青海鹽湖文通化工12萬噸年氫氧化鉀工程可行性研究報告青海鹽湖文通化工12萬噸/年氫氧化鉀工程可行性研究報告青海鹽湖文通化工青海鹽湖技術(shù)中心(編制)二??四年三月目錄l、總論 11、l概述 11、2研究的簡要結(jié)論 32、產(chǎn)品需求預(yù)測 52、1氫氧化鉀需求預(yù)測 52、2產(chǎn)品價格分析 73、產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 73、1產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 73、2產(chǎn)品規(guī)格 83、3系統(tǒng)物料平衡表 94、工藝技術(shù) 94、1技術(shù)的選擇 94、2工藝流程和消耗定額 114、3自控技術(shù)方案 184、4主要設(shè)備的選擇 204、5標(biāo)準(zhǔn)化 285、主要原料、輔助材料的供應(yīng) 295、1主要原料、輔助材料的供應(yīng) 295、2燃料供應(yīng) 316、廠址方案和建廠條件 316、1廠址選擇 316、2建廠條件 337、公用工程及輔助設(shè)施 347、1總圖運輸 347、2給排水 377、3供電及電信 397、4供熱 407、5空壓及制氮 457、6維修 467、7化驗分析 467、8土建 477、9主要節(jié)能措施 518、環(huán)境保護 518、1建設(shè)地區(qū)的環(huán)境現(xiàn)狀 518、2采用的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 528、3主要污染源和污染物 548、4“三廢”治理措施 568、5環(huán)保投資估算 569、安全衛(wèi)生與消防 569、1安全衛(wèi)生 569、2消防 5910、工廠組織及勞動定員 6010、1工廠體制及組織機構(gòu) 6010、2生產(chǎn)班制和定員 6110、3人員來源及培訓(xùn) 6110、4項目實施規(guī)劃 6111、投資估算 6311、1工程概況 6311、2編制依據(jù) 6311、3投資分析: 63附圖:1、氫氧化鉀生產(chǎn)主要物料平衡簡圖2003-0012、鹽水一次精制工藝流程圖2003-0023、鹽水二次精制工藝流程圖2003-0034、電解工藝流程圖2003-0045、氯氣處理工藝流程圖2003-0056、氫氣處理工藝流程圖2003-0067、氯化氫合成工藝流程圖2003-0078、固堿及蒸發(fā)2003-0099、平面綜合布置圖2003-010l、總論1、l概述1、l、l項目名稱、承辦單位、編制單位項目名稱:青海鹽湖文通化工12萬噸/年氫氧化鉀工程承辦單位:青海鹽湖文通化工編制單位:青海鹽湖技術(shù)中心1、l、2編制的主要原則(1)編制原則貫徹勤儉建國方針,設(shè)計方案既要考慮技術(shù)上的先進性和可靠什,又要結(jié)合國情,因地制宜,節(jié)約建設(shè)資金。選用先進的工藝技術(shù),做到既先進又穩(wěn)妥可靠,降低能耗,提高產(chǎn)品質(zhì)量。認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家及地方的環(huán)境保護法規(guī),堅持防治污染和其它公害的設(shè)施與主體工程同時設(shè)計、同時施工、同時投入使用的原則。設(shè)計中貫徹執(zhí)行“一體化、露天化、輕型化、社會化和國產(chǎn)化”的五化原則。l、l、3項目建設(shè)的意義和有利條件l、l、3、1項目建設(shè)意義中國是缺鉀國家,鉀資源僅占世界總資源的1%,其中已探明鉀鹽儲量主要集中在青海省柴達(dá)木盆地的現(xiàn)代鹽湖,其次是云南和四川自貢地區(qū),總儲量約5億噸。柴達(dá)木盆地占全國總儲量96.92%,為4.43億噸。而青海省的鉀資源特別是KCl資源95%以上為農(nóng)用,工業(yè)用品僅占5%。為了提高鉀資源的附加值,合理利用鉀資源,必須加大KCl工業(yè)用品生產(chǎn)的比重。氫氧化鉀是化學(xué)工業(yè)品中的基本原料,廣泛用于化工、醫(yī)藥、輕工、紡織等領(lǐng)域。我國KOH生產(chǎn)經(jīng)過30多年的發(fā)展有了較大的進步,但與發(fā)達(dá)國家先進水可相比,尚有較大差距。我國的KOH廠家多數(shù)還是生產(chǎn)隔膜堿,KOH含量低,雜質(zhì)含量高,產(chǎn)品價格上不去,加之近幾年國內(nèi)原材料、能源、運輸漲價,生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟效益不佳。格爾木市位于柴達(dá)木盆地西北邊,經(jīng)過幾十年的建設(shè),工業(yè)發(fā)展取得了一定成就,初步形成了地方特色的工業(yè)體系。但從整個工業(yè)結(jié)構(gòu)看,整體功能差,工業(yè)產(chǎn)品單一,效益低,資源初級產(chǎn)品多而高附加值的名優(yōu)產(chǎn)品少。