Производство твердых и других неорганических химических веществ (ИТС 19-2020)

Центрифугирование суспензии соли

Упаренный рассол (суспензия соли) с повышенным содержанием сульфатов и

массовой долей твердой фазы от 15% до 20% непрерывно выводится из конусной части

сепаратора выпарного аппарата. Через переливное устройство (смотровой бак) суспен-

зия направляется в отстойник. В отстойниках суспензия соли оседает в конусе, а декан-

тированный рассол по переливной линии поступает в питающую емкость.

Сгущенная суспензия соли из конусов отстойников непрерывно подается на цен-

трифуги. Отстойники установлены на тензовесы для контроля массы суспензии соли,

подаваемой на центрифуги. Для отмывки соли от сульфатов и промывки центрифуг под-

ведена линия «соленого» конденсата и очищенного рассола.

Промывка отстойников осуществляется «соленым» конденсатом. Одновременно

с подачей конденсата производят барботаж отстойника путем подачи технологического

воздуха в зону промывки. Из центрифуг промытая соль сбрасывается в гидротранспорт,

куда для транспортировки подается анолит. Из гидротранспорта насосом суспензия соли

откачивается в распределительный коллектор, откуда поступает в любой из пяти сату-

раторов, где кристаллическая соль осаждается, а транспортный рассол самотеком по

переливной линии подается в баки рассола. Маточный рассол с центрифуг подается в

отстойник и далее поступает в емкость.

При ведении процесса выпаривания по непрерывной схеме содержание сульфа-

тов в замкнутом объеме выпарного цикла постоянно увеличивается. Для поддержания

сульфатного баланса на уровне массовой концентрации от 10 до 50 мг/дм³растворен-

ного вещества необходимо отводить часть упаренного сульфатного рассола с целью

уменьшения концентрации сульфатов в общем цикле. Упаренный сульфатный рассол

при необходимости подается потребителям.

Обесхлоривание и донасыщение анолита, фильтрация рассола

Обесхлоривание анолита

Анолит со стадии электролиза, подкисленный до значения показателя активности

водородных ионов от 1,8 до 2,8 единиц pH, с температурой в пределах 80-85 °C непре-

рывно подается в десорбционные вакуум-колонны для вакуумного обесхлоривания. Вы-

делившийся из анолита влажный хлор через конденсатор отсасывается вакуум-насосом

и, пройдя через влагоотделитель, поступает в отделение сушки хлора. Анолит после ва-

куумной десорбции через гидрозатвор поступает в емкость. Для нейтрализации остаточ-

ного свободного хлора в анолите в линию перед этой емкостью подается раствор едкого

натра.

Донасыщение анолита

Для донасыщения обедненный анолит со стадии обесхлоривания поступает в са-

тураторы, где происходит повышение концентрации хлорида натрия NaCl при растворе-

нии предварительно осажденной выпаренной соли. Из приемной емкости анолит пере-

качивается в сатураторы. Сатуратор представляет собой цилиндрический аппарат с ко-

нусным днищем. Внутри аппарат футерован кислотоупорным кирпичом. Вверху конусной

части установлена решетка (ложное днище). На решетку насыпан слой гравия, поверх

него при прохождении солевой суспензии формируется осадочный слой кристалличе-

ской соли, подаваемой в сатураторы со стадии центрифугирования через гидротранс-

порт насосом.

Транспортировка выпаренной соли в сатураторы производится по коллектору,

имеющему разводку на каждый сатуратор. Подача анолита производится в узкую часть

конуса сатуратора под ложное днище. Равномерно распределяясь по сечению и высоте

аппарата, поток анолита непрерывно растворяет заготовленный осадок соли. Насыщен-

ный рассол через переливной штуцер сатуратора по титановому коллектору поступает

в бак насыщенного рассола. Регулирование значения массовой концентрации хлорида

натрия в рассоле после насыщения в сатураторах осуществляется автоматически при-

бором путем разбавления рассола обедненным анолитом, поступающим со стадии обес-

хлоривания. Часть анолита отводится на гидротранспорт соли для стадии центрифуги-

рования.

Фильтрация рассола

Насыщенный рассол с массовой концентрацией основного вещества от 300 до

310 г/дм³проходит через стадию механической очистки - тонкой фильтрации.

Рассол из баков насосами подается на первую ступень предварительной филь-

трации в механические фильтры. Фильтрующим материалом в фильтрах является квар-

цевый песок или мраморная крошка, которые должны быть насыпаны равномерным

слоем на решетку с дренажными коллекторами, предотвращающими унос песка или

крошки с фильтрованным рассолом.

Рассол вводится в верхнюю часть фильтра, проходит через фильтрующий слой и

из нижней части фильтра поступает в бак предварительно очищенного рассола, откуда

насосами подается на вторую ступень очистки в механические фильтры. Из этих филь-

тров рассол поступает в баки очищенного рассола, откуда затем при помощи насоса по-

дается в приемный бак, установленный на стадии электролиза.

Стадия электролиза ртутным методом

Раствор поваренной соли (рассол), предварительно очищенный от примесей и

насыщенный до массовой концентрации хлорида натрия 300-310 г/дм³, непрерывно по-

дается по одной или двум линиям через кожухотрубный титановый теплообменник и в

титановый напорный бак. В теплообменнике рассол подогревается до температуры 50-

75 °C, контролируемой автоматически. В баке рассола поддерживается необходимый

уровень рассола. Перед подачей в электролизеры, рассол подкисляется соляной кисло-

той, которая поступает из напорных емкостей. Рассол, подкисленный до значения водо-

родного показателя 2,5-4,5 ед. pH, распределяется по коллекторам, расположенным

вдоль каждого ряда электролизеров. При прохождении электрического тока происходит

частичное обеднение рассола, т. е. уменьшение массовой концентрации натрия хло-

рида на 25-50 г/дм³.

Процесс электролиза водного раствора поваренной соли для получения газооб-

разного хлора, водорода и натра едкого осуществляется в горизонтальных электролизе-

рах с ртутным катодом. Суммарное уравнение электрохимического процесса описыва-

ется следующей схемой реакции:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2.

Этот процесс протекает в две стадии в двух взаимосвязанных аппаратах, из кото-

рых состоит ртутная ванна: непосредственно в самом электролизере и в разлагателе

амальгамы. В электролизере на первой стадии процесса происходит электрохимическое

разложение хлорида натрия с образованием хлора и амальгамы натрия:

2NaCl + 2nHq → Cl2 + 2NaHqn.

Вторая стадия процесса - разложение амальгамы натрия - происходит в разла-

гателе амальгамы с получением концентрированного раствора натра едкого и газооб-

разного водорода, а ртуть при этом регенерируется:

2NaHgn + 2H2O → 2NaOH + H2 + 2nHq.

В водном растворе молекулы поваренной соли диссоциируют на ионы:

NaCl → Na⁺+ Cl^-.

Молекулы воды диссоциируют на ионы:

Н2О → Н⁺+ OH^-.

Катодный процесс

При прохождении постоянного электрического тока через электролит катионы Na⁺,

Н⁺движутся к катоду, которым является ртуть, и практически на жидком катоде выделя-

ется только натрий, хотя нормальный потенциал выделения натрия гораздо больше, чем

потенциал выделения водорода:

ЕNa+ = -2,714 В,

Ен

+ = -0,414 В.

Это становится возможным из-за большого перенапряжения выделения водорода

на ртути и низкого потенциала выделения натрия из-за высокой энергии образования

амальгамы натрия. Водород также выделяется на ртутном катоде, однако при нормаль-

ных условиях процесса электролиза (прежде всего при минимальном содержании при-

месей тяжелых металлов) количество выделяющегося при этом водорода относительно

невелико.

Таким образом, основным процессом на ртутном катоде является разряд ионов

натрия - Na⁺:

Na⁺+ ē + nНg → NaHgn.

Помимо основного процесса, на ртутном катоде возможно выделение водорода

при участии ионов Н⁺, при участии молекул Н2О - с образованием щелочи:

2Н⁺+ 2ē → Н2↑,

2Н2О + 2ē → Н2↑ + 2OH^-.

По мере протекания электролиза содержание натрия в амальгаме увеличивается

и увеличивается ее вязкость, что приводит к нарушению циркуляции амальгамы и рез-

кому увеличению скорости выделения водорода. Чтобы предотвратить уменьшение те-

кучести амальгамы, среднее значение массовой доли натрия в ней на выходе из элек-

тролизера (крепкая амальгама) поддерживается не более 0,35-0,5%. Обедненный рас-

сол (анолит) вместе с образовавшимся хлоргазом выводится из электролизера через

хлоранолитный штуцер в коллектор и поступает через фазоразделитель в сборники ано-

лита.

Для лучшего отделения хлора анолит подкисляется до значения водородного по-

казателя pH 1,8-2,8 синтетической соляной кислотой, поступающей из напорного бака.

Из сборников анолит непрерывно откачивается на стадию обесхлорирования и донасы-

щения. Обессоленная вода, используемая для разложения амальгамы натрия, посту-

пает в напорные баки. Из напорных баков обессоленная вода распределяется по кол-

лекторам, расположенным вдоль каждого ряда электролизеров. Из коллектора обессо-

ленная вода под постоянным напором поступает в разлагатели и во входные карманы

электролизеров.

Разложение амальгамы натрия осуществляется в разлагателях. В электролизе-

рах установлены разлагатели вертикального типа с кусковой графитовой насадкой, а

другие электролизеры снабжены горизонтальными разлагателями с насадкой из графи-

товых блоков.

Водород, образовавшийся в разлагателях, охлаждается оборотной или захоло-

женной водой в теплообменниках, установленных на люках разлагателей, и поступает в

отделение охлаждения и очистки водорода. Раствор едкого натра из разлагателей по-

ступает в рядовые коллекторы, затем в сборники на стадию фильтрации и баки готовой

продукции. В хлорной системе электролиза поддерживается небольшой вакуум. Влаж-

ный хлор из отделения электролиза и абгазы из отделения обесхлорирования анолита

поступают в отделение осушки хлора. Осушка хлора производится в двух параллельных

системах (система^l, система^ll), которые состоят из:

- титановых кожухотрубных теплообменников, расположенных горизонтально;

- титановых кожухотрубных теплообменников, расположенных вертикально;

- фильтров влажного хлора, футерованных диабазовой плиткой, с четырьмя ци-

линдрическими титановыми кассетами, заполненными стекловолокном;

- насадочных колонн осушки.

В межтрубное пространство теплообменников подается оборотная или захоло-

женная вода. Охлажденный хлор, температура которого контролируется автоматически,

из теплообменников вместе с конденсатом поступает в нижнюю часть фильтров влаж-

ного хлора. В фильтре влажного хлора установлены по четыре самоочищающиеся

фильтр-кассеты для отбоя капель воды и аэрозолей хлористого натрия, уносимых хло-

ром. Мокрый режим очистки обеспечивается за счет улавливания капель рассола и

влаги поступающего хлора. Из верхней части фильтра хлор поступает в три последова-

тельно соединенные колонны осушки и в фильтры сухого хлора, орошаемые крепкой

серной кислотой. Система осушки хлора рассчитана так, что при отключении одной ко-

лонны две другие обеспечивают полную осушку. Осушенный хлоргаз, очищенный от сер-

ной кислоты и аэрозолей солей, направляется на хлорные турбокомпрессоры (ХТК). ХТК

имеет четыре ступени сжатия. После каждой ступени сжатия хлор охлаждается в аппа-

ратах воздушного охлаждения. Охлаждение хлоргаза происходит за счет передачи его

теплоты через ребристые поверхности аппарата, воздухом, нагнетаемым снизу венти-

ляторами.

На компрессоре установлены эффективные аппараты воздушного охлаждения.

