工艺技术方案

4工艺技术方案

4.1氢氧化钾装置

4.1.1一次盐水精制工艺技术方案选择

目前一次盐水精制有传统的澄清桶工艺与薄膜液体过滤工艺两种工

艺。

(1)传统的盐水精制工艺

传统的盐水精制工艺是：先将粗盐水加精制剂反应后经澄清桶澄清，

再经砂滤器和a-纤维素预涂型过滤器过滤后进入螯合树脂塔系统。该工

艺所需澄清桶庞大、占地多，为了达到好的澄清成效，须保证粗盐水中C

a/Mg大于1,但工艺成熟、可靠、操作稳固。

(2)膜液体过滤工艺

流体通过滤元件，固液分离一次完成，得到几乎不含固态物质的液

体。与传统澄清桶工艺相比，薄膜液体过滤工艺不需大型的澄清桶、砂滤

器和a-纤维素预涂型过滤器等设备。但由于膜的开孔率极高，孔径小，

过滤速度要紧由滤膜表面形成的滤饼透滤性能所决定，因此对颗粒大、刚

性较好的CaCO3等不溶物有专门好的滤出性能。而有机高分子、菌、藻

类以及Mg(0H)2(专门是胶体形状)则对滤速有较大阻碍。因而在应用

膜过滤时需设置小的澄清桶先除SO42-,再设置浮现桶，并投加化学品K

CIO、FeC13,以尽可能去除有机物和减少Mg(OH)2的比例，以获得中意

的过滤速度。也正由于粗盐水中的杂质是分不去除的，该工艺对原盐的要

求低于传统澄清桶工艺。其缺点是流程长、操作复杂。

两种工艺各有优缺点，从技术方案的成熟、可靠和操作稳固和满足可

研设计进度考虑，本项目在可行性时期采纳传统的澄清桶工艺，最终采纳

何种工艺路线在工程设计时期再落实。

4.1.2电解(含二次盐水精制及淡盐水脱氯)工艺技术方案选择

(1)电解

采纳氯化钾溶液电解制氢氧化钾、氯气和氢气的方法有三种，即水银

法、隔膜法和离子膜法。

因为汞污染严峻，国内又无完全治理的方法，我国已取消了水银法电

解，不再予以考虑。

隔膜法又分石墨阳极电解槽和金属阳极电解槽。石墨阳极电解槽由于

铅污染严峻、电耗高、劳动强度大的缺点，目前已逐步剔除。金属阳极电

解槽尽管克服了石墨阳极电解槽铅污染严峻、电耗高的缺点，但仍存在石

棉绒污染、产品质量差、能耗较高、操作治理复杂、劳动强度较大、技术

落后等不足。

离子膜法是目前世界上工业化生产中最先进的一项技术，与隔膜法、

水解法相比，本方法具有能耗低，产品质量高、三废污染小（无隔膜法的

石棉绒和水银法的汞污染，为清洁工艺）、成本低及操作治理方便等优

点，故本项目采纳离子膜法。

离子膜电解技术分为复极式和单极式两类。复极式电解槽和单极式电

解槽要紧特点比较下表4-1-1：

表4-1-1复极槽和单槽的特点比较表

项目

复极式单极式

槽型

通电情形小电流、高电压大电流、低电压

槽间电流分布平均欠平均

汇流铜排电槽之间用量较少较多

电解槽容量便于加大容量不易

电槽占地面积同样规模较小较大

电槽组装、折卸较简单较复杂

整流效率较高较低

电流泄漏较大（可加措施）较小

膜利用率较高较低

阴、阳极材料均好均好

项目

复极式单极式

槽型

投资较低较高

从当前世界离子膜电解技术进展来看，采纳自然循环复极式电槽，高

电流密度，大型化是其方向。故本项目采纳自然循环高电流密度复极槽技

术。

(2)二次盐水精制

离子膜电解对盐水的质量要求高，从一次盐水工序来的过滤精盐水还

需通过离子交换，进一步降低Ca、Mg离子。

离子交换树脂塔有两塔流程和三塔流程之分。对大中型项目，宜采纳

三塔流程。故本项目选用三台离子交换树脂塔，正常情形下两塔串联运

行，一塔再生。

(3)淡盐水脱氯

离子膜电解槽排出的淡盐水含有游离氯，腐蚀性高，必须脱除游离氯

