氯碱工艺及仪表选型.ppt
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1、FOCUSED PHOTONICS INC 氯碱工艺应用及仪表选型聚光科技聚光科技(杭州杭州)有限公司有限公司2009年年1月月V1.0氯碱行业概况介绍氯碱行业概况介绍 电解工艺及仪表选型电解工艺及仪表选型 VCMVCM工艺及仪表选型工艺及仪表选型聚合工艺及仪表选型聚合工艺及仪表选型 Copyright 2005 FPI inc,all right reserved行业概述行业概述氯氯碱碱行行业业是是以以氯氯和和碱碱作作为为主主要要原原料料的的化化工工行行业业总总称称。氯碱行业主要的产品有:烧碱、液氯、氯碱行业主要的产品有:烧碱、液氯、PVCPVC、盐酸。、盐酸。过过去去氯氯碱碱行行业业以以地
2、地方方国国企企为为主主,规规模模偏偏小小,但但新新建建企业开始大量引入民营资本,规模都在企业开始大量引入民营资本,规模都在1010万吨万吨/年以上。年以上。由由电电解解食食盐盐水水溶溶液液制制取取烧烧碱碱、氯氯气气和和氢氢气气的的工工业业生生产产,是是重重要要的的基基础础化化学学工工业业之之一一。产产品品同同质质化化相相对对严严重重,属属于于完完全全竞竞争争行行业业。我我国国的的氯氯碱碱工工业业主主要要采采用用两两种种生生产产工艺:隔膜法和离子膜法。工艺:隔膜法和离子膜法。Copyright 2005 FPI inc,all right reserved整体工艺整体工艺电解装置氯乙烯(VCM)
3、单体的备制VCM 聚合成 PVCCl2VCM电解装置利用电解食盐生产:烧碱、氯气、氢气、盐电解装置利用电解食盐生产:烧碱、氯气、氢气、盐酸,为下游生产提供酸,为下游生产提供Cl2气。气。VCM装置利用装置利用Cl2和乙烯和乙烯/乙炔生产乙炔生产VCM单体。单体。PVC装置利用装置利用VCM进行聚合。进行聚合。Copyright 2005 FPI inc,all right reserved企业分布企业分布目目前前,全全国国氯氯碱碱企企业业有有近近200200余余家家,其其中中PVCPVC厂厂家家有有8787家家,其其中中电电石石法法有有7575家家。主主要要分分布布在在山山东东、天天津津、四四
4、川川、河河北北、江江苏苏、浙浙江江、上上海海、河河南南、新新疆疆等省等省。Copyright 2005 FPI inc,all right reserved发展现状发展现状 规模与技术问题规模与技术问题 我国氯碱企业规模普遍偏小、布局分散、集中度低,区块分割现象比我国氯碱企业规模普遍偏小、布局分散、集中度低,区块分割现象比较严重,另外由于石油、电费涨价等原因企业效益相对其他行业较差。较严重,另外由于石油、电费涨价等原因企业效益相对其他行业较差。氯与碱平衡问题氯与碱平衡问题 国内市场上氯产品需求旺盛,而烧碱市场相对疲软。氯产品的开发与国内市场上氯产品需求旺盛,而烧碱市场相对疲软。氯产品的开发与生
5、产成为企业今后主要的效益增长点,也是氯碱生产中决定企业经济生产成为企业今后主要的效益增长点,也是氯碱生产中决定企业经济效益和技术水平的最关键的因素之一。效益和技术水平的最关键的因素之一。安全与环保问题安全与环保问题据国家安全局统计,由氯气及含氯化合物引起的占全部安全安事故的据国家安全局统计,由氯气及含氯化合物引起的占全部安全安事故的22%22%。另外,电石法另外,电石法PVCPVC耗电高,含氯尾气扩散等污染已经引起了国家耗电高,含氯尾气扩散等污染已经引起了国家环保局重视环保局重视。Copyright 2005 FPI inc,all right reserved企业需求企业需求 迫切需要提高经
6、济效益,提高企业竞争力:迫切需要提高经济效益,提高企业竞争力:w扩大生产规模;扩大生产规模;w提高氯利用率;提高氯利用率;w调整产品结构。调整产品结构。亟需降低事故发生率,降低舆论和环保压力:亟需降低事故发生率,降低舆论和环保压力:w加强工艺控制;加强工艺控制;w提高安全意识;提高安全意识;w配置安全设备。配置安全设备。Copyright 2005 FPI inc,all right reserved氯碱行业概况介绍氯碱行业概况介绍 电解工艺及仪表选型电解工艺及仪表选型 VCMVCM工艺及仪表选型工艺及仪表选型 聚合工艺及仪表选型聚合工艺及仪表选型 Copyright 2005 FPI inc
