30萬噸年離子膜燒堿項(xiàng)目項(xiàng)目燒堿幫助30萬噸離子膜30萬噸離子膜燒堿(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 特點(diǎn)比較見下表。 表 241 復(fù)極 式和單極式電解槽主要特點(diǎn)比較表 項(xiàng)目 槽型 復(fù)極式 單極式 通電情況 小電流、高電壓 大電流、低電壓 槽間電流分布 均勻 欠均勻 匯流銅排 電槽之間用量較少 較多 電解槽容量 便于加大容量 不易 電槽占地面積 同樣規(guī)模較小 較大 電槽組裝、折卸 較簡單 較復(fù)雜 整流效率 較高 較低 電流泄漏 較大（可加措施） 較小 膜利用率 較高 較低 陰、陽極材料 均好 均好 投資 較低 較高 從當(dāng)前世界離子膜電解技術(shù)發(fā)展來看，采用自然循環(huán)復(fù)極式電槽、高電流密度、單元面積大型化、零（膜）極距是其方向，故本項(xiàng)目推薦采用 自然循環(huán)高電流密度復(fù)極槽技術(shù)。 （ 3）進(jìn)口離子膜技術(shù) /電槽與北化機(jī)技術(shù) /電槽的技術(shù)性能比較 離子膜電解槽是離子膜技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備。目前世界上擁有離子膜法燒堿生產(chǎn)技術(shù)的電槽制造商很多，如德國伍德公司、伍德公司和意大利迪諾拉公司合資的伍德諾拉公司、日本的旭化成、日本氯工程公司 CEC、英國 INEOS 公司以及北京化工機(jī)械廠從日本旭化成公司引進(jìn)技術(shù)、經(jīng)消化吸收和改進(jìn)并在國內(nèi)生產(chǎn)的北化機(jī)電槽等。其中，旭化成、氯工程公司和伍德諾拉公司以其在離子膜電解工藝專利技術(shù)、高性能電解槽、穩(wěn)定的質(zhì)量、較高的性價(jià)比及良好的售后服務(wù)， 在中國的離子膜燒堿項(xiàng)目中得到了較多的合同項(xiàng)目。 A．伍德及伍德諾拉電解槽特點(diǎn) ●陽極半殼和陰極半殼以及離子膜組成的“獨(dú)立單元”設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，易于更換電槽，維修時(shí)間短，主裝好的單元最長存放時(shí)間可達(dá) 2 年。 ●電槽單元的焊接由激光自動焊接，均勻，電流接觸好，使用壽命穩(wěn)定，有益于高電流密度下運(yùn)行。 ●電解槽材料使用好，陽極用鈦材制成，陰極由鎳材制成，使用壽命長。 ●單元面積 m2，操作電流密度一般為 5~6KA/ m2 適于高電流密度下運(yùn)行。 ●系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)警連鎖多，安全性考慮周到。 B．氯工程公司 BiTACamp。reg。電槽特點(diǎn) ●復(fù)極式電解裝置，結(jié)構(gòu)簡單。 ●電極波浪式結(jié)構(gòu)，電解液分布和電流分布較均勻，較低的電壓降，功率消耗低，高電流密度操作。 ●操作壓力低，溢流式，操作較安全 ●電解槽材料好，陽極用鈦材制成，陰極由鎳材制成，使用壽命長。 ●單元面積 m2，操作電流密度一般 5~6KA/m2 適于高電流密度下運(yùn)行。 C．日本旭化成復(fù)極 NCH 型電解槽特點(diǎn) 旭化成是世界上唯一能同時(shí)向客戶提供離子膜法電解技術(shù)，以及離子交換膜的公司。 ●電槽板框?yàn)閴簽V機(jī)型（由許多單元槽串聯(lián)組成），獨(dú)立組成供電線路。 ●電解槽操作壓力是各家 公司中最高的，有益于后工序處理。 ●電解槽材料好，陽極用鈦材制成，陰極由鎳材制成，使用壽命長。 ●單元面積 ，適于的電流密度 ~。 D．北化機(jī)電解槽 從 1984 年開始，北京化工機(jī)械廠在國家計(jì)委批準(zhǔn)下，先后引進(jìn)了日本旭化成和旭硝子公司的離子膜電槽制造技術(shù)，采用國外進(jìn)口材料配套制造離子膜電解槽，日前已發(fā)展到離子膜電解槽可全部進(jìn)行國產(chǎn)化設(shè)計(jì)制造階段。