因此在格爾木市建設(shè)一套12萬噸/年離子膜法KOH生產(chǎn)裝置,生產(chǎn)高純度的KOH產(chǎn)品,對于提高我集團公司的整體化工實力,合理利用鉀資源,提高初級產(chǎn)品KCl的附加值,緩和國內(nèi)對高純度KOH的需求,有著十分重要的意義。l、l、3、2項目建設(shè)有利條件(1)有高品位的KCl資源。柴達(dá)木盆地內(nèi)鉀資源十分豐富,已探明儲量4.43億噸,目前年生產(chǎn)能力為50萬噸,100萬噸KCl項目正在建設(shè)之中,預(yù)計年底將投入生產(chǎn)階段,為建廠提供了較為可靠的原料來源。(2)電力資源有保證。新入市的330kv龍-格電網(wǎng)為裝置提供了較為可靠的電力資源。(3)交通運輸方便。建廠區(qū)交通運輸條件較好,青藏鐵路和青藏公路(109國道)柳格公路(215國道)均通過該區(qū),該區(qū)地方公路便利流暢。廠區(qū)到火車站臺、柳格公路(215國道)均暢通。(4)給排水方便。格爾木市河水資源豐富,流經(jīng)察爾汗的河道大小有十幾條,能保證建廠所需生產(chǎn)、生活用水。廠建區(qū)無周圍無居住區(qū)便于廠區(qū)生產(chǎn)、生活廢水的排放。(5)廠址選在青海格爾木市察爾汗地區(qū)。1、1、4項目研究的范圍本可行性研究的范圍包括:生產(chǎn)裝置及其配套的輔助生產(chǎn)設(shè)施,主要項目有:氫氧化鉀生產(chǎn)裝置。氯化氫合成裝置空壓及制氮站化驗分析控制室純水站污水處理變電所、整流所鍋爐房廠前區(qū)及服務(wù)件設(shè)施1、2研究的簡要結(jié)論1、2、l原料供應(yīng)有保證柴達(dá)木盆地內(nèi)鉀資源十分豐富,已探明儲量4.43億噸,目前年生產(chǎn)能力為50萬噸,隨之而上的100萬噸KCl項目為建廠提供了較為可靠的原料來源。l、2、2工藝技術(shù)先進氫氧化鉀采用離子膜電解法工藝,具有產(chǎn)品質(zhì)量高、能耗低、無污染、成本低等優(yōu)點。目前世界上擁有離子膜生產(chǎn)氫氧化鉀技術(shù)的本要有德國伍德(Uhde)公司,美國OXYTECH,日本的旭硝于,英國的ICI等幾家公司。本項目擬引進其先進的工藝技術(shù)。待技術(shù)交流后,對其技術(shù)和價格等做出綜合評比時最終確定。l、2、3產(chǎn)品銷售情況氫氧化鉀是基本化學(xué)工業(yè)中的事要產(chǎn)品,用途廣泛,是目前市場緊缺的產(chǎn)品,尤其是高純度的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品其應(yīng)適應(yīng)性好、競爭性強,可以滿足和解決國內(nèi)高純度氫氧化鉀的需求,部分高純氫氧化鉀可轉(zhuǎn)生產(chǎn)碳酸鉀,富裕氯氣、氫氣可生產(chǎn)PVC,時常前景均好。也可銷往國外創(chuàng)收外匯,市場前景良好。l、2、4建議本項目規(guī)劃的耗氯產(chǎn)品為氯化氫,根據(jù)項目規(guī)劃投建10萬噸/年的PVC項目,也是氯氣利用的大宗產(chǎn)品。氫氧化鉀為8萬噸/年碳酸鉀裝置提供原材料,隨著工程的建設(shè)投產(chǎn)及市場情況,可調(diào)整氫氧化鉀的產(chǎn)量和碳酸鉀的產(chǎn)量,考慮上一些市場及效益均不錯的下游產(chǎn)品如含氯溶劑等,以使各項技術(shù)經(jīng)濟評價指標(biāo)更好。附:主要技術(shù)指標(biāo)表序號 項目名稱 單位 數(shù)量 備注一 生產(chǎn)規(guī)模 l 氫氧化鉀 t/a 120000 2 氯化氫氣體 t/a 80212 二 年操作時間 h 8000 三 主要原料材料消耗 1 氯化鉀 t/a 162000 2 碳酸鉀 t/a 6612 8%計自供3 氯化鋇 t/a 1200 20%計5 次氯酸鉀 t/a4.08 KClO100%計6 三氯化鐵 t/a92.4 FeCl3100%計4 鹽酸 t/a 6193 31%計自供5 濃硫酸 t/a 2160 98%計 四 公用工程及動力消耗 1 新鮮水 m3/h 1303 2 循環(huán)水 m3/h 4707 3 脫鹽水 m3/h 141 4 直流電 kwh/h 2700 5 交流電 kwh/h 3300 五 三廢排放 l 鹽泥 t/a 21120 2 廢氣 Nm3/h 17650 3 廢水 m3/a 21000 六 運輸量 1 運入量 t/a 170000 不含自供部分2 運出量 t/a 81120 不含自用部分 七 定員 人 206 八 全廠占地面積 ha 20 2、產(chǎn)品需求預(yù)測2、1氫氧化鉀需求預(yù)測2、1、1產(chǎn)品用途氫氧化鉀是基本化學(xué)工業(yè)中的重要產(chǎn)品,主要用作生產(chǎn)鉀化學(xué)品的原料,其次還廣泛用于醫(yī)藥、染料、輕工、紡織等領(lǐng)域。隨著應(yīng)用技術(shù)的不斷開發(fā),氫氧化鉀在液體肥料、合成橡膠、潤滑脂、催化劑、農(nóng)業(yè)化學(xué)品、照相等方面的應(yīng)用也日趨擴大。