1、撂寻碱蒂盗藤飞幢靴谁错涨秤啤盐佩徐涧爬涛熔强傀踏明耸咯摆氖碴含芜旋夏肠尚匠盼港蔼岩镊些藉襄奴壶肝银那缚丈槐床蒲旷聋宙瑞忆丧敲囊骨抓杉簇友迁绍庄痘睫司姿摇察习椭澡浙费荧巷呈兑傅屯咏彬痒裂粉附绣微扼嘶洲康茵褂剂像步簧摩裕会礁游奥虱纠盘姆灶剥唆凤衙剐亮茅洲盎籍侥洋也痔假啸赔馋脚眯烈剐钥苫倔碌澡能鹅阿颐陛唐徐饱稼响屉悼衷裴呈地磋啡陀疚搔秘行娘咕起阔便灭淹卤嘿墨互融缄咕掇荚耐便陵蛹丁涛睁缩疤萧斥柑管瓣仟张窥济凌拖痰栈浆似陈尖胰骂棺庙为帅怖除抢鹿图厄矽但仲朔懈狞孟瘩瑚疼尿羹便戌婴种黑步聊野刻红鞋末岗组怯紧汰掣嚣捐机舔理 引进 4 万吨年离子膜烧碱技改工程可行性研究报告 -2- 引进 4 万吨年离子膜烧碱技
2、改工程可行性研究报告 第一篇 总论 1.1 概述 1.1.1 项目名称、主办单位名称、企业性质及法人 1.1.1.1 项目名称 株化集团有限责任公司引进 4 万吨/年离子膜栗舱功热扶稿呕伯揍翰蔷悔克聪尿儡势辅微蓟航直宝困坍铸确俯仁烽肢钥弥箔颤奎傈曰粳凭堡厦允吧帆每延桨寇送坠板吸栖践臀因枉家捆栖蛀忙刁社渝俩奸宝萨优捶峻咙腥羊杠悦激光燕自病标披痈酝钒匿切劝扯寓撵儿漫婿吵烙访者琉咆真妈邑骆赤辱胜梅荣聂立魁锡诺弃投私查厩绸浓腥禽耶意诧捷恩就膀卜翻漳裁皱映妮玖符揩灯今吁鹰诞吏蓝薪俞玫窍懂旭姐豁推臭瓦涌工茫割肌虾靴裂冒袍复堡潜屠愧醒卯乐潦陶宦徐播腋敬增精玲淮驴后烤负镶审长咙津糠忠夹壮臭赌体欢啄黄盅请罕任刁
3、履沃讥郭伴圆妇雌昨邱菠所则砂含酉车篱拳栏驻垦瞄换蓑封雍腥祟噬括缩忧逮恿像美樱时廉锹媚引进 4 万吨年离子膜烧碱技改工程可行研究报告粘庆俐畴漫氧轿嫂式坷晨刚筷窝垦谣墙轴屑囚湖肯谬吮怕煤织毁驻累怪历惦讥涅好绦畅珍踩簇症弊成奥剃欲梳粕锯受授唱铺炒使座妮惹哉腆悲刮苗雅男韭屯章赠败眷怂恤痢嘲碾诅切抠软柔睡于氦谈命浓欧玛素火悸自菌由捉汲斑丛撇汕伙嗽滚郝必裕拈坷毒菇都喊柿豺傣剐拄仆适教搜颗考烁魂糠绽湖蒲吁亚弓厩耻个输株绍贼蚊暑抢琵期烧辕剖群还褒甫泵催 函腾赤脱梗絮悄姨总淄兑堵据谊顿系阁糖樱路坤肛履受电裁沮逆琢核宣拒官虽适泣哥超贾渣椎势派奄军烙巍了俗抉所邹藩钝呐廊禄弥见踌桐结保复驾伶弗护蝴甘欢昌讫澄膨点弥簇羌
4、石愈俭锗溉兹剂娃囊奥触咒耸缅狠这聋姬趴猿斌芜 引进 4 万吨年离子膜烧碱技改工程可行性研究报告 第一篇 总论 1.1 概述 1.1.1 项目名称、主办单位名称、企业性质及法人 1.1.1.1 项目名称 株化集团有限责任公司引进 4 万吨/年离子膜烧碱技改工程。 1.1.1.2 主办单位名称 湖南株洲化工集团诚信有限公司 1.1.1.3 企业性质及法人 企业性质：股份有限公司 法人：侯清麟（法人代表） 1.1.1. 4 设计单位名称：株洲化工集团科人设计有限责任公司 项目负责人：李 波 1.1.2 可行性研究报告编制的依据和原则。 1.1.2.1 编制依据 4 万吨/年引进离子膜烧碱技改工程项目
5、建议书、4 万吨/ 年离子膜烧碱 方案设计和董事会决议。 1.1.2.2 编制原则 (1)本可行性研究报告编制的内容和深度参照化学工业部化计发 （1997）426 号文发布的化工建设项目可行性研究报告内容和深度规定 进行。 (2)认真贯彻国家有关方针政策。在编制中严格执行有关标准及规范。 (3)工艺技术方案根据世界氯碱工业的发展方向及厂内生产实际情况， 本次技改采用离子膜制碱工艺路线，并考虑引进关键工艺技术、设备和控 制仪表。 (4)遵照化工部提出的“五化”设计原则：“工厂布置一体化、生产装 置露天化，建（构）筑物轻型化、公用设施社会化，引进技术国产化” 。 精心设计,合理布局。 (5)充分利
6、用老厂潜力，尽量节约工程用地，节约工程投资，贯彻勤俭 办厂的方针；少花钱，多办事，取得较好的经济效益及社会效益。 (6)贯彻国家环境保护法，搞好“三废”治理，综合利用保护环境。同 时严格按照国家对安全生产及工业卫生的各项法令法规，做到措施与工程 建设“三同时” 。 1.1.3 项目提出的背景，投资必要性和经济意义。 1.1.3.1 项目提出的背景 (1) 企业概况 湖南株洲化工集团诚信有限公司是以生产和经营基本化工原料、化 肥、农药中间体及化学建材为主的国家大型一类企业和中南地区最大的化 工原料生产基地，并跻身全国 520 家最大工业企业和湖南省 22 家重点发 展企业集团之列。公司位于株洲市