該廠氯堿裝備設(shè)計(jì)研究所自行開發(fā)、設(shè)計(jì)的第一套，于 1993 年 7 月在滄州投入運(yùn)行，經(jīng)過多年來不斷的改進(jìn)和完 善技術(shù)水平得以提高，特別是近 2~3 年通過引進(jìn)日本旭化成的高電流密度自然循環(huán)復(fù)極式電解槽制造技術(shù)，生產(chǎn)出的電槽已接近國際先進(jìn)水平，適于的電流密度為 。 E． INEOS 電解槽特點(diǎn) ●槽電壓較低，電耗低：每個(gè)單元槽具有 512 個(gè)十字導(dǎo)電爪，電流分布均勻。 ●電解槽材料使用好，鎳材多，鈦材少，其電耗及維修費(fèi)用低。 ●電流效率高，離子膜壽命長。電槽陰極室內(nèi)部設(shè)有擋板，以增強(qiáng)電解液的混合，完全浸潤的離子膜，能充分利用膜的有效面積。 ●電解槽操作簡單，停車時(shí)間少。其單元槽采用螺栓緊固，單元槽之間壓緊要求不嚴(yán)， 只要求保證通電，每個(gè)單元槽的密封都是單獨(dú)的，膜更換時(shí)間短。 ●單元面積 m2，操作電流密度一般為 5~6KA/ m2 適于高電流密度下運(yùn)行。 上述各家電槽技術(shù)各有特點(diǎn)，沒有絕對優(yōu)勢。究竟采用哪家技術(shù)，需經(jīng)過技術(shù)交流、現(xiàn)場考察和合同談判，綜合比較后才能確定。 （ 4）二次鹽水精制工序 離子膜電解對鹽水的質(zhì)量要求高，經(jīng)薄膜液體過濾工藝精制的一次精鹽水還需經(jīng)過離子交換，進(jìn)一步降低 Ca、 Mg 等離子含量。 離子交換樹脂塔有兩塔流程和三塔流程之分。對大中型項(xiàng)目，宜采用三塔流程。正常情況下，兩臺串聯(lián)操作，一臺進(jìn)行再生 。 （ 5）淡鹽水脫氯工序 離子膜電解槽排出的淡鹽水含有游離氯，腐蝕性高，必須脫除游離氯后才能送回一次鹽水工序進(jìn)行重飽和。 淡鹽脫氯目前有下述幾種方法： a．壓縮空氣吹除 b．真空脫氯 鑒于壓縮空氣吹除產(chǎn)生濃度低的氯氣，降低了氯氣利用率，對規(guī)模較大的裝置不適用，故本項(xiàng)目采用真空脫氯。 真空脫氯分蒸氣噴射、氯水噴射和真空泵三種，從節(jié)能和運(yùn)行穩(wěn)定出發(fā)采用能耗較低、操作穩(wěn)定的真空泵作為真空源。 經(jīng)真空脫氯后的淡鹽水含游離氯≤ 15mg/l，然后加亞硫酸鈉進(jìn)行化學(xué)脫氯以除凈游離氯。 氯氣干燥與壓縮工藝 氯氣干燥有填料塔 +泡沫塔，三臺或四臺填料塔以及填料塔 +泡罩塔等干燥流程。 由于填料塔 +泡沫塔流程，含水量高（在 200ppm 以上），目前只有小規(guī)模生產(chǎn)裝置還有使用。而三臺或四臺填料塔工藝流程，其設(shè)備多、占地大、投資高。 填料塔 +泡罩塔流程技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)： ●氯氣干燥效率高（可使氯氣中含水小于 50ppm），因而大大延長了設(shè)備操作運(yùn)行壽命，減少了維修工作量。 ●設(shè)備臺數(shù)少，整個(gè)系統(tǒng)只有 1 臺填料干燥塔、 1臺泡罩干燥塔、 1+1臺循環(huán)泵、 1 臺板式換熱器，與要達(dá)到相同效果的三臺或四臺填料塔相比，少 7~9 臺設(shè)備。因而占地小、投資省、操作 簡單。 中國成達(dá)工程公司通過消化吸收并自行開發(fā)了高效的填料塔 +泡罩塔的氯氣干燥技術(shù)，該技術(shù)現(xiàn)已系列化和大型化。本項(xiàng)目推薦采用大型的填料塔 +泡罩塔技術(shù)。 對于氯氣壓縮，如考慮壓縮機(jī)引進(jìn)，則無需備機(jī)，本項(xiàng)目一期 15 萬噸 /年離子膜燒堿只需 1臺；如果采用國產(chǎn) (如錦化機(jī)、杭州求是等 )的透平機(jī)，則需要 2+1臺。從投資比較，引進(jìn)費(fèi)用比國產(chǎn)高約 20%，但從設(shè)備長周期運(yùn)行的可靠性來看，尤其是引進(jìn)壓縮機(jī)適宜生產(chǎn)負(fù)荷變化的靈活性能遠(yuǎn)強(qiáng)于國產(chǎn)壓縮機(jī)，本項(xiàng)目推薦采用引進(jìn)壓縮機(jī)。 