后才能送回一次盐水工序进行重饱和。

淡盐水脱氯目前有下述几种方法：

a.压缩空气吹除

b.真空脱氯

鉴于压缩空气吹除产生浓度低的氯气，降低了氯气利用率，对规模较

大的装置不适用，故本项目采纳真空脱氯。

真空脱氯分蒸气喷射、氯水喷射和真空泵三种，从节能和运行稳固动

身本项目采纳能耗较低、操作稳固的真空泵作为真空源。

经真空脱氯后的淡盐水含游离氯W30mg/l。然后加亚硫酸钾进行化学

脱氯以除净游离氯。

4.1.3碱液浓缩工艺技术方案选择

碱液浓缩有逆流和顺流之分，也有单效、双效和三效之区不，关于中

等偏大的规模，既可采纳双效，也可采纳三效，综合考虑能耗与投资，本

项目采纳双效逆流降膜蒸发较为合理。

4.1.4固碱工艺技术方案选择

固碱生产有大锅法和降膜法两种工艺。传统的大锅法虽有操作简便、

成熟可靠等特点而被用于隔膜电解法生产的碱液为原料的固碱生产。然而

由于其操作强度大、生产条件恶劣、环境条件差、不安全、间断生产、能

耗高等缺点，在国外已被剔除。另外采纳离子膜法电解工艺制得的系高纯

度的碱液，如用大锅法还存在被污染而变成含多种重金属的固碱而降低在

市场中的竞争力。在七十年代以降膜法生产固碱的技术被开发以来，已广

泛用于固碱的生产。降膜法生产固碱的能耗低于大锅法，而且生产环境

好、连续生产便于操纵。

氢氧化钾固碱的加工有桶碱和片碱两种方法。桶碱包装容易但使用专

门苦恼，白费大量高质量的镀锌铁皮还有被污染的危险，现已较少使用。

故本项目采纳降膜法生产片装固碱。

4.1.5氯气干燥工艺技术方案选择

氯气干燥有填料塔+泡沫塔，三台或四台填料塔以及填料塔+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

小规模装置还有使用；而三台或四台填料塔流程，设备多、占地大，投资

高。从而使填料塔+泡罩塔流程得以迅速进展，该技术有以下优点：

(1)氯气干燥效率高(可使氯气中含水小于50ppm),因而大大延长了

设备操作运行寿命，减少了修理工作量。

(2)设备台数少，整个系统只有1台填料干燥塔、1台泡罩干燥塔、1

台循环泵、1台板式换热器，与要达到相同成效的三台或四台填料塔相

比，少7〜9台设备。因而占地小、投资省、操作简单。

本项目拟采纳填料塔+泡罩塔技术。

4.1.6氢气处理工艺技术方案选择

由于电解槽出来的氢气温度较高，其中含有大量饱和水蒸汽，同时还

带有碱雾等杂质。需通过洗涤和冷却，使其中所带的碱雾被洗涤掉，同时

气体温度也得到降低，所含的饱和水蒸汽被冷凝下来，使氢气得到净化。

目前国内大多数氯碱厂采纳的是生产上水或含碱循环水直截了当喷淋洗涤

冷却的方法，如用生产上水，排水量大，只能在小规模装置使用，如采纳

含碱循环水，需要单独设置循环水系统，必将增加投资。为此本项目采纳

中国成达工程公司设计的填料塔洗涤冷却的技术。

4.1.7氯化氢及盐酸工艺技术方案选择

氯化氢的生产一样采纳二合一炉直截了当生产氯化氢气体，现在国内

二合一炉已有较成熟的技术。合成炉形式有一般的冷却水冷却、热量回收

副产热水和热量回收副产蒸汽三种形式。

国内外生产盐酸的方法有三种，即三合一工艺；热回收分体式工艺；

分体式工艺。

(1)三合一工艺具有工艺流程短，操作简单等优点，但设备修理量较

大。

(2)热回收分体式工艺具有操作容易，设备修理简单，热回收利用率高

等优点，但工艺流程较长，设备加工要求高。

(3)分体工艺具有操作容易、设备修理简单、产品质量操纵容易等优

点，但工艺流程较长。

考虑本装置要紧以生产氯化氢气体作为氯乙烯的原料，而盐酸要紧以

