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即
NaCl→Na++ Cl—
水分子也能离解成氢离子(H+)和氢氧跟离子(OH—)
这样,在食盐水溶液中同时存在Na+、Cl-、H+、OH-四种带电荷的离子,它们处于不停地无规则的运动状态。
当直流电通入食盐水溶液时,四种离子则变为定向运动,带正电荷的Na+、H+离子在电场力的作用下向阴极移动,带负电荷的Cl-、OH-离子在电场力的作用下向阳极移动,到达阴极上的带正电荷的H离子便在阴极上放电,即从阴极上获得电子变成不带电的中性原子:H++e→H
同时,在阳极上有:Cl-- e→Cl离子放电。
两个原子在电极上结合成一个分子,离开电极表面:
2H→H2 2Cl→Cl2
没放电的Na+和OH-结合生产氢氧化钠:
Na++OH-→NaOH
3.3.8氯气处理基本原理
a)氯气冷却的基本原理
自电解槽出来的湿氯气几乎被水蒸汽所饱和。湿热氯气所夹带的饱和水蒸汽量与湿氯气温度有关,温度越高,氯气所夹带的水蒸汽量越多。因此,降低湿氯气的温度,则水蒸汽的分压降低,湿氯气将部分冷凝下来,这就是氯气冷却的基本原理。例如,将湿氯气中的水蒸汽自85℃冷却至15℃,则每公斤氯气可以冷凝下来的水分为:
0.338-0.0043=0.3337(kg)
氯气冷却温度越低,则冷却后氯气含水越低。但不可将氯气冷却得温度太低,如果氯气冷却温度低于9.6℃,则形成氯的水化合物结晶(CL2-8 H2O),极易堵塞氯气管道和设备。
b)氯气干燥的基本原理
生产上要求控制氯含水低于60×10-6(Wt),则每公斤氯气还得除掉水分:
0.0043-60×10-6=0.00424(kg)
因为浓硫酸具有强烈的吸水性,当它和含水物质相接触时,就能把该物质中的水份吸出来,生成硫酸水合物,例如H2SO4.H2O、H2SO4.2H2O、H2 SO4.4H2O等,这样,利用浓硫酸的吸水性,冷却后的氯气与浓硫酸接触,氯气中的残留的水份大部分就会被浓硫酸吸收掉成为含水小于60×10-6(Wt)的氯气,同时,浓硫酸吸收氯气中的水份后,本身变成为稀硫酸。
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c)氯气输送的基本原理
氯气压缩输送是由氯压机来完成的,主机部分由压缩机、升速器、电动机三个部分组成,它们之间是由齿型联轴节连接起来的。在转子转动时,氯气在离心力和三级压缩的作用下,分别经过3台中间冷却器,将氯气温度降到工艺要求后,送入氯气分配台,供用户使用。
3.3.9氢气处理的基本原理
氢气冷却的基本原理与氯气的冷却一样,冬季为了防止氢气输送设备管道积水冻结堵塞,采用固碱干燥氢气,即利用固碱的吸湿性,除掉冷却后氢气中残留的水份。氢气压缩输送采用水环式真空泵或罗茨风机。 3.3.10离子膜淡盐水脱氯的基本原理
a)物理脱氯的基本原理
从离子膜电槽阳极侧流出的淡盐水含有一定的游离氯气,在盐水中以HCLO或气体状态存在,所谓物理脱氯即是:
HCLO +HCL H2O + CL2
这样,向淡盐水中加盐酸,使平衡向反应生产氯气方向进行,该反应在脱氯真空塔内运行,通过真空泵抽吸,将压缩中的氯气送入氯气集管内。
b)化学脱氯的基本原理
经过物理脱氯后的淡盐水仍含有10~50PPM的游离氯气,不能通过物理方法脱出,只能通过化学方法除掉它们。
化学脱氯主要是向盐水中加入还原剂亚硫酸钠,使其与盐水中的氯气反应: Na2 SO3 + H2O + CL2 Na2 SO4 + HCL
为了使反应向生成Na2 SO4的方向进行,还要向盐水中加NaOH,使脱氯反应在碱性条件下进行,使游离氯彻底反应掉。
c)氯酸盐分解的基本原理
盐水中的NaCLO3是惰性化合物,氯酸盐含量高会对盐水精制带来不良影响。NaCLO3分解在反应器R505中进行,用蒸汽直接加热,在强酸的情况下,发生氯酸盐分解反应:
CLO3——+6 HCL 3 CL2 + CL—+3 H2O 3.3.11离子膜45%液碱蒸发的基本原理
阴极液蒸发的基本原理是在降膜蒸发器EV—1、EV—2内利用蒸汽加热使其沸腾,并通过抽真空的方式,将其所含水份变成蒸汽排出,从而达到液碱浓缩的目的。然后经过液碱冷却,放入成品碱罐,供用户使用。
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3.3.12 98%片碱生产的基本原理
经降膜蒸发器EV—2生产出的45%的液碱经加热后进入降膜蒸发器EV—3中,利用EV—4产生的二次蒸汽进行加热,将碱浓缩至55%左右,进入EV—4,在EV—4内,通过熔盐加热进一步将碱液浓缩至98%,经过D—10的分布器,碱液进入片碱机,经过冷却后刮片、计量、包装,生产出98%的离子膜片碱。
3.4生产工序及生产流程叙述
3.4.1生产工序概述
分厂设有盐场、盐水、隔膜电解、离子膜电解、三效顺流蒸发、三效逆流蒸发、片碱、蒸煮、水气九个生产工序,还有一个生产辅助工序,电槽检修工序即修槽工序。
工序下设岗位:
盐场工序:吊车岗位、供盐岗位、推土机岗位以及电工、钳工。 盐水工序:精制岗位、中和岗位、新中和岗位、洗泥岗位、压泥岗位。
电解工序:氯压机岗位、氯干岗位、看槽岗位、氢气泵岗位、冷冻岗位、送碱岗位。 离子膜工序:精制岗位、中控岗位、看槽岗位、脱氯岗位。 片碱工序:中控室岗位、现场岗位、包装岗位、叉车岗位。
水气工序:东空压站岗位、西空压站岗位、蒸发回收水站、片碱回收水站。 修槽工序:安装组、组装组、瓦工组、制膜组。 3.4.2生产流程叙述
a)盐场工序
原盐通过火车运到盐场,由盐场五吨龙门吊抓斗送入集盐场,然后用皮带运输机将原盐通过电子皮带称计量,将原盐连续不断地送入化盐桶内。
b)盐水工序
原盐自化盐桶顶部加入,盐层高度采用盐层—皮带运输机连锁自控。
化盐采用回收液、洗泥水、蒸发冷凝热水以及离子膜淡盐水等按规定指标配制的淡盐水由化盐泵抽送入化盐桶,经化盐桶底部分液装臵均匀分布,通过盐层与原盐逆流接触,自化盐桶顶部溢流出来,即形成饱和粗盐水。
化盐温度是通过提高化盐桶底部分液装臵上的蒸汽管调节加汽量进行控制。 饱和粗盐水自化盐桶出来自流入精制反应桶内,向桶内加入纯碱和助沉剂以及补加电解液,精制反应生成的难溶性Mg(OH)2、CaCO3等难溶性颗粒悬浮在盐水中 。
自精制反应桶出来的浑盐水自流入道尔式澄清桶,Mg(OH)2、CaCO3等难溶性颗粒随泥沙等沉积在桶底成为盐泥。自澄清桶上部溢流出来的盐水即为清盐水,由砂滤泵送入砂
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滤器中。
在砂滤器中,利用砂层的截留作用进一步除掉澄清盐水中的微量悬浮物而得到更清的盐水,一部分自流入离子膜中和槽。另一部分自流入隔膜中和槽。
在离子膜中和槽中,向清盐水中加33%的纯HCL中和过量的NaOH,严格控制清盐水中pH在11~12左右,即为一次精盐水,自流入一次精盐水地槽。最后将精盐水自地槽用泵打到离子膜界区内,进行二次精制。
在隔膜中和槽中,向清盐水中加31%的HCl中和过量的NaOH,严格控制清盐水中NaOH的含量在0.08~0.12 g/L,即为精制盐水,自流入精制盐水地槽。最后将精盐水自地槽用精制泵打入精制盐水大罐,供离子膜电解槽。
澄清桶底部沉积的盐泥,用泥泵抽送四层洗泥桶,采用热水逆洗四次,洗泥水含盐在20 g/L以上,用于化盐。洗后盐泥含盐小于7 g/L,直接排入下水。
c)电解工序
精制盐水由精制盐水泵自精制盐水大罐抽送到精制盐水高位槽,(经蒸汽预热至65~85℃),自流入盐水酸化槽,在此向精制盐水中加31% HCL,进一步降低进槽盐水PH值,使其成为酸性盐水,控制盐水PH在3~5。然后,酸性盐水靠高位静压力经管道、喷嘴断电流入电槽。