Аппараты воздушного охлаждения 1, 2, 3-й ступеней сжатия охлаждаются одним венти-

лятором, аппарат воздушного охлаждения 4-й ступени сжатия охлаждается двумя вен-

тиляторами. Для дополнительного охлаждения хлоргаза предусмотрено капельное оро-

шение аппаратов оборотной водой из общего коллектора через распылители, располо-

женные над воздушными вентиляторами, капли воды потоком воздуха орошают тепло-

обменники, испаряются, снимая тепло с поверхности теплообменников. Далее хлор

направляется потребителям.

Водород из зала электролиза поступает на охлаждение в кожухотрубные тепло-

обменники, в которых хладоагентом служит оборотная или захоложенная вода.

Очистка водорода от ртути ведется в двух параллельных системах, каждая из ко-

торых состоит из трех последовательно соединенных колонн, орошаемых: первая по

ходу водорода - хлорной водой, вторая - раствором едкого натра, третья - оборот-

ной водой. Колонны заполнены керамическими кольцами Рашига. Очистка водорода от

ртути основана на взаимодействии ртути с активным хлором с образованием сулемы и

каломели:

Hg + Cl2 → HgCl2,

2Hg + Cl2 → Hg2Cl2.

После очистки от ртути в колоннах водород поступает в нижнюю часть насадочных

колонн, предназначенных для нейтрализации хлора, уносимого из колонн. Химическая

реакция процесса, протекающего в насадочных колоннах:

2NaOH + Cl2 → NaCl + NaClO + H2O.

После очистки от хлора водород направляется в насадочные гуммированные ко-

лонны на промывку оборотной водой от едкого натра.

После очистки от щелочи водород поступает на всас компрессоров. Рабочей жид-

костью является обессоленная вода, которая подается в компрессоры из напорного

бака. Водород, содержащий пары ртути, от компрессоров поступает последовательно в

холодильники, где охлаждается до температуры 0-5 °C. Охлаждение холодильников

осуществляется холодом с температурой (минус 29 ± 2) °C.

Охлажденный и частично очищенный водород поступает в подогреватель, где

нагревается паром до температуры не более 40 °C, поступающим в межтрубное про-

странство подогревателя с целью перегрева оставшейся в нем влаги. Далее водород

поступает на адсорбционную очистку в адсорберы, работающие последовательно или

параллельно, заполненные активированным углем. Очищенный водород направляется

потребителю.

Натр едкий из зала электролиза поступает на фильтры первой ступени. Пройдя

первую ступень фильтрации, натр едкий поступает на вторую ступень фильтрации в дру-

гие фильтры. Фильтрующим материалом служит фильтровальная ткань с нанесенным

на нее слоем осадка из хризотилового асбеста в смеси с графитовой пылью. Возможна

работа по одноступенчатой схеме фильтрации, когда натр едкий подается на все филь-

тры.

После второй ступени фильтрации натр едкий поступает в бак. Далее натр едкий

направляется на собственное потребление или налив в ЖДЦ или тару потребителя.

Стадия получения жидкого хлора

Сжижение электролитического хлоргаза технического

Величина давления при компримировании хлора определяется исходя из марки

компрессорного оборудования и особенностей ведения технологического режима кон-

кретного производства. Например, на одном производстве хлоргаз подается с давле-

нием от 0,15 до 0,28 МПа в буфер, откуда направляется в конденсаторы, которые пред-

ставляют собой горизонтальные кожухотрубные элементные теплообменники. В труб-

ное пространство подается хлор, в межтрубное - холод или фреон.

Из конденсаторов жидкий хлор вместе с абгазами, образовавшимися в результате

неполного сжижения хлора, поступает в абгазоотделитель, в котором происходит отде-

ление жидкого хлора от абгазов. Жидкий хлор сливается через жидкостной затвор в ем-

кости для жидкого хлора - танки. Каждый танк расположен в отдельном, герметично

изолированном отсеке и представляет собой стационарную горизонтальную цилиндри-

ческую емкость с эллиптическим днищем и люком.

Один из нескольких танков является резервным и заполняется только в аварий-

ных случаях. Из танков жидкий хлор под давлением не более 1,2 МПа по линиям жидкого

хлора подается потребителям. На линиях жидкого хлора установлены отсекающие кла-

паны с дистанционным управлением.

Абгазы из абгазоотделителя направляются на производство синтетической соля-

ной кислоты и (или) на гребенку подачи хлоргаза на производство гипохлорита натрия и

концентрата белизны. Значение объемной доли водорода в абгазах конденсации из кон-

денсаторов не более 4,0% поддерживается путем автоматического регулирования или

в ручном режиме путем изменения объемного расхода хладоносителя, поступающего в

конденсаторы.

При достижении объемной доли водорода в абгазах конденсации более 4,0%

необходимо снизить степень сжижения за счет уменьшения значения давления конден-

сации или повышения температуры конденсации.

Описание технологического процесса определяется индивидуально для каждого

конкретного производства с учетом имеющегося оборудования и принятых технических

решений проектной организацией и разработчиком процесса. Ниже в таблице 2.12 при-

ведено типичное описание технологического процесса производства водорода, хлора и

гидроксида натрия ртутным методом электролиза с указанием видов эмиссий на каждом

этапе (подпроцессе) и каждой стадии технологического процесса.

Приведенное в таблице 2.12 описание технологического процесса производства

водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом электролиза не следует рас-

сматривать как единственное и исчерпывающее описание.

Т а б л и ц а 2.12 - Описание технологического процесса производства водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом

электролиза

Входной

Стадия технологиче-

Выходной поток

Основное

Приро-

ского процесса

до-

поток

технологическое

оборудование

охран-

ное

Основные, побочные и

Эмиссии

обору-

промежуточные про-

дова-

дукты

ние

3.1

3.2

1. Галит (соль)

Стадия растворения

1. Сырой рассол

1. Бак-раствори-

Шлам от растворения соли (осадок) на

2. Вода

поваренной соли и

2. Шлам от растворе-

тель

объект размещения отходов

3. Электроэнергия

приготовление сырого

ния соли (осадок)

2. Бак-накопитель

рассола

Сырой рассол со ста-

Стадия приема и под-

Сырой рассол (водный

Бак-накопитель

дии растворения соли

готовки сырого рас-

раствор хлорида

(емкости хранения

или рассолопромысла

сола

натрия)

рассола)

1. Сырой рассол

Стадия содово-каусти-

1. Очищенный рассол

1. Осветлитель или

Шламовая суспензия на очистку

2. Обратный рассол

ческой очистки рас-

2. Шламовая суспензия

отстойник Дорра

3. Промывные воды

сола от примесей

из осветлителя (от-

2. Бак осветлен-

шламовой суспензии

стойника)

ного рассола

4. Кальцинированная

3. Бак осветлен-

сода или карбонизиро-

ного рассола

ванные электроще-

4. Реактор для рас-

лока

творения соды

5. Соляная кислота

5. Гидролизер ПАА

6. Гидролизованный

5. Смеситель-

раствор полиакрила-

нейтрализатор

мида

6. Бак нейтрализо-

7. Электроэнергия

ванного рассола

8. Пар

7. Теплообменник

к/т

Продолжение таблицы 2.12

Входной

Стадия технологиче-

Выходной поток

Основное

Приро-

ского процесса

до-

поток

технологическое

охран-

оборудование

ное

Основные, побочные и

Эмиссии

обору-

промежуточные про-

дова-

дукты

ние

1. Шламовая суспен-

Прием и промывка

1. Шламовая суспензия

Мерник-реактор

Хлорид-анион, карбо-нат кальция, гид-

зия из осветлителя

шламовой суспензии

2. Промывные воды

роксид магния, суспензия (шлам) на

2. Вода (конденсат

станцию нейтрализации заводских кис-

греющего пара)

лых стоков

3. Электроэнергия

Шламовая суспензия

Стадия фильтрации

1. Очищенный рассол

Фильтр-пресс, пес-

Шлам очистки рассола Песок перлито-

из осветлителя (или

рассола от шламовой

2. Многофункциональ-

чаный фильтр

вый отработанный

отстойника Дорра)

суспензии

ный наполнитель МФН

Электроэнергия

(в отдельных процес-

сах)

1. Обратный рассол

Очистка обратного

1. Обратный рассол

1. Реактор-смеси-

Хлорид-анион, сульфат кальция, твер-

2. Раствор хлористого

рассола от сульфатов

2. Гипс влажный

тель

дый отход на объект размещения

кальция

(вывод сульфатов)

2. Барабанный ва-

3. Гидролизованный

куум-фильтр

раствор ПАА

4. Электроэнергия

1. Очищенный рассол

Ртутный электролиз

1. Едкий натр техниче-

Электромагнитное воздействие (за-

1. Напорный бак

2. Электроэнергия по-

ский марки РР

грязнение)

рассола

стоянного тока

2. Электролитический

2. Электролизеры с

3. Обессоленная вода

хлор влажный

вертикальным раз-

3. Электролитический

лагателем амаль-

водород влажный

гамы

3. Электролизеры с

горизонтальным

разлагателем

амальгамы

Продолжение таблицы 2.12

Входной

Стадия технологиче-

Выходной поток

Основное

Приро-

ского процесса

до-

поток

технологическое

охран-

оборудование

ное

Основные, побочные и

Эмиссии

обору-

промежуточные про-

дова-

дукты

ние

1. Электролитический

Охлаждение, осушка и

1. Электролитический

1. Отработанная серная кислота на

1. Теплообменник

хлор влажный

компримирование

хлор сухой

продажу, регенерацию или на обез-

к/т

2. Серная кислота кон-

хлора

2. Отработанная сер-

вреживание

2. Фильтр влаж-

центрированная

ная кислота

2. Хлорная вода (хлор растворенный)

ного хлора

3. Электроэнергия

3. Хлорная вода

на дехлорирование

3. Башни (колонны)

сушки хлора с

насадкой из колец

Рашига

4. Башни (колонны)

сушки хлора с регу-

лярной насадкой

5. Башня отбойная

с насадкой из ко-

лец Рашига

6. Фильтр сухого

хлора

7. Реактор для

укрепления серной

кислоты

8. Турбокомпрес-

сор

1. Хлорная вода

Дехлорирование хлор-

Обесхлоренная вода

1. Дехлоратор

Обесхлоренная вода (хлор растворен-

2. Соляная кислота

ной воды

I ступени

ный, хлорид-анион)

3. Пар

2. Дехлоратор

4. Электроэнергия

II ступени

3. Смеситель, ти-

тан, 1 шт.

Окончание таблицы 2.12

Входной

Стадия технологиче-

Выходной поток

Основное

Приро-

ского процесса

до-

поток

технологическое

охран-

оборудование

ное

Основные, побочные и

Эмиссии

обору-

промежуточные про-

дова-

дукты

ние

1. Электролитический

Охлаждение, компри-

1. Электролитический

Водный конденсат в общезаводскую

1. Компрессор

водород

мирование водорода

водород сухой

систему оборотного водоснабжения

2. Теплообменники

2. Электроэнергия

2. Водный конденсат

к/т (F = 754 м²,

F = 249 м²)

1. Электролитический

Сжижение хлора

1. Жидкий хлор

Хлор в абгазах сжижения и вакууми-

1. Рекуператор к/т

хлор

2. Абгазы сжижения

рования используется в производстве

2. Конденсатор к/т

2. Электроэнергия

3. Абгазы вакуумирова-

гипохлорита натрия для хлорной

3. Конденсатор-ис-

3. Холод -20 °C

ния

очистки стоков предприятия.

паритель

4. Холодильная

Хлор в атмосферу - не более ПДК в

машина

воздухе рабочей зоны

5. Танк хлора

1. Абгазы сжижения

Получение гипохло-

1. Гипохлорит натрия

Хлор в атмосферу не более ПДК в воз-

Хлоратор

2. Абгазы вакуумиро-

рита натрия из абга-

из абгазов хлора

духе рабочей зоны

вания

зов хлора

3. Каустическая сода

4. Вода

Основное технологическое оборудование данного производства определяется ин-

дивидуально для каждого конкретного производства с учетом его мощности и принятых

проектной организацией и разработчиком процесса технических решений.