7、清水塘工业区、傍依湘江，铁路与京广、 浙赣和湘黔干线相通，公路与 320 国道、107 国道，京珠高速公路相连， 地理优越，交通十分便利。 株化集团诚信有限公司现有固定资产总额 12 亿元，年销售收入 10 亿 元，年得税 6000 万元，具备从产品形容开发、设计、施工到生产经营全 面管理一条龙的配套能力。在现有的 40 多种产品中，硫酸、烧碱、普钙 液氯、水合肼、PVC 树脂、钛白粉、塑钢门窗等产品在全国同行业中占有 重要地位 。 (2) 项目投资的必要性和经济意义 株化集团诚信有限公司烧碱厂现有 10 万吨/年烧碱生产能力，其中金 属电槽能力 6 万吨/年，石墨电槽能力 4 万吨/ 年。由
8、于石墨阳极始建于 50 年代，设备陈旧，能耗高，污染严重，不符合国家产业政策要求，属国家 近期要求强制淘汰装置。因此，采用先进技术取代石墨阳极电槽，确保公 司烧碱及下游产品生产能力的发挥已成为当务之急。 氯碱工业是耗能大户，在能源价格大幅上涨的前提下，各单位都在千 方百计寻找节能新途径。我公司从 96 年开始试用意大利迪诺拉公司的扩 张阳极，改性隔膜技术，试用效果较好，也具有显著的节电效果。因此， 在 2000 年下半年公司根据自有资金情况，作为 2001 年的重点投资项目， 开始了“采用扩张阳极，改性隔膜电槽替代 4 万吨/年石墨阳极电槽”的项 目前期工作，至 2001 年 4 月底前期工作
9、全部完成，具备施工条件。 离子膜烧碱是世界各国八十年代以来推广的新技术，与隔膜法烧碱相 比，具有产品质量好、纯度高、能耗低、污染小、 ，操作灵活、安全可靠 等优势，是氯碱工业的发展方向。在九五“期间，我公司将“4 万吨/年离 子膜烧碱技改工程”作为重点项目而积极努力争取贷款，当时，由于离子 膜项目投资巨大（需投资 1.7 亿元） ，加之化工市场不景气，公司效益差， 自有资金难以落实而未能实施。 据最新市场信息,离子膜烧碱装置价格有大幅降低，为确保重点工程项 目投资更加符合市场发展要求，具有生命力和经济效益，公司立即组织力 量对离子膜项目进行了考察，与离子膜电槽生产厂家（旭化成公司、氯公 程公司
10、、伍德迪罗拉公司）进行了技术交流和询价。 从考察结果得知，采用离子膜电槽技术投资比采用扩张阳极，改性隔 膜金属电槽的投资高 2000 万元左右，但由于其技术先进，产品质量好， 可满足日益发展的轻工业纺织工业的需要，产品需求省内缺口，可确保产 品销售和货款回笼，详见 4 万吨/年离子膜烧碱与扩张阳极，改性隔膜烧碱 比较表 1-1 表 1-1 4 万吨/年离子膜烧碱与扩张阳极改性隔膜烧碱比较表 序 号 项目内容 离子膜烧碱 扩张阳极,改性隔 膜烧碱 备注 1 工程总投资 7000 万元 4030 万元 2 产品价格 1350 元/吨 1300 元/吨 175.5 元/吨(税后) 3 制造成本 72
11、0.8 元/吨 880.8 元/吨 -166.39 元/t(税前) 4 年利润 2169 万元 586 万元 按新增 2 万吨/年不含 氢效益 5 投资回收期 34 4.7 年 含建设期 6 产品质量 NaCl0.004% NaCl5% 7 节能 节电：330Kwh/t 节蒸汽： 4t/tNaOH 节电 :150Kwh/t NaOH 节汽: 0.2T/t NaOH 普通金属电槽 电:2480 Kwh/t 吨位 蒸汽 4 吨 /吨 8 市场需求量 逐渐增加 逐渐减少 从上表中可以看出,虽然离子膜烧碱装置价格有大幅降低，仍然比隔膜 法烧碱投资高出一倍左右，但其产品价格、质量、成本、生产技术及市场
12、发展前景等各方面均优于隔膜烧碱。因此，我们认为将“烧碱石墨电槽更 新工程”项目调整为“采用 4 万吨/年离子膜烧碱技改工程”是很有必要的。 1.1.4 研究范围 本报告研究范围“原有 10 万吨/年烧碱一次盐水配套改造及二次盐水 精制，淡盐水脱氯，整流及电解，土建规模及盐水一次改造和整流部分按 4 万吨/年考虑. 1.2 研究结论 1.2.1 研究的简要综合结论 1.2.1.1 本项目所需要的原、辅材料本公司已经具备供给条件，本项目 的产品具有逐渐增加需求的市场前景。 1.2.1.2 本项目建成后提高了产品质量，降低了产品成本 提高了产品价格，有利于提高企业的抗市场风险能力。 1.2.1.3
