氯碱生产与操作张艳君项目一一次盐水精制.ppt

1 2 3 4 5 6 项目一一次盐水精制 7 任务一原盐的选配及输送 任务二一次盐水精制 任务三除硝工艺 任务四一次盐水精制的岗位操作 任务五常见故障及处理 案例分析 小结 知识目标 能够掌握一次盐水精制的工艺原理 能分析不同生产工艺下一次精盐水精制的工艺流程 能熟知一次盐水精制生产中主要设备的结构和功能 能力目标 能识读并根据要求绘制一次盐水精制的工艺流程图 能识读并根据要求绘制出膜法除硝工艺流程图 能完成一次盐水生产的开停车与正常运行操作 能对一次盐水精制过程中的常见故障进行分析并处理 任务一原盐的选配及输送 子任务一原盐的选用 任务描述 熟知原盐的分类 原盐质量对生产的影响及其选用原则 任务指导 一 原盐原盐是指在盐田晒制的海盐以及在天然盐湖或盐矿开采出的未经人工处理的湖盐或岩盐等的统称 主要组分是氯化钠 分子式NaCl 易溶于水 甘油 微溶于乙醇 液氨 不溶于盐酸 一般来说温度对食盐在水中的溶解度影响不大 但是高温能加快食盐的溶解速度 氯化钠在水中的溶解度见 表1 1 从表中可以看出氯化钠在水中的溶解度随温度的升高而增加 表1 1氯化钠在水中的溶解度 二 原盐的种类工业用盐主要分为海盐 湖盐 井盐和矿盐 在全国17个省 区 都有产出 形成了北方沿海大型海盐 西部湖盐和中 东 南井矿盐产业带三大原盐产区 盐产量以海盐为主 其次是湖盐和井矿盐 自2005年以来 我国原盐总产量已越居世界第一位 成为全球最大的原盐生产国 1 海盐 主要是以海水为原料 通过盐田日晒而得到 主要成分有氯化钠 硫酸镁 硫酸钾 硫酸钙 氯化镁 溴化镁和碳酸钙等 2 湖盐 指从盐湖中直接采出和以盐湖卤水为原料在盐田中晒制而成的盐 一般来说 湖盐资源丰富 含盐量高 生产成本和能耗低于海盐和井矿盐 开发潜力较大 但是湖盐中含有泥沙 芒硝和石膏等杂质 3 井矿盐 井盐主要是运用凿井法汲取地表浅部或地下天然卤水加工制得 矿盐是通过开采古代岩盐矿床加工制得 井矿盐是井盐和矿盐的总称 主要含有天然卤水盐矿和岩盐矿床 运用开采矿盐钻井水溶法 其主要成分含有钾 钠 钙 镁等金属离子和碳酸氢根 硫酸根 碳酸根和氯离子等阴离子 三 原盐质量对生产的影响 原盐质量对生产的影响 四 原盐的选用原则1 产地就近原则2 质量优先原则 子任务二原盐输送的流程及主要设备 任务描述 熟知原盐输送的流程及主要设备 能够估算盐场的储存能力 任务指导 一 原盐输送的流程生产用的原盐通过火车运到盐场 由龙门吊车抓斗送入集盐场 从盐场内用龙门吊车将盐送入盐斗 然后通过皮带运输机将原盐经过电子皮带称计量后 连续不断地送入化盐桶内 二 原盐输送的主要设备1 龙门吊车龙门吊车是盐场装卸盐的主要设备 担负着将进厂原盐从火车内卸进盐场 并将盐场内原盐连续的供给皮带运盐机 若生产需要 也可用于将盐场内的新旧原盐进行搭配供盐 2 皮带运盐机皮带运盐机是原盐输送的主要设备 担负着连续向化盐桶输送原盐的任务 利用水银接点实现化盐桶盐层高度与皮带运盐机联锁自控 原盐通过电子皮带称计量 三 操作注意事项1 盐斗原盐高度在篾子以上高度1 2米 操作时必须在走台上 不允许站在盐堆上 2 下斗作业时 必须要求篾子露出一定平方米以上的面积 并有人监护作业 3 吊车抓斗距离地面保持2 3米的高度 不准在斗下通行 4 皮带机运转时禁止跨跃 排除杂物时必须停车操作 5 天车工开车前必须呜铃 操作中也应适时呜铃 四 盐场的储存能力盐场储存原盐量的能力 根据以下公式进行计算 式中 G 原盐总重量 吨 F 盐场面积 m2 H 原盐平均堆高度 