自用为目的，故本项目拟采纳热量回收副产蒸汽的二合一炉生产氯化氢气

体，大部分直截了当送氯乙烯装置作为原料，另按需要引入部分氯化氢气

体进入氯化氢吸取单元生产高纯盐酸供钾碱装置生产自用。氯化氢吸取单

元同时还作为下游装置紧急停车后事故氯化氢气体的处理设施。

4.1.8引进技术及设备的范畴和内容

目前世界上拥有离子膜法电解技术的专利商专门多，如美国的ELTE

CH公司、日本的旭化成、日本氯工程公司、英国的ICI公司、德国伍德

公司、伍德公司和意大利迪诺拉公司合资的伍德诺拉公司以及引进了旭化

成技术的北京化工机械厂，上述各家技术各有特点，没有绝对优势。采纳

哪家技术，需通过技术交流、现场考察和合同谈判，综合比较后确定。现

时期暂按引进日本的旭化成公司的电解技术和设备考虑。

关于蒸发固碱技术，瑞士BETERAMS公司仍处于领先地位，本项目

暂按引进瑞士BETERAMS公司的技术和部分设备考虑。

除电解和蒸发技术和设备外，还需引进国内无法解决的专门设备和专

门材料如二次盐水过滤器，脱氯真空泵，氯气压缩机、熔融碱管等。引进

设备范畴见下表4-1-2。

表4-1-2引进设备范畴

序号引进内容

1二次盐水过滤器

2主体给料泵

3离子交换树脂塔（含树脂）

4树脂过滤器

5电解槽及其附件（包括部分修槽设备和工具）

6离子膜

7碱液循环泵

8脱氯真空泵

9氯气压缩机

10浓碱泵

11碱预热器、碱液换热器

12降膜蒸发器

13降膜浓缩器

14熔融碱阀和管道

15熔盐加热炉系统（包括烧嘴和操纵系统）

16熔盐泵、熔盐阀和熔盐管

17片碱机、包装称及附属专门设备

18程控阀和专门外表

4.1.9工艺流程及消耗定额

工艺流程简述

（1）一次盐水工序

原盐经皮带运输机送入溶盐槽，用化盐水槽来的化盐水溶解制得饱和

粗盐水。

粗盐水经粗盐水溜槽进入精制反应槽与定量加入的BaC12、K2CO3和

KOH反应，然后进入凝聚反应槽与凝聚剂反应后进入澄清桶澄清。

从澄清桶上部溢流出的澄清盐水经一次盐水过滤器(砂滤器)和二次

盐水过滤器过滤后得过滤精盐水送电解工序。从澄清桶底部排出的沉淀物

BaSO4、CaCO3和Mg(OH)2送至盐泥压滤机压滤，回收的盐水用作化

盐用，滤饼用汽车送出界区。

(2)电解工序

电解工序包括二次盐水精制、电解和淡盐水脱氯三部分。

a.二次盐水精制

一次盐水工序来的过滤精盐水进入离子交换树脂塔进一步将盐水中微

量Ca2+、Mg2+等多价阳离子除去，使其含量小于规定值。从离子交换树

脂塔出来的二次精盐水进入盐水高位槽，然后自流进入电解槽。

b.电解

二次精盐水在电解槽的阳极室进行电解被分解产生氯气。反应式如下

所示：

KC1-efK++1/2C12t

电解后的低浓度盐水称为淡盐水送脱氯塔脱氯。

在电解阴极室，水被分解产生氢气，反应式如下：

H2O+efOH-+1/2H2t

OH-与由阳极室迁移来的K+结合生成32%碱溶液。

电槽阴极室生成的32%碱液流入碱液受槽后分为两部分。一部份碱液

通过加入纯水来操纵碱液浓度后循环回到电解槽；另一部份则送蒸发片碱

工序。

电解槽阳极室和阴极室产生的C12和H2被分不送至氯处理和氢处理

工序。

c.淡盐水脱氯

电解产生的淡盐水进入脱氯塔，在真空下溶解在淡盐水中的游离氯被

脱出，脱氯后的淡盐水含游离氯约30mg/l经加入碱调剂PH后加入K2so

3溶液进一步除去游离氯。脱氯后的淡盐水送至一次盐水工序。脱氯分离

出的氯气经脱氯冷凝器冷却、分离水分后由真空泵送氯气总管。