7、,all right reserved电解工艺电解工艺 电解是借助直流电流来进行化学反应的过程。当以直流电通过食盐水溶液时,产生离子的迁移和放电,可以制造烧碱、氢气和氯气。电解总反应式:2NaCl+2H2O Cl2+H2+2NaOH阳极上反应式 2CL-2e Cl2阴极上反应式 2H2O+2e H2+2OH-氯碱生产有离子膜法、隔膜法、水银法。Copyright 2005 FPI inc,all right reserved隔膜法隔膜法 盐水由管r连续加入阳极室。阳极液不断地从阳极室通过隔膜的孔隙流入阴极室。阴极上生成的电解液,经电解槽底部的管n连续流出。氯气及氢气分别经过管c及h连续排出。在
8、阴极石墨棒a上,进行的主要电极反应2Cl-2eCl2食盐水溶液经电解后发生的主要反应是溶液中的Cl-在阳极上放电并逸出Cl2后,阳极液中剩下的Na+向阴极迁移,这与阳极液从阳极室通过隔膜的孔隙流入阴极室,在方向上是一致的 在铁阴极K上进行的主要电极反应为:随着放电的结果,在阴极室的溶液中就剩下了OH-,它与来自阳极液中的Na+形成NaOH,所以阴极室的溶液又称为电解碱液;简称为电解液 Copyright 2005 FPI inc,all right reserved电解槽电解槽q以前隔膜电解槽发展相当缓慢,以石墨以前隔膜电解槽发展相当缓慢,以石墨制作阳极有制作阳极有9090多年历史,从多年历史
9、,从19691969年开始,年开始,石墨阳极逐渐被长寿命、低能耗的金属石墨阳极逐渐被长寿命、低能耗的金属阳极所取代。阳极所取代。q金属阳极金属阳极 金属阳极是一种新型高效电极材料。所谓金属阳极是一种新型高效电极材料。所谓金属就是以金属钛为基体,在基体上涂金属就是以金属钛为基体,在基体上涂一层其它金属氧化物的活化层所构成的一层其它金属氧化物的活化层所构成的阳极。当前,金属阳极一般采用网形结阳极。当前,金属阳极一般采用网形结构。构。q阴极:隔膜电解槽能使用的阴极材料有阴极:隔膜电解槽能使用的阴极材料有铁、铜和镍。铁的导电性能良好,耐电铁、铜和镍。铁的导电性能良好,耐电解液的腐蚀;铁易于制成各种形状
10、,经解液的腐蚀;铁易于制成各种形状,经济合适。因此,在工业上一般采用铁作济合适。因此,在工业上一般采用铁作为阴极材料。为阴极材料。q石棉隔膜石棉隔膜 立式吸附隔膜电解槽的隔膜,是以石棉纤立式吸附隔膜电解槽的隔膜,是以石棉纤维为材料制成的滤过式的隔膜。石棉隔维为材料制成的滤过式的隔膜。石棉隔膜能阻止气体分子穿过,但不能阻止水膜能阻止气体分子穿过,但不能阻止水分子和离子穿过。分子和离子穿过。Copyright 2005 FPI inc,all right reservedMDC-20型型 隔膜电解槽隔膜电解槽 11漏斗漏斗 22电解液流出管电解液流出管33氢气出口氢气出口 44阳极液面视镜阳极液面
11、视镜55阴极侧面网阴极侧面网 66氯气出口氯气出口77盐水入口管盐水入口管 88紧固缆带紧固缆带99槽盖吊耳槽盖吊耳 1010塑料槽盖塑料槽盖 1111拉紧弹簧拉紧弹簧 1212阴极铜排阴极铜排 1313阴极管阴极管 1414阳极铜底板阳极铜底板 1515阴极板阴极板1616阴极网袋阴极网袋 1717阳极阳极 1818底板垫片底板垫片 1919底座框架底座框架 2020油灰软填料油灰软填料 Copyright 2005 FPI inc,all right reserved电解盐水工段测点电解盐水工段测点 Copyright 2005 FPI inc,all right reservedNCl3
12、测点测点化盐单元化盐单元电解单元电解单元氯气处理单元氯气处理单元氯气液化单元氯气液化单元液氯存储单元液氯存储单元氯气气化单元氯气气化单元排污槽排污槽原盐氢气去氢气处理精盐水湿氯气烧碱溶液直流电液氯充装销售冷媒去氨压缩机液氯液氯氯气至汽化氯用户三氯化氮排污至次氯酸钠综合利用单元冷媒(氯化钙盐水)NaOH溶液溶液化盐用水干燥氯气12345 Copyright 2005 FPI inc,all right reserved氯气干燥塔后测氯气中微量水氯气干燥塔后测氯气中微量水 典型工况检测需求如果H2O含量过高,CL2与水结合将生成大量盐酸,会腐蚀工艺设备,所以需要检测H2O含量。测点特点CL2与水结
13、合将生成盐酸,有较强的腐蚀性,不宜进行接触式测量。H2O含量很低,通常在5-10ppm.Copyright 2005 FPI inc,all right reserved氯气中微量水传统解决方案氯气中微量水传统解决方案 定期抽样实验室分析定期抽样实验室分析?P2O5P2O5在线检测在线检测该仪器的原理是电解原理;系统由测量探头和二次仪表组成;气体流过探头时,气体中微量水被涂敷在电极表面P2O5吸附,变为磷酸。在微小电流的电解下,磷酸被电解,重新变为五氧化二磷,同时产生H2和O2。电解点流和水分含量成比例关系,通过测量电解电流,可以计算出水分含量。主要产品:德国CMC的TMA-202,AMETE
