最新离子膜电解装置工艺学习

1.电解装置生产任务：
电解装置是氯碱生产的核心，其生产任务 是通过离子膜电解槽对二次精制盐水进行电 解，得到我们需要的产品,电解生成的32％的 烧碱送往蒸发工序和烧碱罐区；生成的湿氯 气、湿氢气送往氯氢气处理工序；主要原料 是一次盐水送过来的一次精制盐水，通过螯 合树脂塔进一步精制后，供电解槽使用。
1）投资省：离子膜法比水银法投资节省约10~15%，比隔膜法 节省约15~25%；
2）出槽氢氧化钠浓度高：隔膜制碱浓度约10~12%，离子膜法 制碱浓度为32%左右；
3）能耗低，生产成本低：与隔膜法电解制碱相比，节约能耗 约20~25%，与水银法制碱相比，节约能耗10~15%；
4）氢氧化钠质量好，含盐低； 5）氯气纯度高，氯中含氢、含氧低，氢气纯度高； 6）污染小，离子膜法制碱可避免水银和石棉对环境的污染；
树脂中的Na+被金属阳离子置换，方程式如 下：
(RCH2NHCH2PO3Na)2Na2 + Ca++ (RCH2NHCH2PO3Na)2Ca + 2 Na+
共有3台螯合树脂塔，2塔串联运行，1塔再生，一个周期72小时， 48小时运行，24小时再生
步骤
步骤1
步骤 2
步骤 3
步骤 4
步骤 5
名称 水洗
费碱
5%的的碱液进入树脂塔， 将H型树脂再生为Na型
步骤 6 水洗 3 1.0 小时 步骤 7 等待1
步骤 8
盐水填 充
3.0 小时
步骤 9 等待2
总计
纯水：35.6 m3
纯水：35.6m³ 13.25小时
盐水:17.9m3/H
盐水: 53.7m3
1.0小时 24.0小时
用纯水将树脂塔中的碱置换 干净
4.设备结构与运行过程 4.1螯合树脂塔运行及再生过程
❖ 3.2电解的原理
在直流电作用下，二次精制盐水进入电 解槽阳极室，碱液进入阴极室进行电解， 离子膜安装在阴极和阳极之间, 氯气在阳极 室产生，氢气和烧碱在阴极室产生，反应 方程式如下：
❖ 阳极: 2Cl- → Cl2 +2e-
❖ 阴极: 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
1
正常 反洗
HCl 再生
水洗 2
NaOH 再生
时间 1.0 小
时
0.5 小 时
0.75 小 时
2.0 小 时
1.5 小 时
流量 纯水: 41.7m3/H
纯水: 56.3 m3/H
纯水：23.3m3/H 31% HCl:5.9m3/H
纯水：36.5 m3/H
纯水：26.5 m3/H 32% NaOH: 2.7m3/H
2.工艺流程
❖ 主要工艺分五个单元
二次盐水精制单元（离子交换树脂精制） 电解单元（电解和电解液循环） 32%碱成品单元 氯酸盐分解单元 淡盐水脱氯单元
各单元之间的关系
氯气 氢气
二次盐水 精制单元
电解单元
氯酸盐分解单元 淡盐水脱氯单元 32%碱成品单元
二次盐水单元
二次盐水单元主要是将一次精制盐水温 度加热至55~65℃，之后进入螯合树脂塔将 盐水中的钙镁除去，钙镁＜20ppb。
烧碱液泵
32%成品碱单元
❖ 32%成品碱单元是从电解槽阴极出来的32% 的碱液根据需要送至蒸发装置或降温后送至 罐区及其他用碱装置。
32%碱中间罐
Baidu Nhomakorabea
32%碱冷却器 32%碱中间泵
氯酸盐分解单元
❖ 氯酸盐分解单元是将电解槽出来的淡盐水中 含有的氯酸盐进行分解，防止氯酸盐对蒸发 及固碱的设备造成腐蚀。
离子膜电解装置工艺学习
❖ 概述 ❖ 电解装置生产任务 ❖ 电解装置工艺流程 ❖ 电解装置生产原理 ❖ 主要控制指标 ❖ 主要设备结构 ❖ 关键控制点 ❖ 联锁及联锁说明 ❖ 常见事故案例及处理方法 ❖ 安全知识及案例
概述
国内外电解法制碱技术主要有三种，隔膜法，水银法， 离子膜法，我公司电解装置采用的是离子膜法。离子膜制碱 技术是70年代中期出现的，是具有划时代意义的电解制碱技 术，与隔膜电解制碱和水银电解制碱相比，已被认为技术最 先进和经济上最合理的生产氢氧化钠的方法，是当今电解制 碱技术的发展方向。其主要特点是：
过滤盐水换热器 过滤盐水储槽
过滤盐水泵
树脂捕集器 废盐水储槽
树脂塔
精盐水 高位槽
精盐水储槽
精盐水泵
电解单元
电解单元主要是将合格的精盐水进入电解 槽进行电解，在阳极生成氯气，和未电解的 淡盐水，阴极生成氢气和32%的氢氧化钠。
SP-261 湿氯气气液分离器
阴极液高位槽
阴极液换热
阳极液循环槽
淡盐水泵 阴极液循环槽
❖ 方程式: 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2
氯化钠被电离成钠离
子和氯离子。 氯离子
在阳极室放电转变为氯
Cl2
Ｈ2
气。同时，
钠离子通过离子交换 膜移到阴极室。在阴极
Ｈ+ Cl-
Ｎa+
室，与水电解生成的氢
氧根反应生成氢氧化钠，
OH―
氢离子在阴极表面放电
转变为氢气。
NaCl
用合格的精盐水将树脂塔中 的纯水置换完全，避免因纯 水混入精盐水中影响进槽盐
水浓度
树脂塔每再生一步都要记录一次树脂层高度，用于观察树脂再生情况。正常
树脂体积是在纯水反洗状态后测量的。实际操作时，树脂的体积和正常体积相比要 缩小10-20%, 这是由盐水(从上向下流)挤压和吸附多价阳离子引起的。
另外一个特点是树脂的Na型大约是H型的1.2-1.4倍，也就是说在树脂塔碱再生时 体积就会膨胀。
脱氯淡盐水加热器
氯酸盐分解槽
氯酸盐分解泵
淡盐水脱氯单元
❖ 淡盐水脱氯单元是将电解槽出来的淡盐水中 含有的游离氯进行脱除，满足化盐用水及除 硝系统的使用。
真空泵
脱氯塔冷却器
脱氯塔
亚硫酸钠 脱氯淡盐水泵
3.生产原理：
❖ 3.1盐水二次精制的原理
盐水二次精制采用阳离子交换树脂的吸 附作用，吸附一次盐水中的钙镁离子。离子 交换树脂是一种螯合树脂，由苯乙烯-二乙烯 基苯的共聚物与磷氨酸的官能团组成。
H2O
❖ 3.3脱氯的原理
脱除游离氯有三种方法：空气吹除法、真 空脱氯法、化学试剂法。
物料
作用
纯水: 41.7m³ 置换出树脂塔中的盐水
纯水：28.2m³
纯水：17.5m³ 31% HCl: 4.4m³
纯水：73m³
纯水：39.8m³ 32% NaOH：
4.1m³
纯水从树脂塔底部进入， 洗掉小树脂等杂物，疏松
树脂层
用6%的盐酸进入树脂塔， 将树脂由Ca型变为H型
用纯水将树脂塔中的酸置 换干净，避免碱再生时浪