m 原盐平均堆积密度 t m3 任务二一次盐水精制 子任务一一次盐水精制的工艺原理 任务描述 能够熟知饱和食盐水的制备方法 能完全掌握一次盐水精制的工艺原理 任务指导 一 饱和食盐水的制备饱和食盐水的制备主要包括以固体盐为原料和以液体盐为原料两种方法 1 固体盐原料固体原盐化盐用的水一般由淡盐水 等几部分混合而成 混合化盐水通过汽水混合器加热后 从化盐桶底部连续送入 化盐温度保持在50 60 化盐水 化盐桶 2 液体盐原料液体盐主要来源于井盐或天然卤水和岩盐 井盐或天然卤水可直接汲出 通过管道输送到工厂使用 如果盐水浓度较低 可先进行浓缩 或加入一定量的固体盐 使其浓度增加 岩盐一般是先在地下用水溶解 汲出之后通过管道输送到工厂 二 生产任务首先是将固体原盐 或搭配部分盐卤水 和化盐水 按比例掺混 通过加热溶解制成氯化钠的饱和溶液 然后向饱和盐水溶液中连续加入适量的精制剂 NaOH Na2CO3等 将盐水中的Ca2 Mg2 等分别生成难溶的沉淀物 最后再加入助沉剂FeCl3 通过澄清 砂滤 中和等后续步骤 得到质量合格的一次精盐水 三 一次盐水精制的工艺原理1 化盐的原理化盐是利用氯化钠在水中的溶解度受温度影响不大 但提高温度可加快氯化钠的溶解速度 因此化盐时温度一般控制在55 左右 2 Mg2 Ca2 的精制原理对于Mg2 Ca2 精制主要采用化学或物理方法将其转化为沉淀物而除去 方法一般有三种 烧碱 纯碱法 石灰 纯碱法 石灰 芒硝法 对于多数氯碱企业通常采用烧碱 纯碱法 3 SO42 NH3的去除原理 1 2 NH3的去除当原盐或化盐水中存在铵离子或有机氮的化合物时 在电解槽阳极液PH值为2 4的条件下 将会产生易爆炸的NCl3气体 去除盐水中NH3 一般是向盐水中加入氯水 含有HClO 或次氯酸钠 使NH3生成NH2Cl挥发而除去 4 有机物 不溶性机械杂质的去除去除方法 盐水中菌藻类 腐质酸等天然有机物可通过加入次氯酸钠去除 菌藻类有机物被次氯酸钠杀死 腐质酸等天然有机物被次氯酸钠氧化分解成小分子 分解后的腐质酸等天然有机物的小分子与不溶性泥沙等机械杂质一起 最终通过三氯化铁的吸附和共沉淀作用在预处理器中预先除去 5 游离氯的去除原理影响 盐水中游离氯的存在会使离子交换树脂中毒 影响离子的交换能力去除方法 盐水中的游离氯通常是以ClO 的形式存在 一般向盐水中加入Na2SO3可除去游离氯 反应式如下 ClO SO32 SO42 Cl 6 pH值的调节当采用烧碱 纯碱法精制盐水时 为了近可能的除去Mg2 Ca2 一般要求加入的NaOH Na2CO3过量 为不使进入电解槽的盐水成为强碱性 需要用盐酸中和氢氧化钠和碳酸钠 其主要的化学反应如下 NaOH HCl NaCl H2ONa2CO3 2HCl 2NaCl H2O CO2 子任务二一次盐水精制的工艺流程 任务描述 能熟练掌握一次盐水精制的工艺流程 并正确绘制一次盐水精制的工艺流程图 任务指导 对粗盐水进行精制 其目的是为降低杂质对电解过程的影响 减少电能的消耗和确保电解过程的安全 对一次盐水精制的工艺大体分为三种 传统过滤工艺 CN过滤工艺和膜法过滤工艺 目前 这三种生产工艺在我国氯碱生产企业均有利用 工艺流程过程 从蒸发装置来的回收盐水和一次盐水的洗泥水一并进入配水槽 除去后 被送入化盐桶进行化盐 制成的粗盐水从化盐桶上部流出 在折流槽加入NaOH Na2CO3后进入反应桶 上清液从反应桶出来 在反应桶的出口处加入助沉剂聚丙烯酸钠 共同溢流进入道尔澄清桶 经砂滤器过滤后 进入精盐水贮槽供电解使用 