工艺流程及管理要素

班组长培训讲义

生产工艺及管理要素

前言

在氯化钠溶液电解制烧碱、PVC生产及电石生产过程中，由于工艺流程长而复杂，且存在高温、高压、深冷、负压、易燃、易爆、有毒、腐蚀性强等特点。要使生产能够安全、稳定、经济运行，所有管理人员必须先掌握生产工艺，并抓好生产工艺的管理工作，因为生产工艺管理是企业生产管理的重要内容之一，是保证企业生产正常运行应采取的技术手段，它关系到中间产品或产品的质量、化工辅料的消耗乃至整个生产系统的安全。生产技术管理包括工艺管理、操作管理、质量管理、标准化计量管理等。但这些管理均需围绕一个中心——管理，突出一个重点——质量。然而这些管理都必须从基层抓起，作为一名基层管理人员——班组长，理应有较好的管理方法来实现它。下面简要介绍我厂主要产品的生产工艺（含生产原理），并就生产工艺管理要素与各位班组长学习讨论。

一、主要生产工艺（含生产原理）

(一)烧碱

1、一次盐水制备

（1）生产原理

利用热能和水将工业盐溶化成饱和的食盐水，并用精制剂氯化钡、烧碱、纯碱除去工业盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-等化学杂质及机械杂质。

向盐水中加入Na2CO3，使之与盐水中的Ca2+反应，生成不溶性的CaCO3沉淀，其化学反应如下：

Ca2++CO32- == CaCO3↓（除Ca2+）

向盐水中加入NaOH，则NaOH与盐水中的Mg2+反应，生成沉淀Mg(OH)2，其化学反应式如下：

Mg2+ + 2OH - = Mg(OH)2↓（除Mg2+）

往盐水中加入BaCl2或BaCO3，与盐水中的SO42-发生反应，生成BaSO4沉淀，其反应如下：

SO42- + Ba2+ = BaSO4↓（除SO42-）

由于氨在电解槽阳极液pH为2～4的条件下会产生三氯化氮，这部分三氯化氮随着氯气进入氯系统将危及安全，因此在盐水中尽量除去铵（或胺），以保氯系统安全。在盐水中通氯或加次氯酸钠可与氨及胺类物质生成NH2Cl或NHCl2，其反应如下：

NH3+Cl2—PH>9——NH2Cl+HCl

NH3+2Cl2— PH>9—NHCl2+2HCl 除铵（或胺）

2、电解（包括二次盐水精制、淡盐水脱氯）

（1）二次盐水精制

使温度为60℃、PH值为8.5-9.5的盐水中的杂质与螯合树脂进行交换，使其中Ca2+、Mg2+等多价离子的含量小于规定值。

（2）电解

精制盐水在阳极室中进行电解反应产生氯气，同时NaCl浓度降低，其反应式如下：NaCl - e → Na+ + 1/2 Cl2↑

阴极室中产生氢气和烧碱，其反应式如下：

H2O + e → OH－ + 1/2 H2↑

OH－与由阳极室迁移来的Na+结合生成30.4%左右的碱溶液。

(3)真空脱氯

在淡盐水中同时有Cl2（溶解氯）、HClO（水化反应）、ClO-（离解反应）和H+存在，它们之间的关系是化学平衡。即

Cl2＋H2O→HClO＋H+＋Cl-为可逆反应

HClO-→H+＋ClO-

脱氯是破坏平衡关系。使上述反应朝生成Cl2的方向进行。

由于氯在水（包括盐水）中的溶解度非常小，当溶液表面氯气的分压是101.3kPa时，在70℃水中的溶解度为0.0115mol/l，相当于0.4g/l。近似地遵守亨利定律：

P Cl2＝KN Cl2

式中 P Cl2——气相中的氯气的分压；

K——实验测定的常数；

N Cl2——溶液中的溶质的摩尔数。

要把生成的氯气从溶液中析出，除酸度(PH值调控到1.3-1.8)和温度（85℃）外，还要不停地降低液体表面氯气的分压(真空度-55～-70kPa），才能达到目的。在实际生产中，加足够量的酸，并使淡盐水中不断地产生气泡或增加气、液两相接触面，加快气相流速，加大气液两相中不平衡度，使液相中的溶解氯不断的向气相转移，气体不断逸出。连续地进行上述操作。就能把淡盐水中的游离氯基本除掉。