Основное технологическое оборудование, обычно используемое в производстве

водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом электролиза, приведено в таб-

лице 2.13.

Т а б л и ц а 2.13 - Основное технологическое оборудование производства водорода,

хлора и гидроксида натрия ртутным методом электролиза

Наименование оборудо-

Назначение оборудова-

Существенные характеристики технологического

вания

ния

оборудования

Реактор содово-каустиче-

Смешение рассола со

Температура 55-65 °C; эллипс 3340·2230 мм; вы-

ской очистки рассола

щелочью, содой кальци-

сота 1500 мм; количество мешалок - 2 шт. Вме-

нированной, полиакри-

стимость 9 м³, среда - раствор натрия хлорида,

ламидом (ПАА)

раствор соды кальцинированной, гидролизован-

ный ПАА, раствор едкого натра, ретурный шлам

Осветлитель

Очистка рассола от

Температура 55-60 °C; давление 0,30-0,40 МПа;

ионов Ca, Mg, Fe

вместимость 225 м³; среда - рассол, гидролизо-

ванный полиакриламид, шламовая суспензия,

раствор соды кальцинированной, раствор едкого

натра

Отстойник-сгуститель

Очистка рассола от ионов

Состоит из бетонной чаши и металлического чана,

(Дорра)

Ca, Mg, Fe

купола, стен. Днище коническое, давление в аппа-

рате - атмосферное; производительность 160 м³/ч;

D = 18000 мм; H = 5150 мм; вместимость = 1600 м³

Выпарной аппарат

Выпаривание соли на

Температура не более 105 °C; среда - раствор

кристалл

поваренной соли

Греющая камера

Подогрев рассола

Количество трубок 439 шт.; диаметр трубок

38,2 мм; высота 7000 мм; площадь поверхности

теплообмена 367 м²; среда: межтрубное про-

странство - пар, пар с примесью хлорида

натрия. Трубное пространство - раствор соли

Циркуляционный насос

Подача рассола

Давление 0,25-0,35 МПа; объемная производи-

тельность 3600 м³/ч; среда - раствор хлорида

натрия

Сепаратор

Отделение (сепарация)

D = (3000-4650) мм; Н = (10 500 -18 450) мм, вме-

твердой фазы от жидкой

стимость (50 - 220) м³; среда - перенасыщенный

фазы рассола

раствор хлорида натрия

Выпарной аппарат

Выпаривание соли на

Температура не более 105 °C; среда - раствор

кристалл

хлорида натрия

Греющая камера

Подогрев рассола

H = (7000-9407) мм; площадь поверхности тепло-

обмена - (367-1062) м²; среда: межтрубное про-

странство - пар, пар с примесью поваренной

соли; трубное пространство - раствор поварен-

ной соли

Сепаратор

Отделение (сепарация)

Температура 50 °C - 75 °C; давление 0,02-

твердой фазы (соли) от

0,06 МПа D = 3000 мм; Н = 10250 мм, вмести-

жидкой фазы рассола

мость 40 м³; среда - перенасыщенный раствор

хлорида натрия

Циркуляционный насос

Подача рассола

Температура 80 °C - 100 °C; давление 0,25-

0,35 МПа; объемная производительность 1600-

1800 м³/ч; среда - рассол

Продолжение таблицы 2.13

Наименование оборудо-

Назначение оборудова-

Существенные характеристики технологического

вания

ния

оборудования

Отстойник

Осаждение соли

Температура 70-80 °C, D = 3000 мм, H = 6800 мм;

вместимость 40 м³; среда - маточный рассол,

суспензия

Отстойник

Осаждение соли

Температура 70-80 °C; D = 3000 мм, H = 6600 мм;

вместимость 30 м³; среда - маточный рассол,

суспензия соли

Центрифуга

Разделение маточного

Температура 70-80 °C, массовый расход осадка

рассола и соли

15 т/ч, среда - суспензия соли

Центрифуга

Разделение маточного

Температура 70-80 °C; массовый расход осадка

рассола и соли

7,5 т/ч; среда - суспензия соли

Сатуратор

Насыщение анолита до

Температура до 85 °C; D = (5000-8530) мм,

концентрации 300-

Н = (8940-10650) мм; вместимость (200-500) м³

310 г/дм³

среда - рассол, суспензия соли, анолит, соль

Фильтр механический

Фильтрация рассола

Температура 55-80 °C, D = 3000 мм

L = 9700 мм; площадь поверхности ложного

днища 24 м²; вместимость 63 м³; среда - декан-

тированный рассол, оборотная вода

Фильтр механический

Фильтрация рассола

Температура 70 °C - 80 °C, D = 3000 мм,

L = 9700 мм; площадь поверхности ложного

днища 24 м²; вместимость 63 м³; среда - рассол

Фильтр механический

Фильтрация рассола

Температура 70-80 °C; диаметр 3300 мм; длина

9700 мм; решетка с дренажным титановым

устройством; площадь поверхности ложного

днища 24 м²; вместимость - 63 м³, среда - рас-

сол

Емкость

Прием насыщенного

Вертикальный цилиндрический, давление - атмо-

анолита

сферное; температура среды - до 75 °С; D = 8500

мм; H = 8510 мм; вместимость - 445 м³

Бак напорный

Бак напорный накопи-

Материал - титан; вместимость 100 м³;

тельный рассола для

диаметр 3000 мм; длина 13 400 мм; температура

электролиза

рабочая 50-5 °C; давление атмосферное;

среда - рассол

Теплообменник кожухо-

Теплообменник для под-

Материал: титан. В трубах: площадь поверхности

трубный

держивания темпера-

теплообмена 365 м²; давление 0,1-0,3 Мпа; тем-

туры рассола на элек-

пература 50-75 °C; диаметр 1200 мм; высота

тролиз

7000 мм; среда - рассол; межтрубное простран-

ство: вода - давление не менее 0,35 МПа; пар -

давление не более 0,07 МПа

Теплообменник подо-

Подогрева рассола на

Горизонтальный цилиндрический кожухотрубный

грева рассола на элек-

электролиз

аппарат; межтрубное пространство: пароконден-

тролиз

сат; температура - до 131°С; давление - до 0,65

МПа; трубное пространство: рассол; температура

- до 105 °С; давление - 0,5 МПа; D = (443-635) мм;

H = (4710-5885) мм; площадь поверхности тепло-

обмена - (44,3-119) м²

Электролизер

Электролизер для про-

Материал - сталь гуммированная; электролизер:

ведения электролиза

вакуум 0-100 Па; токовая нагрузка не более

200 кА; температура на входе 70-75 °C, на вы-

ходе 84 °C - 90 °C; L = 17 000 мм; Н = 1150 мм;

площадь катода 20 м²; среда - рассол. Разлага-

тель вертикальный: сталь, D = 700 мм;

H = 3800 мм; Hнас = 2600 мм; температура до

100 °C

Продолжение таблицы 2.13

Наименование оборудо-

Назначение оборудова-

Существенные характеристики технологического

вания

ния

оборудования

Электролизер

Электролизер для про-

Материал: днище - сталь, боковые стенки -

ведения электролиза

сталь гуммированная или телен; крышка - сопо-

лимер тетрафторэтилена и гексафторпропилена

(телен); электролизер: токовая нагрузка не более

350 кА; длина = 11 400 мм; ширина = 2100 мм;

среда - рассол. Разлагатель вертикальный:

сталь; система регулирования - автоматическое

регулирование напряжения

Электролизер

Электролизер для про-

Материал - сталь 3. Электролизер:

ведения электролиза

вакуум 0-100 Па; токовая нагрузка не более

120 кА; температура 80-85 °C;

длина - 14 500 мм; ширина - 2400 мм;

среда - рассол; разлагатель горизонтальный:

давление не более 400 Па; температура до

100 °C; длина - 14 500 мм; ширина - 400 мм;

среда - едкий натр; электродвигатель ртутного

насоса: номинальная мощность - 0,9 кВт;

напряжение 42 В; частота вращения электродви-

гателя 450 мин^-1; нормальное исполнение; си-

стема регулирования - автоматическое регули-

рование напряжения

Электролизер модерни-

Электролизер для про-

Материал: днище - сталь 3, карманы, боковые

зированный

ведения электролиза

стенки, перегородка - телен (термореактивный

пластик), крышки - сополимер тетрафторэти-

лена и гексафторпропилена; электролизер: ва-

куум 0-100 Па; токовая нагрузка не более 120 кА;

температура 80-85 °C; длина - 14 866 мм; ши-

рина - 1582 мм; ширина общая - 2400 мм;

среда - рассол.

Разлагатель горизонтальный: давление не более

400 Па; температура 65-100 °C; длина -

14 500 мм; ширина - 400 мм; среда - едкий

натр.

Электродвигатель ртутного насоса: номинальная

мощность 0,9 кВт; напряжение 42 В; частота вра-

щения электро-двигателя 450 мин^-1. Нормальное

исполнение; система регулирования - автомати-

ческое регулирование напряжения

Сборник анолита

Сборник анолита после

Материал: сталь 3, гуммированный, футерован-

электролиза

ный диабазовой плиткой.

Вместимость 16 м³; диаметр 2012 мм; длина

5305 мм; разрежение не менее 100 Па; темпера-

тура 80-85 °C; среда - рассол

Насос центробежный

Насосы центробежные

Материал: титан (ВТ1-0), объемная производи-

для откачки анолита

тельность 280 м³/ч;

давление насоса 0,29 МПа; электродвигатель

взрывозащищенного исполнения;

мощность электродвигателя 32 кВт;

частота вращения электродвигателя

1470 мин^-1; среда - рассол

Продолжение таблицы 2.13

Наименование оборудо-

Назначение оборудова-

Существенные характеристики технологического

вания

ния

оборудования

Бак напорный

Напорный бак обессо-

Материал: сталь 3, гуммированный;

ленной воды на электро-

вместимость 12,5 м³; D = 1800 мм; L = 5205 мм;

лиз

давление атмосферное;

температура окружающей среды;

среда - обессоленная вода

Теплообменник

Теплообменник для

Материал: титан (ВТ-1-0); среда - влажный хлор-

охлаждения и конденса-

газ; в трубках: разрежение не менее 200 Па; пло-

ции влаги из влажного

щадь поверхности теплообмена 317 м²; диаметр

хлора от электролиза

1000 мм; длина 6080 мм

Теплообменник кожухо-

Теплообменник для

Материал: титан (ВТ-1-0); среда - влажный хлор-

трубный

охлаждения и конденса-

газ; в трубках: разрежение не менее 200 Па; пло-

ции влаги из влажного

щадь поверхности теплообмена 240 м²; длина

хлора

5000 мм; диаметр 800 мм

Фильтр влажного хлора

Отчистка влажного

Материал: сталь 3, гуммированная, футерован-

хлора из электролиза от

ная диабазовой плиткой, вместимость 16 м³; вы-

капель воды и аэрозо-

сота 6360 мм; диаметр - 1800 мм; температура

лей хлористого натра

10-18 °C; разрежение не менее 200 Па; среда -

влажный хлоргаз; внутри установлены четыре са-

моочищающиеся фильтр-кассеты; материал:

опорной конструкции - титан; фильтрующего

элемента - стекловолокно TGW15.

Расход газа через один элемент 625 Нм³/ч.

Эффективность улавливания частиц: 100 % раз-

мером более 1 микрона;

98 % размером более 0,5 микрона

Колонна насадочная

Осушка кислотой серной

Материал: сталь 3, гуммированная кислотоупор-

влажного хлора после-

ным кирпичом. Насадка - керамические кольца

довательными тремя ко-

Рашига размерами 50 · 50, 80 · 80, 100 · 100.

