及时间如表1所示。 表1 树脂塔原再生步骤及时间 步骤水洗1反洗酸再生水洗2碱再生时间/h 20.5121.5 步骤水洗3等待1盐水置换 等待2时间/h 2 34 3 1 因滤帽阻力小、耐用,底部滤网式过滤逐步被滤帽式过滤取代。不论是哪种过滤方式,出塔精盐水在进阳极液高位槽之前,必须安装树脂过滤器,以除去盐水中夹带的树脂,保证进槽盐水的品质。 1.1 阳极液流量低1.1.1 事故经过 2006年12月某夜班,2.5万t /a 自然循环电解槽因阳极液流量低而停车。经过检查,发现是树脂塔滤帽断裂造成的。当时,树脂塔已经运行1.5年(厂家承诺滤帽的寿命是3年),因树脂过滤器故障,出塔盐水暂时通过树脂过滤器旁路直接进阳极液高位槽,恰好此时串联运行的2个塔中的第2个 塔(把关塔C )的滤帽断裂,大量树脂随盐水进入阳极液高位槽,带有树脂的盐水经阳极液流量计进入阳极液进槽总管,因阳极液进槽总管装有过滤器,树脂在阳极液高位槽至进槽总管过滤器之间积累,最终树脂严重堵塞管道,电解槽因阳极液流量跟不上而停车。 停车后,收集管道内的树脂,详细检查树脂塔,发现滤帽断了2个,大部分滤帽松动,维修人员更换了2个滤帽并加固松动的滤帽。维修结束后树脂塔投入运行。随后,车间又抓紧时间修复了树脂过滤器。 然而时隔半个月,又发生了类似问题,不同的是这次滤帽断裂发生在把关塔B 塔,因为树脂过滤器已投入使用,树脂全部聚集在树脂过滤器之前,检修任务量相对上次大大减小。1.1.2 原因分析 1个月之内,2次因树脂塔滤帽断裂导致电解槽停车,车间领导十分重视并立即组织人员分析原因。2次滤帽断裂均发生在树脂塔刚上线时,而且断裂滤帽无明显老化迹象,说明滤帽是因受力而断裂。当时,一次盐水品质差,树脂塔运行周期短,再生频 12 第46卷 第3期2010年3月 氯碱工业C h l o r -A l k a l i I n d u s t r y V o l .46,N o .3M a r .,2010＊[作者简介]孙建国(1968—),男,高工,现就职于锦西化工研究院。[收稿日期]2009-08-28