2 万tpa 离子膜烧碱装置淡盐水真空脱氯改造工艺

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1、2万tPa离子膜烧碱装置淡盐水真空脱氯改造工艺1　生产原理及工艺流程1.1　生产原理在离子膜法烧碱的生产工艺中,返回的淡盐水中存在下列化学平衡:Cl2+H2OHClO+H++Cl-,HClOH++ClO-。脱氯会破坏上述平衡关系,使反应向生成氯气的方向进行。由于氯气在水(包括盐水)中的溶解度非常小,近似遵守Henry定律:P=KN。其中:P为气相中的氯气分压;K为实验测定的常数;N为溶液中的溶质摩尔数。要把氯气从溶液中析出,除需增加一定的酸度外,还要不停地降低液体表面的氯气分压。在一定的真空条件

2、下,使较高温度的淡盐水处于沸腾状态,连续产生的大量气泡使液相中的溶解氯不断地向气相转移,即为真空脱氯[1]。1.2　生产工艺真空脱氯工艺流程(见图1)为:在进入真空脱氯塔前,向淡盐水中定量加入盐酸,将其pH值调至1.0～1.5,然后进入已处于真空状态的脱氯塔内;脱出的高温湿氯气经钛管冷却器冷却后,由钛水环式真空泵抽至气液分离器;分离出的氯气并入电解氯气总管。脱氯后的淡盐水经液封管进入淡盐水受槽,由淡盐水泵送出。在泵进口处加入液碱,调节其pH值为10.0～10.5;在泵的出口处加入Na2SO3,使

3、其游离氯含量为0。之后,返回一次盐水工序。2　真空系统的选用离子膜烧碱淡盐水真空脱氯的效果取决于真空度的高低,并根据真空来源的不同,主要分为机械真空法和喷射真空法。机械真空法主要是采用水环式真空泵形成真空系统,真空度较高、脱氯效果好、能耗低、工艺流程相对较短、设备较少;喷射真空法以蒸汽喷射为动力形成真空系统,真空度相对较低,对蒸汽压力要求较高,受蒸汽压力影响较大,且由于蒸汽冷凝而产生更多的氯水。通过比较,并参考国内多家离子膜烧碱真空脱氯系统的运行情况,决定选用机械真空法。3　改造内容由于企业已有

4、空气吹脱法脱氯装置,且正在运行,所以本次改造尽可能充分利用现有设备,减少停车次数,主要改造内容如下:在+8.0m楼面上新建一个4.5m高的钢结构平台,布置真空脱氯塔,材质为TA2;湿氯冷却器利用原有的22m2钛列管式冷却器(经计算,换热面积能满足2万tPa的烧碱能力),湿氯气走管程,冷却水走壳程,但其封头为钢衬胶,不宜在真空条件下使用(因此,改造时把上、下封头材质换为TA2);脱氯后的淡盐水进入淡盐水受槽(淡盐水受槽利用钢衬钛的原脱氯塔塔釜部分);真空系统由新增的两台水环式钛真空泵(型号为SKF

5、-3、电机功率为7.5kW,1开1备)产生,并在该系统中增加两台汽水分离器(材质为TA2);氯水循环冷却器为双程钛列管式。在整个工艺配管中,除脱氯塔至湿氯冷却器之间的管道为钛管外,其他输送淡盐水及湿氯气介质的管道均采用CPVC管,主要阀门采用CPVC阀(安装简单、耐腐蚀性强);脱氯二级控制(即用Na2SO3除去淡盐水中剩余的游离氯)仍采用原有的空气吹脱工艺装置;在自控及仪表部分,真空泵的进口管线增加1台压力变送器及若干现场指示压力表;加酸、加碱等仍采用原装置。4　技术创新点在开发过程中,将该工艺

6、的关键设备———液环式钛真空泵用于2万tPa离子膜法烧碱这种小规模装置中,这在国内尚属首创。使用企业与生产厂家经过反复研究、测试,多次改进,将轴径加粗,解决了TC4钛合金强度和硬度低的问题;在轴套两侧增加圆螺母,并紧固轴套;把叶轮轮毂与轴的配合公差提高为过盈配合,避免窜轴、滚键及缝隙腐蚀等现象的发生。经过上述改进后,才最终定型。5　改造效果总述淡盐水真空脱氯改造完成以后,工人实际操作较轻松,操作环境得到改善,脱氯效果比较明显。在保持真空泵进口真空度在65kPa的条件下,加酸后,当pH值为1～1.

7、5时__________,脱氯后淡盐水游离氯质量浓度约为30mgPL,与空气吹脱法效果相近,脱出氯气的体积分数>86%(其余主要为水蒸汽),可直接并入氯气总管。整个改造工程投资不足40万元,以2万tPa的烧碱规模计,每年仅脱出的氯气价值就近30万元,还可节约烧碱、电能消耗,因此不仅有效地解决了原工艺的副产品问题,减少了环境污染,还可产生一定的经济效益。运行两年多来,2万tPa离子膜烧碱淡盐水真空脱氯装置运行稳定,操作方便、灵活,脱氯效果好,可产生一定的经济效益,可为其他氯碱企业(尤其是中小氯碱企

8、业)提供借鉴。