лоннами по двум парал-

Разрежение 200-700 Па; температура кислоты не

лельным ниткам

более 45 °C; диаметр 2000 мм; высота 9000 мм;

вместимость 28 м³; среда - хлор, серная кислота

Фильтр кассетный

Параллельная очистка

Сталь 3, стекловолокно; площадь фильтрующей

хлора после осушки от

поверхности 24 м². Разрежение - не более

уносимых аэрозолей и

2,4 кПа; температура 20-45 °C; D = 2000 мм;

тумана серной кислоты

H = 4160 мм; среда - сухой хлор

Компрессор центробеж-

Создание вакуума, на

Материал: сборный; объемная производитель-

ный

электролизе, сушки и

ность 2500 м³/ч;

очистке хлора, и давле-

частота вращения вала компрессора

ния, в линии хлора на

186,6 с^-1(11 200 мин^-1); давление на нагнетатель-

нагнетании потребите-

ном патрубке 0,35 МПа.

лям

Давление газа на всасывающем патрубке 0,09-

0,098 МПа, частота вращения электродвигателя

3000 мин^-1; среда - сухой хлор

Теплообменник кожухо-

Охлаждение водорода

Материал: титан (ВТ-1-0), в межтрубном про-

трубный

для конденсации влаги и

странстве: температура 50 °C; давление 150-

уносимой ртути

400 Па; площадь поверхности теплообмена

226 м²; диаметр 1000 мм; длина 5374 мм;

среда - водород. В трубах: давление 0,35-

0,55 МПа; температура - 25 °C; среда - вода

Продолжение таблицы 2.13

Наименование оборудо-

Назначение оборудова-

Существенные характеристики технологического

вания

ния

оборудования

Теплообменник кожухо-

Охлаждение водорода

Материал: кожух - сталь 20, трубки - титан

трубный

для конденсации влаги и

(ВТ-1-0).

уносимой ртути

В трубках: площадь поверхности теплообмена

100 м²; диаметр 630 мм; длина 6890 мм; давление

150-400 Па; температура не более 30 °C;

среда - водород. В межтрубном пространстве:

давление 0,35-0,55 МПа; температура 7-25 °C;

среда - вода

Теплообменник кожухо-

Охлаждение водорода

Материал: титан (ВТ-1-0) в трубках; площадь по-

трубный

для конденсации влаги и

верхности теплообмена 140 м²; D = 1250 мм;

уносимой ртути

L = 5490 мм. В трубках: давление 150-400 Па;

температура не более 30 °C; среда - водород.

В корпусе: давление 0,35-0,55 МПа; температура

25 °C; среда - вода

Колонна насадочная

Отчистка водорода от

Материал: сталь 3, гуммированная. Объем

ртути в двух параллель-

насадки 17,3 м³; давление 150-400 Па, темпера-

ных колоннах

тура не более 30 °C, D = 2000 мм; H = 10000 мм;

среда - водород

Колонна насадочная

Отмывка водорода от

Материал: сталь 3, гуммированная.

уносимого хлора

Объем насадки 17,3 м³; давление 150-400 Па;

температура не более 30 °C; D = 2000 мм;

H = 10 000 мм; среда - водород

Колонна насадочная

Отмывка водорода от

Материал: сталь 3, гуммированная.

уносимого натра едкого

Объем насадки 17,3 м³; давление 150-400 Па;

температура не более 30 °C; D = 2000 мм;

H = 10 000 мм; среда - водород

Компрессор

Перекачка водорода по-

Материал: сборный; объемная производитель-

требителю

ность 33 м³/мин; частота вращения электродвига-

теля 1500 мин^-1; среда - водород

Компрессор

Перекачка водорода по-

Материал: сборный; объемная производитель-

требителю

ность 25 м³/мин; частота вращения электродвига-

теля 740 мин^-1; среда - водород

Холодильник

Охлаждение водорода

Материал: сталь углеродистая; вместимость

до температуры 0-5 °C

1,236 м³; H = 4274 мм; площадь поверхности теп-

для очистки водорода от

лообмена 176 м²; температура рабочая 0-5 °C;

ртути и влаги

давление 0,050-0,175 МПа; среда - водород

Подогреватель

Нагрев водорода паром

Материал: Сталь 12Х18Н10; длина 5070 мм; диа-

до температуры не бо-

метр 600 мм; площадь поверхности теплооб-

лее 40 °C с целью пере-

мена - 0,81 м³; среда - водород; межтрубное

грева в нем влаги

пространство: вместимость 0,912 м³

Адсорбер

Адсорбционная очистка

Материал: ВСт3 сп5, насадка - активированный

водорода от ртути в ад-

уголь; вместимость 23,5 м³; H = 7785 мм;

сорберах, заполненных

D = 5400 мм; давление 0,050-0,175 МПа; темпе-

активированным углем

ратура рабочей среды 35-40 °C; среда - водо-

род

Фильтр рамный

Фильтрация натра ед-

Материал: двухслойная сталь

кого от ртути механиче-

ВМСт3 сп-Х18Н10Т. Площадь поверхности филь-

ских примесей

трации 50 м²; фильтрующий материал - филь-

тровальная ткань с нанесенным покрытием из

хризотилового асбеста в смеси с графитовой пы-

лью; D = 1500 мм; L = 1840 мм; давление не бо-

лее 0,2 МПа; температура минус 50-80 °C;

среда - едкий натр

Окончание таблицы 2.13

Наименование оборудо-

Назначение оборудова-

Существенные характеристики технологического

вания

ния

оборудования

Бак едкого натра

Бак для сбора, хранения

Материал: сталь 3, плакированная, вместимость

и выдачи готовой про-

1000 м³; D = 12 000 мм, H = 9600 мм; давление ат-

дукции - натр едкий

мосферное; температура 50-80 °C;

среда - едкий натр

Бак едкого натра

Бак для сбора, хранения

Материал: сталь 3, гуммированная.

и выдачи готовой про-

Вместимость 1000 м³; D = 12 000 мм; H = 9600 мм;

дукции - натр едкий

давление атмосферное; температура 50-80 °C;

среда - едкий натр

Буфер электролитиче-

Прием и распределение

Вертикальный цилиндрический аппарат;

ского хлора

электролитического

вместимость 10 м³; температура минус 20-50 °C;

хлора

H = 5680 мм; D = 1600 мм;

давление рабочее 0,15-0,28 МПа

Конденсатор хлора

Конденсация (сжижение)

Горизонтальный трехсекционный аппарат. Пло-

электролитического

щадь поверхности теплообмена 80 м²; давление

хлора

рабочее в трубном пространстве - 1,5 МПа; дав-

ление рабочее в межтрубном пространстве -

1,0 МПа; температура в корпусе минус 30 °C; тем-

пература в трубной части минус 20 °C; хладоноси-

тель - рассол (в межтрубном пространстве);

среда - хлор (в трубном пространстве)

Абгазоотделитель

Отделение жидкого

Вертикальный цилиндрический аппарат.

хлора от абгазного

Вместимость 0,82 м³; H = 1630 мм; D = 800 мм;

давление 1,6 МПа; температура минус 50 °C;

среда - хлор

Танк жидкого хлора

Прием, хранение и вы-

Горизонтальный цилиндрический аппарат. Вме-

дача жидкого хлора по-

стимость 40 м³; D = 2200 мм; H = 9778 мм; темпе-

требителю

ратура минус 40 °C; среда - хлор жидкий

Испаритель горизонталь-

Испарение жидкого

Горизонтальный аппарат; площадь поверхности

ный погружной

хлора с последующей

теплообмена 53 м²; давление в змеевике 1,5 МПа;

передачей испаренного

температура в ванне 70 °C; температура в змее-

хлора потребителю

вике 150 °C; среда - хлор, вода

Буфер испаренного

Предотвращение про-

Вертикальный цилиндрический аппарат.

хлора

скока жидкого хлора к

Вместимость 0,8 м³; H = 2180 мм; D = 813 мм;

потребителю

давление 1,2 МПа; среда - хлор

Применение природоохранного оборудования в данном производстве обуслов-

лено необходимостью очистки промышленных выбросов (абгазов) от хлора и ртути, со-

держащих в выбросах, с целью снижения эмиссии хлора и ртути в атмосферный воздух

и снижения потерь целевого продукта с выбросами, а также необходимо для сокращения

общей эмиссии ртути в окружающую среду с отходами и сточными водами производства,

включая сокращение общего количества образующихся ртутьсодержащих отходов,

обезвреживание или утилизацию этих отходов с целью выделения из них металлической

ртути и ее возврата в технологический цикл. Кроме того, очистка ртутьсодержащих сточ-

ных вод от ртути также ставит своей целью либо возврат ртути в технологический цикл,

либо перевод токсичных форм ртути (ионной или металлической ртути) в нетоксичную и

неопасную форму сульфида ртути - HgS, который является веществом 4-го класса

опасности в соответствии с классификацией по ГОСТ 12.1.007.

В таблице 2.14 представлено основное природоохранное оборудование, предна-

значенное для очистки промышленных выбросов производства водорода, хлора и гид-

роксида натрия ртутным методом электролиза от загрязняющих веществ.

Приведенный в таблице 2.14 перечень основного природоохранного оборудова-

ния производства водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом электролиза

не следует рассматривать как исчерпывающий перечень оборудования.

Т а б л и ц а 2.14 - Природоохранное оборудование производства водорода, хлора и

гидроксида натрия ртутным методом электролиза

Существенные характеристики

Наименование оборудования

Назначение оборудования

природоохранного оборудования

Вентилятор абгазный

Транспортировка абгазов из карма-

Титан, Q = 5000 м³/ч,

нов электролизеров и буферных

Н = 300 мм вод. ст.

емкостей

Холодильник абгазный

Охлаждение абгазов из щелочных

Титан F = 197 м²,

карманов

L = 6000 мм, D = 800 мм

Скруббер абгазный

Очистка абгазов из карманов и бу-

Титан, D = 1400 мм, Н = 5120 мм,

ферных емкостей электролизеров

кольца Рашига - 50 × 50 мм,

от хлора и ртути

80 × 80 мм

Сборник

Для сбора щелочного раствора ги-

Сталь гуммиров.

похлорита, циркулирую-щего через

D = 1200 мм, Н = 1600 мм,

скруббер

V = 1,5 м³

Насосы

Для циркуляции щелочного рас-

Титан, Q = 45 м³, N = 17 кВт,

твора гипохлорита натрия через

n = 3000 об./мин

скруббер

Адсорбер угольный

Для очистки водорода от ртути

Сталь гуммиров., D = 3000 мм,

Н = 5770 мм, V = 32 м³, насадка

ХПР-3П, УПР

Фильтр аэрозольный

Для улавливания графитовой пыли

Сталь гуммиров., D = 2800 мм,

из водорода после адсорбера

Н = 5225 мм, V = 22,5 м³,

Ннас = 1370 мм, стекловолокно

2 мкм

Паровой подогреватель

Для подогрева водорода перед по-

Сталь, F = 7,5 м², D = 325 мм,

дачей в адсорбер

Lтр = 1500 мм

Хлоратор

Для поглощения хлора из аб-газов

Титан, D = 2000 мм,

от продувки оборудования, разбав-

Н = 6000 мм, V = 18 м³,

ленного хлоргаза при пуске-оста-

Рраб = 0,5 кгс/см²

новке

Колонна насадочная

Для доочистки абгазов от хлора по-

Сталь гуммиров., футеров. или ти-

(санитарная колонна)