(3)蒸发片碱工序

从电解工序来的32%KOH,通过双效效逆流降膜蒸发后，使碱液中K

0H浓度达48%,一部分送至浓缩单元生产片碱，另一部分送碳酸钾装置

或经冷却后进入48%液碱槽贮存。蒸发单元采纳蒸汽做II效蒸发器热源，

II效蒸发器中产生的二次蒸汽又作为I效蒸发器的热源。

48%的碱液再经降膜预浓缩器和浓缩器浓缩成熔融碱。熔融碱经片碱

机冷却制片后，包装出售。

降膜浓缩器采纳熔盐作为热载体，在系统中循环使用，熔盐的加热采

纳天然气。降膜浓缩器中产生的二次蒸汽作为降膜预浓缩器，故系统中不

需外加蒸汽，热利用率高。

(4)氯气处理工序

从电解工序来的湿氯气先经氯气洗涤塔洗涤后，进入氯气冷却器以冷

冻水进行冷却，使氯气温度冷到12〜15(,经水雾分离器送到填料塔与

硫酸逆流接触进行第一步脱水，从填料塔出来的氯气再送到泡罩塔与浓硫

酸进行逆流接触进一步脱水，从泡罩塔出来后的氯气经酸雾捕沫器后，其

氯中含水量低于50PPm,然后经氯气压缩机压缩加压后送氯气用户。

干燥过程中产生的稀硫酸通过浓缩装置提浓后循环使用。不足部分由

外购浓硫酸补充。

(5)废气处理工序

装置开停车及事故状态时的氯气先在吸取塔内用循环槽来的吸取碱液

进行吸取，吸取反应后的尾气再进入尾气塔进一步用碱液吸取，使排出尾

气达标后经风机在25m高处排至大气。同时可按照市场需要将吸取液制

成10%NaC10产品。

(6)氢气处理单元

由电解工序来的湿氢气，温度约852,进入氢气洗涤塔下部，与塔

内喷淋冷却水直截了当进行冷却和洗涤，氢气中所含碱雾及蒸汽冷凝水被

冷却水带走，氢气温度降至45。(2。再送入氢气压缩机增压至0.15MPa.G,

温度约6(rc,再经I、n段氢气冷却器冷却至i(rc,除去一定的水分

后，送至分配台，最后送出界区。开车时浓度较低的氢气经氢气分配台的

放空管道和氢气阻火器排入大气。

(7)液氯工序

自氯氢处理工序来的氯气进入液化器，在液化器中，氯气与致冷剂换

热被液化，经液氯分离器分离后，液氯流入液氯贮槽，再经液氯泵加压后

装瓶。

液氯分离器顶部出来的不凝气，经分配台送往废气处理或HC1合成及

高纯盐酸工序。

(8)氯化氢合成及高纯盐酸工序

氯气处理工序的氯气及液氯工序的液化尾气经氯气缓冲罐和氯气管道

阻火器、氢气处理工序的氢气经氢气缓冲罐和氢气管道阻火器分不送入二

合一石墨合成炉，在炉内进行燃烧，生成氯化氢气体。生成的氯化氢气体

经氯化氢冷却水槽和氯化氢冷却器冷却后通过氯化氢分配台部分送VCM

装置作原料，部分送高纯盐酸吸取系统。

(9)消耗定额

32%KOH

32%KOH消耗定额(包括一次盐水、二次盐水精制及电解、氯气处

理、废气处理和氢气处理)详见下表4-1-3。

表4-1-332%KOH消耗定额(以1吨100%KOH计)

序号名称及技术规格单位数量备注

1原盐(KC197.39%)kg1390

2碳酸钾(K2c03298%)kg8

3高纯盐酸(31%HC1,折100%HCl)kg46

4氯化银(BaC12.2H2O^98%)kg7

序号名称及技术规格单位数量备注

5亚硫酸钾K2so3295%kg1.5

6纯水电阻率21Xl()5Q_cmm32.8

7离子交换树脂10.0091

8过滤助剂（a-纤维素）kg0.29

9凝聚剂（TXY）kg0.03

10钾碱（KOH以100%计）kg40

11低压蒸汽0.3Mpa（G）t0.5

12循环水△t=10℃m396

13生产上水25℃m33

14硫酸98%kg15.0

15动力电380VkWh15()

