CN108360015A - 联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线 - Google Patents
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Abstract
本发明属于烧碱生产设备领域，尤其涉及一种联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线。包括烧碱生产系统，所述烧碱生产系统包括沿工艺线依次设置的化盐池、一次盐水预处理器、螯合树脂塔、离子膜电解槽、成品碱储罐、多效蒸发器、片碱机、包装机，所述离子膜电解槽还连通有氢气处理系统和氯气处理系统，与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，本发明通过提供一种联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线，通过与传统烧碱生产线连通的混合燃烧气系统、合成氨系统、盐酸生成系统以及氯化石蜡生产系统，有效的实现了氢气和氯气的再利用，进而达到节约能源、增产的目的，同时，本发明设计合理、结构简单、实施方便，适合大规模推广使用。
Description
技术领域
本发明属于烧碱生产设备领域，尤其涉及一种联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线。
背景技术
氢氧化钠俗称烧碱、火碱、苛性钠，为一种具有很强腐蚀性的强碱，一般为片状或颗粒形态，易溶于水并形成碱性溶液，另有潮解性，易吸取空气中的水蒸气(潮解)和二氧化碳(变质)。氧化钠在国民经济中有广泛应用，许多工业部门都需要氢氧化钠。使用氢氧化钠最多的部门是化学药品的制造，其次是造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业。另外，在生产染料、塑料、药剂及有机中间体，旧橡胶的再生，制金属钠、水的电解以及无机盐生产中，制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等，也要使用大量的烧碱。
目前，烧碱有两种主要的生产方法，包括苛化法和电解法。苛化法是用纯碱水溶液与石灰乳通过苛化反应生成烧碱；电解法主要包括隔膜电解法和离子膜电解法，其中，离子膜电解法将原盐化盐后按传统的办法进行盐水精制，把一次精盐水经微孔烧结碳素管式过滤器进行过滤后，再经螫合离子交换树脂塔进行二次精制，使盐水中钙、镁含量降到0.002％以下，将二次精制盐水电解，于阳极室生成氯气，阳极室盐水中的Na通过离子膜进入阴极室与阴极室的OH生成氢氧化钠，H直接在阴极上放电生成氢气。电解过程中向阳极室加入适量的高纯度盐酸以中和返迁的OH，阴极室中应加入所需纯水。在阴极室生成的高纯烧碱浓度为30％～32％(质量)，可以直接作为液碱产品，也可以进一步熬浓，制得固体烧碱成品。现有的烧碱生产线在氢气和氯气的利用中，主要是用来生产盐酸、氯液或加热使用，这样，就造成了大量的资源浪费。
发明内容
本发明针对上述的烧碱生产线在其副产品氢气和氯气的利用中产生浪费的技术问题，提出一种设计合理、操作方便且能够实现最大效果利用的联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线，包括烧碱生产系统，所述烧碱生产系统包括沿工艺线依次设置的化盐池、一次盐水预处理器、螯合树脂塔、离子膜电解槽、成品碱储罐、多效蒸发器、片碱机、包装机，所述离子膜电解槽还连通有氢气处理系统和氯气处理系统，所述氢气处理系统包括依次设置的氢气水洗塔、氢气压缩机、氢气冷凝器、氢气分配台，所述氢气分配台连通有混合燃烧气系统、合成氨系统以及盐酸生成系统，其中，所述混合燃烧气系统包括二甲醚发生器以及与二甲醚发生器和氢气分配台连通的混合气罐，所述合成氨系统包括与氢气分配台连通的氨气压缩机，所述氨气压缩机另一端连通有氨液合成塔，所述氨液合成塔连通冷凝器，所述冷凝器远离氨液合成塔的一端设置有氨液储存罐，所述氯气处理系统包括依次设置的氯气洗涤塔、氯气冷却塔、氯气干燥塔、氯压机以及氯气分配台，所述氯气分配台连通有盐酸生成系统以及氯化石蜡生产系统，所述盐酸生成系统包括与氯气分配台连通的氯气液化器以及与氯气液化器连通的氯化氢合成炉，所述氯化氢合成炉与氢气分配台连通，所述氯化氢合成炉还连通有盐酸储存罐，所述氯化石蜡生产系统包括石蜡罐以及与石蜡罐连通的紫外灯氯化石蜡反应釜，所述紫外灯氯化石蜡反应釜与氯气分配台连通。