сле хлораторов

тан D = 1800 мм, Н = 8000 мм,

Ннас = 3200 мм, насадка - кольца

Рашига из Ф-4 50 × 50 мм

Бак циркуляционный

Для сбора щелочного раствора,

Титан, D = 2400 мм,

циркулирующего через колонну

Н = 4000 мм, V = 18 м³

Нейтрализаторы

Для нейтрализации ртутных стоков

Сталь гуммиров. D = 1800 мм,

с полов зала электролиза соляной

Н = 5220 мм, V = 6,3 м³

кислотой

Емкость буферная

Для сбора сточных вод и усредне-

Сталь с защитой фторлаком

ние состава

D = 7000 мм, Н = 4480 мм,

V = 170 м³

Приемные баки сточных вод

Для приема сточных вод из буфер-

Сталь, эпоксидная смола,

ной емкости

V = 200 м³, D = 7000 мм,

Н = 8300 мм

Напорный бак

Для подачи сточных вод на очистку

Сталь, V = 1 м³, D = 1000 мм,

в каскад реакторов

Н = 1250 мм

Продолжение таблицы 2.14

Существенные характеристики

Наименование оборудования

Назначение оборудования

природоохранного оборудования

Бак напорный для раствора

Подача гидросульфида натрия в

Сталь, V = 1 м³, D = 1000 мм,

гидросульфида натрия

бак-реактор для осаждения ртути и

Н = 1250 мм

нейтрализации гипохлорита натрия

Бак напорный для раствора

Для подачи сульфата железа в

Сталь гуммиров., V = 1,4 м³,

сульфата железа

бак-реактор для связывания из-

D = 1200 мм, Н = 1265 мм

бытка гидросульфида

Бак напорный для раствора

Для подачи раствора щелочи в

Сталь, V = 1 м³, D = 1000 мм,

щелочи

бак-реактор для нейтрализации из-

Н = 1250 мм

бытка сульфата железа

Баки-реакторы

Для осаждения ртути, связывания

Сталь гуммиров.,V = 3,2 м³,

избытка сульфида натрия и суль-

D = 1600 мм, Н = 1600 мм,

фата железа

Nмеш = 13 кВт, nмеш = 64 об./мин

Бак стоков с мешалкой

Для приема сточных вод из баков-

Сталь гуммиров., футеров.,

реакторов и фильтро-вспомогателя

V = 32 м³, D = 3000 мм,

(перлита)

Н = 4500 мм, Nмеш = 5,5 кВт,

nмеш = 160 об/мин

Фильтр-пресс

Для фильтрации осадков из химо-

Фильтр-пресс; 08Х22Н6Т,

чищенных сточных вод на ткани

F = 25 м², 3780 × 2150 × 4240 мм

ТТФ, ТЛФ

Бак (емкость) для сбора

Для сбора фильтрата сточных вод

Сталь, V = 10 м³, D = 2400 мм,

фильтрата

с фильтров

Н = 2200 мм

Фильтр насадочный

Для дополнительной фильтрации

Сталь гуммиров., V = 10 м³,

фильтрата сточных вод с филь-

D = 2000 мм, Н = 3700 мм,

тров

насадка - кварцевый песок 0,5-

2 мм

Фильтр ионообменный

Для доочистки сточных вод от

Сталь эпоксид., V = 25 м³,

ртути на смоле

D = 2600 мм, Н = 4885 мм,

Ннас = 2000 мм

Колонна с ионообменной смо-

Для очистки избыточного анолита

лой

от ртути

Скруббер

Для отмывки от механических при-

Сталь 20, Н = 3000 мм, D = 600 мм,

месей абгазов из печи прокалки за-

V = 0,7 м³. Насадка - фарфоро-

грязненного ртутью оборудования

вые кольца

Буферная емкость

Для сбора циркуляционной воды

Сталь, Н = 1240 мм, D = 800 мм,

со скруббера отмывки абгазов

V = 1 м³

Газодувка

Для отсоса паров ртути из печей

Чугун, Q = 4230 м³/ч, N = 11 кВт,

отжига и прокалки оборудования

n = 3000 об./мин

Адсорбер

Для очистки воздуха с системы

Сталь, горизонтальный цилиндри-

прокалки шламов и оборудования

ческий аппарат с колосниковой ре-

от ртути после газодувки

шеткой, на которой насыпан слой

УПР или ХПР-3П высотой 1 м,

D = 2000 мм, L = 4000 мм, V = 12 м³

Абсорбер полочный

Нейтрализация абгазов от хлора

Вместимость 21,2 м³, насадка -

керамические кольца Рашига, оро-

шение раствором натра едкого 10-

20%, температура 20-60 °C

Абсорбер

Нейтрализация абгазов от хлори-

Поверхность теплообмена

стого водорода

12,5 м²

Адсорбер

Очистка промышленных выбросов

Вместимость 10,2 м³, поглотитель

от ртути

химических паров ртути марки

ХПР-3П или углеродный ртути

марки УПР-Г

Окончание таблицы 2.14

Существенные характеристики

Наименование оборудования

Назначение оборудования

природоохранного оборудования

Адсорбер

Очистка промышленных выбросов

Вместимость 22,1 м³, поглотитель

от ртути

химических паров ртути марки

ХПР-3П или углеродный поглоти-

тель ртути, марки УПР-Г

Аварийная колонна

Нейтрализация хлора

Вертикальный цилиндрический ап-

парат, H = 7780 мм

D = 800 мм, среда - щелочь, гипо-

хлорит натрия

Сборник-нейтрализатор

Нейтрализация сточных вод, со-

Вместимость 14,11 м³,

держащих гипохлорит натрия

D = 2100 мм, L = 4470 мм, темпера-

тура окружающей среды, среда -

сточные воды

2.2.3.4 Основные факторы, характеризующие охрану окружающей среды и

устойчивое развитие производства водорода, хлора и гидроксида натрия

ртутным методом электролиза

Основными факторами, характеризующими охрану окружающей среды и ресурсо-

сбережение при производстве водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом

электролиза, являются:

- удельное потребление электроэнергии и тепловой энергии;

- удельное потребление металлической ртути и ее эмиссия в окружающую среду;

- удельное потребление и эмиссия серной кислоты при получении хлора;

- наличие и эффективность утилизации (использования) отходов производства,

содержащих серную кислоту и шламы очистки рассола, в том числе в других отраслях

экономики;

- наличие и эффективность обезвреживания или утилизации (использования) от-

ходов производства, содержащих ртуть;

- наличие и эффективность очистки ртутьсодержащих сточных вод и/или исполь-

зования сточных вод производства, содержащих сульфат и хлорид натрия;

- контроль загрязнения атмосферного воздуха по веществам хлор, хлорид водо-

рода, ртуть, гидроксид натрия.

Основными факторами, характеризующими устойчивое развитие производства

водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом электролиза, являются:

- наличие и близость расположения месторождений по добыче раствора хлорида

натрия (рассола) или каменной (поваренной) соли с целью обеспечения производства

сырьем и сохранения запасов в течение ближайших 10-17 лет;

- обеспечение производства электроэнергией;

- обеспечение стабильного и сбалансированного сбыта, использования, в том

числе более глубокой переработки всех трех продуктов производства.

Однако в настоящее время положениями пункта 2 статьи 5 и приложением В

(часть I) Минаматской конвенции по ртути, подписанной Российской Федерацией на ос-

новании Распоряжения Правительства РФ № 1242-р от 7 июля 2014 г., установлен срок

поэтапного вывода из обращения хлорно-щелочного производства ртутным методом

электролиза - 2025 год. Согласно пунктам 1-6 статьи 6 Минаматской конвенции любое

государство или региональная организация экономической интеграции может зареги-

стрировать одно или несколько исключений в отношении сроков поэтапного вывода из

обращения, указанных в приложении Б Минаматской конвенции, общей продолжитель-

ностью не более 10 лет, т. е. максимально продлить срок эксплуатации хлор-щелочного

производства ртутным методом до 2035 года.

В связи с указанным выше технология производства водорода, хлора и гидрок-

сида натрия ртутным методом электролиза может рассматриваться в качестве НДТ

только вплоть до периода 2025-2030 гг., т. е. на срок действия настоящего справочника

НДТ. После этого периода данная технология не может рассматриваться как наилучшая

доступная технология и должна быть выведена из обращения, в том числе путем замены

на энергетически более эффективную и экологически безопасную технологию производ-

ства водорода, хлора и каустика мембранным методом электролиза.

2.2.4 Описание технологических процессов, используемых в настоящее

время в производстве твердого гидроксида натрия (едкого натра)

При производстве твердого гидроксида натрия (едкого натра) основным сырьевым

материалом является раствор едкого натра с массовой концентрацией NaOH не менее

45%.

Основным видом энергетических ресурсов, используемым в производстве твер-

дого гидроксида натрия (едкого натра), является тепловая энергия, генерируемая сжи-

ганием природного газа и/или водорода.

В настоящем разделе рассматриваются технологические процессы производства

твердого гидроксида натрия.

2.2.4.1 Общие сведения о производстве твердого гидроксида натрия (едкого

натра)

Товарный твердый гидроксид натрия (едкий натр, каустик), содержащий не менее

98,5% NaOH, используется в различных отраслях промышленности, в том числе в хими-

ческой отрасли промышленности. Основные области применения твердого гидроксида

натрия приведены в таблице 2.1.

2.2.4.2 Описание технологических процессов, используемых в производстве

твердого гидроксида натрия (едкого натра)

Технология производства твердого гидроксида натрия (едкого натра) заключается

в последовательной реализации следующих технологических стадий:

- нагрев и циркуляция органического теплоносителя - дифенилоксида (ди-

нила);

-- нагрев и циркуляция расплава неорганического теплоносителя ― нитрит-

нитратной смеси (при наличии данной стадии);

- выпаривание влаги из натра едкого очищенного с использованием контура

или пара высокотемпературного органического теплоносителя (динила);

- выпаривание влаги из раствора едкого натра при непосредственном контакте

раствора каустика с продуктами сгорания водорода в кислороде или с использова-

нием контура расплава неорганического теплоносителя;

- кристаллизация и чешуирование или гранулирование продукта;

- фасовка, хранение (складирование) и отгрузка готового продукта.

Пример общей принципиальной схемы технологического процесса производства

гидроксида натрия (твердого натра), включающей две ступени выпаривания, представ-

лен ниже на рисунке 2.5. Данный пример никоим образом не может рассматриваться как

единственный и исчерпывающий вариант схемы технологического процесса.

Рисунок 2.5 - Пример принципиальной технологической схемы производства твердого едкого

натра (чешуированного)

Ниже представлен типичный пример описания технологического процесса произ-

водства твердого гидроксида натрия (едкого натра), который никоим образом не может

рассматриваться как единственное и исчерпывающее описание технологического про-

цесса.

2.2.4.3 Описание производства твердого едкого натра с использованием

органического теплоносителя, природного газа, водорода и кислорода (пример)

Исходным сырьем для получения твердого едкого натра является натр едкий очи-

щенный ртутного электролиза с массовой долей основного вещества не менее 45%,

например, раствор марки РР, или натр едкий марки РМ, произведенный методом мем-

бранного электролиза, который поступает в приемные емкости. На случай аварийного

слива каустика из системы предусмотрен слив в приемные емкости.

Расход принятого раствора едкого натра контролируется по контуру, температура

в приемных емкостях контролируется и регистрируется с помощью специальных конту-

ров в пределах (20-60) °С. Минимальное значение температуры 20 °С фиксируется

сигнализацией (свет, звук).

Уровень едкого натра в приемных емкостях контролируется двумя независимыми

датчиками уровня с помощью специальных контуров в пределах (150-2700) мм или (5-

90)% с сигнализацией (свет, звук) минимального 150 мм, предминимального ― 500 мм,

предмаксимального ― 2600 мм и максимального ― 2700 мм значений и регистриру-

ется. При максимальном значении уровня автоматически закрывается отсечной клапан

для предотвращения перелива каустика из приемных емкостей со световой и звуковой

сигнализацией. После снижения уровня в приемных емкостях менее 2400 мм отсечной

клапан открывается и производится продувка трубопровода приема каустика в отдель-

ную емкость азотом для исключения кристаллизации едкого натра в трубопроводе.

На линии воздушки приемных емкостей установлен влагоотделитель для разде-

ления продувочного азота от уносимых капель раствора едкого натра. После влагоот-

делителя азот через воздушку сбрасывается в атмосферу, а уловленные капли рас-

твора едкого натра сливаются в приемную или отдельную емкость.