2、2、1國外市場預(yù)測美國、日本、西歐是氫氧化鉀的主要生產(chǎn)國,其生產(chǎn)氫氧化鉀一般由氯化鉀電解制備,制備法可分為水銀法、隔膜法和離子膜法。其中離子膜法生產(chǎn)的技術(shù)以其產(chǎn)品質(zhì)量高、能耗低、自動化程度高、污染少等技術(shù)特點而成為當(dāng)前氫氧化鉀生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展方向。美國1997年KOH總生產(chǎn)能力為44.l萬噸,三個主要生產(chǎn)公司為:西方石油公司、Ashta公司、vulcan化學(xué)品分公司,西方石油公司是世界最大的KOH生產(chǎn)公司,生產(chǎn)能力為31.8萬噸。美國KOH的消費在1995年為44萬噸/年,1996年為45萬噸/年。美國KOH的最大消費領(lǐng)域是生產(chǎn)K2CO3,在過去的幾年里,由于液體自動洗盤劑及肥料市場的增長,引起了對K2CO3、KHCO3的需求增加,相應(yīng)KOH用量也隨之增加。生產(chǎn)磷酸鉀鹽,用于家用液體洗滌劑助劑的用量及水處理系統(tǒng)中的用量在穩(wěn)步增長。高錳酸鉀在石磨水洗布中作漂白劑和取代氯作消毒劑的用量有所增加,這也促進了KOH的使用,作液體肥料雖然價高,但由于KOH純度高、溶解度大,在自動化程度較高的運輸系統(tǒng)中不堵塞設(shè)備而被用戶所接受。另外還用于催化劑、醫(yī)藥、電鍍、照相等行業(yè)中。因此估計到2000年美國的KOH消費為50萬噸/年,年增長率為2%~3%。西歐KOH的消費主要用于直接生產(chǎn)鉀鹽,生產(chǎn)量最大的為K2CO3,其次用于生產(chǎn)磷酸鉀、重鉻酸鉀、高錳酸鉀、氰化鉀、溴化鉀、碘化鉀及有機鉀化合物。日本KOH的消費主要用于直接生產(chǎn)鉀鹽,也用作生產(chǎn)特種肥料。國際市場高純度的氫氧化鉀供給短缺,需求增長,特別是由于K2CO3用量增加,使KOH的用量增加,且勢頭強勁。2、1、2國內(nèi)市場預(yù)測中國60年代初才開始生產(chǎn)KOH,經(jīng)過80年代和90年代發(fā)展,生產(chǎn)廠家己發(fā)展到20余個,其中主要企業(yè)有重慶嘉陵化工廠,大連氯酸鉀廠,中國人民解放軍9715工廠,成都化工二廠等,生產(chǎn)能力8萬噸左右。在生產(chǎn)規(guī)模方面,大多生產(chǎn)廠家生產(chǎn)規(guī)模小,年生產(chǎn)能力從幾百噸到一萬噸不等。其中生產(chǎn)裝置能力最大為中國人民解放軍9715工廠,年生產(chǎn)能力為1.6萬噸/年。在生產(chǎn)技術(shù)方面,大多廠家采用石墨陽極電解槽技術(shù)和金屬陽極電解槽技術(shù),生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量差,Cl-含量高,只有天津試劑三廠、成都化工股份、江蘇光明化工廠等先后從海外引進了離子膜法生KOH技術(shù)裝置,生產(chǎn)高純度KOH。大多數(shù)工廠開工率為60-70%在國內(nèi)的KOH消費中,化學(xué)工業(yè)消費占總消費的95%,在化學(xué)工業(yè)中,氫氧化鉀用于制造高錳酸鉀,碳酸鉀;也是生產(chǎn)染料和化學(xué)農(nóng)藥的原料。據(jù)預(yù)測,近期內(nèi)化學(xué)工業(yè)對氫氧化鉀的需求量放緩,國內(nèi)市場趨予飽和。青海鹽湖集團年產(chǎn)50萬噸KCl的95%以上為農(nóng)用,工業(yè)品僅占5%,因此建設(shè)一套離子膜法KOH生產(chǎn)裝置,可以增加KCl的工業(yè)用途,提高鉀資源的附加值,緩和國內(nèi)高純度KOH的需求,并可出口創(chuàng)匯。2、2產(chǎn)品價格分析美國的KOH價格近幾年來由于需求增加,呈現(xiàn)穩(wěn)中有升的態(tài)勢,45%液體槽裝KOH在1981~1996年十五年內(nèi)最高價為339$/噸,最低為224$/噸,在1997年為322$/噸~339$響之間波動,穩(wěn)中有升。2000年后受國際金融危機的影響價格下跌,一直沒有回升,國際市場價為180$/噸。目前,國內(nèi)KOH生產(chǎn)均執(zhí)行國標(biāo),KOH含量>90%,CI-<2%,售價1800~2600元/噸。但低氯(CI-<0.5%)KOH,其價格每噸比通用品高500元左右,離子膜法生產(chǎn)的高檔KOH可以售到1800~2600元/噸。雖國內(nèi)需求量不斷增加,但國內(nèi)氫氧化鉀新增產(chǎn)量大于新增需求量,氫氧化鉀市場前景不樂觀。本項目KOH價格暫定為1800元/噸。