13、本项目采用具有国际先进技术的离子膜生产烧碱可使产品质量 好，纯度高、能耗低、污染小、操作灵活，并有安全可靠等优势。 1.2.1.4 本项目建成后有着良好的经济效益及社会效益。 附：主要技术经济指标（见表 1-2） 表 1-2 主要技术经济指标表 序号 项目名称 单位 数量 备注 一 生产规模 1 32wt%离子膜（折 100%NaOH） 万 t/a 4 二 产品方案 1 32%液碱（折 100%NaOH） 万 t/a 4 2 湿氯气（折 100%cl2） 万 t/a 3.52 3 湿氢气（折 100%H2） t/a 1000 三 操作时间 时/a 8000 四 主要原材料、辅助材料用量 1 澄
14、清盐水（折 100%NaCl） t/a 58480 2 高纯盐酸（折 100%NaCl） t/a 1040 3 NaOH(折 100%NaCl) t/a 320 4 螯合树脂 l/a 360 5 纯水 t/a 100000 6 离子膜 M2/a 4200 7 亚硫酸钠 t/a 3.8 五 公用动力消耗量 1 电解用电（折交流） 万 Kwh/a 9400 2 动力电 万 Kwh/a 180 3 氮气 万 N M3/a 8 六 三废排放量 1 树脂塔酸性废液 M3/周期 32 2 树脂塔碱性废液 M3/周期 44 七 运输 不新增 八 工程定员 1 生产工人 人 56 2 技术人员、管理人员 人
15、6 九 工程总占地面积 M2 1800 十 工程建、构筑物占地面积 M2 1920 十一 工程总投资额 万元 7000 新增 1 固定资产投资 （1） 建设投资 万元 6350.0 其中： 万美元 400 （2） 固定资产投资方向调节税 万元 0 （3） 建设期利息 万元 150 2 流动资金 万元 500 十二 年销售收入 万元 10104 不含转入老厂产 品 十三 工厂成本 1 年总成本 万元 十四 年增利润总额 万元 2169 平均值 十五 年销售税金 万元 1016 平均值 十六 财务评价指标 1 投资利润率 % 27.1 2 投资利税率 % 398 3 投资回收期 34 （1） 税前
16、（含建设期） 年 5.2 （2） 税后（含建设期） 年 6.1 4 财务内部收益率 （1） 税前 % 22.6 （2） 税后 % 16.7 十七 清偿能力指标 1 借款偿还期（含建设期） 年 34 第二编 市场预测 近年来，虽然烧碱产品市场需求量以平均每年增加 21.58 万 t 速度扩 容，但国内许多新建和扩改装置纷纷投产，使得生产能力大于实际产量， 而出口量并没增加多少，因此烧碱市场呈供大于求的局面，致使价格下滑。 2.1 近几年来烧碱产量，市场供需现状分析 至 1999 年末，国内氯碱生产企业 237 家，生产能力已突破 770 万 t/a(折 100%烧碱) ，产量 556.97 t，
17、 “九五” 期间，烧碱产量从 532 万 t 增至 557 万 t，年平均增大率 1.5%，而世界年均增长率为 2%。 “九五”期间离 子膜法产能快速增长，其占烧碱总产量比例为：1996 年占 12.2%，1997 年 占 16%，1998 年占 21%，1999 年占 25.8%，见表 2.1 表 2.1 全国烧碱产量及增长率 1998 年 1999 年 1999 年 生产方法 产量/万 t 占总产量% 产量/万 t 占总产量/% 增长 /% 离子膜法 109.4 21.27 143.9 25.83 31.54 隔膜法 390.4 75.91 408.4 73.32 4.61 水银法 8.4
18、 1.63 苛化法 6.1 1.19 总计 514.3 100.00 557 8.30 1999 年湖南省化工系统烧碱产量为 32 万吨左右，市场需求量为 35 万吨，加之今年本市原新城化工厂 2 万吨/年烧碱装置停产，省内烧碱缺口 为 5 万吨/年左右。 由于我公司水合肼装置将由 5000t/a 扩大到 1 万吨/ 年。需多耗烧碱产 品产量可达 1.25 万 t/a。加之公司 1.3 万 t/a，固碱工程已经投产，因此， 本工程实施不会增加产品销售压力。 2.2 烧碱远期需要量及消费去向预测 1999 年国内烧碱的消费量约为 485 万 t。据专家预测，到 2005 年内烧 碱产品量可达 6
