离子膜法生产氯碱技术基本知识 20ppb以下，以符合离子膜工艺的需要。
螯合树脂塔的外壳由钢板制成，内衬特殊的低钙镁橡胶防腐层。塔内填装一定量的带有螯合基团的特种离子交换树脂，树脂的特点是对金属离子有极强的选择性。第二个特点是再生效率高，即在使用一定周期后，可通过酸、碱、纯水的清洗．将螯合的金属离子解脱恢复原有的交换容量，以重新再进行螯合处理。 在使用赘合树脂处理盐水中，必须注意下列二点： (1)物料中不能带有氧化剂，
(2)物料中有能带有油状物。因油将使螯合树脂颗粒表面生成一层油膜．从而降低其离子交换的功能。 螯合树脂塔的结构如图2－2－4所示。 3、离子膜电解槽
离子膜电解槽是离子膜制碱生产工艺中的关键设备，它的作用是将进入的合格的二次精致盐水经通电电解，生产出低盐、高纯、高浓度的氢氧化钠产品．同时得到联产氯和氢气。其生产原理如图2－2—5所示。
离子交换膜电解食盐法，是用阳离子交换膜将电解槽隔成阳极室和阴极室，这层膜只允许钠离子穿透，而对氢氧根离子起阻止作用，另还能阻止氯化钠的扩
散，从而达到生产低盐、高纯、高浓度氢氧化钠产品的目的。
4.氢气和氯气处理工段
从电解槽出来的湿氯气和湿氢气，温度约为80～90?C，并为水蒸气所饱和。湿氯气具有强烈的腐蚀性，只有钛、玻璃、橡胶、玻璃钢（FRP）等少数材料可以耐湿氯气的腐蚀。另外为便于运输和使用，也需要对湿氯气进行加工处理。氢气的纯度虽然很高，可达99％以上，但含有少量的碱雾和大量的水蒸气，也需要进行处理。本工段的另一重要任务是通过氯气和氢气的进出口回流量的调节来达到电解槽阳极室和阴极室的压力平衡，保证电解槽的安全运行。
青海大学化工学院化学工程系
- 11 -
离子膜法生产氯碱技术基本知识 4.1氢气处理
4.1.1工艺原理
来自电解槽的氢气进入氢气－盐水热交换器，氢气温度可降至50?C左右，而盐水温度约能提高10?C.这样使氢气中所带出的一部分余热得到 回收。冷却后的氢气再进入氢气洗涤塔内。用工业 上水对其进行洗涤和冷却，氢气中大部分杂质（盐雾和碱雾）及水蒸气被冷却水带走并排入下水道。氢气则从塔顶出来，经水气分离器分离后，由风机送到氢气柜或使用氢气的部门。 4.1.2工艺流程
图3－1－1是氢气处理流程图，来自电解槽阴极的氢气首先进入氢气洗涤塔，此塔为一空塔，内装数层喷淋装置，冷却水经喷水装置，自塔顶喷淋下来，与自塔底进入的氢气相遇，进行冷却和洗涤，氢气所带的大部分水蒸气和碱雾，便被洗涤下来，随同用过的冷却水一起排出。从洗涤塔出来的氢气分为两部分，一部分经过H2风机输送到冷却塔进一步冷却，然后由缓冲罐分配：到片碱工
段作加热介质，到与Cl2反应以及到氢压站。另一部分由氢气压缩机输送到水雾捕集器，然后输送给用户使用。压缩过程中使用N2作保护气体。 4.1.3主要设备及作用和工作原理 1、水洗塔
将氢气中夹带的碱雾除去，同时降低气体温度，从而除去其中所含的大部分饱和水蒸气，使氢气得到初步净化。 2、捕集器
可减少冷却后氢气中残存的雾滴状冷凝水及碱雾，减少其对氢气压缩机的腐蚀。
青海大学化工学院化学工程系
- 12 -
离子膜法生产氯碱技术基本知识 4.2氯气处理
4.2.1工艺原理
氯气处理工段是氯碱生产厂中联接电解槽与用氯部门的工序，起着承上启下的作用，也是稳定电解槽正常运行、确保安全生产的重要环节。由食盐水溶液电解，其阳极产物是温度较高、并伴有饱和水蒸汽及夹带一定盐雾杂质的湿氯气，每吨气相的湿含量可达0.3381吨以上。这种湿氯气对钢铁及大多数金属有强烈的腐蚀作用，只有少量的稀土及贵金属或非金属材料在一定条件下才能抵御湿氯气的腐蚀，从而使氯产品的生产和气氯的输送发生困难。而干燥脱水的氯气在通常条件下对钢铁等常用材料的腐蚀是比较小的。 4.2.2主要工艺指标 1、压力
电槽出口总管压力—0.2~一0.3kPa 氯气透平机一段进口压力 0.085MPa
氯气透平机一段出口压力 0.035～0.042MPa（表压）
油过滤器出口压力 0.35M Pa（表压）
氯气透平机二段进口压力 0 .033 ～0.040MPa（表压）
氯气透平机二段出口压力0.1～0.12MPa （表压）
氯气透平机三段进口压力 0.08～0.10 MPa（表压）
氯气透平机三段出口压力 0.18 ～0.23MPa（表压）
再生密封气压力 0.05MPa （表压）
氯气透平机四段进口压力 0.16 ～0.21MPa（表压）