3、產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模3、1產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模序號 產(chǎn)品名稱 生產(chǎn)裝置(t/a) 預(yù)計產(chǎn)量(t/a) 備注1 氫氧化鉀 60000 60000 2 30%液堿 60000 60000 液堿以100%KOH計2 氯化氫 80000 78292 供PVC項目原料用年操作時間:氫氧化鉀8000小時3、2產(chǎn)品規(guī)格3、2、1片堿產(chǎn)品符合如下標(biāo)準(zhǔn):HG/T3688-2000固體片狀優(yōu)等品KOH>95%KCl≤100ppmWtFe2O3≤6ppmWt3、2、2氯化氫HCl≥93.0%輸送壓力正壓含氯量為零溫度≤40℃3、2、3液堿KOH≥30.0%K2CO3≤0.04%KCl≤0.004%Fe2O3≤0.0003%KClO3≤0.001%CaO≤0.0001%Al2O3≤0.0004%SiO2≤0.0015%硫酸鹽≤0.001%3、2、4次氯酸鉀有效氯≥13.0%游離堿0.1~1.0%Fe≤0.01%3、3系統(tǒng)物料平衡表序號 裝置名稱 設(shè)計規(guī)模 預(yù)計產(chǎn)量 耗氯 耗氫1 氫氧化鉀裝置 6萬t/a100%KOH32.5%液堿 產(chǎn)氯:78962t/a產(chǎn)氫:2262t/a 2 氯化氫合成裝置 80000t/a 98292t/a 78962t/a 2262t/a3 合成鹽酸 濃度為31% 6193 4 外購氫氣合成氯化氫 193.5t/a 本系統(tǒng)氯化氫裝置可滿足10萬噸PVC項目、工藝技術(shù)4、1技術(shù)的選擇4、1、1鹽水一次精制選用在飽合的粗鹽水中加入精制劑碳酸鉀、氯化鋇、氫氧化鉀,去除鹽水中所含的鈣離子、鎂離子、硫酸根離子的戈爾膜鹽水精制生產(chǎn)工藝,本工藝較以前舊工藝具有以下優(yōu)點:(l)極小的占地面積,安裝方便、迅速,對土建要求底;(2)過濾精度高,對污液懸浮物含量的適應(yīng)范圍寬;(3)整個運行過程全部自動控制,無需人工管理,操作檢修工作量小;(4)獨特的閥門設(shè)計;(5)整個設(shè)備的特殊防腐處理,可適合寬廣的酸堿要求;(6)低壓過濾低壓反沖,大大減少了能量的消耗;(7)寬廣的使用溫度范圍。本項目暫定用戈爾膜鹽水精制生產(chǎn)工藝。4、1、2電解由氯化鉀生產(chǎn)氫氧化鉀的生產(chǎn)方法主要有三種:水銀電解法、隔膜電解法和離子膜法。水銀電解法逐漸淘汰,離子膜與隔膜法相比,具有如下優(yōu)點:(l)能耗低。(2)產(chǎn)品質(zhì)量高、堿液濃度高。(3)無石棉絨、鉛污染、操作條件好。占地面積小、維修最小、開停車容易等。因此,本項目選用離子膜法生產(chǎn)氫氧化鉀工藝。目前世界上擁有離子膜生產(chǎn)氫氧化鉀技術(shù)的主要有德國的伍德公司(uhde),美國的OXYTECH,日本的旭硝子,英國的ICI等幾家公司。本項目暫選擇國內(nèi)北京化工機械廠離子膜設(shè)備及其專利技術(shù),以節(jié)省投資;或可選擇美國OXYTECH公司的技術(shù),引進專利技術(shù)和專有設(shè)備。具體情況討論待定。4、1、3氯化氫合成氯化氫合成方法有SSL正壓式二合一石墨合成爐法和負(fù)壓式二合一石墨合成爐法兩種,本項目暫定選擇SSL式正壓式二合一石墨合成爐法生產(chǎn)技術(shù)。該流程具如下等優(yōu)點:生產(chǎn)能力和操作彈性大;產(chǎn)品質(zhì)量好;安全性強;投資省。4、1、4蒸發(fā)及固堿固堿選用膜式法片堿生產(chǎn)技術(shù),該技術(shù)具有以下優(yōu)點:(l)工藝流程短、占地面積小、投資省,用32%KOH直接濃縮生產(chǎn)片堿。(2)操作條件好,省能。目前世界上具有膜式法片堿生產(chǎn)技術(shù)的公司有瑞士柏特拉姆(Bertrams)公司、美國勃法羅技術(shù)公司(BTC)、日本的宇部公司等,這三家公司的技術(shù)都是先進可行的,但各有特點。瑞士柏特拉姆公司的技術(shù)特點:技術(shù)先進成熟可靠、工藝流程短、設(shè)備小、設(shè)備少、占地面積小、熱利用好,在世界上建廠最多,在我國已有幾家建廠投產(chǎn)。美國勃法羅技術(shù)公司的技術(shù)特點:技術(shù)先進、方塊式流程、安裝簡單方便、熱利用好,可以單臺設(shè)備引進,靈活性大。日本宇部公司(UBE)的技術(shù)特點與以上兩公司技術(shù)比較,工藝流程較長、設(shè)備多。通過以上比較該工藝暫按瑞士柏特拉姆公司的技術(shù)考慮,最終選擇哪家技術(shù)要根據(jù)技術(shù)考察談判、商務(wù)談判、貨比三家后再確定。4、2工藝流程和消耗定額4、2、1工藝流程簡述4、2、1、l鹽水一次精制原料(KCl)由鹽庫經(jīng)皮帶運輸機送至化鹽桶。來自電解單元經(jīng)脫氯后的淡鹽水和系統(tǒng)洗水進行化鹽,飽和的粗鹽水自流至折流槽加入精制劑KClO、KOH和BaCl2溶液,除去粗鹽水中微生物和Ca2+、SO42-雜質(zhì),自流至中間槽,用加壓泵送入加壓容器罐,輸出到予處理器除去泥雜。然后與精制劑K2CO3反應(yīng)而除去粗鹽水中Mg2+雜質(zhì),經(jīng)凝聚反應(yīng)槽,用泥鹽水泵輸送到中間槽,澄清后的清鹽水經(jīng)鹽水經(jīng)戈爾過濾器過濾后,自流入中和槽,中和后為一次精制鹽水,入貯槽用泵送至鹽水精制。