文档介绍：年产30万吨烧碱干燥工段工艺
设计说明书
绪论
氯气的性质
氯是一种化学性质十分活泼的非金属卤族元素,其用途十分广泛,与人类的生活、国计民生密切相关。牵涉国民经济各个领域,包括化工、医药、农药、印染、纺织、食品等工业部门。从某种意义上来说,氯气对人类的生存是不可缺少的要素。如同物质有两重性一样,氯气也是对人类危害极大的有毒化学物品。
氯被称为卤族元素,氯的原子序数为17,,排列于周期表第Ⅶ列—— A族。从电子层排布可知:其K层有2个电子,L层有8个电子,M层有7个电子;最外层电子有7个,故而十分容易获得一个电子,形成稳定的离子键或共价键结合形式。属于一种化学亲和力很大的、较强非金属性质的氧化剂。
氯碱工业的历史
早在十三世纪之前,氯气就为古代炼丹者(Alchemist)所熟悉。
1774年,瑞典化学家Shelley在实验室中首次使用盐酸与天然的软锰矿粉(二氧化锰)反应制得一种让人窒息的、黄绿色气体;并确认其为一种新的化学元素。
其反应机理如下: MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 ↑+ 2H2O
1799年,由Weldon 首先采用瑞典人的方法在工业中制得氯气。1807年,英国人Davy用食盐熔融电解制得氯气。(2NaCl → 2Na + Cl2 ↑) 。1810年,Davy在伦敦试验证明氯气是一种元素,并于当年的11月9日在英国皇家学会上宣读论文。提议这个元素定名为Chlorine(意思是黄绿色),来源于希腊文字( Chorus )。[1]
1851年,Watt第一个取得了食盐水溶液电解制备氯气的专利;在直流发电机问世以后,1890年由德国格瑞斯海姆电化公司首先采用隔膜电解槽制备氯气用于工业生产。至今已经经历了一个多世纪。而中国的氯碱工业起步于1929年10月,由爱国实业家吴蕴初先生买断了越南海防电化厂的全部设备,创建了国内第一家氯碱厂——上海天原电化厂。当时采用的是“爱伦姆”电解槽,日产烧碱仅3吨。[1]
综观世界氯碱工业的发展历史,氯碱的制碱技术和氯气处理技术已取得了长足的发展进步;在新设备、新工艺、新技术、新材料得到大量的运用之后,氯气处理工艺已经达到了世界先进水平。经过处理以后的氯气中含水分可达到15ppm以下。
2 氯碱工业的特点及发展趋势
氯碱工业的特点
氯碱工业的特点是原料易得、生产流程较短,另外主要还有三个突出问题。
(1) 能源消耗大
选用先进工艺,提高电解槽的电能效率和碱液蒸发热能的利用率,以降低烧碱的电耗和蒸汽的消耗,始终是氯碱生产企业的一项核心工作。
(2) 氯和碱的平衡
电解食盐水溶液时,按固定质量比例(1:)同时产出烧碱和氯气两种产品。在一个国家和地区,对烧碱和氯气的需求量不一定符合这一比例。烧碱和氯气的平衡始终是氯碱工业发展中的一个恒定的矛盾。
(3) 腐蚀和污染
氯碱产品如烧碱、盐酸等均具有强腐蚀性,在生产过程中使用的原材料如石棉、汞和生产的含氯废气都可能对环境造成污染。因此防止腐蚀和三废处理也一直是氯碱工业的努力方向。
我国氯碱工业的发展趋势
目前我国氯碱生产企业200余家。至2003年底,国内烧碱总生产能力已达1100万t/a左右,居世界第二位,。2004年上半年氯碱行业仍保持较快增长势头,尤其是离子膜烧碱产量增长较快。2004年随着原料价格等因素上涨影响,烧碱价格继续走高,保持较高价位运行,呈现良好发展态势。
尽管氯碱工业发展态势较好,但是仍存在很多制约因素:一是随着国内氯碱装置建设加快,预计2005年全国烧碱产能将达到1500万t/a ,烧碱的市场压力较大;二是国内生产企业众多,普遍规模较小,离子膜烧碱能力所占比例偏小。而且许多企业仅有氯碱装置而没有下游配套产品,可持续发展与抵抗市场风险能力较小;三是原料持续涨价,大大减少了氯碱行业的利润。今年上半年有部分中小型隔膜碱烧碱装置迫于原料价格上涨而停产。[2]
氯碱工业作为基础化工原料,产品广泛应用于国民经济各个部门,经过几十年的发展,已经有了较为雄厚的基础。近年来在企业做大做强思想指导下,振兴东北老工业基地及西部开发战略实施及大量下游氯产品民营企业投资氯碱行业,将在国内引起又一次氯碱建设和发展高潮。
借鉴国外发展经验和国内行业整体形势,未来氯碱行业将逐渐趋向规模化,精细化,集成化和绿色路发展道路。
规模化
随着我国氯碱工业不断发展,尤其是新建的装置将逐渐趋向规模化。不少氯碱企业生产能力将达到20万t/a甚至50万t/a 。
精细化
精细化工是世界氯碱工业发展的前沿,精细化工已成为氯碱企业激烈竞争的焦点和制胜战略。中小型氯碱装置要围绕“氯碱氢平衡”这个核心,大