《项目三任务》PPT课件.ppt

现代氯碱生产技术 项目三 盐水的二次精制和电解 任务一 盐水的二次精制,项目三 盐水的二次精制和电解,【实施方法】 到相关企业参观考察，绘制盐水二次精制工艺流程图； 学习阳离子交换膜性质，理解离子膜法电解盐水的原理； 依据平衡移动原理，制定淡盐水脱氯方案； 根据膜的性能，归纳影响离子膜电解槽的技术经济指标。,【任务】 一、盐水的二次精制任务 二、精制盐水电解理论探究 三、离子膜法电解盐水 四、几种离子膜电槽的认识 五、除氯酸盐和淡盐水脱氯,任务一 盐水的二次精制,一、盐水二次精制意义 电解槽所用的阳离子交换膜，具有选择和透过溶液中阳离子的特性。因此它不仅能使Na+离子大量通过，而且也能让Ca2+，Mg2+，Ba2+等离子通过，当这些杂质阳离子透过膜时，就和从阴极室反渗过来的微量OH-离子形成难溶的氢氧化物堵塞离子膜。,这样，一方面使膜的电阻增加，引起槽电压上升；另一方面会加剧OH-离子的反渗透而造成电流效率下降。在盐水中，如果钡离子、铁离子含量高，还会破坏金属阳极的钌钛涂层和阴极涂层的活性，影响电极使用寿命。此外，盐水中氯酸根和悬浮物也能影响离子膜的正常运行。有的离子膜对盐水中I-离子的含量还有要求。因此，用于电解的盐水的纯度远远高于隔膜电槽和水银电槽，它必须在原来盐水一次精制的基础上，再进行第二次精制。,任务一 盐水的二次精制,一、盐水中次氯酸钠的去除 向罐内放置合适数量的Na2SO3固体（用量按每日配一次考虑），加入适量的纯水，并进行搅拌以加快溶解，放入下面的亚硫酸钠槽。由泵送出的5%亚硫酸钠水溶液，通过自动调节阀加入盐水管道，经过管道混合器后与盐水均匀混合，其中的一小部分进入氧化还原分析器，输出的信号去自控阀门，调节亚硫酸钠加入量，使进入盐水罐的盐水绝对不含次氯酸钠，且过量的亚硫酸钠也控制在一定范围。,任务一 盐水的二次精制,操作要点: (1)先加入需要量的2/3的水,并开动搅拌器。 (2)加入需要量的亚硫酸钠。 (3)加水调节到规定的浓度，待亚硫酸钠全部溶解后 停止搅拌。 (4)开动定量泵，根据盐水流量和亚硫酸钠的浓度 ，调节亚硫酸钠的加入量。,任务一 盐水的二次精制,二、二次盐水过滤 一次盐水中的少量悬浮物，如果随盐水进入螫合树脂塔，将会堵塞螯合树脂的微孔，甚至使螫合树脂呈团状物，严重时有结块现象，从而降低树脂处理盐水的能力。因此，盐水精制时一般要求盐水中悬浮物的含量小于ppm。这样就必须要经过过滤，如果采用传统的砂滤设备往往不能符合要求，目前常用的是炭素管式过滤器。,任务一 盐水的二次精制,炭素管过滤器是由许多根烧结的炭素管组成的。有良好的耐蚀性（不耐强氧化剂），耐强酸，强碱和中性溶液的腐蚀，它由纯炭烧结而成。 含碳量为99.93%，在管壁上分布有均匀的微孔。,任务一 盐水的二次精制,碳素管过滤器工作工程：用泵将盐水和-纤维素配制成悬浮液送到过滤器中，并且不断循环，使烧结碳素管表面涂上一层厚度均匀的-纤维素，叫预涂层然后把一次盐水送入过滤器，同时用定量泵把与盐水中SS质量相当的-纤维素送入过滤器，这样做的目的是利用-纤维在水中的分散性，使过滤器内的泥饼在返洗时碎成小块剥落。,任务一 盐水的二次精制,由于-纤维素的骨架作用，-纤维素和截留在预涂层表面的SS混合，形成新的过滤层，此新的过滤层也能通过过滤液，使过滤器能在SS含量为10mg/L时，通过添加等量-纤维素，保证在设计流量下，48h内过滤器内的压差不超过0.2MPa的状况下安全运转。,任务一 盐水的二次精制,（1）预涂 过滤前必须在炭素管的外表面，预先涂上一层厚薄均匀的助滤剂纤维素，以防止盐水中的悬浮物堵塞炭素管表面的微孔，以提高过滤器的过滤性能。因此，在过滤系统中要设置预涂槽。在预涂槽内将纤维素和过滤盐水配制成一定浓度的纤维素溶液，然后用泵将此溶液送往过滤器，不断循环进行预涂操作，使涂层厚度达23mm即可。