一次盐水精制工艺改造.doc

第 32 卷第 4 期
化 工 设 计 通 讯

Vol132 No14

2006 年 12 月 Che mical Engi neeri ng Desi gn Co mmunicatio ns December12006

一次盐水精制工艺改造

戚明睿

(湖南化工医药设计院 ,长沙 　410007)

　　摘 　要 :介绍了我院为适应衡阳 (建滔) 化工有限公司 60 kt/ a 离子膜法烧碱项目 建设需要 ,应用凯膜工艺结合企业原有工艺设备情况而对其配套一次盐水进行的技 术改造 ,并对凯膜工艺中主要工艺设备及注意事项进行了简述 。

关键词 :离子膜烧碱 ;一次盐水 ;盐水精制 ;凯膜工艺 ;改造 ;应用
中图分类号 : TQ114116 + 111 　　文献标识码 :A 　　文章编号 :1003 - 6490 (2006) 04 - 0028 - 04

0 　引 　言

进入 21 世纪后 ,中国的氯碱行业总的产能、产量 迅猛地增长 ,传统的隔膜法制碱技术已不能完全满足 今后的生产发展 ,离子膜烧碱技术作为现今世界上最 先进的制碱技术 ,正在国内不断地推广 ,促进了烧碱 生产能力、产量的不断增长 ,也对氯碱生产中的盐水 精制工艺提出了更高的要求。在此背景下 ,我院承担 了衡阳 ( 建滔) 化工有限公司 ( 以下简称建滔) 60kt / a 离子膜法烧碱项目。建滔原有我院上世纪八十年代 末设计投产的隔膜法烧碱生产线 ( 30kt / a) ,其盐水采 用了传统一次盐水精制工艺。在此次一次盐水扩建 改造中 ,企业希望将两种制碱生产线所需盐水合并考 虑 ,经我院深入考察调研 ,并结合原有盐卤特点以及 目前的生产实际 ,决定采用凯膜分离技术对盐水处理 工艺进行改造 ,以便更好地提高一次盐水质量 ,满足 离子膜烧碱生产需要。
1 　原有盐水精制工艺及其存在的
问题

111 　原有工艺流程简述
原有一次盐水工艺流程 ( 见图 1) 。流程简述 : 来 自隔膜碱电解的淡盐水、蒸发析出盐水、洗泥压滤后 清滤液和一次水进入配水槽配制成合格的化盐水 ,经 化盐泵加压与蒸汽混合后送至化盐桶溶盐。溢流出 化盐桶的饱和粗盐水经折流槽 ,依次加入氯化钡、碳 酸钠、氢氧化钠后 ,在进入道尔澄清桶前加入沉淀剂。 从澄清桶出来的清液经砂滤器过滤 ,再经中和槽加盐 酸调节 p H 值制成合格精盐水送入精盐水槽 ,经泵送 原隔膜法制碱生产线。
112 　原有工艺存在的问题
原有一次盐水精制工艺存在的问题 :
a1 对盐品种变化的适应性差 , 易受原盐质量的 限制。当钙、镁比例失调或化盐温度、盐水流量、排
泥、人为操作原因等因素发生变化时 ,极易导致道尔

　　收稿日期 :2006 - 09 - 20
作者简介 :戚明睿( 1974 - ) ,男 ,1997 年毕业于原中南工业大学( 现中南大学) 化工系精细化工专业 ,工程师 ,主要从事化工工艺设计工作 ,联系 电话 :0731 - 5603926 。

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澄清桶返浑 ,精盐水质量不稳定 ,严重影响电解生产 的正常运行 ;
b1 精制剂加入位置不当。精制剂在折流槽加入 后 ,折流槽与道尔澄清桶间的管道易因结垢造成盐水 流量受阻 ,被迫停车进行清理 ;
c1 由于化盐桶使用年限已长 ,保温效果不太好 , 进入冬季后 ,化盐桶壁常因温差大而出现结晶架桥现 象 ,致使化盐水短路 ,造成盐水中氯化钠含量不稳定 , 影响生产的正常进行 ;
d1 由于精制工艺中采用砂滤器过滤盐水 , 以石 英砂等为过滤介质 ,当盐水 p H 值超过 915 时 ,石英砂
中就会溶解出对 Si2 + ,对精盐水造成有害污染。

2 　凯膜盐水精制工艺

211 　凯膜盐水精制工艺流程 (见图 2) 简述
已经过热交换的脱硝盐卤水与离子膜电解工序 的脱氯淡盐水和二次盐水的回收盐水等流入配水槽 , 并用空气充分搅拌。其中部分脱硝盐卤水在 1 # 折流 槽(利旧) 中与氯化钡溶液混合反应后流入澄清桶 ( 利 旧) 澄清去除硫酸钡 ,澄清后的卤盐水流入配水槽用
于化盐 ,硫酸钡盐泥排入泥浆槽。