氫氣處理工藝 由于電解槽出來的氫氣溫度較高，其中含有大 量飽和水蒸汽，同時(shí)還帶有堿霧等雜質(zhì)。需經(jīng)過洗滌和冷卻，使其中所帶的堿霧被洗滌掉，同時(shí)氣體溫度也得到降低，所含的飽和水蒸汽被冷凝下來，使氫氣得到凈化。壓縮后的氫氣再經(jīng)過冷凍水冷卻，進(jìn)一步除去氫氣中的水分，回收冷凝水。目前國內(nèi)大多數(shù)氯堿廠采用的是生產(chǎn)上水或含堿循環(huán)水直接噴淋洗滌冷卻的方法，如用生產(chǎn)上水，排水量大，只能在小規(guī)模裝置使用，如采用含堿循環(huán)水，需要單獨(dú)設(shè)置循環(huán)水系統(tǒng)，必將增加投資。為此本項(xiàng)目采用填料塔洗滌冷卻工藝技術(shù)以節(jié)約投資并簡化操作。 高純鹽酸工藝 高純鹽酸的生產(chǎn)方法有兩種，即三合一工藝和二合一工藝 ?？紤]本項(xiàng)目高純鹽酸主要以裝置自用為目的，為節(jié)省建設(shè)投資，本項(xiàng)目推薦采用三合一合成爐生產(chǎn)高純鹽酸工藝。 工藝技術(shù)來源 目前世界上擁有離子膜法電解技術(shù)的專利商很多，如日本的旭化成、日本氯工程公司、英國Ineos(原 ICI)公司、德國伍德公司、伍德公司和意大利迪諾拉公司合資的伍德諾拉公司以及引進(jìn)了旭化成技術(shù)的北京化工機(jī)械廠，上述各家技術(shù)各有特點(diǎn)，沒有絕對優(yōu)勢。采用哪家技術(shù)，需經(jīng)過技術(shù)交流、現(xiàn)場考察和合同談判，綜合比較后確定。在現(xiàn)階段考慮到伍德諾拉電解槽操作壓力較高，對后續(xù)工序處理氯氣和氫氣有利，暫按 引進(jìn)伍德諾拉高電流密度復(fù)極式電解專利技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備考慮。 主要原材料及公用工程消耗 32%NaOH 消耗定額（包括一次鹽水、電解、氯氫處理）見下表。 32%NaOH 消耗定額（以 1 噸 100%NaOH 計(jì)） 序號 名稱及技術(shù)規(guī)格 單位 數(shù)量 備注 1 原鹽（ NaCl 97%） 噸 2 碳酸鈉 （ Na2CO3≥ 98%） 噸 3 高純鹽酸（折 31%HCl） 噸 4 亞硫酸鈉 Na2SO3≥ 95% 噸 5 純水 電阻率≥ 1 105 cm m3 6 離子交換樹脂 l 7 三氯化鐵（ FeCl3） 噸 8 硫酸 （ H2SO4≥ 98%） 噸 9 燒堿 (NaOH 以 100%計(jì) ) 噸 0 蒸汽 t 1 循環(huán)水 △ t=8℃ m3 180 2 生產(chǎn)上水 25℃ m3 7 3 動力電 10000V/380V kWh 200 4 直流電耗 DC kWh 2200 5 離子膜 m2 6 儀表空氣 Nm3/h 300 7 工藝空氣 Nm3/h 400 最大 8 氮?dú)? Nm3/h 400 間斷 9 冷凍水 +10℃ △ t=3℃ m3 次氯酸鈉消耗定額見下表。 次氯酸鈉消耗定額（以每噸 10%NaClO 計(jì)） 序號 名稱及技術(shù)規(guī)格 單位 數(shù)量 備注 1 氯氣 Cl2=100% kg 100 2 燒堿 (以 32%NaOH 計(jì) ) kg 380 3 生產(chǎn)上水 25℃ m3 4 循環(huán)水 32℃，△ t=8℃ m3 30 5 冷凍水 +9℃ △ t=4℃ m3 4 6 儀表空氣 Nm3/h 30 7 動力電 380V kWh 15 液氯消耗定額詳見下表。 液氯消耗定額（以每噸 100%液氯計(jì)） 序號 名稱及技術(shù)規(guī)格 單位 數(shù)量 備注 1 氯氣 Cl2=100% kg 1000 2 動力電（包括冷凍量） 380V kWh 95 3 硫酸 98% kg 4 氮?dú)? Nm3 2 5 氮?dú)? Nm3 6 循環(huán)水（冷凍機(jī)組用） 32℃， m3 50 △ t=8℃ 7 生產(chǎn)上水 m3 高純鹽酸消耗定額詳見下表。 高純鹽酸消耗定額（以每噸 31%HCl計(jì)） 序號 名稱及技術(shù)規(guī)格 單位 數(shù)量 備注 1 氯氣 Cl2=100% 噸 2 氫氣 Hamp。