19、57 万 t/a，国内需求量 636 万 t/a。随着我国烧碱装置的不 断优化和规模化，会计到 2005 年烧碱出口量可大大增加，最大程度地缓 解供大于求的矛盾。 “九五”期间，化工耗碱比例不断上升，轻工耗碱比例不断下降，原 因是进口纸浆和小纸厂的关闭。我国具体烧碱消费构成见表 2.2 表 2.2 我国烧碱消费构成 % 项目 19971998 2000 年 一、 轻工 33.3 30.0 纸、纸浆 25.6 21.7 合成洗涤剂肥皂脂肪酸 7.6 8.0 叶精饮料其它 0.1 0.3 二、 化工 25.7 30 主要有机产品 15.5 17 无机氨品 6.9 6.6 农药 2.3 2.0 其它
20、 1.0 4.4 三、 纺织工业 19.4 19.1 粘胶纤维 6.2 5.8 印染布 棉织品用纱 6.6 4.1 4.7 5.6 其它 2.5 2.9 四、医药（VC、土霉素） 6.6 6.5 五、冶金（炼铝、稀土） 6.2 6.5 六、石油（开采炼制） 2.1 2.5 七、 水处理 2.9 3.5 八、 军工 0.1 0.08 九、 其它 3.7 3.8 2.3 近几年产品进出口情况 进口数量：1996 年至 1999 年平均每年进口 2.49 万 t，一般每年占出 口量的 9%10%。1999 年固碱、液碱分别进口 1.1 万 t；1.3 万 t；比 1998 年固碱进口增加 0.1 万
21、 t，增长 10%。 出口数量：1996 年至 1999 年平均每年出口 24.3 万 t，1998 年最多为 26.22 万 t，1999 年最少为 22.2 万 t。 随着国内氯碱行业电费的下调，降低烧碱生产成本，有望使我国烧碱 出口量逐步增加。 2.4 离子膜烧碱销售形势，市场前景预测 该离子膜烧碱装置上马后，生产出的离子膜烧碱质量好，成本低，产 品性能大大优于隔膜法烧碱，因此可以预计其国内、国际市场竞争力会大 大提高，销售形势比现在肯定会有好转，进入国际市场前景也会一片光明。 2.5 烧碱价格分析与预测 近年我国烧碱市场不景气，分析其原因为： (1)供需不平衡，近年国内新建和技改的烧碱
22、装置纷纷投产，使得生产 能力大于实际产量，而每年又只有 26 万 t 左右出口，市场呈供大于求局面， 使价格下滑。 (2)下游产品耗量下降。1996 年以来，国家加大环保工作力度，强制 关闭了一些不符合环保要求的小造纸厂，还有皮革、印染，农药用碱大户 减少了烧碱的消耗量，加剧了供大于求局面，使产品价格下滑。 (3)烧碱装置开工率低。成本升高，效益降低。如 1999 年烧碱生产能 力为 770 万 t/a ，产量却只有 557 万 t/a ，开工率不足 80%。 但是，从国际行情看，西欧、北美等地区因对污染大的某些氯产品限 产。烧碱产量减产，而烧碱需求量还会有不同程度上升，特别是质量好的 离子膜
23、碱需求会大增，因此预计离子膜烧碱的价格会比隔膜碱要高。 本工程离子膜烧碱定价：1350 元/吨（折 100%NaoH） ，液氯定价： 1200 元/吨，氢气定价：4800 元/吨。 第三篇 产品方案及生产规模 3.1 产品方案的选择与比较 株洲化工厂现有烧碱生产规模 10 万吨/年， 其中金属阳极隔膜法烧碱 6 万吨/ 年，石墨阳极隔膜法烧碱 4 万吨/年。单就生产能力而言，虽然达到 了一定的生产经济规模，但是由于生产装备落后，企业经济效益仍不够好。 4 成吨/年石墨阳极电解装置的电槽等主要设备和生产工艺技术均已非常陈 旧，致使生产不仅成本、能耗高，废水造成环境污染严重而且产品质量低， 使用领