作为优选，所述烧碱生产系统还包括辅助化盐池，所述辅助化盐池与一次盐水预处理器连通。
作为优选，所述一次盐水预处理器连通通过连接管与离子膜电解槽直接连通。
作为优选，所述离子膜电解槽还连通有真空脱氯塔，所述真空脱氯塔与辅助化盐池连通。
作为优选，所述氯气洗涤塔与真空脱氯塔连通。
作为优选，所述多效蒸发器为三效逆流降膜蒸发器组。
作为优选，所述紫外灯氯化石蜡反应釜为六组连组紫外灯氯化石蜡反应釜。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明通过提供一种联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线，通过与传统烧碱生产线连通的混合燃烧气系统、合成氨系统、盐酸生成系统以及氯化石蜡生产系统，有效的实现了氢气和氯气的再利用，进而达到节约能源、增产的目的，同时，本发明设计合理、结构简单、实施方便，适合大规模推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线的结构示意图；
以上各图中，1、化盐池；2、一次盐水预处理器；3、螯合树脂塔；4、离子膜电解槽；5、成品碱储罐；6、多效蒸发器；7、片碱机；8、包装机；9、辅助化盐池；10、真空脱氯塔；11、氢气水洗塔；12、氢气压缩机；13、氢气冷凝器；14、氢气分配台；15、二甲醚发生器；16、混合气罐；17、氨气压缩机；18、氨液合成塔；19、冷凝器；20、氨液储存罐；21、氯气洗涤塔；22、氯气冷却塔；23、氯气干燥塔；24、氯压机；25、氯气分配台；26、氯气液化器；27、氯化氢合成炉；28、盐酸储存罐；29、石蜡罐；30、紫外灯氯化石蜡反应釜。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，如图1所示，本实施例提供一种联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线旨在解决现有烧碱生产线副产品氯气和氢气浪费的问题，为此，本实施例提供一种联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线。
本实施例提供的联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线包括烧碱生产系统，其中，烧碱生产系统包括沿工艺线依次设置的化盐池1、一次盐水预处理器2、螯合树脂塔3、离子膜电解槽4、成品碱储罐5、多效蒸发器6、片碱机7、包装机8，其中，化盐池1用于将原盐溶解，在本实施例中，在化盐池1内通蒸汽，以加速原盐的溶解，提高效率，一次盐水预处理器2主要是采用膜过滤技术，除去原盐溶液中的悬浮物和杂质离子，螯合树脂塔3主要实现二次过滤，其主要原因是水内含有的镁离子和钙离子，离子膜法电解槽4使用的高度选择性离子交换膜要求入槽盐水的钙、镁离子含量低于20wtppb，普通的化学精制法只能使盐水中的钙、镁离子含量降到10wtppb左右。若使钙、镁离子含量降到20wtppb的水平，在本实施例中，使用的为三塔式螯合树脂塔，离子膜电解槽4包括阳极室和阴极室，在阳极室和阴极室之间设置有离子膜，经螯合树脂塔精制的饱和食盐水进入阳极室，加入一定氢氧化钠溶液的纯水加入阴极室，通电后，水在阴极表面放电生成氢气，钠离子则穿过离子膜由阳极室进入阴极室，制得氢氧化钠溶液，而阳极室的氯离子则生成氯气，电解后的淡盐水则从阳极室导出，可以进入化盐池再使用。成品碱储罐5则用于存储制备好的氢氧化钠溶液，多效蒸发器6用于浓缩氢氧化钠溶液，在本实施例中，为了节能高效，多效蒸发器为三效逆流降膜蒸发器组，而片碱机7则用来制造片状烧碱，包装机8实现烧碱的成品包装。