經(jīng)過一次鹽水精制鹽水中的Ca2+、Mg2+降到10mg/L以下,重金屬離子總量低于1mg/L。為使SO42-維持在一定濃度,同時也帶來Ba2+的污染,一般要求SO42-濃度不低于5g/L,Ba2+約在0.2~0.3g/L左右。予處理器和戈爾過濾器出來的廢鹽泥進入泥漿槽,用泵打入鹽泥壓濾機,處理后的濾餅用汽車送出廠區(qū),濾液送去化鹽。鹽水一次精制工藝流程見附圖。4、2、l、2鹽水過濾二次精制、電解及脫氯(1)鹽水二次精制經(jīng)過一次鹽水過濾后的鹽水Ca2+、Mg2+雖然降低了很多,但還是存在微量Ca2+、Mg2+及CaCO3、MgOH2微粒,CaCO3溶解的PH值為9.4,MgOH2溶解的PH值為10.5。由于鹽水的PH值為10.5,這些微粒無法溶解。螯合樹脂只能吸附Ca2+、Mg2+離子,所以采用加入鹽酸的方法來降低鹽水的PH值,使Ca2+、Mg2+微粒完全溶解,而被螯合樹脂吸附,且螯合樹脂在PH值為7.5左右時的吸附量是最大的。一次鹽水經(jīng)鹽酸中和后進入螯合樹脂塔,鹽水中微量Ca2+、Mg2+離子和螯合樹脂形成螯鉗物,當(dāng)吸附的金屬離子達(dá)到一定量時,加入鹽酸控制PH值為1左右進行脫洗,原先絡(luò)合的金屬離子全部洗脫,在已洗脫金屬離子的樹脂中加入KOH溶液,調(diào)節(jié)PH值為14左右,螯合平衡移動,樹脂又會到吸附前的狀態(tài),完成螯合樹脂的再生過程。鹽水經(jīng)串聯(lián)操作的二個螫合樹脂塔,鹽水中鈣、鎂離了含量可降至30PPM(Wt)以下,滿足離子膜電槽全部性能和穩(wěn)定操作的要求。螯合樹脂塔的操作和再生是自動控制的,再生周期用微機控制。在再生用鹽酸槽里加入31%鹽酸和純水配成5%的再生用稀鹽酸。在再生用氫氧化鉀槽中加入35%氫氧化鉀和純水配成4%的再生用稀堿液,供螯合樹脂再生用,再生時排出的廢液經(jīng)泵送至鹽水一次精制化鹽用。鹽水二次精制工藝流程見附圖。(2)電解二次精制鹽水自高位槽靠位差自流入電解槽的陽極室,從水站來的無離子水流如電解槽的陰極室,通直流電進行電解。陽極室產(chǎn)生氯氣和淡鹽水,淡鹽水入貯槽用泵送脫氯塔,氯氣送至氯氫處理工段。陰極室產(chǎn)生氫氣和32%(Wt)KOH,32%%(Wt)KOH進入堿液循環(huán)槽。經(jīng)泵部分作成品送至蒸發(fā)生產(chǎn)固堿,一部分加純水控制一定的KOH濃度循環(huán)回電槽,產(chǎn)生的氫氣送去氯氫處理。離子膜電解工藝流程見附圖。(3)淡鹽水脫氯在淡鹽水貯槽中加入鹽酸,調(diào)節(jié)PH值至1.5?2.0,用泵送到脫氯塔,脫氯塔與真空泵相連,使塔內(nèi)呈真空狀態(tài),減少了在淡鹽水中的溶解氯,脫出的氯氣送氯氫處理。在脫氯鹽水槽中加入35%氫氧化鉀,調(diào)節(jié)淡鹽水PH值在7?9之間,游離氯含量在0.5?25mg/l,用泵經(jīng)管道加SO2進一步脫除游離氯后送作鹽水一次精制。淡鹽水脫氯工藝流程見附圖。4、2、1、3氯氫處理(1)氯氣處理由電解來的濕氯氣(常壓、t=85℃)進入氯氣洗滌塔與循環(huán)氯水進行熱交換。使氯氣溫度下降到約45℃,然后進人氯氣冷卻器與冷凍水(10℃)進行換熱,熱交換后的氯氣(12℃)經(jīng)水霧分離器進入泡沫干燥塔和填料干燥塔下部與硫酸高位槽下來的95%硫酸(15℃)逆流接觸進行干燥,出塔氯氣溫度約35℃,含水400ppm。干燥后的氯氣進入氯氣壓縮機壓縮,再經(jīng)酸分離器及酸捕沫器除去液酸后,送至氯化氫合成工段。98%硫酸由外管送入硫酸貯槽后由液下泵打入硫酸高位槽,然后自流入填料干燥塔作為液環(huán)介質(zhì)。出填料干燥塔的硫酸溫度約為52℃,經(jīng)酸冷卻器冷卻后酸溫達(dá)40℃,濃度95%,由硫酸液下泵打入95%硫酸高位槽,靠位差自流入泡沫干燥塔上部,吸水后出塔硫酸濃度為75%,再自流入稀酸貯槽,靠稀硫酸泵打入槽車運出。氯氣處理工藝流程見附圖。(2)氫氣處理電解來的濕氫氣(常壓、t=85℃)進入氫氣冷卻塔下部,由塔上部加入的生產(chǎn)上水直接噴淋冷卻。出塔氫氣溫度40℃,由氫氣壓縮機壓縮后、再經(jīng)水分離器、水霧捕沫器,經(jīng)水冷卻器冷卻后送去合成氯化氫。氫氣冷凝塔中的上水經(jīng)水封和虹吸收后回收一部分氫氣,下水用水泵輸送到水循環(huán)裝置使用。氫氣處理工藝流程見附圖。(3)硫酸回收由氯氣處理工段來的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%左右的廢硫酸進入稀酸儲罐,用酸泵打到高位槽。稀硫酸通過轉(zhuǎn)子流量計加到存有母液的濃縮鍋內(nèi),經(jīng)過升溫、濃縮、冷卻成溫度為15℃左右,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96%以上的合格產(chǎn)品。經(jīng)計量罐后進入儲罐,返回氯氣處理工段干燥室再利用。