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一次盐水精制工艺


开题报告

1.选题意义。 2.国内外研究现状。

3.主要研究内容。
4.技术方法。

2

氯碱工艺生产过程中,无论采用海盐、湖盐、岩盐 或卤水中的那一种原料,都含有Ca2+、Mg2+、SO2-等无机杂 质,以及细菌、藻类残体、腐殖酸等天然有机物和机械杂 质。这些杂质在化盐时会被带入盐水系统中,如不去除将 会造成离子膜的损伤,从而使其效率下降,破坏电解槽的 正常生产,并使离子膜的寿命大幅度缩短。盐水中一些杂 质会在电解槽中产生副反应,降低阳极电流效率槽电压升 高、膜寿命缩短,严重时会造成停车。精盐水的质量直接 关系后序工段的安全、 稳定、 高效运行,,并对阳极寿 命产生影响。因此,精盐水的质量直接关系后序工段的安 全、 稳定、 高效运行,,并对阳极寿命产生影响。盐水 必须进行精制操作除去盐水中的大量杂质,生产满足离子 膜电解槽运行要求的精制盐水。◎

盐水精制是将盐水中的有害物质通过特定工艺技术除 掉,以达到离子膜电解槽的使用要求。去除这些离子的技 术有很多,近年来采用膜法处理盐水过滤和SO42-去除技术 提高了氯碱企业的整体技术装置水平,也为高电流密度电 解槽的应用打下了良好的基础。20世纪90年代中国引进离 子膜法烧碱生产技术后,一次盐水精制工艺广泛采用“道 儿澄清桶+沙滤+预涂过滤”法。到90年代末期,随着膜法 盐水精制过滤技术在氯碱行业的应用,“浮上澄清+有机 聚合物膜”过滤技术得到了迅速发展,一次盐水质量大幅 度提高,有机膜法盐水精制对离子膜制碱技术在中国的大 规模应用有着不可磨灭的贡献。


①无机离子的去除 ②有机物的去除 ③机械杂质的去除



①陶瓷膜法盐水处理

无机膜陶瓷是采用高纯净无机陶瓷材料经特殊 工艺,采用高技术手段烧结而成的非对称膜,呈管 状及多通道状。盐水经一步精制反应,充分反应的 粗盐水进入陶瓷膜盐水过滤器,采用高效的“错流” 过滤方式去除精制反应后的全部悬浮粒子,保证精 制盐水中的w(SS)在5×10-7以下,直接送离子膜电 解槽二次盐水精制。



②凯膜过滤技术
a.进液盐水中的悬浮物大于500mg/L,出液精盐水SS小于1mg/L,直 接进入离子交换树脂塔。B.前反应桶中加入NaClO消解原盐水带入 的有机物,NaOH与Mg2+反应生成Mg(OH)2。反应后盐水经溶气加入 FeCl3进入预处理器。C.溶气后的盐水在预处理器中经减压后释放出 细小汽泡,此时FeCl3生成有絮凝作用的Fe(OH)3可以捕捉汽泡、 Mg(OH)2及有机物等轻质物质形成泡沫上浮于预处理器表层,盐水中 重质的杂质沉入预处理器底部,上下部定时排泥。处理后的盐水进 入后反应桶。D.在后反应桶中加入Na2CO3与Ca2+生成CaCO3,此时盐 水中的钙镁比远大于10,进入膜过滤器后CaCO3与剩余的Mg(OH)2及 Fe(OH)3被阻隔在膜表面,当滤饼达到一定量后过滤器提供轻微的负 压反冲,由于光滑的膜表面具有不粘性,滤饼完全脱离,最终自过 滤器底部排出。精盐水通过膜自过滤器上部排出至精盐水罐。

课题研究的方案设计
盐水精制基本都是经过化盐、精制、澄清、过 滤、重饱和及预热、中和、盐泥洗涤处理等过程, 制的纯净的精制盐水供隔膜电解槽使用。现以采用 道儿型澄清桶和重力式沙滤器的盐水精制工艺流程 为例,概述如下。

方法、手段
①钙的去除,Ca2+一般是以硫酸钙或氯化钙的形式 存在于粗盐水中。精制时,向粗盐水盐水中加入碳 酸钠溶液,使盐水中的Ca2+生成 不溶性的碳酸钙 沉淀。 ②镁和铁的去除,镁和铁通常以氯化物的形式存在 于粗盐水中,加入烧碱溶液即生成不溶性的氢氧化 镁和氢氧化铁。 ③硫酸根的去除,包括钙盐法和钡盐法。 ④钙盐法 根据蒸发工序回收盐水的SO42-含量,加 入含30%——35%的CaCl2水溶液,而生成石膏沉淀。

