固堿工藝課件

固堿工藝課件第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四1.固堿工序生產(chǎn)任務(wù)2.固堿工序產(chǎn)品介紹3.固堿工序原輔材料4.固堿工序工藝流程5.固堿工序生產(chǎn)原理6.工藝指標控制及設(shè)備構(gòu)造7.生產(chǎn)故障及處理方法8.安全知識及案例第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四概述

目前國內(nèi)外生產(chǎn)固體燒堿的主要方法有兩種，即間歇法鍋式蒸煮和連續(xù)法膜式蒸發(fā)。我公司固堿工序采用的是雙效降膜濃縮流程。與大鍋法相比，膜式蒸發(fā)法有以下特點：（1）設(shè)備緊湊，熱利用率高，易于操作。（2）能耗低、堿損小、成本低。（3）雜質(zhì)含量少，濃度高，片堿質(zhì)量優(yōu)。

第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四我公司采用的是瑞士博特公司雙效降膜濃縮流程。其生產(chǎn)能力為2×10萬噸/年(由2條完全相同的生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線能力為300噸/日，折100%NaOH)，原料為來自蒸發(fā)工序的48%液堿，以熔鹽為加熱源進行濃縮及制片。第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四1.固堿工序的生產(chǎn)任務(wù)

本工序主要任務(wù)是將48%液堿濃縮至98.6%熔融堿后，通過片堿機生產(chǎn)出合格的片狀氫氧化鈉。將來自蒸發(fā)的48%液堿進行進一步蒸發(fā)濃縮，濃縮采用兩效降膜工藝，使48%液堿濃縮至98.6%以上，經(jīng)片堿機制片后包裝碼垛，濃縮所需的熱源由熔鹽爐供給。第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四2.

固堿工序產(chǎn)品介紹（1）片狀氫氧化鈉性質(zhì)

分子式：NaOH分子量：40.005

性質(zhì)：燒堿又名火堿、苛性鈉，純品是無色透明的晶體，工業(yè)片堿因含有一定的雜質(zhì)，顏色發(fā)白。密度2.130，熔點318.4℃，沸點1390℃。在空氣中易吸收水分而潮解。片堿粉塵對人體危害很大。片狀氫氧化鈉及其水溶液對動物及植物等有機物質(zhì)有強烈的腐蝕作用，亦能從空氣中吸收二氧化碳而變成碳酸鈉。因此，必須存放在密閉的鐵罐或塑料袋中。第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（2）片狀氫氧化鈉質(zhì)量標準單位:%氫氧化鈉≥

碳酸鈉≤

氯化鈉≤

三氧化二鐵≤優(yōu)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

我公司主要生產(chǎn)一級品片狀氫氧化鈉。第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（3）片狀氫氧化鈉用途

片狀氫氧化鈉是用途極廣的基本化工原料。用于：輕紡工業(yè)，如造紙、印染、皮革、制皂等；化學工業(yè)，如農(nóng)藥、燃料等；石油工業(yè)，如精煉石油、油脂等；還有國防、機械、醫(yī)藥工業(yè)等。第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

本工序所用原輔材料有：48%液堿、熔鹽、糖、原煤。

（1）

48%液堿分子式：NaOH，分子量：40.005

規(guī)格：NaOH≥48%NaCl≤0.02%Na2CO3≤0.2%Fe2O3≤0.002%Ni≤1ppm3.原輔材料及規(guī)格第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（2）熔鹽亞硝酸鈉、硝酸鈉、硝酸鉀三種熔融硝酸鹽的混和物，其組份為：亞硝酸鈉（NaNO2）40%

硝酸鈉（NaNO3）7%

硝酸鉀（KNO3）53%

用途：片堿生產(chǎn)的載熱體。

第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四性質(zhì)：這種熔融硝酸鹽混合物具有均熱性、導(dǎo)熱性、流動性及化學穩(wěn)定性等優(yōu)點，被工業(yè)上普遍采用，這一特定的配方又稱為“HTS”。HTS的熔點為142.6℃。溫度升高會加速熔鹽分解以及對容器材料的反應(yīng)。熔鹽的分解主要是亞硝酸鈉的分解：

