片(粒)碱部分操作规程(加天然气).pdf

天辰化工筹建处片碱操作规程版本：试行版TH2/ 生－ TF－0112 01 第 1 页 共 48 页片碱操作规程1、 产品说明1.1 产品名称离子膜法氢氧化钠（液体）离子膜法氢氧化钠（片状固体）1.2 一般物理性质（1） 化学分子式： NaOH （2） 分子量： 40.005 （3） 重度（固体）：2130Kg/m3，在熔融状态下，当温度为340—350℃时，其重度为 1800—1900 Kg/m34） 熔点： 318.4℃（605）（5） 沸点： 1390℃（6） 固体 NaOH 有强的吸湿性，放置在空气中能吸收大气中的水分，并放出大量的热量7） 显色反应：能使石蕊试纸变成兰色，使无色的酚酞显红色8） 与酸发生中和反应生成盐和水：NaOH+Hcl=NaCL+H2O （9） 固体 NaOH 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 CO2而变成 Na2CO3，因此，必须存放在密闭的铁罐或塑料包装物中1.3 质量标准及包装贮运 1.3.1 离子膜法氢氧化钠（液体，GB209-2006）产品级别指标优等品一等品合格品优等品一等品合格品NaOH% 》45.0 30.0 Na2CO3%《0.2 0.4 0.6 0.1 0.02 0.4 NaCl% 《0.02 0.03 0.05 0.005 0.008 0.01 Fe2O3% 《0.002 0.003 0.005 0.0006 0.0008 0.001 版本：试行版粒碱操作规程天辰化工筹建处TH2/ 生－ TF－0112 02 第 2 页 共 48 页1.3.2离子膜法氢氧化钠（片状、固体GB 209-2006）产品级别指标优级一等品合格品NaOH%》99.0 98.5 98.0 Na2CO3%《0.50 0.80 1.0 NaCl%《0.03 0.05 0.08 Fe2O3%《0.005 0.008 0.01 1.3.3包装1.3.3.1 包装净重：25±0.2Kg/袋1.3.4 贮存袋装固体 NaOH 一般存放不超过一年1.3.5运输按一般工业危险品运输。

在装卸和运输过程中应严格注意避免包装容器损坏，以免片碱潮解1.4用途（A） 制皂工业皂化剂；（B） 印染工业作坯布、脱腊丝光剂及过量酸中和剂；（C） 造纸工业纸浆蒸煮用；（D） 皮革工业干皮浸水剂；（E） 石油工业油分馏三化学精制；（F） 油脂工业—雨油、豆油、油等精制；（G） 作为化学化工原料制造其他化学工业品及化学试剂，做干燥剂等；2、 原料规格2.1 原料来源：来自离子膜电解工序，温度约75℃进料碱液规定： NaOH≥32%w/w NaCl≤80PPmwt NaClO3≤10PPmwt Fe2O3≤12PPmwt 天辰化工筹建处片碱操作规程版本：试行版TH2/ 生－ TF－0112 01 第 3 页 共 48 页2.2 糖食品级、白色、粒状2.3 导热盐（载热体）组成： KNO3 53%w/w NaNO240%w/w NaNO37%w/w S ≤0.025w/w 2.4天燃气CH492—94%VOL C2H6 0.5—0.7%VOL C3H80.1—0.2%VOL C4碳氢化合物和惰性气体5.1—6.9%VOL 硫800—1500PPmVOL 压力0.4MPa（G）2.5 电石气组成 v/v CO ： 60-80% CO2 ： 0.46-14.73% N2 ： 8.89-25% H2 ： 4.63-11.74% O2 ： 0.09-1% CH4 ： 0-0.07% CN ：微量焦油 ：微量低热值: 1940 Kcal / Nm3 供气压力：最低 0.3 bar G 温度：常温硫（以 H2S wt% 计） ：0.0046% 最高粉尘 ： 20 mg/Nm3 最高版本：试行版粒碱操作规程天辰化工筹建处TH2/ 生－ TF－0112 02 第 4 页 共 48 页3、 基本原理及流程简述3.1 基本原理3.1.1概述粒碱有膜式法生产片状固碱和膜式法生产50%碱。