3、氯氢处理

（1）氯气处理

从电解槽出来的的湿氯气温度较高，被水蒸汽所饱和，约含有10.0%的水分。湿氯气所带饱和水蒸汽量与温度有关，不同温度下湿氯气的水蒸汽分压和含水量，如下表所示：

从表上可见，温度越高，水蒸汽分压越高，所带水蒸汽越多。如电槽来的氯气温度为80℃，则每公斤氯气中含有219克水，若用水冷却到30℃，每公斤氯气中含有10.8克水，氯气中含水量大大减少了。所以采取冷却降温措施，降低湿氯气温度，就可以降低湿氯气含水量。但也不能降得太低，如果低于9.6℃，将形成氯的结晶水合物（Cl2〃8H2O），会堵塞管道和设备。而且，若湿氯气温度太低，氯气就会与钛发生化学反应，甚至引起剧烈燃烧。因此，冷却后的氯气温度一般不低于11℃。

湿氯气经过降温冷却，虽然除去了大部份水分，但还不符合干燥氯气的规格，含水量在0.04～0.06%，即每公斤氯气中含水0.4～0.6克。浓硫酸具有较高的脱水效率，不与氯气反应，对钢铁设备和管道腐蚀小，且氯气在硫酸中的溶解度低，为此采用浓硫酸干燥的方法进一步吸收冷却后剩下的少量水分。为了降低硫酸单耗，减少盐雾夹带，在用硫酸干燥前必须采用除雾装臵除雾。

氯气的干燥，采用硫酸与冷却、除雾后的湿氯气逆流接触，氯气中的水被硫酸吸收而实现的，这个过程称为扩散过程或传质过程。传质过程主要由扩散所控制，其过程的推动力决定于气膜扩散的速率，而被处理的氯气中的含水量决定于硫酸水溶液面上的水蒸汽分压。硫酸水溶液面上的水蒸汽分压和浓度有关。当温度一定时，硫酸浓度越高，水蒸汽分压越低；硫酸浓度一定时，温度越低，水蒸汽分压越低。因此提高硫酸浓度，降低浓硫酸温度，均可加大传质

过程的推动力，从而有利于氯气的干燥。所以，在操作过程中选择适当的浓硫酸浓度和操作温度，将会提高氯气的干燥效果，降低硫酸消耗，但是应考虑到硫酸水溶液的结晶温度，若硫酸温度过低会生成结晶（如硫酸浓度为85.0％，温度为7.9℃时），从而堵塞设备和管道，影响正常操作，一般情况下硫酸冷却后的温度不得低于10.0℃。

（2）废气处理

向配制好的烧碱溶液中通入废氯，使废氯被碱吸收而生成次氯酸钠，此反应为放热反应，反应热用冷却水移走。其反应为：

2NaOH+Cl2 =NaClO+H2O+24.65KCal

（3）次氯酸钠

生产原理与废气处理相同。

4、氯化氢、工业盐酸、高纯盐酸

（1）氯化氢生产原理

点炉时氢气先在空气中燃烧，产生出一定的光和热，为链式反应的进行提供光量子,然后缓慢通人氯气，氯分子吸收光量子,原子键断裂离解成活性氯原子,它与氢分子作用生成氯化氢分子和激发出活性氢原子,其与氯分子相遇生成氯化氢分子和激发出一个氯原子,反应如链式延续下去。

氯气与氢气的总反应式：H2+Cl2→2HCl+44kcal

反应机理如下：Cl2→2Cl〃

Cl〃+H2→HCl+H〃

H〃+Cl2→HCl+Cl〃

如此反应下去，形成一个链式反应H〃+Cl〃→HCl。

（2）工业盐酸、高纯盐酸生产原理