从反应桶和澄清桶底部出来的盐泥水进入板框压滤机 经板框压滤机处理后的回收盐水进入配水槽进行循环使用 一 传统过滤工艺 二 CN过滤工艺CN过滤技术采用的是悬浮离子吸附 过滤作用进行的固液分离 即采用的动态吸附和深层床过滤相结合的原理 去除液体中的悬浮物 工艺流程过程 固体原盐从化盐桶的顶部加入 化盐水从化盐桶的底部进入 两者进行逆流接触 制成饱和食盐水 饱和食盐水从化盐桶的顶部溢流流出 进入折流反应槽 在反应槽中相继加入纯碱 氢氧化钠 氯化钡等各种助剂 与盐水中的Ca2 Mg2 SO42 进行充分反应 再加入絮凝剂 与盐水混合后 一起进入CN过滤系统 上清液进入一次盐水储槽 盐泥送往板框压滤机 三 膜法过滤工艺 1 戈尔膜过滤工艺 1 戈尔膜过滤原理戈尔膜盐水过滤技术是一种典型的外压管式过滤器终端过滤形式 在一定外压存在的情况下 使液体和悬浮物得到分离 卤水和电解工序回收淡盐水经过配水槽 通过泵打入化盐桶底部 原盐经过提升机卸入化盐桶上部进行溶解后 流入1 折流槽 与加入折流槽的NaOH溶液 除Mg2 NaClO溶液 除去卤水中的有机物及 一起流入前反应桶 在前反应桶内经充分搅拌反应后 通过变频泵打入高位加压溶气罐 同时向高位加压溶气罐充入一定压力的空气 两者混合形成泡沫状液体 进入文丘里混合器与FeCl3溶液 絮凝 助沉 混合 共同进入预处理器 清液从预处理器上部流出 流入2 折流槽与Na2CO3溶液 除Ca2 混合 进入后反应桶 从后反应桶溢流入中间槽 通过泵打入并列的两台戈尔过滤器 在3 折流槽加入Na2SO3除游离氯 加入HCl调整pH值后的一次盐水 送入精盐水贮槽备用 2 凯膜过滤工艺 1 凯膜过滤原理现用的凯膜技术源自人造血管技术 采用特殊工艺 制造出的一种外壁孔小 内壁孔大的多孔膜 这种膜具有极佳的不黏性和非常小的摩擦系数 可以保证液体以最大通量进行过滤 过滤时 可将液体中的悬浮物全部截留在凯膜的表面 滤清液通过膜孔从中空的管式膜中部排出 2 凯膜的特点 凯膜滤料寿命远高于其它常规滤膜 凯膜有极高的孔隙率 使它具有较高的过滤精度和渗透通量 聚四氟乙烯薄膜使固体颗粒的穿透率接近于零 实现了完全的表面过滤 全聚四氟乙烯管式整体结构和无复合搭接缝 可避免发生复合膜的剥离 撕裂 腐蚀等情况 凯膜较小的直径 较高的比表面积 凯膜过滤工艺流程主要包括配水 化盐 精制反应及预处理 凯膜过滤 盐泥压滤和精制剂等6部分 四 一次盐水精制工艺的特点 子任务三主要设备 任务描述 能熟知一次盐水精制的主要设备及其结构 任务指导 一 化盐桶1 化盐桶的作用化盐桶的主要作用是制取饱和食盐水 2 化盐桶的结构1 铁栅 2 溢流槽 3 粗盐水出口 4 桶体 5 折流圈 6 折流帽 7 溶盐水进口 8 人孔 二 澄清桶1 澄清桶的作用澄清桶的作用是将粗盐水中的钙 镁等难溶性的颗粒与液体分开 得到电解所需要的精盐水 2 澄清的基本原理生成的难溶性颗粒在盐水中受到三种力的作用即颗粒的重力fg 盐水对颗粒的阻力s和浮力fb 当颗粒在盐水中受力满足fg s fb时 颗粒就会下沉 从而达到澄清的目的 3 澄清桶的结构常用的澄清桶主要有 道尔型澄清桶 斜板澄清桶和浮上澄清桶等三种 道尔型澄清桶的具体结构见图 它是由钢板焊接制成或用钢筋混凝土浇制而成的立式大圆桶 桶内设有机械搅拌装置 桶底呈8 90的倾角 目的是方便桶底部的盐泥集中和排放 1 传动装置 2 中心套筒 3 粗盐水入口 4 溢流槽 5 澄清盐水出口 6 转动耙 7 排泥口 三 砂滤器1 砂滤器的作用砂滤器的作用是将澄清桶送来的清盐水经砂滤层进一步过滤 除去清盐水中微量的悬浮性不溶杂质 