河北某公司1万吨年单极式离子膜烧碱新技术开发项目工程分析

河北沧州大化集团有限责任公司 1万吨 /年单极式离子膜烧碱新技术开发项目环境影响报告书 第三章 工程分析 一、现有工程工程概况及污染源调查 （一）产品及规模 现有工程主要产品及生产规模为： 烧碱 30000t a，液氯 18000t a，盐酸 21000t a。 （二）生产工艺 该厂现有万吨年烧碱装置为金属阳极隔膜电解法，其工艺过程主要包括化盐、电解、氢处理、氯处理、液氯、碱蒸发、盐酸等工段。 1、盐水工段 盐水生产是将原料盐溶解成饱和的氯化钠溶液，并经精制反应、澄清、过滤、中和等过程使之成为电解所需的合格的精 盐水。在盐水生产过程中，排放物主要是盐泥。 2、电解工段 将化盐工段送来的精制盐水连续均匀地分别输入各个电解槽，在直流电的作用下，盐水被电解生成 H2、 Cl2、 NaOH溶液。 在阳极上产生的氯气经氯气管送至氯气处理工序；在阴极上产生的氢气导入氢气管送至氢气站，电解液自阴极箱导出管导出，流入电解液总管，送蒸发工段。反应原理为： 阳极反应： 2Cl 2e Cl2 阴极反应： 2H2O 2e H2 2OH- Na+ OH NaOH 总反应式： 2NaCl 2H2O 2NaOH Cl2 H2 由上述食盐水溶液电解反应式可知，电解过程中每生成一吨 100 NaOH电解液，可同时产生 0.886吨氯气及 0.025吨氢气，需要折合 100 NaCl1.461吨。 3、氢气处理工段 自电解工段来的 80 90 的高温氢气通过冷凝，除去所含水份，再用罗茨鼓风机加压送入氯化氢合成工段。 4、氯气处理及液氯工段 由电解来的 80 90 的高温氯气首先经过冷却，然后经三组并联的泡沫干燥塔，在塔板上与溢流下来的浓硫酸呈泡沫状充分接触，氯气中的水份被浓硫酸除去。 冷却时产生的含氯废水，现有装置直接排全厂循环水池。 由 氯气处工序来的压缩氯气，经液化机组以氨制冷，将氯气在低温下液化，冷凝下来的液氯进入计量槽和液氯贮槽，并灌瓶包装出售，液化尾气送盐酸工段。 5、电解液蒸发工段 来自电解工段的电解液含碱浓度只有 10左右，把电解液用泵送入三效蒸发器，经过蒸发，碱液被浓缩至 32-35，然后进行冷却、配碱，分配合格的碱用泵送入碱栈台。 6、盐酸合成工段 反应式： H2+Cl2=2HCl 自氯氢处理来的氯气和氢气分别进入各自的缓冲器，再经各自的阻火器后，进入合成炉反应，生成的氯化氢气体由顶部加入的来自尾气吸收塔的稀盐酸吸收，再冷却制 成盐酸，未被吸收的氯化氢气体经尾气吸收塔用水吸收，生成稀盐酸流入合成炉，剩余尾气由水喷射泵抽走。制成的盐酸送入成品酸罐出售。 工艺流程见图 3 1。 电解 氯处理 液化化盐原盐 水精盐水 氯气 氯气氢处理氢气氢气盐酸工段氯气盐酸成品液氯包装电解液回收盐水蒸发工段固碱工段30% 、 42% 成品液成品固碱 洗槽水 氯水 蒸发水图例 废水 废渣 盐泥图 3 1 工艺流程图 （三）主要原辅材料及能源消耗 主要原辅材料及能源消耗消耗情况见表表 3 1。 表 3 1 主要原辅材料及能源消耗一览表 序号 材料名称 单位 消耗量 来源 吨 NaOH耗 年耗 原盐 t 1.67 5104 外购 碳酸钠 t 0.023 700 外购 浓硫酸 kg 9 27104 外购 煤 t 0.85 2.55104 外购 水 m3 28.8 86.4104 自采 电 Kwh 3100 9300104 外购 （四）主要生产设备 表 3-2 主要生产设备一览表 序号 设 备 数 量 1 化盐桶 2 道尔澄清桶 3 隔膜法金属阳极电解槽 66 4 氢气冷却塔 5 段钛冷却器 6 段钛冷却器 7 泡沫干燥塔 8 筛板干燥塔 9 氯压机 10 三效蒸发器 11 浸没蒸发器 12 闪蒸蒸发器 13 双级氨压缩机 14 合成炉 15 一、二级吸收器 16 锅炉 （五）给排水 1、给水 该厂现有深井眼，包括两眼 400米深井， 600米和 800米深井各一眼，供水能力为 180m3 h，实际供水 110m3 h。 2、排水 该厂各工段废水全部进入废水处理池处理后，大部分循环使用， 20m3 h废水排入厂外排干渠，干旱季节基本上被渗漏、蒸发，雨季可与雨水混合经由老黄南排干入海。 （六）供电、供热 公司电源引自距离 1.5公里处的黄骅 110KV变电站，厂内现有 35KV变电站一座，动力变压器二台，总计 4000KVA，整流变压器二台，总计 15902KVA。 厂内现有 20t h蒸汽锅炉和 10t h蒸汽锅炉各两台，各开一备一，均燃用大同烟煤（低位发热值 24000kJ/kg，灰分 4 16，全硫分 1.5），每天耗煤 80吨。 （七）污染源调查与监测 1、废水（废液） 现有装置外排废水主要是氯处理工段产生的氯水、电解工段修槽工序产生的洗槽水、电解液蒸发工段产生的蒸发废水等，各工段废水全部汇入废水处理池（循环水池）絮凝沉淀后，回用工艺，废水处理池污水排放量为 20m3 h。 氯处理 工段产生废硫酸，浓度 78，产生量 360t/a，出售给有关单位利用。 现有工程主要废水排放及治理措施见表 3 3。 表 3 3 现有工程主要废水排放及治理措施 名称 来源 污染物 mg/L 排水量 排放方式 处理措施 氯水 氯处理 活性氯 8234 0.5 m3/h 连续 排循环水池 洗槽水 修槽工序 SS 227 2 m3/d 间断 排循环水池 循环水池中的水溢流外排，排水口废水流量为 20 m3/h。