Из приемных емкостей едкий натр насосами подается в колонну дегазации с рас-

ходом в пределах (0,5-5,0) м³/ч, где смешивается с соковым паром, поступающим в

верхнюю часть колонны из сепаратора. Расход едкого натра в колонну дегазации кон-

тролируется контуром и регулируется клапаном. Раствор едкого натра на выходе из

колонны дегазации поступает в бак с температурой не более 200 ºС.

Колонна дегазации работает под вакуумом, вакуум в данной системе создается

вакуум-насосами и регулируется клапаном. Пары с инертными газами из колонны де-

газации отсасываются через каплеотбойник и барометрический конденсатор, орошае-

мый оборотной водой, и сбрасываются в атмосферу. В барометрическом конденсаторе

пары конденсируются за счет смешивания с оборотной водой и по барометрической

трубе сливаются в гидрозатвор.

Температура оборотной воды на выходе из барометрического конденсатора не

более 50 °С регулируется клапаном, установленным на трубопроводе подачи оборот-

ной воды в барометрический конденсатор.

Раствор едкого натра из колонны дегазации и каплеотбойника сливается в бак.

Сепаратор, колонна дегазации, каплеотбойник работают под вакуумом в пределах (42-

63) кПа (0,42-0,63 кгс/см²), создаваемым вакуум-насосами через барометрический кон-

денсатор.

Температура сокового пара на выходе из каплеотбойника составляет в пределах

(100-210) ºС.

Едкий натр насосами параллельно подается в нижнюю часть выпарного аппарата

с расходом в пределах (5,0-10,0) м³/ч. Вторичный пар из сепаратора с температурой в

пределах (180-250) ºС и давлением не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см²) подается в верх-

нюю часть межтрубного пространства выпарного аппарата.

Подача раствора едкого натра в выпарной аппарат регулируется регулятором

уровня в пределах (650-1170) мм (50-90)%, установленным на баке и клапаном, кото-

рый размещен на трубопроводе подачи раствора едкого натра от насосов в выпарной

аппарат.

Раствор едкого натра из выпарного аппарата снизу вверх по трубкам поступает в

сепаратор, где под вакуумом в пределах (68-95) кПа (0,68-0,95) кгс/см²выпариваются

водяные пары из раствора едкого натра.

Температура едкого натра на выходе из сепаратора составляет не более 130 ºС.

Водяные пары из сепаратора отсасываются вакуум-насосами в барометрический кон-

денсатор, где орошаются оборотной водой.

Температура оборотной воды на выходе из конденсатора не более 50 °С регули-

руется клапаном, установленным на трубопроводе подачи оборотной воды в конденса-

тор.

Вторичный пар после конденсации в выпарном аппарате поступает в гидрозатвор.

На выходе из гидрозатвора контролируется водородный показатель оборотной воды в

пределах (6,0-9,0) рН с помощью контура. Подогретый раствор едкого натра из сепа-

ратора с температурой не более 130 ºС сливается в бак, а также предусмотрен перелив

едкого натра по переливной линии в бак.

В баке потоки едкого натра из аппаратов смешиваются и насосом подаются в кон-

тактный выпарной аппарат. Из контактного выпарного аппарата через гидрозатвор вы-

паренный едкий натр с концентрацией не менее 60 мас.% поступает в бак.

Едкий натр из бака погружным насосом подается в выпарной аппарат с темпера-

турой не более 250 ⁰С.

В выпарном аппарате раствор едкого натра нагревается парами дифенильной

смеси и поступает в сепаратор, где происходит выпаривание водяных паров из рас-

твора едкого натра. Водяные пары из сепаратора поступают в межтрубное простран-

ство выпарного аппарата, а раствор едкого натра после сепаратора разделяется на два

потока. Первый поток самотеком поступает в тройник, где смешивается с раствором

едкого натра, подаваемым от насоса. Второй поток самотеком поступает в выпарной

аппарат, где нагревается парами дифенильной смеси и далее поступает в сепаратор.

Температура раствора едкого натра в сепараторе составляет в пределах 340-365 ºС.

Сепаратор работает под давлением не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см²), сепаратор ―

под вакуумом в пределах 42-63 кПа (0,42-0,63 кгс/ см²).

В выпарных аппаратах раствор едкого натра нагревается парами дифенильной

смеси, поступающими из сепаратора. В выпарных аппаратах пары дифенильной смеси

конденсируются и возвращаются обратно в нижнюю часть сепаратора. Температура

дифенильной смеси на выходе из выпарного аппарата и на выходе из выпарного аппа-

рата― не более 340 ºС.

Разность температуры раствора едкого натра и конденсата сокового пара в пре-

делах (80-160) ºС в выпарных аппаратах регулируется при помощи клапана, установ-

ленного на выходе конденсата дифенильной смеси из выпарного аппарата.

Расплав едкого натра из сепаратора через гидрозатвор поступает в распредели-

тельную емкость и разделяется на три потока.

Стадия кристаллизации и чешуирования (гранулировния)

Кристаллизация и чешуирование расплава едкого натра производится в чешуиро-

вочных машинах, представляющих собой кристаллизатор барабанного типа.

Кристаллизация и гранулирование расплава едкого натра производится в специ-

альных грануляторах.

Расплав каустика по трубопроводу подается в корыто чешуировочной машины, в

которое частично погружен барабан кристаллизатора. На холодной поверхности вра-

щающегося над корытом барабана происходит кристаллизации едкого натра. Скри-

сталлизовавшийся каустик с поверхности барабана срезается ножами и поступает на

транспортер и далее узел расфасовки и упаковки.

Барабан кристаллизатора представляет собой полый цилиндр, стенки которого

охлаждаются циркулирующей внутри цилиндра оборотной водой. Вход и выход воды

осуществляется с торцов по валу барабана. Оборотная вода распыляется внутри ба-

рабана через форсунки.

Стадия фасовки

Чешуированный или гранулированный твердый едкий натр направляют на раз-

дельные линии фасовки, в том числе с использованием весов автоматических и машин

фасовочных автоматических:

- в мешки по 25 кг или по 50 кг;

- в биг-беги (мягкие контейнеры) по 600-1000 кг;

- в барабаны (по заявкам отдельных потребителей).

Основное технологическое оборудование данного производства определяется ин-

дивидуально для каждого конкретного производства с учетом его мощности и принятых

проектной организацией и разработчиком процесса технических решений.

Примеры основного технологического оборудования, используемого в производ-

стве твердого гидроксида натрия, приведены в таблице 2.15.

Т а б л и ц а 2.15 - Основное технологическое оборудование производства твер-

дого гидроксида натрия (гранулированного или чешуированного едкого натра)

Наименование оборудова-

Назначение оборудования

Существенные характеристики технологи-

ния

ческого оборудования

Котел

Нагрев органического теп- Вертикальный цилиндрический аппарат со

лоносителя (даутерма)

змеевиками; S = 275 м²; среда в труб-

ках - даутерм; среда в топочном про-

странстве - природный газ; мощность

котла - 20,65 МДж/ч; D = 3900 мм;

Н = 7800 мм; Т = 380 ⁰С

Выпарные аппараты

Выпаривание влаги из рас- Вертикальный цилиндрический аппарат с

твора едкого натра

кожухотрубчатым теплообменником; пло-

щадь теплообмена = 70 м²; D = 3900 мм,

Н = 7800 мм, Траб = 380 ⁰С

Контактно-выпарной аппа-

Выпаривание влаги при

Вертикальный аппарат со сферическим

рат

непосредственном контакте

днищем; на верхнем штуцере установлен

раствора каустика с продук-

парогенератор

тами сгорания водорода в

Вместимость аппарата - 2,46 м³;

кислороде

Н = 3272 мм; D = 1240 мм; среда ― рас-

твор едкого натра

Продолжение таблицы 2.15

Наименование оборудова-

Назначение оборудования

Существенные характеристики технологи-

ния

ческого оборудования

Предварительный

Предварительное концен-

H = 9738 мм, D = 950 мм; площадь поверх-

концентратор раствора ед-

трирование

(упаривание)

ности теплообмена - 168 м², давление в

кого натра

раствора едкого натра) ―

трубном пространстве - атмосферное;

первая ступень выпарива-

давление в межтрубном простран-

ния

стве - 6,8 кПа; температура в трубном про-

странстве

― 100 ⁰С; температура в

межтрубном

пространстве ― 300 ⁰С;

среда в трубном пространстве ― раствор

натра едкого; среда в межтрубном про-

странстве ― пар, соковый пар

Концентратор

Концентрирование (упари-

Аппарат, состоящий из 28 отдельных, вер-

вание) раствора едкого

тикально установленных в два ряда труб-

натра) с использованием не-

ных элементов, с рубашкой и пароспутни-

органического

теплоноси-

ком; производительность ― 7252,6 кг/ч;

теля― вторая ступень выпа-

давление в трубных элементах ― атмо-

ривания

сферное; D трубного элемента = 112 мм.

L = 6630 мм; рабочая среда: внутри труб-

ного элемента ― натр едкий; в рубашке ―

высокотемпературный неорганический

теплоноситель

Емкость расплава едкого

Концентрирование (упари-

Горизонтальный цилиндрический сосуд,

натра

вание) раствора едкого

разделенный перегородкой на два рабочих

натра) с использованием не-

пространства, с наружным комбинирован-

органического

теплоноси-

ным змеевиком; рабочая среда: в емкости

теля

- расплав натра едкого, Т = 390 ⁰С; в зме-

евике - высокотемпературный неорганиче-

ский теплоноситель, пар высокого давле-

ния; D = 1500 мм,

L = 12760 мм, V = 20,8 м³.

Испаритель

Выпаривание раствора ед-

Аппарат, состоящий из двух подъемных и

кого натра с использова-

одной опускной вертикальных труб, присо-

нием неорганического теп-

единенных вверху к сепаратору; трубы

лоносителя (третья ступень

снабжены комбинированным теплоспутни-

выпаривания)

ком, сепаратор ― наружным змеевиком;

производительность ― 7137 кг/ч; вакуум

- минус (93,9-92,6) кПа; рабочая среда: в

аппарате ― расплав натра едкого, соковый

пар; в теплоспутнике ― высокотемпе-ра-

турный неорганический теплоноситель,

пар высокого давления; в змеевике ― теп-

лоноситель

«даутерм»;

диаметр

труб ― 76 мм, длина труб ― 6550 мм

Разбрызгиватель

Разбрызгивание

расплава Вертикальное цилиндрическое устройство

леечный

едкого натра

со встроенным сетчатым фильтром;

среда ― расплав натра едкого; давле-

ние ― не более 200 кПа; диаметр пла-

стины ― 190 мм

Башня грануляции

Кристаллизация и гранули- Вертикальный металлический цилиндри-

рование едкого натра

ческий аппарат, полый внутри. Пропускная

способность ―

6810 кг/ч; D = 5600 мм;

Н = 27560 мм

100

Продолжение таблицы 2.15

Наименование оборудова-

Назначение оборудования

Существенные характеристики технологи-

ния

ческого оборудования

Скруббер мокрой очистки

Очистка

промышлен-ных

Аппарат переменного сечения, в ком-

абгазов

выбросов (абгазов) от аэро-

плекте с распылительным устройством

золя и пыли едкого натра

воды и каплеотбойником; рабочая среда -

раствор натра едкого с массовой долей

натра едкого не более 2%. В плане: 2400 ×

42500 мм, Н = 3280 мм

Бункер едкого натра

Прием

гранулированного Вертикальный, конусообразный аппарат с

едкого натра

наружными змеевиками. Среда: в аппа-

рате ― гранулы натра едкого; в змее-

вике ― водяной пар; D = 500/5500 мм,

Н = 4530 мм

Холодильник

Охлаждение гранулирован- Горизонтальный цилиндрический аппарат

барабанный

ного едкого натра

со встроенными теплообменными элемен-

тами; рабочая среда: в аппарате ― натр

едкий гранулированный; в теплообменных

элементах ― охлаждающая вода; D = 2500

мм; L = 14500 мм

Бункер

Прием охлажденного грану- Вертикальный цилиндрический сосуд с ко-

лированного едкого натра ническим днищем. Среда ― натр едкий

гранулированный; давление ― атмосфер-

ное; D = 5000 мм; Н = 14326 мм;

V = 200 м³

Весы автоматические

Фасовка (ручная) едкого Производительность ― 150 мешков в час;

(ручная фасовка)

натра

среда ― натр едкий гранулированный

Машина фасовочная авто-

Автоматическая

фасовка Производительность: 650 мешков в час по

матическая

(упаковка) едкого натра

25 кг, 500 мешков в час по 50 кг

Питатель шлюзовой

Узел загрузки гранулирован- Массовая производительность ―

3500

ного едкого натра в МКР

кг/ч; частота вращения ротора ― 25 мин^-1;

среда

― натр едкий гранулированный;

электродвигатель

― редукторный, нор-

мального исполнения

Печь

Нагрев и циркуляция неор-

Теплопроизводительность

―

5,7×

ганического теплоносителя

10⁶ккал/ч; скорость циркуляции теплоно-

с использованием тепловой

сителя ― 2,2 м/с; КПД = 0,82; D = 3120 мм;

энергии от сжигания природ-

габаритная высота ― 10 020 мм

Горелка

ного газа

Теплопроизводительность

―

(1,75-

6,9)×10⁶ккал/ч; топливо: природный газ

Емкость

неорганического

Горизонтальный цилиндрический сосуд с

теплоносителя

рубашкой и двумя погружными змееви-

ками; давление в сосуде ― атмосферное;

рабочая среда: в сосуде ― нитрит-нитрат-

ная смесь; в рубашке и змеевиках ― пар

высокого

давления.