,任务一 盐水的二次精制,（2）助剂给料和助滤 由于一次盐水中的悬浮物过于细微且有压缩性，在预涂层表面单独形成的滤渣过于紧密，加助滤剂后，可使过滤元件表面的滤渣结构疏松 ，延长过滤周期。在一次盐水送往过滤器前，必须把一定浓度的纤维素作为助滤剂混入盐水中，这样在过滤过程中所形成的滤饼能保持一定的孔隙率，并且具有不可压缩性，从而降低过滤阻力和提高过滤速度。此外,助滤剂对盐水中的悬浮物还起助凝作用。,任务一 盐水的二次精制,（3）清洗 切换下来的过滤器进行反洗时，将过滤后的精盐水打入过滤器的滤液室内，再通入压缩空气，滤液室内的精盐水受到压缩空气的压力后，迅速从管子的内侧流向管子的外侧，炭素管外的助滤剂和滤饼立即卸出。如此反洗四次后就可以达到再生效果。 在一般情况下，过滤器经过48小时后就要切换一次。 过滤盐水从盐水过滤器流出后，送往过滤盐水贮槽，然后加酸调节其pH值在90.5范围内，送往二次盐水精制工序。,任务一 盐水的二次精制,三、中和 1、过滤后，盐水中Ca2+、Mg2+含量与过滤前相比降低了，但存在未滤掉的CaCO3和Mg(OH)2微粒，Mg(OH)2微粒溶解的PH值为10.5，CaCO3溶解的PH值为9.4。 由于盐水的PH值为10.5，这些微粒无法溶解。鳌合树脂只能吸附Ca2+、Mg2+离子，而不能吸附微粒中Ca、Mg成分，造成二次盐水中Ca2+、Mg2+含量超标。为杜绝这种现象，采用添加盐酸来降低盐水的PH值，使Ca2+、Mg2+微粒完全溶解，而被鳌合树脂吸附。,任务一 盐水的二次精制,2、中和流程 在过滤器出口的盐水管道上，加入31%盐酸，经过静态混合器，使盐酸和盐水混合均匀后，送PH自动分析仪，根据测得的PH值去自动调节盐酸的加入量，达到控制的目的。也有的厂家，如过滤后不含Ca2+、Mg2+微粒，故无中和工序，在PH10的情况下，二次精制后的盐水，也能符合电解要求。,任务一 盐水的二次精制,3、在盐酸管道上添加纯水的目的： （1）31%的盐酸直接加入310g/L盐水时，由于氯化钠在盐酸中的溶解度很小，溶液的交界面处易析出NaCl晶体，堵塞管道，导致PH值失调，影响了盐水质量。 （2）纯水加入量：纯水加入后，盐水浓度不低于300g/L为好。 （3）影响盐结晶的因素：盐酸浓度；盐水浓度；管道的设计流速；交界面处管道的表面几何形状。,任务一 盐水的二次精制,4、PH值控制范围 鳌合树脂同含有Ca2+、Mg2+的盐水接触时，其中的Ca2+、Mg2+取代树脂中不稳定的Na+，吸附的能力除树脂本身外，还和盐水的Ca2+、Mg2+含量、温度和PH值等因素有关。 鳌合树脂的内在结构不同，交换能力也不同，但是对流量、PH值、温度变化趋势是一样的。,任务一 盐水的二次精制,从吸附能力和PH的曲线可以看： 从PH=7增加到PH=8时，吸附能力的变化率很快，PH值低于7和pH值大于9时，吸附能力的变化率逐渐降低，所以中和后可选PH从810之间。 （1）实际操作中，选择哪个PH值作为控制指标，应以树脂塔出口Ca2+、Mg2+的测定结果决定。由于树脂内在质量不一定相同，PH值的控制范围，更要慎重选择。 （2）较低的PH值有利于SS的溶解，而较低的PH值降低了树脂的吸附能力，故一定要以实践结果为准。,任务一 盐水的二次精制,四、螯合树脂处理盐水原理 螯合树脂也是一种离子交换树脂，与普通的交换树脂不同的是，它吸附金属离子形成环状结构，如螯合物，故称螯合树脂。它是由中心离子和多基配位体形成的，具有环状结构的络合物。螯合树脂种类很多，有多种商品牌号，如：日本CR-10，CR-11，中国上海D-403等，就化学组成来看由母体和螯合基团两部分。,任务一 盐水的二次精制,1、生产中含有Ca2+、Mg2+和其他金属离子的盐水进入螯合树脂塔，被螯合树脂络合，树脂中的Na+被金属阳离子置换，使树脂丧失活性。