10万吨年离子膜烧碱新建项目

10万吨/年离子膜烧碱新建

项目

盐

水

精

制

工

艺

院系：环化系

专业：应用化工技术

学号：2013040818

姓名：李家祥

目录

一、设计依据

二、设计原则与分工

三、方案设计过程

四、设计感想与设计讨论

五、参考文献

六、附图

一、设计依据

1．XXX集团新建10万吨/年离子膜烧碱一次盐水水量。

2．XXX集团对一次盐水精制的要求。

1）氯化钠含量要高，一般要求大于90%。

2）化学杂质要少。钙镁离子总量要小于1%。硫酸根离子小于0.5%；

3）不溶于水的机械杂质要少；

二、设计原则与分工

1．设计范围

化盐池一次盐水至精制盐水槽。

2．设计原则

1）投资少，运行费用低，一次精制盐水质量高；

2）采用手动和自动相结合管理，降低工作强度，使操作方便。

3．设计规范和标准

1）《钢结构设计规范》GBJ17－88

2）《室外排水设计规范》GBJ14－87(1997年版)

3）《建筑设计防火规范》GBJ16－87

4）《工业企业照明设计标准》GB50034－92

5）《低压配电装置及线路设计规范》GB50054－92

6）《工厂企业厂界噪声标准》GB12348-90

7）《地基基础设计规范》DBJ－11－89

三、方案设计

1.项目概述

XXX集团新建10万吨/年离子膜烧碱项目，在盐水精制环节需要设计一套全新的盐水精制工艺。

我国传统的离子膜烧碱盐水一次过滤一般采用澄清桶－砂滤器－碳素管法。

其中，该法预处理器——澄清桶＋砂滤器存在占地面积大、过滤精度不够高、出水水质不稳定、易返浑等缺点；碳素管过滤器设备则需预涂α-纤维素，操作复杂，运行费用太高，严重影响氯碱企业的竞争力。后来出现预处理+膜法的盐水精制工艺，盐水质量较好，但存在处理流程较长，运行费用较高，操作管理比较复杂的缺点。因此需要一种更经济、操作更简单的方法提高一次精制盐水的质量和稳定性。

2、设计参数

（1）设计水量：130m3/h

（2）设计水质：混合反应后悬浮物含量≤5000mg/L

（3）设计标准：离子膜电解工艺一次精制盐水要求：出水悬浮物（ss）含

量≤1mg/L。

（4）生产1吨烧碱需要消耗的一次盐水流量： 130m3／h(一次盐水浓度为

305±5g/L，生产工作时间按8000h计算。）

3、工艺方案的选择

原盐是氯碱工业的主要原料，将原盐制成盐水，由于原盐的不纯，使盐水中常含有悬浮物和金属离子（如：Ca2+、Mg2+、Fe3+等）。这些物质进入电解工序，则会损坏电解膜，缩短电解膜的使用寿命，因此必须通过精制将这些离子除去。

盐水精制一般采用加入化学药剂生成几乎不溶解的化学沉淀物，然后通过澄清、过滤等手段达到目的。在澄清过滤的同时也达到去除泥沙及机械杂质的目的。

目前盐水电解生产烧碱的方法主要有隔膜法和离子膜法,离子膜法具有综合能耗低、液碱浓度高、氯氢纯度高、装置自动化控制程度高、环境污染轻等优势,是当今世界公认的先进制碱技术及发展方向。

通过附图1中的几种工艺比较，从对比情况来看, 传统方法已经淘汰，凯膜技术虽然应用广泛，但在工艺中还有所欠缺，陶瓷膜及西恩过滤工艺相对凯膜工艺流程更简化, 控制更简单, 从而在投资及运行费用上也更省。由于陶瓷膜及西恩过滤技术的固液分离技术不同, 西恩过滤器出水质量会有波动, 而陶瓷膜工艺动力电消耗较高，从实际生产需要考虑选择以西恩过滤器为主的盐水精制工艺，

工艺流程框图如下：

原 盐

虑盐水回流

图1、CN 过滤器法工艺流程方框图 注：工艺流程图如附图2

4、工艺流程说明

将仓库里的原盐通过运输带送入化盐池溶解后经过折流槽后进入混合反应槽，投加NaOH 和Na 2CO 3，使Ca 2+、Mg 2+生成CaCO 3和Mg(OH)2，搅拌一段时间后，保证盐水充分混合反应（即浑盐水加药后在混合反应槽中停留2小时以上），然后进入CN 过滤器进行固液分离，进过滤器前投加BaCl 2 。经过CNI 型及CNII 型过滤器处理后，上清液清澈透明，出水悬浮物稳定在1mg/L 以下，可直接进入二次盐水精制工段。

过滤器底部排放的盐泥则用泵打入板框压滤机进行脱水，干泥外运处理，盐水则回到混合反应槽。

CN 过滤器采用连续运行方式，反冲和排放盐泥时可不必停泵。CN 过滤器反冲不需要任何介质，不存在化学药剂再生和膜更换费用。过滤器操作简单，方便实现自动化，降低工作强度。CNII 过滤器一般每隔2～4小时反冲一次，排放盐泥每次约2～3m 3，CNI 型过滤器一般每隔12～24小时排泥反冲一次，具体可根据进水悬浮物浓度决定。

5、自控系统

在本方案中，每套CN 过滤器的出水口处都安装一台浊度仪，可对过滤器的

化盐池

折流槽 混合槽

CN I 过滤器 CN II 过滤器

一次盐水贮槽

加药槽 盐泥

二次盐水工艺

加药槽

工作状况和出水水质实现在线监控。在运行过程中能及时发现并解决问题。

过滤器的日常操作中主要是定时排放浓缩液，新型CN过滤器的排浓缩阀采

用气动阀，日常的排料操作可通过控制室的DCS系统（或PLC系统）来进行，

大大减轻了劳动强度。

6、工艺特点

（1）与传统澄清桶－砂滤－碳素管工艺相比，以CN过滤器为主的新工艺简化

了工艺流程，占地面积小，设备投资少。

（2）CN过滤器采用连续运行，反冲放泥无需停泵。相对于预处理+膜分离工艺，CN过滤反冲操作方便，无需任何介质。运行功耗低，运行费用少，不需要药剂

化学再生和膜更换费用，使用寿命长。

（3）CN过滤器悬浮物去除率高且稳定，操作弹性较大，出水水质基本不会受

进水水质波动的影响，保证了一次精制盐水的质量液固分离一次完成，无需其他

附属设备。而传统工艺耐冲击负荷能力差，一旦进水出现较大波动，反应较慢，则不仅影响了一次精制盐水的质量，而且会污染离子膜设备，造成运行不正常。（4）操作简单，自动化程度高，大大降低了操作人员的工作量，减少了人为因

素的影响。

（5）降低了对原盐质量的要求，拓宽了选盐的范围，给原料采购提供了方便。7.工艺计算

物料衡算：

计算基准：本设计中的物料衡算均以小时为时间基准，工作时间定位8000

小时.

1）设计依据

本设计中烧碱装置的年生产能力为10万吨。采用的烧碱规格如下：图二烧碱规格表

烧碱的等级NaOH含量Na2CO3含量NaCl含量Fe2O3含量水分含量% % % % %