D = 1000 мм,

L = 6276 мм, V = 15,77 м³

Емкость высокотемпаратур-

Получение (нагрев) высоко-

Вертикальный цилиндрический сосуд со

ного органического тепло-

температурного органиче-

встроенным змеевиком; давление в со-

носителя (даутерма)

ского теплоносителя

суде ― атмосферное; рабочая среда: в со-

суде ― органический теплоноситель

«даутерм»; в змеевике ― водяной пар. D =

1300 мм, L = 2450 мм, V = 2,97 м³

101

Окончание таблицы 2.15

Наименование оборудова-

Назначение оборудования

Существенные характеристики технологи-

ния

ческого оборудования

Печь электрическая

Количество нагревательных элементов ―

12.; нагреваемая среда: теплоноситель

«даутерм»

Чешуировочные

машины

Кристаллизация

расплава Агрегат с вращающимся барабаном и дро-

(кристаллизатор)

каустика и чешуирование

билкой; частота вращения барабана ― от

0 до

45 об/мин; производительность ―

4,33 т/ч

Выпарной аппарат

Предварительный нагрев и Вертикальный цилиндрический кожухо-

выпаривание каустика

трубчатый теплообменник;

D = 900 мм; H 6800 мм;

В трубном пространстве:

Вакуум

(68-95) кПа; температура

(90-

130) ºС; площадь поверхности теплооб-

мена ― 47,6 м²

Насос

Циркуляция высокотемпе-

Центробежный насос с торцевым уплотне-

ратурного

органического

нием; подача ― 450 м³/ч; напор ― 104 м;

теплоносителя

температура (350-380) ºС; мощность элек-

тродвигателя ― 55 кВт

Ёмкость

Хранение высокотемпара-

Горизонтальный, цилиндрический аппа-

турного органического теп-

рат; вместимость ― 25 м³;

лоносителя

D = 1900 мм; H = 9250 мм; температура ―

100 ºС; давление ― атмосферное

Сепаратор

Разделение высокотемпа-

Вертикальный цилиндрический аппарат;

ратурного

органического

вместимость ― 13,5 м³; D = 2000 мм; H =

теплоносителя на паровую и

5150 мм; давление ― 0,7 МПа; темпера-

жидкую фазу

тура (350-380) °C

Насос погружной

Подача каустика в выпар- Вертикальный, центробежный, односту-

ные аппараты

пенчатый насос, подача ―

30 м³/ч;

напор ― 0,3 МПа

Мощность электродвигателя ― 12 кВт

Насос погружной

Подпитка системы высоко-

Вертикальный, пятиступенчатый;

по-

темпаратурным органиче-

дача ― 35 м³/ч; напор ― 126 м; темпера-

ским теплоносителем

тура ― (80-90) °C; мощность электродви-

гателя ― 30 кВт

Насос центробежный

Подача исходного каустика Центробежный, горизонтальный насос; по-

дача ― 12,5 м³/ч; напор ― 80 м; мощность

электродвигателя ― 22 кВт

Скребковый конвейер

Траспортировка

готового Производительность ―

6÷8 м³/ч; длина

продукта к узлу затарки

конвейера ― 14,624 м; привод ― мотор-

редуктор; мощность электродвигателя ―

3,0 кВт

Дозатор

Полуавтоматическая

фа-

Производительность: 240 мешков в час по

совка (упаковка) едкого

25 кг

натра

2.2.4.4 Основные факторы, характеризующие охрану окружающей среды и

устойчивое развитие производства твердого гидроксида натрия

Основными факторами, характеризующими охрану окружающей среды при произ-

водстве твердого гидроксида натрия (едкого натра), являются:

102

- удельное потребление тепловой энергии (водорода и кислорода, природного

газа);

- удельное потребление раствора гидроксида натрия на производство продукции

и эмиссия гидроксида натрия в окружающую среду;

- контроль загрязнения атмосферного воздуха аэрозолем гидроксида натрия и

дымовыми газами.

Основными факторами, характеризующими устойчивое развитие производства

твердого гидроксида натрия, являются:

- наличие производства раствора гидроксида натрия (каустика) ртутным (марка

РР), диафрагменным (РД) или мембранным методом (марка РМ);

- обеспеченность производства тепловой энергией, в том числе природным газом

или водородом.

2.2.5 Описание технологических процессов, используемых в настоящее

время в производстве водорода, хлора и гидроксида калия мембранным

методом электролиза

При производстве водорода, хлора и гидроксида калия мембранным методом

электролиза основными сырьевыми материалами являются:

- рассол хлорида калия или твердый хлорид калия KCl - сильвин;

- концентрированная серная кислота, используемая для осушки хлора.

Основным видом энергетических ресурсов, используемым в производстве водо-

рода, хлора и гидроксида калия мембранным методом электролиза, является электро-

энергия постоянного тока, а также тепловая энергия (пар) на стадии выпарки католита

(электролитического едкого кали).

В настоящем разделе рассматриваются технологические процессы, основное и

природоохранное оборудование производства водорода, хлора и гидроксида калия мем-

бранным методом электролиза.

2.2.5.1 Общие сведения о производстве водорода, хлора и гидроксида

калия мембранным методом электролиза

В настоящее время в Российской Федерации в промышленном масштабе реали-

зован мембранный метод производства водорода, хлора и гидроксида калия, который

является энергетически наиболее эффективным среди всех электрохимических мето-

дов, однако на текущий период этот метод производства остается наиболее сложным в

организации и эксплуатации, а также требует более высоких капитальных затрат на со-

здание и эксплуатацию производства.

С точки зрения электрохимических процессов мембранный метод производства

гидроксида калия подобен аналогичному методу производства гидроксида натрия.

В анодное пространство поступает поток насыщенного раствора хлорида калия, а

в катодное пространство - деионизированная вода. Из анодного пространства выте-

кает поток обедненного анолита, содержащего также примеси гипохлорит- и хлорат-

ионов, и выходит влажный электролитический хлор, а из катодного пространства -

электролитический водород и электрощелока (католит), практически не содержащие

примеси и более близкие к товарной концентрации калиевой щелочи (31-33% КOH), что

103

уменьшает расход тепловой энергии на их упаривание и очистку. Однако питающий рас-

твор хлорида калия (как свежий, так и оборотный раствор) и вода предварительно мак-

симально очищаются от любых нежелательных примесей. Необходимость такой тща-

тельной очистки исходного рассола определяется высокой стоимостью полимерных ка-

тионообменных мембран и их высокой чувствительностью к примесям в исходном рас-

творе хлорида калия.

Получаемый в результате производства электролитический водород после охла-

ждения используется на том же предприятии для получения хлорида водорода и соля-

ной кислоты.

Получаемый в данном технологическом процессе электролитический хлор после

охлаждения используется на том же предприятии для получения хлорида водорода и

соляной кислоты.

Товарный раствор гидроксида калия (едкое кали, калиевая щелочь, гидрат окиси

калия), получаемый мембранным методом электролиза и содержащий не менее 46%

KOH, используется в различных отраслях промышленности, в том числе в химической

отрасли промышленности при производстве твердого чешуированного гидрата окиси ка-

лия, при производстве карбоната калия (поташа), в нефте- и газодобывающей отрасли,

в производстве синтетических каучуков и катализаторов, в производстве моющих и чи-

стящих средств, а также в энергетике и в фармацевтической отрасли.

Основные области применения гидроксида калия приведены в таблице 2.4.

2.2.5.2 Описание технологических процессов, используемых в

производстве водорода, хлора и гидроксида калия мембранным методом

электролиза

Технология производства водорода, хлора и гидроксида калия мембранным мето-

дом электролиза заключается в одновременной (параллельной) и/или последователь-

ной реализации следующих технологических стадий, состав которых определяется

направлением использования и видом (маркой) целевых продуктов - водорода, хлора

и гидроксида калия (едкого кали):

- прием, хранение и растворение исходной соли калия хлористого (хлорида калия)

и подготовка сырого рассола;

- очистка сырого раствора KCl содово-каустическим методом очистки;

- осветление обработанного рассола в осветлителях и отстойниках Дорра;

- фильтрация рассола от механических примесей на механических фильтрах;

- ионообменная очистка рассола от примесей ионов кальция и магния;

- электролиз очищенного раствора хлорида калия в электролизерах, снабженных

специальной биполярной ионообменной мембраной;

- вакуумное обесхлоривание анолита;

- очистка анолита от хлоратов (на установке разрушения хлоратов);

- концентрирование электролитического едкого кали (выпарка электрощелоков) с

получением товарного гидрата окиси калия (50%-ного раствора KOH);

- охлаждение электролитического хлора;

- охлаждение водорода с последующим направлением на синтез хлорида водо-

рода;

- очистка промышленных выбросов (абгазов) от хлора;

104

- фасовка, хранение (складирование) и отгрузка готового продукта.

Общая принципиальная схема технологического процесса производства водо-

рода, хлора и гидроксида калия мембранным методом электролиза представлена ниже

на рисунке 2.6 (полностью аналогична производству водорода, хлора и гидроксида

натрия мембранным методом электролиза).

В таблице 2.16 представлен пример описания технологического процесса произ-

водства водорода, хлора и гидроксида калия мембранным методом электролиза, кото-

рое никоим образом не может рассматриваться как единственное и исчерпывающее опи-

сание.