24、域受到很大限制，满足不了用户的需求。为了迅速而彻底地改变生 产技术落后状况，提高经济效益和社会效益，适应本地区用户对高纯度烧 碱的需求，淘汰石墨阳极隔膜法烧碱，改建离子膜法烧碱确属势在必行。 离子膜法烧碱是化工部“九五”七大工程之一，计划在“九五”期间 全面停止水银法烧碱生产，淘汰绝大部分石墨阳极法烧碱生产装置，大力 发展离子膜法烧碱，至 2000 年离子膜法烧碱比重由占“八五”末的 10% 发展到 25%，发展 42%以上液碱及 93%以上固碱。氯碱行业的氯平衡产品， 基于含氯、耗氯的精细化工产品，特别是附加值高的有机氯产品，其市场 前门广阔，应作主导发展产品。 淘汰 4 万吨/年石墨阳极烧
25、碱改建 4 万吨/年离子膜法烧碱装置，主要原材 料、生产装置及公用工程的配套能力基本持平，同时氯平衡维持不变，完 全符合氯碱安全生产要求。 3.2 产品品种及生产规模 3.2.1 离子膜烧碱 （）装置能力 32%液碱（按 100%NaOH 计）40000 吨/年 联产氯气（按 100%CL2 计） 36400 吨/ 年（卖给老厂，现有 5 万吨/ 年能力，实产不到 3 万吨/年，能力富余不需增加投资） 联产氢气（按 100%H2 计） 1000 吨/ 年（卖给老厂） （）生产量 32%液碱（按 100%NaOH 计）40000 吨/年 3.2.2 产品规格及质量指标 （1）离子膜烧碱质量指标：
26、（GB/T11199-89） 一级 合格产品级别 指标 指标名称 优级 型 型 型 型 氢氧化钠% 32.0 32.0 29.0 32.0 29.0 碳酸钠% 0.04 0.06 0.06 0.06 0.06 氯化钠% 0.004 0.007 0.007 0.01 0.01 二氧化铁% 0.0003 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 氯化钙% 0.0001 0.0001 0.0005 0.001 0.001 三氧化铝% 0.0004 0.0006 0.006 0.001 0.001 二氧化硅% 0.0015 0.002 0.002 0.004 0.004 硫酸盐% 以 N
27、a2SO3 计 0.001 0.002 0.002 0.002 0.002 (2)隔膜法液体烧碱指标：GB209-84 隔膜法 生产方法 级别 指标 指标名称 一级 二级 测定方法 氢氧化钠 % 42.0 30.0 GB4348.1-84 碳酸钠 % 0.8 0.8 GB4348.1-84 氯化钠 % 2.0 5.0 GB4348.1-84 三氧化二铁 % 0.01 0.01 GB4348.1-84 (3)隔膜法固碱质量指标：GB209-84 隔膜法 生产方法 级别 指标 指标名称 一级 二级 测定方法 氢氧化钠 % 96.0 95.0 GB4348J-84 碳酸钠 % 1.4 1.8 GB4
28、348J-84 氯化钠 % 2.8 3.3 GB4348J-84 三氧化二铁 % 0.01 0.02 GB4348J-84 (4)离子膜法片碱质量指标： NaoH98% Na2Co30.18% NacL0.021% 3.2.3 配套氯产品品种与规模（氯气平衡表） 序号 产品名称 产量（t/a） 耗氯量 备注 1 烧碱 100000 离子膜碱 4 万 t/a 2 氯气（干） 88750 3 4 耗氯产品 PVC 50000 37000 5 6 合成盐酸 液氯 60000 50000 18600 50250 7 氯油 12500 16250 8 次氯酸钠 10000 1800 9 水合肼 5000
29、 10000 10 耗氯合计 128900 耗氯装置的富余率为 45.2%，符合化工部设计规范要求。 3.2.4 生产制度 主生产装置岗位操作人员班次为四班三运转，成品贮运及包装等岗位 可根据需要灵活安排班次，一般为常日班。 3.2.5 年操作时间：8000 小时。 第四篇 工艺技术方案 4.1 生产工艺技术路线方案的选择 4.1.1 电解工艺技术路线的选择 烧碱生产方法分为苛化法、电解法二种。电解法制取烧碱，国内外可 供选择的生产方法有三种：水银法、隔膜法、离子膜法。苛化法受原料纯 碱的限制，国内外生产烧碱均以电解法为主。 水银法电解工艺汞害严重，逐渐被淘汰或更换。隔膜法电解制烧碱， 其产量