工藝指標(biāo)如下:廢硫酸濃縮各項工藝指標(biāo)項目 指標(biāo)(干燥酸)(廢)w(H2SO4)/% 75~80廢硫酸流量 視爐膛溫度塔頂 130~180爐膛溫度/℃ 600~750冷卻水 水溫適宜,及時開關(guān)酸槽液面高度 高度適宜,及時輸送濃硫酸密度 視濃度和溫度不同查表(濃縮)w(H2SO4)/%≥ 964、2、l、4氯化氫合成由氯氫處理來的氯氣經(jīng)緩沖罐、阻火器,進入二合一石墨氯化氫合成爐的下部。氫氣經(jīng)緩沖罐,用氫泵打入氫氣分水器、阻火器,從二合一石墨氯化氫合成爐下部側(cè)口進入,經(jīng)合成進入石墨冷卻器換熱,冷卻,用稀酸吸收后得31%的高純鹽酸,送入鹽酸貯槽用泵送作離子膜電解用或經(jīng)計量罐包裝外售。在三合一合成鹽酸爐中未被吸收的尾氣進入尾氣吸收塔用軟水吸收,尾氣塔中未被吸收的微量廢氣由水力噴射器抽出經(jīng)氣液分離器分離后排放。氯化氫合成工藝流程見附圖。4、2、l、5蒸發(fā)及固堿32%KOH進入預(yù)蒸發(fā)器經(jīng)濃堿泵1、蒸發(fā)器、濃堿泵2、進入最終濃縮器得熔融堿,再經(jīng)片堿機制成片狀固堿,再用包裝機包裝產(chǎn)品。生蒸汽進蒸發(fā)器,蒸發(fā)器的二次蒸汽及最終濃縮器出來的二次蒸汽一起進入預(yù)蒸發(fā)器,不凝性氣體由真空泵抽出排至大氣中。熔鹽經(jīng)泵、熔鹽加熱爐、最終濃縮器再回流到熔鹽貯槽循環(huán)使用。蒸發(fā)及固堿工藝流程見附圖。4、2、l、6廢氣處理用30%氫氧化鉀堿液和純水加入堿液底位槽,配成20%氫氧化鉀堿液,再用堿泵送入堿液高位槽。當(dāng)開停車及事故處理時,氯氣壓力≥600Pa時,氯氣就沖出水封槽進入氯氣吸收塔的低部,氣動閥自動打開,風(fēng)機自動啟動,堿高位槽中的堿液進入氯氣吸收塔,從不同高度的噴頭呈霧狀噴出,與逆流而上的氯氣充分接觸,進行了化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)后生成的次氯酸鉀從塔底流進堿底位槽,當(dāng)達(dá)到次氯酸鉀成品濃度時,打入成品貯槽。作為副產(chǎn)品裝車出售。未被吸收的氯氣達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)后從塔頂排入大氣。當(dāng)堿液低位槽氫氧化鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至10%時,從旁路泵去制備次氯酸鉀。此時堿液低位槽純新配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的液堿。吸收液經(jīng)冷卻后循環(huán)使用當(dāng)堿液高位槽堿液到低位時,堿泵連鎖自動送堿至堿液高位槽。達(dá)到高位時,堿泵自停。本系統(tǒng)為開停車、事故發(fā)生時即開裝置。廢氣處理工藝見附圖。4、2、2消耗定額4、2、2、1氫氧化鉀4、2、2、1.1氫氧化鉀液堿(≥32%折100%計)消耗序號 名稱 規(guī)格 單位 噸產(chǎn)品消耗定額 備注1 鉀鹽 KCl以100%計 kg 1350 2 氫氧化鉀 KOH35% kg 33.14 3 碳酸鉀 K2CO38% kg 55.11 4 氯化鋇 BaCl220% kg 10 6 三氯化鐵 FeCl3100%計 kg 0.77 8 螯合樹脂 C-476 kg 0.012 9 鹽酸 HCl31% kg 51.61 10 二氧化硫 SO299.5% kg 0.0744 11 濃硫酸 H2SO498% kg 18 12 純水 電阻率1×105Ω m3 2 13 生產(chǎn)上水 22℃0.3MPa m3 25 14 循環(huán)水 32℃0.4MPa m3 100 15 直流電 KWh 1760 16 動力電 380V50HZ KWh 185 17 蒸汽 0.3MPaA飽和 kg 100 18 裝置空氣 0.6MPaA Nm3 103 19 儀表空氣 0.6MPaA Nm3 227 20 離子交換膜 NX-550 kg 0.01 以壽命2年計4、2、2、1.2片堿(以1噸100%KOH計)消耗定額序號 名稱 規(guī)格 單位 噸產(chǎn)品消耗定額 備注1 電解液 KOH32% kg 2986 2 食糖 食品級 kg 0.25 3 消泡劑 kg 0.007 4 溶鹽 噸 約5.5 開車時一次投料5 生產(chǎn)上水 22℃0.3MPa m3 10 6 循環(huán)水 32℃0.4MPa m3 148 7 蒸汽 0.8-1.2MPaA 噸 1.2 8 動力 380V50HZ KWh 60 ×104 10 氮氣 N2≥98%0.1MPa Nm3 2 11 裝置空氣 0.6MPaA Nm3 60 4、2、2、2氯化氫(以1噸31%HCl計)消耗定額序號 名稱 規(guī)格 單位 噸產(chǎn)品消耗定額 備注1 氯氣 kg 0.987 以100%Cl2計2 氫氣 kg 0.031 以100%H2計3 循環(huán)水 32℃0.4MPa m3 25 4 動力 380V50HZ KWh 1 5 生產(chǎn)上水 22℃0.3MPa m3 9 6 氮氣 Nm3 開停車用7 純水 電阻率1*105Ω-CM m3 0.8 4、2、3單位消耗總量及產(chǎn)品量序號 名稱 規(guī)格 單位 噸產(chǎn)品 單位價 備注 消耗定額 (元) 1 鉀鹽 KCL以100%計 kg 1350 1.16 2 碳酸鉀 K2CO38% kg 55.11 0.24 自供3 氯化鋇 BaCL220% kg 10 0.7 4 戈爾膜 攤?cè)雵嵪? 