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1、,主讲：李宁2012年10月27日,固碱工艺知识,1.固碱工序生产任务2.固碱工序产品介绍3.固碱工序原辅材料4.固碱工序工艺流程5.固碱工序生产原理6.工艺指标控制及设备构造7.生产故障及处理方法8.安全知识及案例,概 述 目前国内外生产固体烧碱的主要方法有两种，即间歇法锅式蒸煮和连续法膜式蒸发。我公司固碱工序采用的是双效降膜浓缩流程。与大锅法相比，膜式蒸发法有以下特点：（1）设备紧凑，热利用率高，易于操作。（2）能耗低、碱损小、成本低。（3）杂质含量少，浓度高，片碱质量优。,我公司采用的是瑞士博特公司双效降膜浓缩流程。其生产能力为2 10万吨/年(由2条完全相同的生产线，每条生产线能力为3
2、00吨/日，折100%NaOH)，原料为来自蒸发工序的48%液碱，以熔盐为加热源进行浓缩及制片。,1.固碱工序的生产任务,本工序主要任务是将48%液碱浓缩至 98.6%熔融碱后，通过片碱机生产出合格的片状氢氧化钠。将来自蒸发的48%液碱进行进一步蒸发浓缩，浓缩采用两效降膜工艺，使48%液碱浓缩至98.6%以上，经片碱机制片后包装码垛，浓缩所需的热源由熔盐炉供给。,2.固碱工序产品介绍,（1）片状氢氧化钠性质 分子式：NaOH 分子量：40.005 性质：烧碱又名火碱、苛性钠，纯品是无色透明的晶体，工业片碱因含有一定的杂质，颜色发白。密度2.130，熔点318.4，沸点1390。在空气中易吸收水
3、分而潮解。片碱粉尘对人体危害很大。片状氢氧化钠及其水溶液对动物及植物等有机物质有强烈的腐蚀作用，亦能从空气中吸收二氧化碳而变成碳酸钠。因此，必须存放在密闭的铁罐或塑料袋中。,（2）片状氢氧化钠质量标准单位:%氢氧化钠 碳酸钠 氯化钠 三氧化二铁优等品 99.0 0.5 0.03 0.005一等品 98.5 0.8 0.05 0.008合格品 98.0 1.0 0.08 0.01 我公司主要生产一级品片状氢氧化钠。,（3）片状氢氧化钠用途,片状氢氧化钠是用途极广的基本化工原料。用于：轻纺工业，如造纸、印染、皮革、制皂等；化学工业，如农药、燃料等；石油工业，如精炼石油、油脂等；还有国防、机械、医药
4、工业等。,本工序所用原辅材料有：48%液碱、熔盐、糖、原煤。（1）48%液碱 分子式：NaOH，分子量：40.005 规格：NaOH48%NaCl0.02%Na2CO30.2%Fe2O30.002%Ni 1ppm,3.原辅材料及规格,（2）熔盐 亚硝酸钠、硝酸钠、硝酸钾三种熔融硝酸盐的混和物，其组份为：亚硝酸钠（NaNO2）40%硝酸钠（NaNO3）7%硝酸钾（KNO3）53%用途：片碱生产的载热体。,性质：这种熔融硝酸盐混合物具有均热性、导热性、流动性及化学稳定性等优点，被工业上普遍采用，这一特定的配方又称为“HTS”。HTS的熔点为142.6。温度升高会加速熔盐分解以及对容器材料的反应。熔
5、盐的分解主要是亚硝酸钠的分解：5 NaNO2=3 NaNO3+Na2O+N2 在熔盐中，单盐的热分解温度分别为硝酸钾550、硝酸钠535、亚硝酸钠430；而混合盐的热稳定性要优于单纯盐。,熔盐在427 以下非常稳定，可使用多年而不变质，对碳钢和不锈钢仅有轻微腐蚀，超过450 开始有缓慢分解，550 以上开始加速分解，600 以上分解明显，同时熔点升高，从透明的琥珀色液体变成棕黑色。因此在使用中应控制上限温度，以减缓熔盐的分解。当达到热分解温度时，硝酸盐放出的氧气，可加速分解反应并腐蚀容器与管道。,熔盐是一种强氧化剂，使用中不得混入煤粉、焦炭、木屑、布片纸张和有机物等，否则会引起燃烧甚至发生爆炸