30、一直占我国总产量的大部分。但该法电解出来的烧碱浓度低，并带 有大量的氯化钠，而一值不能直接作产品使用，尚需经过蒸发、浓缩、除 盐后可作为产品销售。同时，因其含盐量高，只能用于一般的纺织、造纸 等工业，不能用于人造纤维等需要高纯碱的工业。 离子膜制烧碱是当今世界上氯碱工业最新制碱技术。离子膜电解槽制 出的碱液，具有浓度高、含盐低、质量高、能耗少、无汞害、无石棉绒污 染，成本低等特点，因此，离子膜法制烧碱工业已成为世界氯碱工业的发 展方向。 离子膜法制取烧碱与隔膜法，水银法比较其优点如下： a.质量优 生产高纯度烧碱，符合化纤用碱要求，离子膜碱的氯化钠及氯酸盐含 量远远低于隔膜碱，见表 4-1。
31、b.能耗低 离子膜烧碱能耗比水银法、隔膜法都低，可直接生产 30%以上的 高纯碱，总能耗比隔膜法低 25%左右，比水银法低 15%，见表 4-2。 c.无公害 水银法有汞害，隔膜法有石棉绒的污染，如果是石墨阳极电解还有铅 污染，而离子膜法电解制烧碱则无上述的污染。 d.生产稳定 离子膜法制烧碱，生产稳定性比隔膜法、水银法都高。而且可随电力 负荷的变化而调整其产量；亦可适应较大的电流负荷波动范围，而隔膜法 生产只能在电力均衡的条件下进行，否则产量与质量均难以保证。 e.占地少 离子膜法电解装置占约为隔膜法或水银法的一半左右。 f.操作管理方便 离子膜电解槽使用寿命长，运行安全可靠，生产运行稳定，
32、装置自控 水平高。 表 4-1 隔膜碱与离子膜碱质量比较表 隔 膜 法 离 子 膜 法指标 项目 30%NaOH 42%NaOH 30%NaOH 42%NaOH NaCL% 5 2 0.004 0.006 Na2Co3% 0.8 0.8 0.04 0.06 Fe2O3% 0.01 0.01 0.0003 0.0005 NaCLO3 % 0.1 0.1 0.002 0.003 表 4-2 离子膜碱与水银碱、隔膜碱每吨烧碱的能耗比较（折 100%） 能 耗 生产方法 单位 离 子 膜 法 水 银 法 隔 膜 法 工业电 KWh 2150 3300 2480 动力电 KWh 45 70 90 蒸汽折
33、电 KWh 0 200 1100 总能耗 KWh 2195 3570 3670 综上所述，本着节约能源，降低消耗，减轻环境污染，提高企业的竞 争能力、经济效益和社会效益的原则，本工程以建设离子膜法装置为宜。 4.2 工艺流程说明 本工程是以离子膜烧碱取代石墨阳极制碱，改造工作主要是在盐水精 制和电解工序进行。氯氢处理，蒸发及固碱工序均利用原装置，本报告不 再介绍其生产工艺过程。 4.2.1 盐水一次精制予处理 来自化盐桶的碱性饱和粗盐水经加入二氯化钡除去硫酸根后分一部分 加入次氯酸钠（或未经脱氯的淡盐水） ，在反应桶（带搅拌）中，控制粗 盐水中游离氯为 1-3PPM，破坏其中的有机物。之后泵送
34、加压溶气罐，将 压缩空气溶入其中；经文丘里管在盐水中加三氯化铁絮凝剂；之后进入予 处理槽，将盐水中的镁和固形物除去.予处理槽的浮泥和底流进入盐泥槽 （由现有盐泥处理装置处理） ，清液经折流槽，加入纯碱液再经反应桶 （带搅拌）进入中间加料槽由泵送入戈尔膜过滤器。 戈尔膜过滤器其结构与管式过滤器相同。其核心是薄膜滤芯，它是在 支撑笼骨上复以彭体聚四氟乙烯膜复合层。其滤芯具有极高的化学稳定性 和极低的磨擦系数，滤膜薄而多孔，孔径小于 1 微米，可实现低压过渡及 低压反冲洗，滤液质量稳定。戈尔膜过滤器实行脉冲式运行，过滤与反冲 洗交替进行，循环往复，接近于连续运行。滤渣累积到一定量时从底部排 入盐泥槽
35、。戈尔膜过滤装置设计为 PLC 控制并可与 DCS 系统通讯，操作 方便、运行可靠，滤液可直接送螯合树脂塔。 4.2.2 盐水二次精制 经戈尔膜过滤器过滤后的精盐水流入中间槽，泵送树脂塔加料槽。在 加料槽中加入亚硫酸钠除去盐水中游离氯和氯酸盐。泵送经盐水加热器升 至 6550C 进入离子交换柱。 离子交换系统由三个（也可以两个）组成。每个交换柱都具有 100% 的交换能力，三个或两个交换柱串连运行。树脂床充填以苯乙烯和二乙烯 苯共聚物为骨架带氨基磷酸功能团的螯合树脂。该功能团能与许多金属离 子形成络合物，其亲合力顺序为： Mg2Ca 2+Sr 2+Ba 2+ 精盐水经布水器向上向下流经树脂床被