5NaNO2=3NaNO3+Na2O+N2

在熔鹽中，單鹽的熱分解溫度分別為硝酸鉀550℃、硝酸鈉535℃、亞硝酸鈉430℃；而混合鹽的熱穩(wěn)定性要優(yōu)于單純鹽。第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

熔鹽在427℃以下非常穩(wěn)定，可使用多年而不變質(zhì)，對碳鋼和不銹鋼僅有輕微腐蝕，超過450℃開始有緩慢分解，550℃以上開始加速分解，600℃以上分解明顯，同時熔點升高，從透明的琥珀色液體變成棕黑色。因此在使用中應(yīng)控制上限溫度，以減緩熔鹽的分解。當達到熱分解溫度時，硝酸鹽放出的氧氣，可加速分解反應(yīng)并腐蝕容器與管道。第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

熔鹽是一種強氧化劑，使用中不得混入煤粉、焦炭、木屑、布片紙張和有機物等，否則會引起燃燒甚至發(fā)生爆炸等嚴重事故。在熔鹽貯槽內(nèi)通入氮氣封閉保護，能減輕熔鹽中亞硝酸鈉的氧化，可使用5年不更換熔鹽，一般可用3-4年。不通入氮氣保護一般使用半年或一年應(yīng)全部更換熔鹽，否則熔點可升至210℃以上。

第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（3）蔗糖

用食品級砂糖，配制成5%的水溶液，加在48%液堿中，防止高溫熔融堿中的氯酸鹽對鎳制設(shè)備和管道的腐蝕。第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（4）原煤對比項目協(xié)議煤質(zhì)建議值對比項目協(xié)議煤質(zhì)建議值全硫%1.2-2≤2焦渣特性高焦高焦灰分%18-2818-29固定碳%50-5249-53全水分%≤5揮發(fā)分%27-2920-30低位發(fā)熱MJ/KG20.920-23粒度30-40mm≥40%1-3mm≤30%第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

固堿工藝主要分三個單元：堿系統(tǒng)單元熔鹽系統(tǒng)單元蒸汽系統(tǒng)單元

4.固堿工序工藝流程

第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四三個單元之間的關(guān)系堿系統(tǒng)熔鹽系統(tǒng)蒸汽系統(tǒng)成品片堿為熔鹽系統(tǒng)提供預(yù)熱提供能量停車吹掃堿管路中壓蒸汽熔鹽爐伴熱包裝第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四48%堿罐48%堿泵預(yù)濃縮器最終濃縮器閃蒸罐分配器60%堿泵

真空泵冷凝水槽表冷表冷冷凝液泵糖罐糖泵去一鹽WCSWCR冷卻水罐冷卻水泵

粉塵抽氣機粉塵溶解罐二次蒸汽包裝稱鏈板機----固堿工藝流程簡圖----排空排空排空HTS縫包機排空片堿機排空排空排空糖罐換熱器排空HTS片堿成品第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四熔鹽系統(tǒng)煙筒熔鹽罐熔鹽爐引風機鼓風機去分配器及片堿機管線最終濃縮器回鹽閃蒸罐回鹽分配器回鹽片堿機管線回鹽最終濃縮器回鹽閃蒸罐回鹽分配器回鹽片堿機管線回鹽BC65℃180℃260℃400℃120℃蒸汽去閃蒸罐及分配器管線A純水去閃蒸罐及分配器管線去最終濃縮器去分配器及片堿機管線去閃蒸罐及分配器管線去分配器及片堿機管線去閃蒸罐及分配器管線去最終濃縮器余熱鍋爐空預(yù)器除塵器第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四5.固堿工序生產(chǎn)原理（1）堿液濃縮原理膜式法生產(chǎn)片狀氫氧化鈉是堿液與加熱源的傳熱蒸發(fā)過程在薄膜傳熱狀態(tài)下進行，此過程全部為物理變化。堿液濃縮分兩個階段：①堿液從48%濃度濃縮至60%，此過程在預(yù)濃縮器中進行，利用最終濃縮器產(chǎn)生的二次蒸汽作為熱源，并在真空下蒸發(fā)。