以上结构为现有烧碱生产线的常见结构，故在本实施例中，不加详细描述，本实施例关于烧碱生产线重点改进的地方在于，离子膜电解槽还连通有氢气处理系统和氯气处理系统。
其中，氢气处理系统包括依次设置的氢气水洗塔11、氢气压缩机12、氢气冷凝器13、氢气分配台14，从电解槽出来的氢气，其温度稍低于电解槽槽温，并含有饱和水蒸气，同时，还带有盐和碱的雾沫，所以，需要先对氢气进行处理，氢气水洗塔11主要是将氢气的温度洗涤冷却至30℃作用，然后经氢气水洗塔11内的丝网除沫器去除雾沫，然后，在经氢压机12和氢气冷凝器13降温进一步处理后，进入氢气分配台14，分配使用。
在本实施例中，氢气分配台14主要用于配合制作盐酸、合成氨以及混合燃烧气，制作混合燃烧气主要是因为无论是浓缩还是化盐池等设备，都需要蒸汽加热，那么就需要燃烧气，而单独的氢气燃烧，热值低，资源浪费量大，为此，在本实施例中，将氢气和二甲醚、甲醇混合，制成混合气，进而提高热值，提高能源利用率，在本实施例中，混合燃烧气系统包括二甲醚发生器15以及与二甲醚发生器15和氢气分配台14连通的混合气罐16，二甲醚发生器15主要就是通过加热的方式将甲醇催化反应制备二甲醚，二甲醚发生器15为现有设备，故在本实施例中，不加详细描述，而混合气罐16主要是将氢气、甲醇和二甲醚进行混合，混合比例按照3:1:1的比例进行混合。
合成氨系统包括与氢气分配台连通的氨气压缩机17，在氨气压缩机17另一端连通有氨液合成塔18，氨液合成塔18连通冷凝器19，在冷凝器19远离氨液合成塔18的一端设置有氨液储存罐20，在本实施例中，氨气压缩机17主要是将氮气和氢气进行混合，氮气的来源可以有多种，比如水煤气制备氮气，也可以直接从空气中获得，在本实施例中，为空气中获得，冷凝器19则为了进一步降低温度，氨液合成塔18主要是用于氢气和氨气的合成，得到氨液，氨液可以直接与二氧化碳反应制得尿素，也可以直接用于出售，合成氨系统中的设备为现有成熟的设备，只是传统的合成氨设备需要制备氢气，而本实施例中，主要利用烧碱产生的副产品，进而解决了氢气制备的问题，另外需要说明的是氢气和氮气反应是放热反应，其温度可以达到400℃～500℃，可以收集热量，进行换热，然后制备水蒸气来使用。
氯气处理系统包括依次设置的氯气洗涤塔21、氯气冷却塔22、氯气干燥塔23、氯压机24以及氯气分配台25，通过电解池获得氯气和氢气一样，含有饱和水蒸气，同时，还带有盐和碱的雾沫，为此，通氢气一样进行处理后，得到干净的氯气，在这里需要说明的是，在本实施例中，离子膜电解槽还连通有真空脱氯塔9，真空脱氯塔9的主要是通过蒸汽喷射器或真空泵提供的真空系统将含氯淡盐水中的游离氯抽出分离后进入氯气洗涤塔，而经过氯气洗涤塔21过后的洗涤水则连通真空脱氯塔进行氯气分离。
氯气分配台25主要将氯气分配后制作盐酸和氯化石蜡，故，氯气分配台25连通有盐酸生成系统以及氯化石蜡生产系统，其中盐酸生成系统包括与氯气分配台25连通的氯气液化器26以及与氯气液化器连通的氯化氢合成炉27，氯化氢合成炉27与氢气分配台14连通，氯化氢合成炉27还连通有盐酸储存罐28，氯气液化器26是将氯气液化的设备，经氯气液化后得到氯液，氯液也可以直接出售，在本实施例中，主要用作盐酸合成的原料，氯化氢合成炉27主要用于氢气和氯液发生反应，进而制备盐酸。
利用氯液和氢气制备盐酸也属于现有成熟的技术，故在本实施例中，对其所需要的温度等条件不加详细描述。
氯化石蜡生产系统包括石蜡罐29以及与石蜡罐29连通的紫外灯氯化石蜡反应釜30，其中，紫外灯氯化石蜡反应釜30与氯气分配台25连通，石蜡油和氯气在紫外灯光照的情况下，反应制备氯化石蜡，在本实施例中，紫外灯氯化石蜡反应釜为六组连组紫外灯氯化石蜡反应釜，六组连组紫外灯氯化石蜡反应釜是指六个反应釜相通，这样，能够提高产率，六组连组紫外灯氯化石蜡反应釜也为现有技术，故在本实施例中，不加详细描述。
