在离子膜制碱工艺中,由于硫酸根在电解过程中无法透过离子膜,因此硫酸根在盐水系统中不断积累。同时为了消除淡盐水系统中游离氯对设备、工艺管线等的危害,在系统中又加入亚硫酸钠,亚硫酸根被氧化后以硫酸根的形式同样积累于盐水系统中。当电解槽淡盐水中积累的SO42-含量超过7g/L时,就会在电解过程中于阳极释放电子,在消耗了电能的同时同样会产生游离态的氧并产生氧气,这对阳极会产生很大的破坏。工艺规定进入离子膜电槽的饱和精制盐水其SO42- 含量不得超过5g/ l。因此,对一次盐水精制必须除去硫酸根。
现有装置采用氯化钡法除硝,其优点为:除硝工艺简单、设备投资少、除硝彻底、操作管理方便。缺点为:运行费用高、氯化钡有毒、废渣盐泥产生二次污染。
采用先进的膜法除硝工艺技术替代传统的钡法除硝工艺,依据纳滤膜对硫酸钠、氯化钠的渗透压不同,实现氯化钠与硫酸钠的分离。纳滤膜分离是物理过程,几乎不需要消耗除硝药剂,与氯化钡法除硝相比可以节省大量的药剂成本,并可将硫酸钠回收副产元明粉,运行费用主要是膜分离需要的高压泵电力消耗以及膜的更换费用,技术先进,运行成本低。
根据盐水系统的水平衡,现有盐水工艺卤水用量仅能达到25%,为了最大限度的使用卤水;采用淡盐水蒸发可以使来自电解槽的淡盐水含NaCl从200g/l达到饱和的305±5g/l,如此工艺改变可以最大限度的使用液体盐达到85~90%,仅需平衡卤水(氯化钠~280 g/l)饱和使用少量固盐,从而降低固盐对制碱成本的影响,采用淡盐水蒸发可以实现用卤量最大化目标。
综上所述,南化公司离子膜烧碱装置利用卤水替代固盐、采用先进的膜法除硝和淡盐水蒸发技术,可以降低生产成本、提高企业经济效益、增强市场竞争力,该项目建设是必要的。
1.3项目建设的可能性
1.3.1 工艺技术的依托
膜法除硝工艺采用凯膜公司CIM膜法除硝+冷冻制芒硝+MPE制元明粉工艺。凯膜公司自2004年开始研制生产淡盐水除硝用专业化纳米膜,至2006年完成工业化试验,同年凯膜公司与加拿大凯梅蒂克斯公司进行强强联合,合作以后两家公司针对中国氯碱行业淡盐水实际原料ORP和pH操作指标,汲取SRS在实际运行中的教训,对膜法除硝技术进行了整体工艺流程改进和膜产品更新换代,推出第二代CIM膜法除硝新工艺,至今新工艺已经签约54个项目,合计去除硫酸钠26263kg/h,目前已经投产运行38个,膜的使用寿命最长自投运至今已近5年仍在正常使用。凯膜公司依据膜生产配方成功研发出适用于“Dow-Hyflux Filtech CIM”中性纳滤膜清洗和活性恢复技术,在膜质保期外,可以进一步提供除硝生产运行中膜清洗和膜活性恢复的技术服务,可进一步延长膜的实际使用寿命。
冷冻除硝技术是氯碱行业内的成熟技术,凯膜公司在此基础上开发了高温氟利昂冷冻系统。当硫酸钠达到60~70g/L时将浓缩液引入冷冻系统,硫酸钠的温度平衡体系建立在5℃左右,氟利昂的蒸发温度为-2~0℃,属于高温蒸发,较氟利昂的蒸发温度为-15℃的中温蒸发机组,整个系统的能耗降低约45%。
MPE制元明粉技术,利用氯碱企业富余的低温位热水或低压蒸汽为热源,采用专有的MPE高效蒸发器对膜法除硝冷冻单元副产的芒硝热熔蒸发,使硫酸钠再结晶生产无水硫酸钠即元明粉固体,其工艺流程简单,操作管理方便,高效节能。
1.3.2公用工程的依托
本项目建设地点位于南化公司内,配套有较完善的公用工程系统。
(1)生产水及生活水:生产水及生活水由南化公司水厂供给,水源为长江地表水。生产水供水能力为12000m3/h,供水压力最大为 0.3MPa(表);生活水供水能力为 6120 m3/h,供水压力最大为 0.32MPa(表)。改造项目不需增加生产水和生活用水。 年产10万吨离子膜烧碱膜法除硝工艺设计(4):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_8379.html