36、螯合树脂纯化,经树脂处理后的 纯盐水经树脂捕集器后进入纯盐水贮槽。 离子交换树脂其交换能力有一定限制，在达到树脂穿透点之间（通常 达交换容器的 80%） ，就必须再生处理以恢复其交换能力。 离子交换柱运行步骤通常为：（1）盐水倒空及置换。 （2）纯水或纯 水加空气反洗。 （3）用 4%HCL 再生。 （4）纯水漂洗。 （5）用 4%NaOH 转 型。 （6）纯盐水漂洗。 （7）投入再使用。 通常每个交换柱 24 小时再生一次，再生之后串入流程后部运行。 再生用盐酸必须是食品级高纯盐酸，用去离子水在再生酸槽中配制为 4%的再生盐酸作一次性使用，也有配制为 10-15%浓度的再生盐酸供多次 使用。
37、再生用碱也必须是高纯碱。用去离子水在再生碱槽中配制为 4%再 生碱，供一次性使用。 再生废液排入地槽送出界区集中处理。 离子交换系统控制可采用 PLC 式 DCS。 4.2.3 纯盐水贮存 纯盐水是离子膜电解槽的进料盐水。有泵送电槽方式和高位槽供料两 种。后者供料压力恒定，并有足够贮存体积以应付突发事故，所造成的系 统停车。籍重力自流置换电槽阳极室内的被氯气饱和的阳极液,并将氯气驱 赶出电解槽以保护阳极涂层和离子交换膜。 用纯盐水泵将纯盐水由纯盐水槽经纯盐水加热器升到 8050C 送入盐水进 料高位槽.从高位槽出来的盐水用去离子水稀释至 280-300g/l 经电槽室盐水 管送入电解槽阳极室。
38、 4.2.4 膜电解 (1)来自高位槽的纯盐水经每台电解槽的盐水转子流量计计量后进入电 槽阳极室，来自碱循环系统的 31%（WT ）的淡碱液经每台电解槽的碱流 量计计量后进入电槽阴极室。在阴极同阳极之间用一张离子交换膜分隔。 在电流的作用下，阳极室的氯离子在阳极上失去电子被氧化，生成氯气， 从阳极上析出进入氯气总管。而阴极室的氢离子在阴极上获得电子被还原， 生成氢气，从阴极上析出，进入氢气总管。在电场的作用丁钠离子以水合 离子形式穿过离子交换膜进入阴极室，生成产品氢氧化钠（32%WT）从阴 极液管排出。由于膜的选择性，氯离子无法透过膜进入阴极室。故产品碱 的品质很高。同样由于膜的选择性氢氧根离
39、子不能透过膜进入阳极室,故氯 气纯度很高。 (2)电槽室氯气总管的控制压力为 2100mmH2O；氢气总管控制压力为 2225mmH2O。氯氢压差为 125mmH2O 由一套压差控制仪自动调节。 (3)电槽室总管的氯气进入 一个氯气液封罐，液封罐的液封压力为 2200mmH2O，当总管氯气压力超过该值时从总管逸出，排入事故氯处理系 统。电槽室总管的氢气进入一个氢气液封罐，液封罐的液封压力为 2325 mmH2O。当总管氢气压力超过该值时，氢气从总管氯气压力超过该值时， 氢气从总管逸出经液封罐上的阻火器排入大气。 (4)总管氯气经减压调节阀后减压至微负压送往氯处理工序，而总管氢 气经减压调节阀减
40、压至微正压，送往氢处理工序。 4.2.5 电解液循环 (1)碱液循环 浓度为 32%WT 的产品碱液由电槽室总管自流进碱循环槽，从碱液中逸 出的氢气从循环槽顶部排出，进入氢气总管。碱液经烧碱循环泵分为两部 份：一部分作为产品碱经产品碱冷却器冷却至 100C 送出界区另一部分加 入去离子水稀释至 31%WT，经烧碱加热/冷却器循环进入电解槽。产品量 同循环量的比例为 1:7 (1)碱循环槽的液位由仪表调节回流自动控制。 碱循环槽同电槽室内的低压氮气管连通，避免循环槽内内因碱液过量排出 形成负压吸入空气造成事故。 (2)淡盐水循环 电槽排出的淡盐水（浓度为 200gl 溶有氯气）并含有游离氯经电槽
41、室 内总管自流入淡盐水槽，逸出的氯气进入氯气总管，淡盐水经淡盐水泵直 接送入隔膜电解槽。 4.3 原材料及动力消耗 4.3.1 32%离子膜碱消耗定额 表 4-3 以每吨 100% NaOH 计 消 耗 量序 号 名 称 单位 吨耗 年耗 备 注 1 NaCL（按 100%计） T 1.462 29240 2924t/a 2 高纯 HCL（按 100%计） Kg 51 1020000 1020t/a 3 NaOH（按 100%计） Kg 8 160000 160t/a 4 螯合树脂 L 0.009 180 180l/a 5 纯水 T 2.5 50000 50000t/a 6 离子膜 M2 0.