,任务一 盐水的二次精制,2、螯合树脂失活之后，便不能继续与盐水中的钙、镁离子进行交换，此时就需要对螯合树脂进行再生。,任务一 盐水的二次精制,3、螯合树脂再生需使用31wt的HCl、32wt的NaOH和纯水配制成浓度为4%再生的盐酸溶液，32%的烧碱用纯水配制成浓度为5%再用的烧碱溶液。酸碱浓度如果太低，再生可能不彻底，影响再生效果，酸碱浓度过高，会使树脂过度收缩与膨胀，导致树脂发生龟裂、破碎、并使得盐水流经树脂床时压力损失增大和树脂损耗量增加。,任务一 盐水的二次精制,螯合树脂再生过程中，31wt的HCl与纯水混合后通过程控阀送入离子交换树脂塔。溶液浓度由流量测量系统控制。32wt的NaOH以同样方式处理。再生过程中所排出的酸性以及碱性废液送到污水池处理。,任务一 盐水的二次精制,4、 下面是树脂塔再生的过程： 第一步：水洗。下线塔中的剩余盐水用纯水置换。纯水从塔顶进入。废盐水回收到废盐水槽(D-165)中。 第二步：反洗。水从塔底进入。树脂颗粒得到疏松，小的颗粒被带走。废水排到离子交换树脂捕集器(Z-164)。 第三步：酸再生。盐酸被纯水稀释后送入塔进行树脂再生，二价金属离子被H+置换出来。废水排到废水槽(D-166)中。,任务一 盐水的二次精制,第四步：水洗。塔中剩余的盐酸被纯水置换。废水流入废水槽(D-166)。 第五步：NaOH再生。烧碱被水稀释送入塔进行树脂再生，H+被Na+置换出来。废水排到废水槽D-166中。 第六步：水洗。塔中剩余的烧碱被纯水置换。废水排到D-166，送到污水池。 第七步：置换。塔中剩余的水被从塔底KV-162供应的盐水置换。废水排到离子交换树脂捕集Z-164。,任务一 盐水的二次精制,五、盐水二次精制工艺 经过过滤后的二次盐水中的钙、镁含量大约在3ppm左右。但是，用于离子膜电解的盐水，要求钙、镁含量要低于20ppb，因此，盐水在一次精制的基础上还需要进行二次精制。盐水的二次精制目前均采用螯合树脂法进行。 二次盐水精制通常采用二台或三台螯合树脂串联流程。,任务一 盐水的二次精制,二次过滤后并调节PH值的盐水经盐水换热器升温至605，进入离子交换塔，塔中的树脂是一种阳离子交换树脂。离子交换树脂塔采用3塔流程，来确保进槽盐水质量。通常2塔串联在线正常运行，前塔运行进行吸附金属离子，后塔进行盐水质量保证，另一塔再生。24小时后前塔下线进行树脂再生，后塔进升为前塔，而再生后的塔成为后塔。下线塔中的树脂吸附了大量的多价阳离子，用盐酸和烧碱再生。,任务一 盐水的二次精制,树脂塔再生时，由界区外送来的高纯盐酸用纯水配制成浓度为4%再生的盐酸溶液，32%的烧碱用纯水配制成浓度为5%再生用的烧碱，送往塔内对树脂塔进行再生. 离子交换塔切换和树脂再生是根据程序表自动进行的。 从树脂塔出来的精制盐水送往离子膜电解工序。,任务一 盐水的二次精制,任务一 盐水的二次精制,任务一 盐水的二次精制,六、树脂的倍量再生 填充新的树脂后,以及树脂的Ca吸附容量降低时，要倍量再生。倍量再生就是用正常量的盐酸洗脱二次，因为经过一段时间的工作后，螯合树脂吸附了一定量的重金属，而螯合数脂对重金属的吸附能力很强，正常的洗涤Ca的操作工艺，不能将重金属全部洗脱。 树脂相对容易置换各种金属阳离子, 其与乙二胺四乙酸(EDTA)相似：Cu2+, Pb2+ Zn2+ Ca2+, Cd2+ Mg2+, Ni2+ Sr2+ Ba2+ Na+,任务一 盐水的二次精制,七、树脂的更换和添加 树脂经过一段时间的工作后，由于种种原因，树脂的吸附容量下降，在经过倍量再生后，仍不能生产出合格的盐水，就需要更换树脂。 （一）树脂的取出 利用水力喷射器产生负压，将塔内水混合树脂抽出。 步骤： （1）打开人孔，将喷射器入口的软管投入塔内，喷射器出口的软管放入塑料制的袋内。,任务一 盐水的二次精制,（2）打开纯水阀，利用水力喷射器将塔内的