14、C的MODEL304,美国MEECO的nastyboy,成都仪表厂产品。Copyright 2005 FPI inc,all right reserved氯气中微量水传统解决方案氯气中微量水传统解决方案P2O5分析仪的缺陷:需要定期清洗探头,并重新涂敷P2O5,清洗后需要用高纯氮气吹扫20小时以上,往往需要送回厂家处理,每次每台收费1000-2000元。影响使用。系统有本底误差,测量结果易受温度、压力、流量的影响;由于电解需要时间,系统反应时间慢,从1ppm变化到10ppm需要5分钟系统测量精度受到样品气流量、系统压力、电解池温度的影响。Copyright 2005 FPI inc,all r
15、ight reserved氯气中微量水氯气中微量水LGA解决方案解决方案?根据现场情况,可以有2种解决方案?取样分析。仪表选用LGA4500适用于管径小于 50cm或压力较高的场合。?在位旁通式分析。仪表选用LGA4100,适用于无粉尘、水分少,工况干净,但工艺管径太小的场合。Copyright 2005 FPI inc,all right reserved氯气中微量水取样式解决方案氯气中微量水取样式解决方案 Copyright 2005 FPI inc,all right reserved氯气中微量水取样式解决方案氯气中微量水取样式解决方案 Copyright 2005 FPI inc,al
16、l right reserved氯气中微量水取样式解决方案氯气中微量水取样式解决方案 Copyright 2005 FPI inc,all right reserved氯气中微量水旁通式解决方案氯气中微量水旁通式解决方案 Copyright 2005 FPI inc,all right reserved氯碱行业概况介绍氯碱行业概况介绍 电解工艺及仪表选型电解工艺及仪表选型 VCMVCM工艺及仪表选型工艺及仪表选型 聚合工艺及仪表选型聚合工艺及仪表选型 Copyright 2005 FPI inc,all right reserved客户现状客户现状目前,客户缺乏有效的实验室手段对微量Cl2进行
17、测量。由于正常情况下,微量Cl2含量非常低只有几十个ppm,很难用实验室取样分析的手段进行监测。实验室监测时间周期长频度有限,很难预防爆炸事故的产生。大多数氯碱厂采用保守的工艺方案进行生产,在合成HCl工艺段通入过量的H2,通过这种方法减少HCl过程气中Cl2残余。Copyright 2005 FPI inc,all right reservedVCM工艺工艺q电石乙炔法q乙烯法w二氯乙烷法w乙烯氧氯化法q乙烷法 Copyright 2005 FPI inc,all right reserved电石法工艺电石法工艺电石法制乙炔是最早的氯乙烯生产方法。它主要利用乙炔电石法制乙炔是最早的氯乙烯生产
18、方法。它主要利用乙炔和氯化氢为原料,用和氯化氢为原料,用HgCl2HgCl2作为催化剂进行加成反应,生成氯乙作为催化剂进行加成反应,生成氯乙烯。烯。CaC2+H2O C2H2+Ca(OH)+130KJ/MoLCaC2+H2O C2H2+Ca(OH)+130KJ/MoLC2H2+HClC2H2+HClC2H3ClC2H3Cl其其优点是工点是工艺成熟成熟简单,设备投投资低。但采用低。但采用电石作石作为原原料,需要个消耗大量的料,需要个消耗大量的电能,另外催化能,另外催化剂对环境境污染染严重。重。电石法在国外已石法在国外已经基本淘汰基本淘汰。Copyright 2005 FPI inc,all ri
19、ght reserved电石法工艺电石法工艺q从冷却塔来的乙炔气,在保证乙炔气柜至一定高度时,经水环泵加压从冷却塔来的乙炔气,在保证乙炔气柜至一定高度时,经水环泵加压通过清净塔与次氯酸钠接触,除去粗乙炔气中的通过清净塔与次氯酸钠接触,除去粗乙炔气中的S S、P P、CO2 CO2 等杂质。等杂质。反应式如下:反应式如下:PHPH3 3+4NaCLO=H+4NaCLO=H3 3POPO4 4+4NaCL+4NaCLH H2 2S+4NaCLO=HS+4NaCLO=H2 2POPO4 4+4NaCL+4NaCLSiHSiH4 4+4NaCLO=SiO+4NaCLO=SiO2 2+2H+2H2 2O
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- 关 键 词:
- 工艺 仪表 选型
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