膜式法生产片状固碱及50%碱是使碱液与加热源的传热蒸发过程在薄膜传热状态下进行膜式法生产片碱可分为三个阶段： （1）碱液从32%浓度浓缩至61%，这个阶段可在降膜蒸发器中进行加热源采用中压蒸汽及二次蒸汽并在真空下进行蒸发；（2）61%碱液再经升膜蒸发器浓缩成浓度为73%的碱液加热源采用高压蒸汽；（3）73%碱液再通过降膜浓缩器，以熔融盐为热载体，在常压下将碱液浓缩成熔融碱，再经片碱机制成片状固碱膜式法生产 50%碱可分为二个阶段：（1）碱液从 32%浓度浓缩至 50%，这个阶段可在降膜蒸发器中进行加热源采用中压蒸汽及二次蒸汽并在真空下进行蒸发；（2）50%碱液再经 50%碱换热器 HE-1531 冷却至 45℃后送往碱站台3.1.2 降膜的沸腾传热过程当液体进入降膜蒸发器中垂直的加热管内，液体被管外的加热源 （蒸汽或热载体）所加热，而达到沸腾在沸腾的流体中，液体和蒸汽是二相混合运动的，故它是二相流动的沸腾给热过程对于该过程，凡是影响单相对流给热的各种因素如液体的黏度、密度、导热系数、比热容、体积膨胀系数和加热面的几何形状等都对二相流动有影响由于液体沸腾产生相变时要吸收大量的热，故它的给热系数要比单相对流大很多，另外，其他如加热面的材质、液体的表面张力、蒸发压力、蒸汽密度等都对其起重要作用。

同时，由于降膜蒸发在传热过程中，在管子的加热面要产生气泡，因此，在传热过程中，任何气泡的生成、长大和分离有关的因素，都对降膜蒸发的沸腾传热有着密切的关系在降膜蒸发的过程中， 当液体的加热面上有足够的热流强度或壁面温度超过液体温度一定值时，在液体和加热面之间会产生一层极薄的液层（滞流热边界层），从而形成温差此极薄的液层受热发生相变，吸收着潜热而蒸发，这样，管内液体不必全部达到饱和温度，就能在加热面上产生气泡而沸腾这时气泡的过热度超过从膜内传热的温度，所以蒸发完全是在膜表面进行的这种沸腾叫表面沸腾或过热沸天辰化工筹建处片碱操作规程版本：试行版TH2/ 生－ TF－0112 01 第 5 页 共 48 页腾对于表面沸腾的蒸发应具备以下二个要素：（一）液体必须过热，即达到气泡形成的过热度；（二）有气化核心，气化核心的产生是由于加热面上有细小凹坑形成的空穴及空穴中所密封的气体或蒸汽当液体被加热面加热时，空穴中的液体汽化形成蒸汽泡一定的过热度对应一定的直径，只有大于一定直径的空穴上才能产生气泡这个直径称为对应这个过热度的临界直径随着过热度的增加，汽化核心所需的临界直径变小，更小的空穴上也能形成汽化核心，使沸腾变的更为剧烈。

随着壁面热流强度增加，过热度增加，气泡黏度、表面张力和惯性的作用变弱，气泡迅速增大，这时气泡的传热因素起主要作用长大后的气泡，受它周围液体传热强度支配，加剧了气液界面上的蒸发和传热强度如果周围液体达到了饱和温度，这时的沸腾就转化为饱和泡核沸腾然而，在降膜蒸发过程中，由于形成二次蒸汽流速很高，将液体拉曳成一层薄膜，流动速度很快，故环状流中有一个高速的蒸汽中心和一个流体环，气液界面上受到高速流的蒸汽的干扰剧烈，使壁面的传热机理由泡状流的饱和泡核沸腾给热转变为通过液膜的强制对流给热这时，通常在液膜内不再有气泡产生，热量主要是通过液膜的导热和液膜表面的蒸发进行传热，因此又称为薄膜蒸发同时，在降膜蒸发过程中，要避免出现壁面液膜的断裂变干现象否则将使给热系数大大降低，另一方面也要避免出现流量太大而导致过热度不足，不能形成薄膜蒸发现象，因此，控制好进入蒸发器中液体的流量及加热源的温度，在膜式蒸发中至关重要此外，在实际生产中，为了降低液体的沸点，提高温度，加速二次蒸汽的溢出，常有降膜蒸发器在负压下进行3.1.3 加糖机理在片碱生产中，高温浓碱对镍制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℃以上时逐步分解， 并放出新生态氧与镍材发生反应，并生成氧化镍层。