16直流电耗DCKWh1580

17离了膜m20.006

18外表空气0.6MpaGNm327

19工艺空气0.6MpaGNm3/h400间断

20氮气0.6MpaGNm3/h400开停车

21冷冻水+10℃At=3℃m312

22钾碱（KOH以100%计）Kg/次2800开或停

车一次

蒸发（KOH溶液从32%浓缩到48%）

蒸发消耗定额详见下表4-1-4。

表4-1-4蒸发消耗定额（以每吨100%KOH计）

序号名称及技术规格单位数量备注

132%KOHkg3125

2中压蒸汽0.9MpaGkg750

3循环水△t=10℃m345

4纯水电阻率21X105Q-cmm30.4

5生产上水25℃m30.4

序号名称及技术规格单位数量备注

6外表空气Nm32

7动力电380VkWh7.5

片碱（KOH溶液从48%浓缩到95%）

片碱消耗定额详见下表4-1-5。

表4-1-5片碱消耗定额（以每吨100%KOH计）

序号名称及技术规格单位数量备注

148%KOHkg2080

2燃料热值kJ3.6X106

3熔盐（一次填充）kg

4动力电（380V）kWh55

5食糖kg0.25

6循环水△t=10℃m335

7氮气Nm32

8外表空气Nm38

液氯

液氯工序消耗定额详见下表4-l-6o

表4-1-6液氯工序消耗定额（以每吨100%液氯计）

序号名称及技术规格单位数量

1氯气C12=100%kg1003

2动力电（包括冷冻量）380VkWh95

3硫酸98%kg1.4

4外表空气Nm32

5循环水（冷冻机组用）△t=10Cm360

氯化氢及高纯盐酸

氯化氢合成及高纯盐酸工序消耗定额详见下表4-l-7o

表4-1-7氯化氢合成及高纯盐酸工序消耗定额

序号名称及技术规格单位数量

序号名称及技术规格单位数量

氯化氢（以每吨100%氯化氢计）

1氯气C12=100%kg980

2氢气H2=100%kg30

3循环水△t=10℃m34

4软水（回收热量副产蒸汽用）m30.75

高纯盐酸（以每吨31%HC1计）

1氯气02=100%kg305

2氢气H2=100%kg9.5

3纯水电阻率21X105Q-cmm30.85

4循环水△t=10℃m340

5动力电380VkWh10

4.1.10要紧设备方案

（1）要紧设备的选型

a.电解槽

离子膜电解槽是离子膜技术的关键设备。本项目暂按日本旭化成的高

电流密度复极式电解槽考虑。其要紧规格如下：

电解槽型式ACILYZER-ML32NCH

每槽单元数98

设计电流密度4.70kA/m2

膜有效面积2.7m2

阳极材料钛/活性涂层

阴极材料模/活性涂层

整流器设计参数14.4kA/370V

b.石墨合成炉

石墨合成炉是提供VCM装置所需氯化氢原料的关键设备，VCM装置

和离子膜烧碱装置自用盐酸所需的氯化氢的总量约为225吨/天，结合国

内目前已有成熟的正压合成炉生产能力，选用单台生产能力大于80吨/天

的正压二合一石墨合成炉3+1套。

(2)要紧设备表

序号设备名称材料数量备注

、一次盐水工序

1精制反应槽Q235-A2

2凝聚反应槽Q235-A1

3化盐水换热器Ti1

4一次盐水过滤器Q235-A/FL1+1

5盐泥压滤机CS/PP1+1

6溶盐桶给料泵Ti1+1

7凝聚反应槽加料泵Ti1+1

8氯化钢溶液泵PVDF1

9碳酸钾溶液泵PVDF1

10凝聚剂泵PVDF1

11澄清桶泥浆泵UHMWPE2

12精盐水泵Ti1+1

13精盐水给料泵Ti1+1

14反洗盐水泵PVDF1+1

15盐泥压滤机给料泵UHMWPE1+1

16化盐水槽FRP1+1

17溶盐桶Q235-A/FL1

18氯化钢溶解槽Q235-A1

19碳酸钾溶解槽Q235-A1

20凝聚剂槽FRP1

21澄清桶Q235-A/FL1

22精盐水受槽FRP1

23精盐水槽FRP1

24泥浆受槽Q235-A1

序号设备名称材料数量备注

25反洗盐水槽Q235-A1

26泥浆贮槽Q235-A1

（二次盐水过滤）

1一次盐水槽FRP1

Q235-

2预涂槽1含搅拌

A/HRL

Q235-

3主体给料槽1含搅拌

A/HRL

4过滤盐水槽FRP1

5二次盐水过滤器CS/HRL1+1引进

6一次盐水泵Ti1+1

7预涂泵Ti1

8主体给料泵PP1+1引进

9盐水过滤器泥浆坑泵CI1

10过滤盐水泵Ti1+1

11盐水过滤器返洗泵Ti1

12碎+FRP含搅拌

盐水过滤器泥浆坑1

二二次盐水精制及电解工

序（包括脱氯）

（一）二次盐水精制

1树脂过滤器20/RLL1引进

2回收盐水槽FRP1

3废水槽FRP1

4盐水高位槽TA21

5盐水加热器TA22

6回收盐水泵CS+F41

7废水泵CS+F41

序号设备名称材料数量备注

8离子交换树脂塔16MnR/RLL3引进

9离子交换树脂捕集器16MnR/RLL1

(-)电解及修槽

1碱液中间槽Ni/Q235-A1

2盐酸槽FRP1

3纯水槽FRP1

4淡盐水受槽TA21

5碱液受槽N6+16MnR1

6碱液高位槽N6+16MnR1

7阳极液排放槽FRP1

8阴极液排放槽0Crl8Ni91

9碱液中间换热器N61

10外表冷却器TA21

11阴极液冷却器N61

12碱液中间槽泵20合金1+1

13盐酸泵PVDF1+1

14纯水泵304SS1+1

15淡盐水泵Ti1+1

16碱液泵Ni1+]引进

17阳极液排放槽泵Ti1

18阴极液排放槽泵20#合金1

Ti/A283Gr.