11 配水槽 ;21 化盐泵 ;31 化盐桶 ;41 折流槽 ;51 道尔澄清桶 ; 61 砂滤器 ; 71 中和槽 ; 81 精盐水槽 ; 91 精盐
水泵 ;101 洗泥桶 ;111 泥浆槽 ;121 泥浆泵 ;131 板框压滤机
图 1 　原有一次盐水工艺流程

　　从化盐　池出来的粗盐水在流入前反应池之前于
2 # 折流槽内按工艺要求 ,分别加入精制剂氢氧化钠、 次氯酸钠 ,在前反应槽内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 加压泵将前反应槽内的粗盐水送出 ,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 预处理器进口前经文丘里混合器加三氯化铁 ,经过预

处理的盐水进入后反应槽 ,同时将碳酸钠加入后反应 槽 ,盐水中的钙离子与碳酸钠反应形成碳酸钙沉淀 , 充分反应后的盐水进入中间槽 ,同时在滤液中间槽中 加入 5 %亚硫酸钠溶液除去盐水中的游离氯 ,而后经 过滤泵进入凯膜过滤器 ,滤清精盐水流入精盐水槽 , 一部分加盐酸调节 p H 值后供隔膜电解使用 ,一部分 送离子膜盐水二次精制工序。
凯膜过滤器截留的滤渣排入泥浆槽。泥浆槽中

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的盐泥浆再用泥浆泵打入板框压滤机脱水 ,滤饼用拖 车运出界区 ,滤液流入配水槽。

111 # 折流槽 (利旧) ;21 澄清桶 (利旧) ;31 配水槽 ;41 化盐泵 ;51 换热器 ;61 化盐池 ;712 # 折流槽 ;81 前反应槽 ; 91 加
压泵 ;101 加压溶气罐 ;111 预处理器 ;1211 # 后反应槽 ; 1312 # 后反应槽 ; 141 中间槽 ; 151 过滤泵 ; 161 凯膜过滤器 ;
171 精盐水槽 (利旧) ;181 精盐水泵 (利旧) ;191 泥浆槽 (利旧) ;201 泥浆泵 (利旧) ;211 板框过滤机 (利旧)

图 2 凯膜盐水精制工艺流程

212 　凯　膜工艺与传统工艺的比较
与传统工艺相比 ,采用凯膜盐水精制工艺技改后 的主要具有以下几个优点 :
a1 优化了生产工艺 , 自动化程度高、操作简便、 易于控制 ;
b1 保证了粗盐水的浓度、质量。新工艺采用地 下化盐池的方式 ,解决了化盐桶内壁由于温差大而经 常出现的结晶架桥问题 ,确保了粗盐水的浓度 ;
c1 实现了对钙、镁离子和硫酸根离子分开处理 , 装置操作弹性大 ,对盐品种的适用范围广 ,可以充分 保证精盐水质量的稳定 ,有助于优化电解槽的运行 ;
染 ,保护离子膜 ;
g1 淘汰掉原二次盐水工段中的碳素管过滤器 ,
节约了成本 ,简化了二次精制盐水工艺流程 ;
h1 改造后提高了电流效率 ,并节约了电费成本。

3 　精盐水的质量

在建滔离子膜烧碱项目中一次盐水于 2003 年下 半年开始试运行 ,2004 年初开始工业化生产。几个月 来 ,采用凯膜过滤技术的一次精盐水运行情况见表 1 。
表 1 　采用凯膜过滤技术后一次盐水的运行情况

d1 采用无机絮凝剂三氯化铁替代有机絮凝沉淀 剂 ,避免了有机高分子物质进入电解槽及由此带来的

ρ( SS)
日期 / mg·L - 1

ρ( Ca2 + )
/ mg·L - 1

ρ( Mg2 + )
/ mg·L - 1

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不良影响 ;
e1 在盐水精制过程中加入次氯酸钠可起到有效 分解含铵物质的作用 , 从根本上减少了系统中 N Cl3 的生成 ,确保氯碱生产的安全 ;
f 1 去掉了原有砂滤器 ,避免了 Si2 + 对精盐水的污
由表 1 可见 ,盐水的各项指标均能满足进离子交换树
直管段长度 > 5D 的原则合理安装电磁流量计。预处