⑤钡盐法 盐水中的SO42-与BaCl2或BaCO3 反应生成BaSO4沉淀而除去。 ⑥铵的去除,精制盐水在用盐酸中和之前, 即pH>9时,加入次氯酸钠水溶液,使盐水 中的铵盐物质转变为易挥发的单氯胺 NH4Cl,在用压缩空气吹除,控制盐水中含 有的有效氯,就能使盐水中的NH3<1×10-6 。 ⑦有机杂质的去除,通过加入次氯酸钠将 有机物氧化分解为二氧化碳和水来去除。

技术路线、可行性论证
盐水的澄清 带有悬浮物的混浊盐水必须在分离出沉淀颗粒后 才能得到清澈的精制盐水。对盐水而言,对于悬浮的沉淀则是沉降 。分离悬浮颗粒的方法有重力沉降法和浮上沉降法 ①重力沉降法 沉淀颗粒在重力的作用下,克服盐水的浮力和曳力 而向下运动,并置换相当容积的液体,然后在容器的底部聚集成为 浓缩的泥浆。 ②浮上澄清法 浮上澄清法是在加压下将空气溶解在带有悬浮物的 粗盐水中,然后突然减压,溶解的空气在形成微小的气泡释出,并 在凝聚剂的作用下,附聚在沉淀的颗粒上,因而比重大大低于盐水 ,其在盐水中的浮力大于沉淀颗粒本身的重力和盐水的重力,于是 以一定的速度向上浮起,并从澄清桶的上部排出。少量比重较大的 沙粒则澄积于桶底,定时排出。

③清盐水的过滤 从澄清桶溢流出来的精制,有时仍有少 量细微的悬浮物,需要经过滤砂进一步净化。常用的盐水 过滤器有虹吸式和重力式两种。虹吸式过滤器具有无人操 作,节省动力和投资少等优点,应用较为普遍。 ④精盐水的重饱和与预热 氯在盐水中的溶解度随着盐水 中NaCl浓度的增加或温度的升高而减少。盐水的电导值刚 好相反,即随着盐水中的NaCl浓度的增加或温度的升高而 增加。为了减少氯的损失,抑制相应的不良反应,并提高 盐水的电导值,降低槽电压,长将精盐水通过精制的固体 盐层,如烧碱蒸发所得的回收盐或真空精制盐,使盐水中 NaCl的浓度重新达到饱和,并经过换热设备将精盐水加热 到80℃左右。

⑤精盐水的中和 盐水精制时为了反应完全,使不溶 解的沉淀析出,而加入过量碱。精盐水中的过量碱在 电解过程中会产生下列一些不良的副反应。因而为了 提高电流效率,抑制有害的副反应,往往用盐酸中和 精制盐水中的过量碱,调整pH值为7——8,甚至采用 pH为4——6的酸性盐水。 盐泥的洗涤、过滤和利用 从澄清同底部排出的盐泥 约含有原盐300g/L,每吨100%的NaOH约排出泥浆 0.3——0.9m3。为了降低原盐消耗定额,避免盐泥浆 中的NaCl外流污染环境,一般采用多层洗泥桶或自动 板框压滤机回收原盐,并将废弃的盐泥加以利用。

主要进度安排:
第一阶段 了解项目背景,查阅氯碱工艺的相关 文献,熟悉氯碱工艺的生产流程,及发展前景。 第二阶段 在指导老师指导下完成开题报考和文 献综述。 第三阶段 开始对一次盐水工艺进行设计。 第四阶段 明确各个工段的要求、处理方法、及 意义。达到预计的目标,进行论文撰写 第五阶段 完成论文,并且对论文进行修改。 第六阶段 论文定稿,打印,并对论文进行答辩。

参考文献:
1王静、胡久平主编·烧碱与聚氯乙烯生产技术 北京:中国石化出版社,2012.1 2程殿彬·离子膜制碱生产技术【M】北京:化学 工业出版社,1998 3云南化工厂·离子膜法烧碱工艺技术规程 云南 化工厂出版社2000 4氯碱工艺学 化学工业出版社1990——528页 5中国氯碱工业协会组织写,程殿彬编·离子膜 法制碱生产技术 化学工业出版社2010-10-01


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