19电解槽6引进

C/Ni

20电解槽用吊车组合件1

油压动力单元

21组合件1套引进

（含泵、冷却器等）

序号设备名称材料数量备注

油压分配器（右）

276套引进

（含油缸和阀组）

油压分配器（左）

286套引进

（含油缸和阀组）

29修槽设备1套部分引进

30离子膜6x98张引进

（三）淡盐水脱氯

脱氯真空泵

1引进

含分离器和冷却器

2亚硫酸钠槽0Crl8Ni91含搅拌

3脱氯塔冷凝器TA2/16MnR1

4外表冷却器TA22

5脱氯盐水泵Ti1+1

6亚硫酸钠泵304SS1+1

7脱氯塔TA21

三蒸发固碱工序

(-)蒸发单元

1I效降膜蒸发器SS1引进

2n效降膜蒸发器LC-Ni/CS1引进

3碱换热器LC-Ni/CS1

4碱预热器LC-Ni/CS1引进

HAC-

5成品碱冷却器1

276/CS

632%KOH泵SS3161+1

743%KOH泵SS3161+1

848%KOH泵Ni1+1引进

948%KOH输送泵SS3161+1

序号设备名称材料数量备注

1032%KOH贮槽SS3161+1

1148%KOH贮槽SS3161+1

12表面冷凝器SS/CS1

13真空泵CS1+1

(-)浓缩、片碱单元

1降膜预蒸浓缩器Ni/SS1引进

2降膜浓缩器Ni/SS1引进

3闪蒸器Ni1引进

456%KOH泵Ni1+1引进

5片碱机Ni/SS/CS1引进

6冷却水冷却器SS304/CS1

7冷却水泵CS1+1

8冷却水槽16MnR1

9包装秤SS/CS1+1引进

10输送机SS/CS1

11封袋机CS1

12燃烧系统CS1引进

13助燃空气风机CS1引进

15Mo3/16M

14熔盐加热器1引进

o3

15助燃空气预热器CS1引进

16熔盐泵HRS1引进

17熔盐槽CS1

18熔盐

19烟道气烟囱CS1

20表面冷凝器SS/CS1

21真空泵CS1+1

序号设备名称材料数量备注

22冷凝水泵SS1+1

23冷凝水槽SS1

24糖液计量泵SS1+1引进

25糖溶解槽SS304L2含搅拌

四氯气处理工序

氯气压缩机组

1CI2成套引进

含冷却器和气液分离器

2氯水冷却器Ti1

3氯气冷却器Ti1

4循环酸冷却器HAC-2761

598%硫酸冷却器316L1

引进Monsanto

6水雾分离器FRP1

过滤元件

引进Monsanto

7酸捕沫器16MnR1

过滤元件

8氯水循环泵Ti1+1

9硫酸循环泵HAS-C1+1

1098%硫酸泵PVDF1+1

11浓硫酸泵PVDF1

12稀酸泵HAS-C1

13氯气洗涤塔FRP1

14填料干燥塔PVC/FRP1

15泡罩干燥塔PVC/FRP1

1698%硫酸贮槽Q235-B1

1798%硫酸高位槽Q235-A1

18稀酸贮槽PVC/FRP1

19稀硫酸回收单元组合件1套成套

序号设备名称材料数量备注

20单梁桥式吊车组合件1

五废气处理工序

1循环液冷却器Ti1

2尾气塔冷却器Ti1

3吸取塔FRP1

4尾气塔FRP1

5循环槽FRP1+1

6配碱循环槽FRP1+1

7成品贮槽FRP1