在本实施例中，考虑到所有的系统都需要加热，而加热会产生水蒸气，而这样水蒸气冷却后，就得到纯水，而使用纯水化盐，就可以解决传统用卤水化盐所带来的钙离子和镁离子超标的问题，因此，在本实施例中，还设置有辅助化盐池，辅助化盐池用于接收纯水和真空脱氯塔脱氯后的轻盐水、氢气洗涤塔的轻盐水，这样，就避免了使用卤水，进而减少了螯合树脂塔的使用，在本实施例中，一次盐水预处理器连通通过连接管与离子膜电解槽直接连通，这样，就可以清洗原有的化盐池，进而实现循环利用，当然，本实施例所使用的辅助化盐池是基于多个配套系统所产生的水蒸气，因此，能够满足需要。
通过本实施例提供的联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线，在生产烧碱的同时，可以制得氯化石蜡、盐酸和合成氨，同时，通过燃烧气的设置，有效的提高了燃气的利用率，进而节约的能源消耗，辅助化盐池的使用减少了螯合树脂塔的使用，进而达到节能、高效的目的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.一种联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线，包括烧碱生产系统，所述烧碱生产系统包括沿工艺线依次设置的化盐池、一次盐水预处理器、螯合树脂塔、离子膜电解槽、成品碱储罐、多效蒸发器、片碱机、包装机，其特征在于，所述离子膜电解槽还连通有氢气处理系统和氯气处理系统，所述氢气处理系统包括依次设置的氢气水洗塔、氢气压缩机、氢气冷凝器、氢气分配台，所述氢气分配台连通有混合燃烧气系统、合成氨系统以及盐酸生成系统，其中，所述混合燃烧气系统包括二甲醚发生器以及与二甲醚发生器和氢气分配台连通的混合气罐，所述合成氨系统包括与氢气分配台连通的氨气压缩机，所述氨气压缩机另一端连通有氨液合成塔，所述氨液合成塔连通冷凝器，所述冷凝器远离氨液合成塔的一端设置有氨液储存罐，所述氯气处理系统包括依次设置的氯气洗涤塔、氯气冷却塔、氯气干燥塔、氯压机以及氯气分配台，所述氯气分配台连通有盐酸生成系统以及氯化石蜡生产系统，所述盐酸生成系统包括与氯气分配台连通的氯气液化器以及与氯气液化器连通的氯化氢合成炉，所述氯化氢合成炉与氢气分配台连通，所述氯化氢合成炉还连通有盐酸储存罐，所述氯化石蜡生产系统包括石蜡罐以及与石蜡罐连通的紫外灯氯化石蜡反应釜，所述紫外灯氯化石蜡反应釜与氯气分配台连通。
2.根据权利要求1所述的联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线，其特征在于，所述烧碱生产系统还包括辅助化盐池，所述辅助化盐池与一次盐水预处理器连通。
3.根据权利要求2所述的联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线，其特征在于，所述一次盐水预处理器连通通过连接管与离子膜电解槽直接连通。
4.根据权利要求3所述的联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线，其特征在于，所述离子膜电解槽还连通有真空脱氯塔，所述真空脱氯塔与辅助化盐池连通。
5.根据权利要求4所述的联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线，其特征在于，所述氯气洗涤塔与真空脱氯塔连通。
6.根据权利要求5所述的联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线，其特征在于，所述多效蒸发器为三效逆流降膜蒸发器组。
7.根据权利要求6所述的联产氯化石蜡和合成氨的烧碱生产线，其特征在于，所述紫外灯氯化石蜡反应釜为六组连组紫外灯氯化石蜡反应釜。
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