电槽内盐水在直流电作用下发生电化学反应:
2 NaCl+2 H2O→2 NaOH+ Cl2↑+ H2↑
由化学反应生成的湿氯气,约90℃经槽盖上的氯气连接管进入单列氯气管再进入氯气总管。
由化学反应生成的湿氢气,约90℃经阴极箱上部的氢气出口进入断电连接胶管,再进入单列氢气管,最后汇集到氢气总管。
没放电的Na+、OH-结合生成NaOH,混合于没分解的NaCl溶液中成为电解液,电解液自阴极箱下部出口经流出碱管,断电器、漏斗进入到碱管,汇集到电解液总管,自流入地碱槽,由送碱泵将电解液自地碱槽中抽出再经电磁流量计计量,送入电解液储罐供蒸发工序进一步浓缩。
由氯气总管出来的高温湿氯气进入脱氯塔钛筛板下部,与进入钛筛板上部的氯气直接冷凝水在钛筛板上直接换热,高温湿氯气被氯水洗涤冷却,而氯水被加热后,氯水中的部分溶解氯解析出来回到氯气中,多余的氯水流入氯水地槽,通过液下泵送到漂白粉分厂处理合格后,排入下水。
自脱氯塔顶部出来的湿氯气进入一段钛冷却器的上部,氯气走管程,自上而下,冷却水走管间,自下而上,氯气被冷却至60℃以下。氯气冷凝下来的氯水与氯气同向流动,流入氯水回合管,进入脱氯塔上部。经一段钛冷冷却后的氯气进入二段钛冷却器的上部,氯
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气走管程,自上而下,冷却水走管间,自下而上,氯气被冷却至12~20℃左右。氯气冷凝下来的氯水与氯气同向流动,流入氯水回合管,进入脱氯塔。
经二段钛冷冷却后的氯气进入水除雾器,除掉氯气所夹带的大部分水份,这部分氯水也汇流入脱氯塔顶部。从水除雾器出来的氯气进入泡沫干燥塔的底部,自下而上,与泡沫塔上部加入的浓硫酸以及中部加入的稀硫酸在各个筛板上汽液充分接触,氯气中的水份被硫酸吸收,氯中含水降至60×10-6(Wt),硫酸由于吸收水份而被稀释至75%左右,自塔底排出,进稀酸储罐。
自泡沫干燥塔出来的氯气进入酸除雾器,除掉氯气中夹带的酸雾进入氯压机,压缩后送到氯气分配台,供用户使用。
自电槽出来的湿氢气,约85℃经一次喷淋冷却塔冷却至45℃左右,进入水环式真空泵或罗茨风机压缩至0.03~0.06MPa,再进入二次冷却塔冷却至35℃以下(冬季要经固碱干燥,以防管道存水冻结),送入氢气分配台,供用户使用。
d)离子膜工序
一次盐水从盐水工序送到预过滤盐水储罐,用泵将盐水打入E516氯气盐水换热器,与高温湿氯气换热后,再在E507板式换热器内用蒸汽将盐水温度升至56~65℃左右,经过白煤过滤器过滤以及加酸中和后,盐水储存在过滤盐水储罐中,再通过泵将过滤盐水打到C504螯和树脂塔,进行盐水二次精制,精制后盐水送入盐水高位槽,在此盐水可以加酸进一步降低进槽盐水酸度,减少阳极副反应,从盐水高位槽出来的盐水再根据电槽温度,经过E519板式换热器,用蒸汽将盐水加热至合适温度后,进入离子膜电槽阳极侧,参加电解反应。
电槽阴极侧产生的32%流出碱储存在半成品碱罐内,用泵打到片碱工序进行浓缩。 电槽阳极侧产生的淡盐水由于含有游离的氯气,需经过物理脱氯、化学脱氯以及氯酸盐分解后,将盐水打到盐水工序化盐。
碱罐储存。
(2)98%离子膜片碱的生产
从EV-2送来的碱液在降膜蒸发器EV-3内,用EV-4来的二次蒸汽将碱液浓缩至55%左右,EV-3产生的蒸汽在表面冷凝器C-2中冷凝并在EV-3内形成真空。浓缩后的液碱再通过泵打入EV-4内,用高温的熔盐将碱液直接浓缩至98%浓度以上,从EV-4流出的熔碱通过分布器D-10分配到片碱机内,熔碱通过冷却、刮片、计量、包装等程序,生产出98%的离子膜片碱。
EV-4所需要的热量有熔盐来传递,传热盐是通过P-6泵在H-1中强制循环的,熔盐在H-1内用燃烧重油的方法将温度提高到430℃左右,供EV-4液碱浓缩所需热量。同时为防止浓碱腐蚀管路设备,在溶糖罐T-5中配制糖溶液,用计量泵打入进EV-4前的工艺流体中