第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四②堿液從60%濃度濃縮至98.6%的熔融堿，此過程在最終濃縮器中進行，以熔鹽為載熱體，在常壓下將60%濃度濃縮至熔融堿，在經(jīng)片堿機制成片狀氫氧化鈉。當堿液進入降膜蒸發(fā)器中垂直的加熱管內(nèi)，被管外的加熱源所加熱而達到沸騰。在沸騰的流體中，堿液和蒸汽是二相混合流動的，故它是二相流動的沸騰給熱過程。第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（2）加糖原理及反應(yīng)機理在片堿生產(chǎn)中，高溫的濃堿對鎳設(shè)備有一定的腐蝕性。腐蝕的原因主要是堿液中所含氯酸鹽在250℃以上時會逐步分解，并放出新生態(tài)氧與鎳材發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鎳層。氧化鎳易溶于濃堿中而被堿液帶走，這樣的過程在濃堿蒸發(fā)中反復(fù)進行而導(dǎo)致鎳制設(shè)備的腐蝕損壞。離子膜堿含有氯酸鹽20-30mg/L，為了保持設(shè)備的長期壽命，需要除去氯酸鹽。第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四常用的處理方法是在原料液中加入蔗糖水溶液，這種方法比其他方法如離子交換法、亞硫酸鈉法優(yōu)越的多，其主要原因是操作簡單、無須加許多設(shè)備，另外糖資源易得，而且價格低廉。第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四

其反應(yīng)機理為：

C12H22O11+8NaClO3=8NaCl+12CO2+11H2O

生成的CO2即與NaOH反應(yīng)

CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

生產(chǎn)中實際加入糖量是理論量的2倍,也有的甚至是建議值的6～8倍，這樣做會使反應(yīng)進行的很完全。由于在反應(yīng)過程中產(chǎn)生CO2，因此在堿產(chǎn)品中Na2CO3的含量會增加一些，當然同時也增加了產(chǎn)品中NaCl的含量。第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（3）真空蒸發(fā)原理液體表面的壓力越低，它的沸點也越低。所以，在無法增大供汽能力和設(shè)備生產(chǎn)能力的情況下，采用真空裝置（在效體后設(shè)置水環(huán)式真空泵和表面冷凝器）降低效體內(nèi)堿液表面的壓力，達到增大傳熱溫差，加快蒸發(fā)速度的目的。因此，在生產(chǎn)過程中，為了降低液體的沸點、提高溫差、加速二次蒸汽的逸出，降膜蒸發(fā)器常常在負壓下工作。第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四6.工藝控制指標及設(shè)備構(gòu)造序號控制項目單位工藝指標分析/檢測方法檢測頻次1預(yù)濃縮器管程蒸汽壓力kPa≤-70DCS檢測連續(xù)2預(yù)濃縮器出口堿液溫度℃≤102.4DCS檢測連續(xù)348%堿液溫度℃≥70DCS檢測連續(xù)4最終濃縮器堿液出口溫度℃≥385

DCS檢測連續(xù)5熔鹽爐熔鹽出口溫度℃400-430DCS檢測連續(xù)6片堿冷卻水溫度℃20-40DCS檢測連續(xù)7燃煤爐出口煙氣溫度℃≤450DCS檢測連續(xù)8燃煤爐熔鹽進口溫度℃≥390DCS檢測連續(xù)第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四9爐膛溫度℃≤1200

DCS檢測連續(xù)10余熱鍋爐出口溫度℃≤260DCS檢測連續(xù)11空氣預(yù)熱器出口煙氣溫度℃≤180DCS檢測連續(xù)12空氣預(yù)熱器熱空氣出口溫度℃≤120DCS檢測連續(xù)13離子膜法片狀氫氧化鈉%≥98.6測定1次/每班14蒸汽冷凝液含堿ppm≤40滴定1次/班15爐膛負壓Pa微負壓DCS檢測4次/班第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期四（1）預(yù)濃縮器二次蒸汽進分布器分布器二次蒸汽進60%堿出48%堿進二次蒸汽出