进一步提高盐水质量 2 砂滤基本原理砂滤的基本原理是 砂滤器中的滤料层有一定的孔径 大于孔径的澄清后盐水中残留的部分Mg OH 2 CaCO3等难溶性颗粒和其它不溶性杂质被截留 3 砂滤器的结构常用的盐水砂滤器主要有虹吸式和重力式二种 1 虹吸式过滤器1 进水管 2 集水管 3 虹吸反洗管 4 精盐水出口管 5 虹吸辅助管 A 过滤器本体 B 洗水贮槽 C 虹吸反洗管最高点 D 水封槽 E 虹吸反洗管 2 重力式过滤器图1 8重力式过滤器1 入孔 2 溢流堰 3 本体 4 挡圈 5 石英砂层 6 卵石层 7 反洗水分配管 8 盐水出口 9 盐水进口 10 平衡管层 四 洗泥桶1 洗泥桶的作用洗泥桶的作用是将澄清桶等设备排出的盐泥 用向洗涤 将盐泥中所含氯化钠回收 降低烧碱生产中的食盐的消耗 2 洗泥桶的结构它主要由钢板焊制成的立式圆桶 分为上 中 下三层 图1 9洗泥桶1 传动装置 2 加料口 3 澄清液出口 4 壳体 5 洗液小槽 6 循环水管 7 转动耙 8 排泥口 五 凯膜过滤器1 凯膜过滤器的作用盐水经缓冲罐进入过滤器 利用膜过滤袋进行过滤 清夜经过薄膜过滤袋进入上腔 清液腔 并通过液位罐清液管至精盐水储槽 过滤液中的固体物质 滤渣 被薄膜过滤袋截留在过滤袋表面 当过滤一段时间后 薄膜过滤袋上的滤渣达到一定厚度后 过滤器自动进入冲清膜状态 过滤器各阀按各自的功能自动切换 使滤渣脱离薄膜过滤袋表面并沉降到过滤器的锥形底部 过滤器自动进入下一个过滤 反冲 沉降周期 当过滤器锥形地步滤渣达到一定量时 过滤器自动打开排渣阀排出滤渣 然后重新进入下一运行循环周期 知识链接 膜法过滤中的其他膜 任务三除硝工艺 子任务一除硝的工艺原理 任务描述 掌握膜法除硝的生产任务 工艺原理 一 膜法 冷冻除硝的生产任务膜法 冷冻除硝的生产任务是将淡盐水 含Na2SO4 通过膜法系统进行分离 膜分离后的浓缩液 含Na2SO4约100g L 再通过冷冻系统使硫酸钠过饱和析出 经过离心机固液分离 将返回淡盐水中积累的路酸根离子以Na2SO4 H2O 芒硝 的形式从盐水系统中除去 从而降低盐水系统内的SO42 含量 任务指导 二 膜法除硝的工艺原理膜法作为一种新工艺 其除硝原理是根据Donnan效应 利用膜的选择性分离功能 将淡盐水循环系统中的硫酸根离子 以芒硝的形式从盐水系统中分离 合格盐水返回到盐水循环系统 对于含有不同价态离子的多元体系 由于膜对各种离子的选择性有异 不同离子透过膜的比例不同 膜法除硝系统的透过液不含或含微量的Na2SO4 可以直接回到化盐工序进行使用 浓缩液中的Na2SO4经过膜的选择性浓缩 进入浓缩液贮罐 通过冷冻除硝系统去除 子任务二除硝的工艺流程 任务描述 能描述膜法除硝的工艺流程 任务指导 膜法 冷冻脱硝主要包括淡盐水预处理 纳滤膜浓缩 浓缩液冷冻 离心分离等四个过程 一 淡盐水预处理淡盐水预处理系统将电解返回的淡盐水 75 左右 通过一级钛板换热器和二级钛板换热器进行降温 二 纳滤膜浓缩系统淡盐水经过预处理后 进入膜法脱硝系统 通过高压泵的作用 淡盐水克服膜的渗透压产生透过液 纳滤膜浓缩系统的透过液不含或含微量的硫酸钠 可以直接回到化盐工序进行使用 浓缩液中的硫酸钠经过膜的选择性浓缩 含量上升至80 100g L 进入浓缩液贮罐 通过冷冻除硝工序去除 三 浓缩液的冷冻纳滤膜浓缩系统的浓缩液 进入贮槽后 通过输送泵进入板式换热器预冷 预冷后的浓缩液温度可以降到10 左右浓缩液预冷后进入兑卤槽缓冲 通过冷冻液循环泵打到蒸发器系统进行换热 经过蒸发器系统换热后的冷冻液 