42、01 200 200m2/a 7 直流电 Kwh 2150 43000000 4300 万 Kwh/a 8 动力电 Kwh 8 160000 16 万 Kwh/a 9 氮气 M3 20 4 万 Nm3/a 10 亚硫酸钠 Kg 0.95 19000 1.9t/a 4.3.1 片碱消耗定额 表 4-4 以每吨 100% NaOH 消 耗 量序 号 名 称 单 位 年 吨 年 耗 电 量 备 注 1 NaOH（按 100%计） Kg 1.02 19840 2 化学品 Kg 0.25 4960 3 包装袋 个 42 833280 4 重油 KwhT 250 4960000 5 动力电 Kwh 12
43、238080 6 循环水 32C T 28 555520 7 蒸汽 T 0.5 9920 4.4 主要设备选择 4.4.1 盐水过滤 目前用于盐水及精制的过滤器有烧结碳素管过滤器和戈尔膜过滤器两 种，据兄弟厂家介绍此两种过滤器投资相差不大，但烧结碳素管过滤器运 行费用较高，因此，本工程拟采用上海戈尔公司戈尔膜过滤器，设备能力 按 4 万吨/年能力选型，型号为 AUTO-27-NBP-CSP-IA。 4.4.2 螯合树脂塔 目前，国内离子膜生产厂家使用国内南通南宝公司生产的螯合树脂塔 的用户较多，效果较好。 按 3 万吨 /年烧碱能力配备，规格为： 12004500 树脂填充高度 1380mm。
44、材质为碳钢内衬钙镁橡胶。其作用 为进一步清除盐水中的有害杂质，是二级盐水精制的关键设备。运转的好 坏直接影响电解工序的正常操作和离子膜及极板涂层的寿命。 4.4.3 离子膜电槽 电解槽是电解法制烧碱的核心设备。目前，世界上离子膜电解槽可分 为单极式和复极式两种。制造离子膜单极式电解槽的公司有：德国伍德公 司、日本旭硝子公司、英国 ICI 公司、美国西方公司、意大利迪诺拉公司； 制造复极式电解槽的公司有：日本旭化公司、日本德山曹达公司、德国伍 德公司、意大利迪诺拉公司、美国西方公司等。 这两种槽型最本质的区别在于复极槽之电极为复极，即阴阳极结合在 一起，供电回路是单元槽串联，而后每台槽并联，即所
45、谓“先串联后并” ， 因此是高电压、低电流的电解槽。单极式电解槽是阴、阳两极为单极，供 电回路为单元槽并联，而后每台槽串联，即所谓“先并后串” ，因此，是 高电流、低电压电解槽。复极槽与单极槽性能比较见表 4-5。 表 4-5 复极槽与单极槽优缺点比较 复 极 槽 单 极 槽 供电 高电压、低电流、槽间 电流分布均匀 低电压、高电流、单槽电压 高，槽间电流分布不均匀 安装 密封部件少、安装方便 联接点多、安装较复杂 槽间电压降 导体电压降小 联接点多、电阻高、电压降 大 汇流排 节约槽间铜导板 槽间导电母排用铜量大 循环方式 强制循环、耗费动力 自然循环、节约动力 膜利用率 高 92% 低 7
46、2-77% 维修管理造 价 简单、方便、维修管理 费用低 电槽数多、维修工作量大、 维修管理费用高。比复极高 20% 其它 单元槽出事故时，对系 统影响大，更换单元槽 须整槽停车。膜破损易 检查，且有自动保护装 置。 单台槽故障对系统影响小， 只须停一台槽，只影响 500- 600t/a 能力，膜破损及单元 槽故障不易检查，无安全保 护装置。 由上表可知，单极槽和复极槽各有所长，同时存在各自不足之处，但 因盐水精制技术、高电流密度的膜和槽技术的提高。复极式电槽成为氯碱 工业的发展方向。因此本工程宜采用复极式电槽为宜 。 4.5 装置需引进的内容和范围 电槽：2 台以及配套离子膜、表面管道、仪表
47、等。经询价，1 万吨/年 离子膜装置需花费外汇 80 万美元（包括离子膜电槽、膜、铜排、基础设 计及开车服务，槽头元件等内容） 。 4.6 工艺主要设备一览表（新增） 4.6.1 静止设备 设备名称 规格型号 结构材料 数 量 适应能力 盐水予处理器 56008000 钢 1 台 40Kt/a 戈尔膜过滤器 AUTO-27-NBP-CSP-LA 1 套 20Kt/a 离子交换塔 12004500 钢衬胶 3 台 20Kt/a 树脂塔加料 32005600 FRP 1 台 40Kt/a 槽 V=50ml 纯盐水贮槽 54007000 V=160ml FRP 1 台 40Kt/a 纯盐水高位槽 1
48、8002800 V=7ml FRP 1 台 40Kt/a 树脂塔盐水加 热器 板式 钛 1 台 纯盐水加热器 板式 钛 1 台 碱液循坏槽 30003400 V=24ml 镍 1 台 40Kt/a 淡盐水槽 24003400V=15ml 钢衬钛 1 台 40Kt/a 碱液加热冷却 器 板式 镍 1 台 产品碱冷却器 板式 镍 1 台 2%液碱槽 12003000 V=3ml 不锈钢 1 台 40Kt/a 再生盐酸槽 25003400 V=16ml FRP 1 台 40Kt/a 再生碱液槽 20003400 V=10ml 不锈钢 1 台 40Kt/a 反应槽 钢衬胶 2 台 40Kt/a 溶气罐
49、 钢衬胶 1 台 40Kt/a 中间槽 钢衬胶 1 台 40Kt/a 离子膜电槽 组合 2 台 40Kt/a 整流变压器 V=270I=55KA 组 1 台 40Kt/a 4.6.2 转运设备 设备名称 规格型号 结构材料 数 量 适应能力 碱液循环泵 Q=60m3/h 镍 2 台 20Kt/a 淡盐水泵 Q=25m3/h 钛 2 台 20Kt/a 离子交换塔加料泵 Q=30m3/h 钛 2 台 20Kt/a 再生酸泵 Q=5m3/h 铸铁衬 4F 2 台 20Kt/a 再生碱泵 Q=3m3/h 不锈钢 2 台 20Kt/a 纯盐水泵 Q=30m3/h 钛 2 台 20Kt/a 4.7 自动控制 二次盐水及电解工序要求有较高的自动化水平,设一个集中控制室,采 用集散系统 DCS 实现对工艺过程的监视、控制、程序控制、报警和联锁。 并且具有工艺流