螯合樹脂 C-476 kg 0.0125 200 6 次氯酸鉀 KClO100%計 kg 0.034 自供7 三氯化鐵 FeCl3100%計 kg 0.77 0.35 8 二氧化硫 SO299.5% kg 0.0744 1.25 9 鹽酸 HCl31% kg 51.61 0.40 自供10 濃硫酸 H2SO498% kg 18 0.55 12 食糖 食品級 kg 0.25 3 13 消泡劑 kg 0.007 25 14 原料煤 噸 0.6795 140 15 新鮮水 m3 86.92 0.94 16 電 kW 2020 0.3 17 包裝袋 個 25.5 2 18 蒸汽 0.8-1.2MPaA 噸 1.3 5 總計 序號 項目名稱 規(guī)格 單位 數(shù)量 單價 備注 (元) 1 氫氧化鉀 >95% 噸 1 1800 2 氯化氫 ≥93% 噸 0.652 1600 總計 4、3自控技術(shù)方案4、3、1自控水平和主要控制方案采用DCS控制系統(tǒng),通過過程檢測控制站對離子鉀堿現(xiàn)場各類變送器和馬達(dá)運轉(zhuǎn)及停止?fàn)顟B(tài)信息等進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及過程控制輸出。以操作站作為人機接口和過程控制窗口,操作系統(tǒng)WndowsNTworkstation4.0,具有良好的人機界面,操作人員在控制室內(nèi)通過鍵盤操作可介入生產(chǎn),實現(xiàn)對離子膜鉀堿各工段重要工藝參數(shù)的集中顯示、過程控制及操作管理等。當(dāng)過程控制參數(shù)越限時DCS系統(tǒng)發(fā)出聲光報警,提醒操作人員注意。對于重要工藝參數(shù)設(shè)立聯(lián)鎖停車裝置,當(dāng)聯(lián)鎖發(fā)生時除DCS內(nèi)部發(fā)出聲光報警外,控制室設(shè)置DCS外部聲光報警聯(lián)鎖臺柜,同時發(fā)出聲光報警,當(dāng)某一停車聯(lián)鎖參數(shù)超越安全極限值時,DCS系統(tǒng)將無條件執(zhí)行裝置安全聯(lián)鎖停車命令。DCS系統(tǒng)每臺操作站都具有實時監(jiān)控、操作管理的功能,且互為備用,當(dāng)某一操作站發(fā)生故障時,可自動切換到另一操作站進行操作。同時,DCS系統(tǒng)還具有冗余設(shè)置的通訊網(wǎng)絡(luò)、主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡以及重要I/O卡件的冗余設(shè)置。此外,為了確保二次精鹽水的質(zhì)量,對鹽水過濾和二次鹽水精制工藝所有自控間閥門的操作均采用可編程序控制器PLC來實現(xiàn)程序控制。4、3、2DCS系統(tǒng)配置DCS系統(tǒng)由操作站(2套)(包括DCS外部聯(lián)鎖報警臺柜、打印機臺及打印機)、現(xiàn)場控制站(2套)(包括端子轉(zhuǎn)接柜、繼電器輸出柜、安全柵柜等)、工程師站(1套)等組成。(1)操作站采用落地式操作站,配有落地式操作臺柜、21"CRT彩色顯示器、標(biāo)準(zhǔn)操作員鍵盤(PVC薄膜防水、防塵、防腐,金屬封裝)標(biāo)準(zhǔn)二鍵或三鍵式鼠標(biāo)、工控機(主頻800MHZ,內(nèi)存容量128MRAM以上,硬盤20G以上),具有集中顯示、操作管理的功能。此外,操作室內(nèi)配有落地式打印機臺、打印機、DCS外部報警臺柜,用于聯(lián)鎖報警及打印報表。(2)現(xiàn)場控制站采用柜式結(jié)構(gòu),內(nèi)裝冗余的中央處理控制單元、電源單元、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通訊單元、內(nèi)部通訊網(wǎng)線及冗余或不冗余的I/O卡件等,其作用是用于對過程參數(shù)的采集、數(shù)據(jù)處理及控制。此外,機柜室內(nèi)設(shè)置端子轉(zhuǎn)接柜、繼電器柜及UPS不間斷電源等裝置。(3)工程師站通過冗余的通訊網(wǎng)絡(luò)與操作站、現(xiàn)場控制站相連接,具有操作站的所有功能及系統(tǒng)組態(tài)等功能(主機配置操作系統(tǒng)軟件、監(jiān)控、組態(tài)軟件及其它應(yīng)用軟件)。DCS系統(tǒng)具有集中管理和分散控制的特點,同時系統(tǒng)具備良好的兼容性和開放性,為以后的擴容和聯(lián)網(wǎng)提供開放性平臺。采用DCS控制有利于節(jié)能、降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)方案變化的靈活性和適應(yīng)性,提高事故分析的實時性和科學(xué)性;同時代化整個裝置的管理水平,為全廠的現(xiàn)代化管理奠定堅實的基礎(chǔ)。