温度维持稳定 进入沉硝槽 在沉硝槽内形成芒硝结晶 晶体在沉降过程逐渐变大 通过阀门控制排放到离心机进行固液分离 结晶后只含少量硫酸钠的母液 溢流进入冷盐水贮槽 四 离心分离系统冷冻盐水在沉硝槽中使芒硝结晶并沉降 沉降后的晶体通过管道 利用高位压差进入离心分离系统 通过进料管连续地供入双级推料离心机 经过第一级转鼓的筛网 大部分的母液在这里得到过滤 并经液体收集罩排到回水储槽 形成的滤饼推到第二级转鼓 滤饼在转鼓内有足够的停留时间和较大的离心力 使滤饼达到很低的含湿率 当对固体产品的纯度有要求时 在离心机内可以进行洗涤 洗涤液冲洗滤饼后 经筛网 收集罩排到回水储槽 子任务三主要设备 任务描述 熟悉膜法除硝中的主要设备及作用 任务指导 一 活性炭过滤器1 活性炭过滤器的作用活性炭过滤器的作用主要是去除铁氧化物 大分子有机物和余氯 2 活性炭过滤器的工作原理活性炭过滤器是一种内部装填粗石英砂垫层及优质活性炭的压力容器 在水质预处理系统中 活性炭过滤器能够吸附前级过滤中无法去除的余氯 同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物污染性物质 对水中含有的铁氧化物等有较明显的吸附去除作用 3 活性炭过滤器的结构活性炭过滤器 是一种罐体的过滤器 外壳一般为不锈钢或者玻璃钢 内部填充有活性炭 用来过滤水中的游离物 微生物 部分重金属离子 并可以有效降低水的色度 4 活性炭过滤器的清洗当活性炭过滤器进出口压差 0 05MPa时 应对其进行清洗 其操作如表1 9 表1 9活性炭过滤器的清洗 二 MRO系统1 结构MRO系统的膜元件采用标准直径卷式膜元件 该卷式膜是由平板膜片制造 通过胶粘剂密封成一个三面密封 一端开口的膜封套 在膜封套内置有多孔支撑材料 可将膜片隔开并形成产水流道 膜封套的开口端与塑料穿孔中心管连接并密封 从膜封套的开口端将产水汇入中心管 2 原理膜的截留性能主要是离子与膜之间产生相互静电作用 满足道南效应 Donnaneffect 由于离子的电荷强度不 膜对离子的截留率也就有所不同 对于含有不同价态离子的多元体系 由于膜对各种离子的选择性存在有异 根据道南效应产生不同离子透过膜的比例不同 如果盐水中Na2SO4的浓度增大 则膜对的截留率就会降低 3 注意事项余氯值和操作温度是膜法除硝系统的关键指标 淡盐水含余氯进入膜法系统 长时间会对膜产生氧化性损害 温度控制过低影响产水量 温度过高对膜产生损坏 知识链接 膜法除硝工艺中副产物芒硝的再利用 任务四一次盐水精制的岗位操作 任务描述 能够掌握一次盐水精制及除硝工艺的开 停车操作 任务指导 一 一次盐水精制的岗位开 停车1 开车前的准备工作 1 开车前的检查工作 2 开车条件确认2 开车3 正常停车4 紧急停车二 膜法除硝的开 停车操作1 开车前检查与准备2 开车步骤3 停车 任务五常见故障及处理 任务描述 能够对一次盐水精制和除硝过程中出现的常见故障进行分析并提出解决方法 任务指导 在一次盐水精制和膜法除硝生产过程中 由于各种因素的影响 会出现多种不正常现象 这时就必须清楚这种不正常现象的原因 并采取准确措施进行处理 防止问题扩大 给系统造成更大的波动和财产损失 第一时间告知当班班长和生产调度 处理完成后将原因及处理过程进行记录备案 常见的异常现象及处理情况见表1 10 1 11 1 12 案例分析 任务描述 了解在一次盐水精制中有哪些常见的案例 了解原因 总结教训 任务指导 一 原盐工段的案例分析 案例1 事故名称 盐堆坍塌发生日期 1970年7月X日 发生单位 安徽某