8NaOH贮槽SS3162

9吸取塔循环泵Ti1+1

10尾气塔循环泵Ti1+1

11成品输送泵Ti1

12NaOH泵SS3161

13风机Ti1+1

-X-氢气处理工序

氢气压缩机组

1CI2+1成套引进

含冷却器和氢水分离器

2氢气冷却器16MnR2

3循环液冷却器SS1

引进Monsanto

4水雾捕沫器16MnR1

过滤元件

5氢气洗涤塔16MnR1

6洗涤液循环泵304SS1+1

7冷凝水收集槽Q235-A1

序号设备名称材料数量备注

8单梁桥式吊车组合件1防爆

七液氯工序

氯气液化装置

1含螺杆式冷凝机组、液组合1+2

化器、液氯分离器

2硫酸冷却器201

3吊车CS1

4液氯泵16Mn1+1

5液环泵CI1+1

6试压泵CS1

7硫酸分离器16MnR1

8液氯贮槽16MnDR3+1

9液氯汽化器16MnDR1+1

10排污槽16MnDR1

11中和槽PVC1

12废气缓冲罐16MnR1

13磅秤CI4+1带过装报警仪

14液氯钢瓶16MnR40

16MnR100

氯化氢合成及高纯盐酸

八

工序

与二合一石墨合

1氯化氢冷却器石墨3+1

成炉配套

与二合一石墨合

2氯化氢冷却槽石墨3+1

成炉配套

特大号，随合成炉

3水流喷射器石墨2+1

成套供货

4氢气管道阻火器CS/（砾石）3+1

序号设备名称材料数量备注

5氯气管道阻火器CS/（砾石）3+1

6循环液泵PVDF1+1

7高纯盐酸泵PVDF1+1

8二合一石墨合成炉不透性石墨3+1副产蒸汽

随二合一合成炉

9降膜吸取器~TZ里2

成套供货

随二合一合成炉

10尾气吸取塔七1墨2

成套供货

11氯气缓冲罐16MnR1

12氢气缓冲罐16MnR1

13循环液槽FRP1

14高纯盐酸贮槽FRP2+1

15冷凝酸液封槽FRP1

16盐酸液封槽FRP2

4.2碳酸钾装置

4.2.1工艺方案的比较及选择

碳酸钾的生产方法要紧有离子交换法、隔膜电解氢氧化钾二次碳化法

（简称电解法）、离子膜氢氧化钾流化床制碳酸钾化法（简称流化床法）

三种工艺。

（1）离子交换法

离子交换法是将氯化钾溶液逆流通过阳离子交换柱使R-Na树脂变成

钾型R-K除氯；用碳酸氢较顺流过树脂交换柱使R-K变成R-NH3制得K

HCO3和NH3HCO3混合溶液；再将氯化钾溶液送入离子交换柱中，使锭

型树脂再生为钾，循环使用，所得氯化铁溶液，可作为肥料。

经离子交换得到的碳酸氢钾和碳酸氢锭混合溶液经浓缩分解碳酸氢铁

得碳酸钾，经除氯化钾和钾钠复盐后，所得溶液再经碳化得碳酸氢钾，再

经结晶、分离、水洗、煨烧后，即得精制碳酸钾成品。

该工艺的特点是：原料易得、工艺流程较短、设备简单；但能耗高、

成本高、产生大量氯化铁废液。

(2)电解法

电解法是将氯化钾溶液电解得浓度为10〜15%,再经蒸发浓缩并除氯

化钾，经预预碳化得粗碳酸钾，连续碳化可得碳酸氢钾结晶，晶体经离心

分离、水洗和煨烧后，即得精制碳酸钾成品。

该工艺的特点是：原料易得，但工艺流程长、设备较复杂、能耗较

高，投资大，占地多。使用金属阳极电解槽有石棉绒的污染。

(3)流化床法

流化床法是将采纳先进的离子膜电解制得高纯的32%氢氧化钾先经蒸