氧化镍易溶于浓碱中而被带走，此过程在浓碱蒸发中反复进行，将导致镍设备的腐蚀损坏常用的处理方法是原料口处加入糖溶液，其优点是操作简单，无须增加许多设备，另外糖资源易得而且价格便宜其反应机理为：C12H22O11+8NaClO3—8NaCl+12CO2+11H2O 版本：试行版粒碱操作规程天辰化工筹建处TH2/ 生－ TF－0112 02 第 6 页 共 48 页2NaOH+CO2—Na2CO3+H2O 生产中实际加糖量常为理论量的两倍，可使反应尽量进行完全由于在反应中产生有二氧化碳，因此在产品中碳酸钠的含量会增加一些，当然同时也增加了产品中氯化钠的含量3.1.4熔盐载热体降膜浓缩的载热体通常采用熔盐这是一种由化学纯硝酸盐混合体组成的低共熔点混合物在工业上普遍采用的该种混合物又称HTS，其成分为40%NaNO2，7%NaNO3，53%KNO3这种熔融碱金属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 HTS 的熔点为 142.2℃，熔融热为 78.986KJ/Kg，平均分子量89.2在固态时熔盐的比热容为1.34 KJ/Kg.℃在 175—530℃内呈液态时其比热容为1.42 KJ/Kg.℃在 150—530℃范围内，熔盐密度为：G=1972-0.745（t-150）Kg/m3在 148—520℃范围内，熔盐黏度符合下式Log（μ/0.2953 10-4）=363/（t-53）Kg.s/m2 HTS 在 427℃以下非常稳定，可使用多年而不变质，并且对碳钢或不锈钢腐蚀较轻。

450℃以上开始有缓慢分解， 550℃以上分解速度加快， 600℃以上则明显分解，同时熔点升高，颜色从透明的淡琥珀色变成棕黑色熔盐的分解反应主要是亚硝酸钠的分解：5NaNO2—3NaNO3+Na20+N2 从而导致熔点逐渐上升，对此可采用充N2保护另外，熔盐是一种强氧化剂，使用中不得混入煤粉、焦碳，同时，由于在大气中的氧作用下，一定量的NaNO2转化为 NaNO3木屑、布片、有机物及铝屑与HTS 混合会引起燃烧，甚至爆炸4、岗位任务固碱部分：把离子膜送来的符合要求（≥30%）的液碱进一步浓缩，脱掉其中绝大部分水分，在高温下浓缩制得熔融状态的接近无水的烧碱，再经过冷却、成型而制成片状或粒状袋装碱天辰化工筹建处片碱操作规程版本：试行版TH2/ 生－ TF－0112 01 第 7 页 共 48 页50%碱部分：把把离子膜送来的符合要求（≥30%）的液碱进一步浓缩成50%的液碱4.1 中控和现场岗位固碱部分：进料碱液（ CSF32%）由 32%碱液泵 P—1100A/B 自贮槽（ V—1101）打入 1#予浓缩器 EV—1101（一效蒸发器）管程，与来自最终浓缩器EV—2301（终浓缩）及2#予浓缩器 EV—1301（二效蒸发器）的二次蒸汽充分换热，其中最终浓缩器EV—2301 （终浓缩） 的二次蒸汽因温度过高须经过增湿再进入一效蒸发器EV-1101。

予浓缩器（一效蒸发器EV—1101 、二效蒸发器 EV—1301）为列管式降膜蒸发器，在其顶部，进料碱液按如下方式分配：在管板上部，予浓缩管上开有纵向狭槽，进料碱液由此均匀进入列管，沿管内壁向下形成完整的液膜1#予浓缩器 EV—1101（一效蒸发器）于负压下操作，其产品侧（管程）工作压力为-0.88bar，其二次蒸汽经细镍丝网除雾器分离后，由表面冷凝器C—7101（一效表面冷凝器）及水环真空泵P—7102A/B（一效真空泵）抽除并产生真空，予浓缩后，浓度为43.5%温度约 84.3℃的碱液由 43.5%碱液泵 P—1101A/B 打出，经碱水换热管换HE—1551、碱碱换热管换HE—1541与二效生蒸汽冷凝液罐T—1301来的冷凝水及由二效出的61%碱换热后打入二效蒸发器 EV—13012#予浓缩器 EV—1301（二效蒸发器）于常压下操作，由9.5bar生蒸汽加热（原理同一效蒸发器EV—1101） ，浓度为 43.5%温度。