脂塔的工艺要求 :ρ( SS) ≤1mg! L ρ,
ρ( Mg2 + ) ≤1mg! L 。

4 　经济效益
( Ca2 + ) ≤2mg! L ,
理前文丘里混合器、释放阀和预处理器间的管道距离 及变径管段需经过准确计算后 ,再进行合理配管 ,以 保证气溶盐水在预处理器中达到很好的气浮效果 ,确 保进入凯膜过滤器的粗盐水达标。
5.3 　凯膜过滤器

经过凯膜工艺改造后的精盐水质量完全可以满 足进离子交换树脂塔的工艺要求 ,从而节省了企业对 碳素管过滤器的投入。现在 ,以取消 1 个碳素管过滤 器为例 ,碳素管按每根 900 元 ,每个 64 根计算 ,可节 约单个总设备费用 12 万元左右。另以平均耗α- 纤 维素 0.3kg! ( t ﾊ NaO H) 、60kt ! a 烧碱生产能力计算 α,
- 纤维素的消耗量为 18t ! a 、α- 纤维素的价格以 12
元! kg 计 , 则可节约费用 21.6 万元。由此可见其效 益非常可观。

5 　主要工艺设备及注意事项

5.1 　加压溶气罐
加压溶气罐在安装时 ,必须保证罐的轴线垂直度 偏差 < 2mm ,与气水混合器上部接口法兰的水平偏差 必须保证在 < 0.5mm 范围内。以保证气水混合器达 到很好的气溶效果 ,安装时必须要保证其喷嘴的同心 度达标 ,与加压溶气罐连接时也必须校核其垂直度。
5.2 　预处理器
预处理器在工艺管道安装过程中 ,应尽量减少加 压溶气罐到预处理器进口管道弯头的使用数量 ,在安
装电磁流量计时 ,按照流量计前直管段长度 > 10D ,后
凯膜过滤器主要由罐体、反冲罐、管道、自动控制 阀、过滤元件 ,自动控制系统、气动控制系统等部分组 成。作为关键设备 ,在使用中还应注意以下问题 :
a. 游离氯控制到位 : 进入凯膜过滤器盐水中的 游离氯控制为零 ,在中间槽处设置氧化还原电极 ,在 线监测闭环控制亚硫酸钠的加入量 ;
b. 凯膜酸洗操作应每半个月进行一次 , 而不是 根据过滤压力是否上升来决定酸洗周期 ,保证了滤膜 长期处于低负荷过滤状态 ,从而对膜起到很好的保护 作用 ;酸洗前后必须严格执行清水漂洗这道必不可少 的程序 ;

c. 保持预处理器良好的分离效果 ,以保证凯膜过 滤器始终在低压下运行。

6 　结 　论

建滔盐水精制系统于 2005 年 9 月并网联动试 车 ,并一次性开车成功。经过短期调试 ,装置运行稳 定 ,整套工艺使精盐水质量得到极大的提高 ,过滤后 的盐水指标均到了工艺设计要求 ,简化了二次盐水精 制工艺 ,大大减少了离子膜烧碱装置的投资 ,降低了
烧碱成本 ,值得在氯碱行业中推广使用。

(上接第 25 页)
面情况良好 ,尤其是大头瓦、销头瓦摩擦面非常光洁 , 无任何剥落和划痕 ,比新瓦还显致密。于是没有更换 任何零件 ,进行了回装。泵运行至今 ,情况依然良好 , 曲轴箱温度完全正常。

4 　结 　语

卧式柱塞泵在备件国产化后虽然出现了一些问
题 ,但经过不断的改进完善和“摩圣”技术的应用 ,现
在运行正常 ,满足生产的需求。日常维护工作大大降 低 ,检修周期也大大延长 ,备件消耗明显降低 ,取得了 较好的经济效益。

troduce equipment plan and piping plan of t he technique in engi2 neering design. To table a proposal about improve on suggestion. Key words :ash agglo meratio n technique , piping plan , sim2
ple depictio n

Techn ical Transf ormat ion on
Primary Brine Purif icat ion Process

Q I Ming2rui
( Hu n an Chem ical & Pha r m aceut ical En gi neeri ng
Desi g n I nst i t ut r , Changs ha 410007 , Chi n a)
Abstract :This article int roduces t he technical t ransformatio n o n p rimary brine p urificatio n p rocess in 60 kt! a sodium hydro x2 ide p roject by io n2exchange membrane p rocess for Hengyang (J iantao) Chemical Co. , L t d. It describes t he main equip2 ment and point s for at tentio n briefly.
Key words : io n2exchange membrane , sodium hydro xide , p rimary brine , brine p urificatio n , membrane p rocess , t ransformatio n