4、3、3儀表選型(1)溫度儀表溫度遠(yuǎn)傳測量儀表,采用Pt100的鉑熱電阻;就地顯示溫度儀表,采用雙金屬溫度計。(2)壓力儀表壓力遠(yuǎn)傳測量儀表,主要采用普通壓力變送器和帶隔離裝置的壓力變送器;就地指示壓力表,采用普通的不銹鋼壓力表或隔膜式壓力表。(3)流量儀表遠(yuǎn)傳的流量儀表,對于導(dǎo)電性較強的腐蝕性介質(zhì)通常采用帶襯里的流通式電磁流量計,導(dǎo)電率較低的工藝介質(zhì)采用渦街流量計,對于小流量的測量點采用金屬轉(zhuǎn)子流量計或節(jié)流裝置;就地指示流量計,采用金屬管轉(zhuǎn)子流量計。(4)液位儀表常溫、常壓的儲槽采用頂裝超聲波或雷達(dá)非接觸式液位變送器;對于溫度較高的設(shè)備采用防掛料頂裝式兩線制射頻導(dǎo)納液位變送器;對于塔釜液位的測量則采用負(fù)壓側(cè)帶遠(yuǎn)傳裝置法蘭式液位變送器。(5)分析儀表pH值測量選用兩線制pH值變送器;游離氯測量采用ORP智能式氧化還原兩線制變送器;成品堿濃度測量采用振動式濃度變送器;淡鹽水濃度測量采用電磁式濃度變送器。(6)調(diào)節(jié)閥普通工況采用柱塞型閥芯P孔單座調(diào)節(jié)閥;高差壓的減壓閥采用套筒導(dǎo)向多級減壓降噪調(diào)節(jié)閥:流通能力大、泄露等級要求不高的場合采用雙座調(diào)節(jié)閥,或偏心旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)閥;對于強腐蝕性介質(zhì)選用襯塑閥或全塑閥;用于腐蝕性的劇毒介質(zhì)可采用波紋管密封的結(jié)構(gòu)形式,普通介質(zhì)采用填料密封式結(jié)構(gòu)。4、4主要設(shè)備的選擇(1)戈爾膜過濾器本設(shè)備是鹽水過濾的主要設(shè)備,屬專利技術(shù),本設(shè)計按戈爾公司提供成套設(shè)備考慮。設(shè)備材料根據(jù)工藝介質(zhì)的腐蝕情況進行選擇,與鹽酸、次氯酸鉀、三氯化鐵介質(zhì)接觸的設(shè)備材料選用玻璃鋼(FRP)或聚氯乙烯(PVC)制設(shè)備;過濾后的鹽水(精鹽水)選用玻璃鋼(FRP),其余選用碳鋼或碳鋼襯里,主要設(shè)備包括預(yù)處理器、澄清桶、鹽泥壓濾機。(2)鰲合樹脂塔本設(shè)備是鹽水二次精制的主要設(shè)備,殼體材料為CS+HRL,共兩臺。正常情況下,兩塔串聯(lián)運行,當(dāng)一塔樹脂失去活性時,一塔工作,另一塔再生。(3)電解槽本裝置暫按德國伍得公司的復(fù)極式電解槽考慮。其主要特點為:低電耗,其電解槽所采用的結(jié)構(gòu)形式和陰、陽極的材料,使其能保證低的電壓降;高的電流密度,由于電解槽設(shè)計合理,低的結(jié)構(gòu)電壓及在電解槽里穩(wěn)定有效的氣體分離,該電解槽能在高電流密度下正常運行;壽命長,由于采用了特殊的鈦合金為陽極,鎳作為陰極,使該電解槽耐用持久;可調(diào)整的膜極距:可見的流體流動,便于掌握電解槽內(nèi)的運行情況。(4)氯化氫合成爐選用SSL-130型石墨二合一爐一臺,以及所配套的YKB型121平方米換熱器一臺,YKX一級與二級吸收器各一臺。SSL-130型石墨二合一爐的特點是:.生產(chǎn)氯化氫純度≥93%;.二合一石墨爐內(nèi)操作壓力≤0.12MPa;.氯化氫經(jīng)冷卻器出口溫度≤40℃;.氯、氫合成后的氯化氫中游離氯的含量為零;.生產(chǎn)彈性范圍大:20%~115%;.所有石墨材料均選用高密度石墨,采用改性樹脂侵漬并通過特殊的高溫炭化處理,以達(dá)到耐高溫;.尾氣中氯化氫的含量小于10ppm;.氯化氫輸送為正壓輸送。序號 名稱及規(guī)格 材料 單位 數(shù)量 能力 規(guī)格 單價 合計(萬元) (萬元)一 鹽水一次精制1 化鹽桶 鋼襯膠 臺 4 180t/日 Φ4500×6000 8 322 反應(yīng)器 鋼襯膠 臺 4 180t/日 Φ4500×6000 8 323 澄清桶 鋼襯膠 臺 2 260t/日20 404 次氯酸鉀高位槽 鋼襯膠 臺 11500×1500×3000 7 75 鹽水中和槽 PVC 臺 4 180t/日 1500×1500×4500 8 326 精鹽水貯槽 鋼襯膠 臺 3 150t/日 3000×3000×5000 10 307 板框壓濾機 復(fù)合橡膠板 臺 2 30 608 配水槽 鋼襯膠 臺 13000×3000×4500 12 129 壓濾水槽 鋼襯膠 臺 13000×3000×4500 12 1210 粗鹽水槽 鋼襯膠 臺 13000×3000×4500 12 1211 鹽泥槽 碳鋼 臺 13000×3000×4500 12 1212 反沖洗水槽 鋼材膠 臺 13000×3000×4500 15 1513 清鹽水高位槽 鋼襯膠 臺 13000×3000×4500 12 1214 氯化鋇配制槽 鋼襯膠 臺 13000×3000×4500 12 1215 碳酸鉀配制槽 鋼襯膠 臺 13000×3000×4500 12 1216 戈爾過濾器 鋼襯膠 臺 3F80m2 120 36017 氯化鋇高位