6、等严重事故。在熔盐贮槽内通入氮气封闭保护，能减轻熔盐中亚硝酸钠的氧化，可使用5年不更换熔盐，一般可用3-4年。不通入氮气保护一般使用半年或一年应全部更换熔盐，否则熔点可升至210 以上。,（3）蔗糖,用食品级砂糖，配制成5%的水溶液，加在48%液碱中，防止高温熔融碱中的氯酸盐对镍制设备和管道的腐蚀。,（4）原煤,固碱工艺主要分三个单元：碱系统单元 熔盐系统单元 蒸汽系统单元,4.固碱工序工艺流程,三个单元之间的关系,碱系统,熔盐系统,蒸汽系统,成品片碱,为熔盐系统提供预热,提供能量,停车吹扫碱管路,中压蒸汽,熔盐炉,伴热,包装,48%碱罐,48%碱泵,预浓缩器,最终浓缩器,闪蒸罐,分配器,60
7、%碱泵,真空泵,冷凝水槽,表冷,表冷,冷凝液泵,糖罐,糖泵,去一盐,WCS,WCR,冷却水罐,冷却水泵,粉尘抽气机,粉尘溶解罐,二次蒸汽,包装称,链板机,-固碱工艺流程简图-,排空,排空,排空,HTS,缝包机,排空,片碱机,排空,排空,排空,糖罐,换热器,排空,HTS,片碱成品,熔盐系统,烟筒,熔盐罐,熔盐炉,引风机,鼓风机,去分配器及片碱机管线,最终浓缩器回盐,闪蒸罐回盐,分配器回盐,片碱机管线回盐,最终浓缩器回盐,闪蒸罐回盐,分配器回盐,片碱机管线回盐,B,C,65,180,260,400,120,蒸汽,去闪蒸罐及分配器管线,A,纯水,去闪蒸罐及分配器管线,去最终浓缩器,去分配器及片碱机管
8、线,去闪蒸罐及分配器管线,去分配器及片碱机管线,去闪蒸罐及分配器管线,去最终浓缩器,余热锅炉,空预器,除尘器,5.固碱工序生产原理,（1）碱液浓缩原理 膜式法生产片状氢氧化钠是碱液与加热源的传热蒸发过程在薄膜传热状态下进行，此过程全部为物理变化。碱液浓缩分两个阶段：碱液从48%浓度浓缩至60%，此过程在预浓缩器中进行，利用最终浓缩器产生的二次蒸汽作为热源，并在真空下蒸发。,碱液从60%浓度浓缩至98.6%的熔融碱，此过程在最终浓缩器中进行，以熔盐为载热体，在常压下将60%浓度浓缩至熔融碱，在经片碱机制成片状氢氧化钠。当碱液进入降膜蒸发器中垂直的加热管内，被管外的加热源所加热而达到沸腾。在沸腾的
9、流体中，碱液和蒸汽是二相混合流动的，故它是二相流动的沸腾给热过程。,（2）加糖原理及反应机理 在片碱生产中，高温的浓碱对镍设备有一定的腐蚀性。腐蚀的原因主要是碱液中所含氯酸盐在250以上时会逐步分解，并放出新生态氧与镍材发生反应，生成氧化镍层。氧化镍易溶于浓碱中而被碱液带走，这样的过程在浓碱蒸发中反复进行而导致镍制设备的腐蚀损坏。离子膜碱含有氯酸盐20-30mg/L，为了保持设备的长期寿命，需要除去氯酸盐。,常用的处理方法是在原料液中加入蔗糖水溶液，这种方法比其他方法如离子交换法、亚硫酸钠法优越的多，其主要原因是操作简单、无须加许多设备，另外糖资源易得，而且价格低廉。,其反应机理为：C12H2
10、2O11+8NaClO3=8NaCl+12CO2+11H2O 生成的CO2即与NaOH反应 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O 生产中实际加入糖量是理论量的2倍,也有的甚至是建议值的68倍，这样做会使反应进行的很完全。由于在反应过程中产生CO2，因此在碱产品中Na2CO3的含量会增加一些，当然同时也增加了产品中NaCl的含量。,（3）真空蒸发原理 液体表面的压力越低，它的沸点也越低。所以，在无法增大供汽能力和设备生产能力的情况下，采用真空装置（在效体后设置水环式真空泵和表面冷凝器）降低效体内碱液表面的压力，达到增大传热温差，加快蒸发速度的目的。因此，在生产过程中，为了降低液体的沸点、提高温差、加速二次蒸汽的逸出，降膜蒸发器常常在负压下工作。,6.工艺控制指标及设备构造,（1）预浓缩器,二次蒸汽进,分布器,分布器,二次蒸汽进,60%碱出,48%碱进,二次蒸汽出,二次蒸汽出,蒸汽冷凝液,预浓缩器,（2）最终浓缩器,降膜管,熔盐管,蒸汽管,汽液分离器,最终浓缩器,分布器,汽液分离器内部,降膜管,进料口,出料口,蒸汽进口,冷凝液出口,熔盐进,熔盐出,（3）闪蒸罐,去分配器,进碱管,排空管,吹扫,闪蒸罐,进碱管,（4）分配器结构,蒸汽吹扫,出碱管,分配器,