Design of Collocat ion Point and
Number f or Fire Ext inguisher

L I Da2zhi
( S hi ji az h u ang J i ns hi Fert il i zer Co. ,
L t d , S hi ji az h u ang , Hen a m 050041 , Chi n a)
Abstract : This article int roduces t he design p rinciple , p ro2 cess and met hod for collocatio n point and number in fire dan2 gerous area.
Key words :dangerous avea , fire extinguisher , collocatio n , design

Points f or Attent ion During Pipe
Installat ion in Chemical Plant
CU I J in2ling1 , WAN G Yan1 , ZEN G Xiang2mei1
( S han dong Zhongf u Chem ical S cient if ic
Co. , L t d , J i n an 250240 , Chi n a)
Abstract : This artical describes several point s for at tentio n during pipe installatio n in chemical plant as viewed f ro m mate2 rial2in , inspectio n , pipe welding and welding joint inspectio n. Key words :pipe , installatio n , weld , welding joint

Judgement of Lea kage Posit ion in Oil Transf er
L ine By Negat ive2pressure Wave Princ iple

ZHOU Xiao2hua
( Hu n an B ranch of S out h Chi n a L ant i an A v i at ion
Oil Co. , L t d , ChangS ha , Hu n an 410041 , Chi n a)
Abstract :This article int roduces t he basic met hod for judg2 ing t he leakage positio n in oil t ransfer line by negative2p ressure wave p rinciple. It is wort h p ro motio n for lo ng2distance oil
t ransfer and ot her liquid t ransfer.
Key words :negative2pressure wave , oil transfer line , leakage

The Interface of Rect isol Process
Simulator Perf ect ing and Appl icat ion

GUAN Feng2bao , ZHAN G Shu2wei , GUAN Wei

( Depa rt ment of Chem ical En gi neeri ng ,
D al i an U ni versi ty of Tech nology , D al i an , L i aoni ng 116012 , Chi n a)
Abstract :A novel interface of R PS has been designed wit h Visual FOR TRAN language. But in p ractical applicatio n , t here are so me shortco mings in t he interface and need to be
perfected. Through t he perfectio n , t he R PS interface is sim2 ple to st udy and use , self2co ntained in f unctio n , and steady2 going. It is co mpletely adap table to t he wor k of Rectisol p ro2 cess simulatio n and calculatio n.
Key words : Rectisol Process Simulator , Design , Perfect , Process Simulatio n

Current Situat ion and Development of Nano2ZnO

W EI Shao2do ng
( East Chi n a En gi neeri ng S cience an d
Tech nology Co. , L t d , Hef ei 230024 , Chi n a)
Abstract : This paper int roduces t he research develop ment s o n manufact ure technological of nano2ZnO world2wide. It also describes t he manufact ure p rocess and characteristics of major technologies as well as t he current sit uatio n of p roductio n of nano2ZnO bot h at ho me and abroad. Through t he co mpariso n of p roductio n p rospect s of major manufact ure technologies , it p resent s t he technological route of t he manufact ure of nano2
ZnO by ho mogeneous p recipitatio n met hod wit h urea as t he p recipitator and zinc nit rate as zinky raw material. It st udies t he relative p rocesses , reactio n co nditio n , washing of reactant and calcinatio n of nano2ZnO and discusses t he existent p rob2 lems and f ut ure research directio n.
Key words :nano2ZnO , manufacture technology , current situ2
ation of production , commercial production

The Probing of Po wer Output of Nitric
Ac id Ta il Ga s Turbine Expander

ZEN G Xiang2gen
( N i t ric A ci d S ect ion of N anji n g Chem ical
I n d ust ri al CO. L TD. , N anji ng 210035 , Chi n a)
Abstract :Co mbined wit h t he technical feat ure of nit ric acid tail gas expander in dual2p ressure nit ric acid palnt , t he main factor of power outp ut of nit ric acid tail gas expander is anal2 ized , and t he main measures are p ut forward to imp rove t he power outp ut.
Key words : nit ric acid tail gas , t urbine expander , opera2
tio n , power

Product ion Technology and
Appl icat ion of Chlorotol uene

SHI Shao2jun , WU Wei
( Hu n an Chem ical En gi neeri ng V ocat ion al
Col lege , Zh uz hou ci t y , Hu n an 412004 , Chi n a)
Abstract :This article int roduces t he p roductio n sit uatio n and applicatio n of chlorotoluene at ho me and abroad. It emp hati2 cally int roduces t he synt hesis met hod of chlorot uluene and t he separatio n technology of mixed chlorotoluene. It also analyzes
t he p resent sit uatio n and p ut s forward so me suggestio ns.
Key words :chlorotoluene , production technology , application