氯气透平机四段出口压力 0.28 ～0.38MPa
青海大学化工学院化学工程系
- 13 -
泡沫千燥塔阻力降5.5～6.5kPa（表压） 工业水压力 0.12MPa以上 前轴承进口0.08～0.12MPa（表压） 后轴承进口油圧0.08～0.12MPa（表压） 增速箱进口油压 0.15～0.l8MPa（表压） 油封压力 70～150mm 油（表压） 贮气罐压力 0.6MPa（表压）以下
干燥密封气输出压力 0.05～0.1MPa（表压） （表压）
密封室充气压力 2.5～3.5kPa（表压） 密封室抽气压力 －1～－2kPa（表压）
离子膜法生产氯碱技术基本知识 2、温度
Ⅰ段钛冷却器出口气相温度40℃以下 Ⅱ段钛冷却器出口气相温度11～14℃ 出泡沫塔干燥后氯气温度<20℃ 冷冻氯化钙溶液温度6~12℃ 氯气透平机进机温度<20℃ 止推轴承温度45~50℃ 前轴承温度45~50℃ 4.2.3工艺流程
后轴承温度45~50℃ 增速器轴承温度40~45℃
前轴承回油温度35~45℃ 后轴承回油温度5~45℃ 增速箱回油温度45~50℃ 电炉出口温度 150 —200 ℃ 净化器出口密封气温度 40 ℃
图3－2－1是氯气处理流程图。来自电解 槽阳极的高温湿氯气经湿氯气缓冲器的分配，进入工业水列管冷却器，由工业水进行冷却，使气相温度降至相 40℃ 以下，再进入盐水冷却器，用 6 ~10 ℃ 的氯化钙溶液进行冷却，使气相温度降至 11 ~14 ℃ 。但气相温度不可降得过低，若低于 10 ℃ 的话（如 9 .6 ℃ ），湿氯气易形成Cl2? 8H2O 的氯水结晶物，从而使设备、管道结冰堵塞。经冷却后的气相进入水沫过滤器除去气相中夹带的游离水，再进入泡沫干燥塔。气相自下而上分别依次穿过五块塔板，与自上而下的硫酸在塔板上错流接触，进行吸收传质，气相中的水分被硫酸吸收掉，气相出泡沫干燥塔顶部时，已成为含湿量低于100PPm 的合格氯气。98％的浓硫酸经盐水冷却至 10 ℃ 后被送入浓酸高位槽，分二路进泡沫干燥塔。一路经节流调节进入泡沫塔第一块塔板（由上往下数），与氯气接触吸收微量水分，由外溢流进入泡沫塔第二块塔板，再与氯气接触吸收微量水分，外溢流经液封去循环槽，由循环泵抽吸经硫酸冷却器冷却后再去浓硫酸高位槽，循环使用，另一路经节流青海大学化工学院化学工程系
- 14 -
离子膜法生产氯碱技术基本知识 调节进入泡沫干燥塔第三块塔板，与氯气接触吸收水分后经内溢流进入第四块塔板。来自稀酸冷却器的功10 ℃ 、浓度为 72 ％的稀硫酸进入泡沫塔第四块塔板，与来自第三块塔板内道流的浓酸混成浓度为 80 ％的吸收液，大量吸收湿饭气中水分，外溢流进入第五块塔板，继续大量吸收湿氯 气中的水分，使浓度达到 72 ％的稀硫酸经液封与塔底酸一同进入稀映循环槽，在确保正常循环量的前提下，多余的一部分稀酸溢入废酸槽。正常量的稀酸由稀酸循环泵抽吸经硫酸冷却器冷却后再注入泡沫塔第四块塔板循环使用。出泡沫塔的干燥氯气进入酸雾过滤器自净去除酸雾，进入氯气离心式压缩机，经四段事轿冷却达到常温，保持 0.38MPa。（表压）以下的排出压力，经分配台送至各用氯部门。
4.2.4主要设备及作用和工作原理 1、安全水封
其结构示意见图3－2－2 。湿氯气安装于电解声气总管的旁路上，一头与电解氯气总管相连，另一端与事故氯气处理塔相通，中间有隔板相隔，掖封高度 60mm 。其作用属当抓气处理的负压系统因突发故障发生正压时，带压的事故氯气便将水封冲掉，往事故氯气处理塔泄压，用碱液进行吸收处理，以保护氯气负压系统的管道、设备，直至电解槽的安全。水封高度的确定应充分考虑系统所能承受的最大正压冲击。 2、钛列管冷却器
结构由上封头（上端盖）、列管壳体及下封头（下端盖）三个部分组成，详见图3－2－3 。列管壳体由钛制列管束、折流挡板、定距杆，上下分布管板等构成．钛对湿氯气的抗腐蚀性能极好，钛列管传热效果也很好。一般将其制成浮头式结构，浮头处有填料函密封。在管程走气相湿氯气时,简体外壳及折流挡板可用碳钢，上下封头可以用钛、钢衬胶或聚氯乙烯。在壳程走湿氯气时，筒体外壳、折流挡板,上下管板、列管束均需用钛材,而上下封头可采用聚氯乙烯、碳钢。这可视实际工艺之需而定。
钛列管冷却器在工段冷却时采用工业水作为冷却剂，Ⅱ段冷却时采用冷冻淡水或冷冻氯化钙溶青海大学化工学院化学工程系
- 15 -