not。2=100% 噸 3 純水電阻率≥ 1 105 cm m3 4 循環(huán)水 △ t=8℃ m3 40 5 儀表空氣 Nm3/h 30 6 動力電 380V kWh 5 主要設(shè)備選型 電解槽 本項(xiàng)目在可研階段暫按伍德諾拉高電流密度復(fù)極式電解槽考慮。其主要規(guī) 格如下： 電解槽型式 每槽單元數(shù) 123 設(shè)計(jì)電流密度 5 kA/m2 膜有效面積 m2 電解槽臺數(shù) 8 氯氣干燥塔 本項(xiàng)目采用高效的填料干燥塔和泡罩干燥塔，國內(nèi)生產(chǎn)。 氯氣壓縮機(jī) 本項(xiàng)目推薦采用國外品牌氯壓機(jī)組 1 套。 液氯生產(chǎn)成套機(jī)組 本項(xiàng)目推薦采用國產(chǎn) 萬噸 /年液氯生產(chǎn)成套機(jī)組 6+1 套。 三合一石墨合成爐 本項(xiàng)目推薦采用國產(chǎn)三合一石墨合成爐，合成爐能力（ 32%HCl） 50 噸 /(天 .套 )，共 1+1套。 主要設(shè)備來源及理由 電解槽是本裝置的核心設(shè)備，本項(xiàng)目可研階段暫按 伍德諾拉高電流密度復(fù)極式電解槽考慮引進(jìn)考慮。氯氣壓縮機(jī)考慮國內(nèi)生產(chǎn)的大規(guī)模的單機(jī)生產(chǎn)業(yè)績欠缺，從技術(shù)可靠考慮引進(jìn)。 引進(jìn)設(shè)備范圍見下表。 序號 引進(jìn)內(nèi)容 1 離子交換樹脂塔（包括內(nèi)件、程控閥和控制系統(tǒng)，外殼國內(nèi)制造） 2 樹脂捕集器（過濾網(wǎng)引進(jìn)） 3 電解槽及其附件（包括部分特殊修槽設(shè)備和工具） 4 離子膜 5 堿液循環(huán)泵 (選擇項(xiàng) ) 6 脫氯真空單元 (選擇項(xiàng) ) 7 部分特殊儀表，在線分析儀等 (電槽進(jìn)出管線和與性能考核相關(guān)的、關(guān)鍵的儀表 ) 8 透平式氯氣壓縮機(jī) 本項(xiàng)目其它設(shè)備，如氯氣干燥塔、液氯生產(chǎn)機(jī)組等考 慮國內(nèi)制造。 三、市場分析 行業(yè)現(xiàn)狀 燒堿是重要的基本化工原料，其最初的用途是從制造肥皂開始，逐漸用于輕工、紡織、化工等領(lǐng)域。隨著制鋁工業(yè)及 60 年代后期石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍更加廣泛，下游產(chǎn)品已達(dá)到 900 多種。 目前，工業(yè)上生產(chǎn)燒堿的主要方法為隔膜電解法和離子膜交換法。其中，離子膜法以其能耗低、無污染、產(chǎn)品純度高等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到了推廣，代表著當(dāng)今氯堿工業(yè)的發(fā)展方向。 行業(yè)性質(zhì) 燒堿生產(chǎn)屬于資本密集型產(chǎn)業(yè)，其行業(yè)的生產(chǎn)要素主要?dú)w納為①原材料供應(yīng)；②能源消耗；③物流 (運(yùn)輸和倉儲 )；④ 技術(shù)水平等。 ①原材料供應(yīng) 原鹽是燒堿生產(chǎn)的主要原料，約占其生產(chǎn)成本的 17%。燒堿耗鹽量（折百）約為 噸 /噸。我國燒堿生產(chǎn)用原鹽的品種主要有海鹽、湖鹽和井鹽，其中海鹽約占全國原鹽總產(chǎn)量的 70%，井鹽 +湖鹽約占 30%。渤海灣地區(qū)是我國最重要的海鹽生產(chǎn)基地，產(chǎn)量約占全國海鹽產(chǎn)量的70%，主要包括長蘆、遼東灣、萊洲灣三大鹽區(qū)；井鹽主要分布在四川、湖北、江西、湖南、云南、安徽、江蘇等 7 個(gè)?。缓}主要分布在青海、內(nèi)蒙、新疆等地。 近年來由于燒堿、純堿等行業(yè)的持續(xù)擴(kuò)產(chǎn)，使工業(yè)鹽的消費(fèi)量不斷上升，供應(yīng)趨緊，價(jià)格上揚(yáng) 。但由于需求促進(jìn)生產(chǎn)，加之北方近年來連續(xù)的少雨干旱氣候，海鹽的生產(chǎn)放量增長，加之