隔膜法与离子膜法生产烧碱工艺对比分析.pdf

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1、万方数据工业技术齐鲁石油化工，2010，38(2)：108—110QILUPETROCHEMICALTECHNOLOGY隔膜法与离子膜法生产烧碱工艺对比分析乔玉元(中国石化齐鲁分公司氯碱厂，山东淄博，255410)摘要从生产工艺路线、单位成本、产品质量、清洁生产、能耗、运行安全性等方面对离子膜法和隔膜法生产烧碱工艺进行了对比分析，说明离子膜法代替隔膜法的必然趋势。关键词烧碱离子膜法隔膜能耗中图分类号：TQll4．2文献标识码：B文章编号：1009-9859(2010)02-0108-031概述中国石化齐鲁分公司氯碱厂(简称齐鲁氯碱厂)

2、现有3套烧碱生产装置，分别为200kt／a隔膜烧碱装置、50kt／a离子膜烧碱装置和200kt／a离子膜烧碱装置，两套离子膜法电解槽结构与电解工艺基本相同。200kt／a隔膜烧碱装置1988年投产，关键设备MDC一55单极式隔膜电解槽是从13本氯工程公司引进的改性隔膜扩张阳极电解槽。50kt／a离子膜烧碱装置1999年投产，关键设备DD350型复极式离子膜电解槽引进于意大利DeNora公司。200kt／a离子膜装置关键设备离子膜电解槽引进13本旭化成公司的工艺技术，采用自然循环高电流密度(ML一32NCH)复极槽。两种电解槽的电极反应

3、相同，反应方程式如下：阳极：2C1一一2e-+cl：t(主反应)40H一一4e_+02t+2H20(副反应)阴极：2H20+2e_H2t+20H一离子膜法与隔膜法两种工艺基于相同的生产原理但各有特点。本文从工艺路线、产品质量、能耗、成本等方面对两种工艺技术进行比较和分析，以便在实际操作中有所借鉴。2隔膜法与离子膜法工艺路线比较隔膜法与离子膜法工艺流程如图l、图2所示。隔膜法与离子膜法主要工艺路线基本相同，均包含盐水精制、盐水电解、电解液蒸发、氯气处理、氢气处理及废气吸收工序，主要区别有如下几点：鸳鉴压孬函却塑型环氧II。——1气型郇弱

4、面目麴喳瓜瓦袖一—贾丽翻、蟊可硼r础矗蒸汽筠E糯篆蒸汽——一蒸发单元卜上——一尉磁裰图1隔膜烧碱装置工艺流程示意一次—二矿n丽蕊襻(1)盐水工序：离子膜电解槽对盐水质量要求较高，所需盐水需在隔膜法上槽盐水基础上进行二次精制，精制设备为碳素烧结管过滤器和螯合树脂塔，使固体悬浮物和ca2++M92+阳离子含量分别达到lmg／L、20彬L以下，相应增加了设备投资和运行费用。收稿日期：2010—03—10；修回日期：2010—03—17。作者简介：乔玉元(1970一)，男，山东省沂水县人，函授大专毕业。现在中国石化齐鲁分公司氯碱厂技术部从事工

5、艺技术管理工作。电话：0533-7523477。万方数据第2期乔玉元．隔膜法与离子膜法生产烧碱工艺对比分析·109·(2)电解工序：隔膜电解槽加入的只有一种物料，即精盐水从电解槽盖进入阳极室，经改性隔膜流入阴极室，经电解后在阴极室得到电解液和氢气，在阳极室得到氯气。而离子膜电廨槽则是由阳极侧加入精制盐水，阴极侧加入高纯水，经电解后在阳极侧得到淡盐水和氯气，在阴极侧得到电解液和氢气。由于离子膜的高选择透过性，使其可以得到高纯度的电解液，其中氢氧化钠与氯化钠的含量(1‘I，下同)分别为32％、0．004％，该电解液可直接作为产品出售，而隔

6、膜电解液中氢氧化钠与氯化钠的含量分别为10．8％、16．4％，需进一步浓缩除盐。(3)氯气、氢气处理工序：隔膜法与离子膜法氯气、氢气处理工序流程相似，氯气处理工序均包括氯气洗涤、冷却除雾、干燥、压缩；氢气处理均包括氢气洗涤、压缩、脱氧、干燥。只是离子膜法氯气、氢气处理设计紧凑，只用3个塔即可达到隔膜法6个塔所达到的效果。(4)电解液蒸发工序：隔膜电解液氢氧化钠含量低而氯化钠含量高达16．4％，因此隔膜蒸发采用流程复杂的四效逆流蒸发技术，且带有离心分盐设备及碱液析盐冷却器及过滤器，能耗高，操作难度大；隔膜装置一效蒸发器采用强制循环式，其

7、内部碱液温度高达162．5℃，氢氧化钠含量为43．5％，并且由于蒸发过程中产生约10％的固体结晶盐，对加热室腐蚀、磨损严重(材质为纯镍)，加热室平均寿命只有3a左右，由于其造价昂贵，大大增加了隔膜烧碱成本。而离子膜蒸发不需要分盐及过滤设备，只用三效或二效蒸发即可。3隔膜法与离子膜法成品碱单位成本对比2009年齐鲁氯碱厂隔膜法与离子膜法成品碱吨产品单位成本见表1。从表l看出，在两者成本构成中，原材料所占比例分别为22．5％和30．4％，直接燃料、动力所占比例分别为77．5％和68．2％。原材料和动力成本是构成成品碱生产成本的主要因素。在

8、隔膜法中，脱除硫酸根使用的氯化钙价格较低，仅占总成本的0．8％，而离子膜法脱除硫酸根使用价格较高的氯化钡，占总成本的5．5％。隔膜法直接动力(主要是电和蒸汽)所占比重较离子膜法高出9．3个百分点，因此，随着电与蒸汽价格的