发浓缩到48%KOH,然后送入流化床反应器内将碳化、蒸发、结晶、燃

烧等工序一步完成，得到高纯的碳酸钾成品。也可用43%KOH先在碳化

塔中碳化得K2CO3乳液，通过滤后送入流化床内完成蒸发、结晶和煨烧

得到高纯的碳酸钾成品。

该工艺的特点是：工艺先进、流程短、操作操纵简单、节能、设备

少、投资少、占地少。

随着离子膜电解技术的普及，流化床工艺的优点越来越明显，得到了

迅速的进展。因此本项目将采纳先进的流化床工艺技术。考虑到采纳流化

床反应器更为简单，可研时期暂按使用流化床反应器来考虑。

422工艺流程及消耗定额

(1)工艺流程简述

自氢氧化钾装置来的48%KOH经加料泵进入流化床反应器的喷嘴，K

OH液被雾化；自合成氨装置来的CO2与天然气燃烧炉燃烧后生成的高温

CO2混合使气体被加热，然后进入流化床反应器底部，使雾化的KOH被

碳化，同时排出尾气将水分带走而得到K2c03颗粒。碳酸钾颗粒从流化

反应器下部流出经振动输送机、冷却器、斗式提升机送入振动筛进行筛

分，粗颗粒经磨碎后与细颗粒一并作为晶种返回流化床反应器；合格的碳

酸钾颗粒经分配漏斗、振动给料器进入碳酸钾料仓，经包装、^袋后送入

仓库。

流化床反应器的不凝气和水蒸汽，经旋风分离器，大部份碳酸钾粉

末分离返回流化床反应器内，气体经洗涤塔洗涤后放空。洗涤塔的循环液

达到一定浓度后可送回流化床反应器。

(2)消耗定额，见表4-2)

表4-2-1碳酸钾消耗定额（以每吨100%碳酸钾计）

序号名称及技术规格单位数量备注

1二氧化碳（CO2：100%）Nm395.00

2天然气Nm398.00

3氢氧化钾（100%KOH计）吨0.813

4循环水△t=10℃mJ8

5外表空气0.6MPaGNm320

6装置空气0.6MPaGNmJ9

7动力电380VkWh100

8纯水吨1.5

4.2.3自控技术方案

（1）本装置采纳生产操纵水平较高的DCS（集散操纵系统）系统及

与其相应配套外表，在操纵室内通过DCS系统和其他自动化设备对整个

装置实现集中监视和集中操纵。

（2）本装置的外表及自动化设备的选用，差不多上立足国内，可选

用合资企业或引进技术生产的性能优良的外表。

由于本装置采纳的是国外的先进工艺技术，工艺流程短，不单独设置

操纵室，将和其它装置合用。

4.2.4要紧设备方案

（1）要紧设备的选型

a.流化床反应器

采纳将48%KOH的碳化、蒸发和燃烧一步完成的先进设备。该设备

具有投资省、操作方便、节约能源等优点，是生产碳酸钾的关键设备之

O

b.燃烧炉

该设备是为流化床反应器提供热源及反应所需的部分二氧化碳，与流

化床反应器直截了当连接，也是生产碳酸钾的关键设备之一。

（2）要紧设备表

序号设备名称材料数量备注

1燃烧炉空气鼓风机CS2引进

2返料鼓风机CS4引进

3工艺气体鼓风机CS2引进

4产品分配器CS2引进

5燃烧炉HRS/CCS2引进

6返料注射器SS4引进

7粉碎机SS/CS2引进

8流化床反应器Inc/SS2引进

9成品冷却器CS2引进

10出料旋转阀CI/CS2引进

11细粉进料旋转阀CI/CS4引进

12出料螺旋输送器SS2