根据监测，厂排水口废水中 pH：11.4， SS:212mg/L，活性氯 :36.4mg/L，皆超过烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准（ GB15581-95）中的二级标准； CODcr:138mg/L，符合污水综合排放标准（ GB8978-1996）中表 4的二级标准。 全厂废水排放量为 160000 m3/a，按照年产 30000吨烧碱计，吨产品排水量为 5.3m3/t，符合烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准。 2、废气 正常生产时，电解工段电解槽排放的含氢废气部分回收，部分直排大气；盐酸工段氯化氢尾气经尾气吸收塔吸收后，经 15米排气筒排放。 液氯生产过程中由于泄漏等原因造成 氯气的损失一般为 0.1-0.2kg/t液氯； 0.5m3/h高浓度氯水中 50的氯挥发进入大气，气态氯排放量为 1.7kg/h。这两类氯气属面源无组织排放。 非正常生产时，电解槽开停车过程中及氯气系统事故状态下产生的废氯气，目前经由氯气管道上的水封外排。 辅助工程废气主要是锅炉烟气，该厂现有 20t h和 10t h蒸汽锅炉各两台， 20t两台锅炉采用水膜除尘器，公用烟囱高 30米；两台 10吨锅炉各采用文丘里水膜除尘器，两烟囱各高25米。 废气污染物排放情况见表 3 4。 表 3 4 现有装置废气排 放情况 污染源 处理前 处理措施 处理后 效率 高排气量 m3/h 浓度 mg/m3 排气量 m3/h 浓度 mg/m3 % 度 m 20t 锅炉 35140 SO2 2049 麻石水膜除尘器 38654 SO2 1332 35 30 烟尘 2134 烟尘 249.3 88.3 10t 锅炉 17880 SO2 2013 文丘里水膜除尘器 20563 SO2 1168 42 25 烟尘 2097 烟尘 239.4 88.6 HCl 尾气 尾气吸收塔 1050 21 99.8 15 电解氢气 1632 H2:62500 部分回收 多余排放 500 H2:62500 利用70 20 事故氯气 T 有关符号意义同大气环境影响预测部分。 氯气泄漏对大气环境影响分析结果见表 9 2。 表 9 2 事故状态时 D类稳定度、风速 3.1m/s氯气浓度（ mg/m3） 扩散 时间(s) 下风向距离 (m) 100 200 300 500 800 1000 1500 2000 2500 3000 4000 300 0 0.082 13.133 42.776 43.688 36.859 0.056 0 0 0 0 600 0 0.826 13.132 47.776 43.689 36.877 24.310 17.188 4.731 0.011 0 900 0 0 0 0 0 0.018 24.253 17.191 12.885 10.083 0.538 1200 0 0 0 0 0 0 0 0.003 8.154 10.017 6.762 1500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.010 6.224 1800 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3600 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 由上表可见，当发生氯气泄漏事故时， 10分钟以内、 500 1000米范围浓度最高，在500米处最高浓度可达 47.776mg/m3，超过工业企业设计卫生标准中车间空气中有害物质的最高容许浓度限值（ 1mg/m3）。 从厂区周围环境看，新立村全部居民及厂区周围部分农田处于事故影响范围内，有发生污染事故的可能，因此事故氯气处理装置的安全持续运行是极其必要的， 四、事故防治措施 （一）设计中应采取的防治对策 1、一般防治对策 （ 1）严格执行国家及有关部门颁布的标准、规范和规定。总平面布置严格执行有关防火、防爆、防中 毒的规定。高温和有明火的设备尽量远离散发可燃气体的场所。 （ 2）选择质量好的设备、管道、管件，保证长周期安全运行。 （ 3）按有关设计规范，选择合适的设备材料。 （ 4）按规定在有关区域采取必要的通风措施，以防有害有毒气体的积聚。 （ 5）建筑结构设计严格执行抗震设计规范。 （ 6）电器和仪表严格执行防爆方面的设计规定。 （ 7）为了防止静电和雷击，对装置的金属构架以及工艺管道等设施都要采取避雷接地措施。 2、特殊防治措施 （ 1）为防止系统突然停电或其他意外事故发生断电，或系统压力升高造成电解系统氯气外溢污染环境。氯 处理工序与电解工序电器连锁，一旦氯压机掉闸，氢压机及电解槽直流电立即停止供电。与此同时设有事故氯气处理装置以防止氯气泄漏。 （ 2）氢气与空气可形成爆炸性混合物，氢气管道应保持良好的密闭型并保持正压；开停车系统应充氮置换；厂房顶部设置天窗；氢气防空管应伸至房顶以上，管道设阻火器；氢气管道流速应小于 8米，并设有良好的防静电接地装置；厂房及防空管道安装避雷设施。 （ 3）电解工序氯气管道保持良好的密闭型，氯气管道负压操作；氯气管道设有防空水封，氯气压力过高通过水封自动泄压，排除的氯气用石灰乳吸收；厂房通风良好。 （ 二）生产运行操作中的防治对策 1、本工程的所有操作人员均应经过培训和严格训练并取得合格证后才能允许上岗操作。 培训的主要内容应是该工程的有关操作规程。操作