Рисунок 2.6 - Принципиальная схема технологического процесса производства

водорода, хлора и гидроксида калия (гидроксида натрия) мембранным методом

105

Таблица 2.16 - Описание технологического процесса производства водорода, хлора и гидроксида калия мембранным методом

электролиза

Входной

Стадия технологического про-

Выходной поток

Основное

Природо-

цесса

охранное

поток

технологическое оборудование

оборудо-

вание

Основные, побочные

Эмиссии

и промежуточные

продукты

3.1

3.2

1. Хлорид калия

Растворение хлорида калия и

Сырой рассол (рас-

Сатураторы (солераствори-

Шлам растворения соли

технический

приготовление сырого рас-

твор хлорида калия)

тели); реакторы смешения;

(отход)

2. Вода демине-

сола

реакторы выдержки

рализованная

Обедненный

Подземное растворение

Сырой рассол с кон-

Насосы высокого давления

(обратный) рас-

соли, перекачивание рассола

центрацией KCl

Приемные емкости сырого

сол с концентра-

в отделение очистки рассола

300 г/дм³

рассола

цией KCl

200 г/дм³

1. Сырой рассол

Содово-каустическая очистка

1. Подогретый

Сборники (емкости) приема и

Шламовая суспензия

KCl

рассола от кальция, магния и

осветленный рассол

хранения раствора KCl. От-

(шлам) содово-каусти-

2. Карбонат ка-

железа, осветление раствора

с концентрацией

стойники Дорра. Осветлители

ческой очистки рассола на

лия

хлорида калия

290 г/дм³

кипящего слоя. Декантаторы

размещение (захоронение)

3. Едкое кали

2. Шламовая сус-

4. Полиакрила-

пензия содово-кау-

мид

стической очистки

5. Обратный

рассола

рассол

Шламовая сус-

Фильтрация шламовой сус-

Фильтр-пресс

1. Очищенный от- Кек шлама содово-каусти-

пензия содово-

пензии содово-каустической

фильтрованный рас- ческой очистки рассола на

каустической

очистки

сол

размещение (захоронение)

очистки рассола

2. Кек шлама со-

дово-каустической

очистки

Продолжение таблицы 2.16

Входной

Стадия технологического про-

Выходной поток

Основное

Природо-

цесса

охранное

поток

технологическое оборудование

оборудо-

вание

Основные, побочные

Эмиссии

и промежуточные

продукты

Осветленный

Фильтрация рассола на

Осветленный рас-

Отработанный, загрязнен-

Фильтры с намывным слоем

рассол

фильтрах с намывным слоем

сол, отфильтрован-

из альфа-целлюлозы

ный намывной слой филь-

ный от взвешенных

тра (отход)

частиц

Осветленный

Фильтрация рассола на пес-

Осветленный рас-

Песчаные фильтры

Отработанный, загрязнен-

рассол

чаных и/или антрацитовых

сол, отфильтрован-

Антрацитовые фильтры

ный песок; отработанный

фильтрах

ный от взвешенных

антрацит

частиц

Обратный рас-

Удаление сульфатов из об-

Рассол, очищенный

Установка удаления сульфа-

сол (анолит)

ратного рассола

от сульфатов

тов

1. Рассол с ак-

Удаление хлоратов из обрат-

Рассол (анолит),

Установка удаления хлора-

Незначительные выбросы

тивным хлором

ного рассола (анолита)

очищенный от хло-

тов; реактор подкисления ано-

хлорида водорода

(анолит)

ратов

лита

2. Соляная кис-

лота

Обратный рас-

Удаление остаточного хлора

Обедненный рассол

1. Колонна вакуумного дехло-

Незначительные выбросы

сол (анолит), со-

из обратного рассола (ано-

(анолит) обесхло-

рирования

хлора

держащий хлор

лита)

ренный

2. Вакуумные насосы

1. Обедненный

Удаление остаточного хлора

Рассол (анолит)

1. Фильтр с активированным

Отработанный угольный

рассол (анолит),

из обратного рассола (ано-

обесхлоренный

углем

фильтр с активированным

содержащий

лита)

2. Сборник рассола

углем

хлор

1. Осветленный,

Заключительная очистка рас-

Отфильтрованный

1. Ионообменные колонны

Отработанная ионообмен-

отфильтрован-

сола от примесей кальция и

очищенный рассол

(установки очистки)

ная смола

ный рассол

магния на установке ионооб-

для электролиза

2. Сборники (емкости) приема

2. Ионообмен-

менной очистки

и хранения рассола для элек-

ная смола ТР-

тролиза

208

Продолжение таблицы 2.16

Входной

Стадия технологического про-

Выходной поток

Основное

Природо-

цесса

охранное

поток

технологическое оборудование

оборудо-

вание

Основные, побочные

Эмиссии

и промежуточные

продукты

1. Очищенный

Электролиз в биполярных

1. Электролитиче-

Электромагнитное воз-

1. Напорный бак рассола

рассол для элек-

мембранных электролизерах

ский хлор влажный

действие (загрязнение).

2. Биполярный электролизер с

тролиза

2. Электролитиче-

1 прижимным прессом. Количе-

2. Анолит

ский водород влаж-

ство ячеек - 84 шт.

3. Деминерали-

ный

зованная вода

3. Католит -

4. Соляная кис-

электро-щелока 31-

лота

33% КOH

5. Электроэнер-

4. Анолит (с содер-

гия

жанием активного

6. Энергия (пар)

хлора)

1. Электролити-

Охлаждение и компримиро-

1. Электролитиче-

Водный конденсат в об-

1. Теплообменники кожухо-

ческий водород

вание водорода

ский водород сухой

щезаводскую систему

трубные для водорода

влажный

охлажденный

оборотного водоснабже-

(F = 754 м²; F = 249 м²)

2. Электроэнер-

2. Водный конденсат

ния

2. Компрессоры

гия

3. Промывочная башня

3. Вода оборот-

4. Установка комприми-рова-

ная

ния водорода

Продолжение таблицы 2.16

Входной

Стадия технологического про-

Выходной поток

Основное

Природо-

цесса

охранное

поток

технологическое оборудование

оборудо-

вание

Основные, побочные

Эмиссии

и промежуточные

продукты

1. Электролити-

Охлаждение и осушка хлора

1. Электролитиче-

1. Отработанная серная

1. Теплообменники к/т

ческий хлор

ский хлор сухой

кислота на продажу, на

2. Фильтр влажного хлора

влажный

2. Отработанная

регенерацию, или на

3. Башни (колонны) осушки

2. Концентриро-

серная кислота

обезвреживание, или на

хлора с насадкой из колец Ра-

ванная серная

3. Хлорная вода или

захоронение

шига

кислота (92-

гипохлорит натрия

2. Хлорная вода (вода с

4. Башни (колонны) сушки

98%) или олеум

растворенным хлором) на

хлора с регулярной насадкой

24%

дехлорирование или рас-

5. Башня отбойная с насадкой

3. Электроэнер-

твор гипохлорита натрия

из колец Рашига

гия

на утилизацию в контуре

6. Фильтр сухого хлора

4. Вода на аб-

рассола

7. Турбокомпрессор

сорбцию или

3. Отработанные филь-

раствор гидрок-

тры сухого хлора

сида калия

5. Оборотная

вода

6. Захоложенная

вода

1. Католит -

Выпаривание католита (элек-

1. Концентрирован-

1. Выпарные аппараты I, II и

электро-щелока

трощелоков) - концентриро-

ный раствор едкого

III корпусов на трех выпарных

(31-33%)

вание раствора едкого кали с

кали технического

системах или двухкорпусная

2. Выпаренная

получением товарного про-

по ГОСТ 9285-78

выпарная установка; испари-

вода (конденсат)

дукта по ГОСТ 9285-78

2. Конденсат от гре-

тели с падающей пленкой

или обессолен-

ющего пара

2. Градирня с принудительной

ная вода

3. Выпаренная вода

тягой

3. Тепловая

3. Бак-отстойник или емкости

энергия

хранения каустика

4. Теплообменники

5. Вакуумный конденсатор

Окончание таблицы 2.16

Входной

Стадия технологического про-

Выходной поток

Основное

Природо-

цесса

охранное

поток

технологическое оборудование

оборудо-

вание

Основные, побочные

Эмиссии

и промежуточные

продукты

1. Едкое кали

Хранение и отгрузка рас-

Раствор гидрата

Незначительные выбросы

1. Станция отгрузки едкого

техническое

твора натра едкого техниче-

окиси калия

аэрозоля КOH в атмо-

кали 46-50%

(жидкое)

ского

сферу

2. Емкости хранения щелочи

3. Насосы для щелочи

1. Электролити-

Компримирование и сжиже-

1. Жидкий хлор

Выбросы хлора в атмо-

1. Установка компримирова-

ческий хлор су-

ние хлора

2. Абгазы сжижения

сферу

ния хлора

хой

3. Абгазы вакууми-

2. Турбокомпрессор

2. Электроэнер-

рования

гия

4. Хлорная вода или

3. Холод -20 °C

гипохлорит натрия

1. Хлорная вода

Дехлорирование хлорной

Обесхлоренная

Обесхлоренная вода

1. Дехлоратор I ступени

2. Соляная кис-

воды

вода

(хлор растворенный, хло-

2. Дехлоратор II ступени

лота

рид-анион) в канализацию

3. Смеситель

3. Пар

или на БОС

В таблице 2.17 приведено основное технологическое оборудование производства

водорода, хлора и гидроксида калия мембранным методом электролиза.

Т а б л и ц а 2.17 - Основное технологическое оборудование производства водорода,

хлора и гидроксида калия мембранным методом электролиза

Существенные характеристики тех-

Наименование оборудования

Назначение оборудования

нологического оборудования

Сатураторы (солераствори-

Растворение хлорида калия

тели)

Емкости хранения раствора

Хранение раствора хлорида калия

KCl

Реакторы смешения

Очистка рассола содово-каустиче-

ским методом

Реакторы выдержки

Очистка раствора KCl (протекание

реакции)

Осветлители

Осветление раствора KCl (отделе-

Осветлители кипящего слоя

ние примесей)

Отстойники Дорра с мешал-

Очистка раствора KCl методом

Аппарат цилиндрический верти-

кой

разделения фаз (осаждения) в ра-

кальный с коническим днищем;

диальных отстойниках

D = 15 000 мм; вместимость

1200 м³

Фильтры механические

Для фильтрации осветленного рас-

Аппарат цилиндрический верти-

твора KCl

кальный со сферическим днищем и

крышкой, заполнен мраморной

крошкой; поверхность фильтрации

7,1 м², D = 3000 мм; Н = 3667 мм

Фильтры механические

Фильтрация осветленного рас-

Аппарат цилиндрический верти-

твора KCl от механических приме-

кальный с эллиптической крышкой

сей

и коническим днищем, с установ-

ленными фильтрующими элемен-

тами; поверхность фильтрации

9 м², D = 2400 мм; Н = 3740 мм

Фильтр-пресс

Фильтрация шламовой суспензии

Поверхность фильтрации

из отстойников Дорра

7,1 м²или 40 м²,

Фильтры с намывным слоем

Фильтрация рассола от примесей

Фильтры с намывным слоем из α-

целлюлозы

Ионообменные колонны

Очистка рассола от примесей каль-

Колонна с катионообменной смо-

ция и магния

лой

Ионообменные фильтры

Очистка рассола методом ионного

Аппарат цилиндрический с эллип-

обмена и фильтрации

тической крышкой и днищем, за-

полнен слоем ионообменной

смолы;

V = 7,06 м³; D = 2500 мм;

Н = 3500 мм

Установка удаления хлоратов

Удаление хлоратов из рассола

Реактор подкисления анолита

из анолита

(анолита)

Колонна (башня) вакуумного

Удаление хлора из раствора (ано-

Вертикальный цилиндрический ап-

дехлорирования

лита) - обесхлоривание анолита

парат с плоскими крышкой и дни-

щем со слоем насадки;

D = 2200 мм; Н = 6400 мм

Конденсатор парогазовой

Для охлаждения парогазовой

Теплообменник пластинчатый;

смеси

смеси при обесхлоривании ано-

площадь теплообмена 62,9 м²

лита

111

Окончание таблицы 2.17

Существенные характеристики тех-

Наименование оборудования

Назначение оборудования

нологического оборудования

Фильтр с активированным уг-

Удаление хлора из раствора KCl

лем

(анолита)

Емкости раствора KCl

Сбор раствора KCl

Емкость католита

Сбор католита

Емкости едкого кали; бак при-

Для приема и хранения едкого

Цилиндрический бак, сварной, с ко-

ема и хранения едкого кали

кали технического

нической крышкой и плоским дни-

щем; D = 12500 мм; V = 3500 м³

Электролизеры биполярные

Электролиз раствора хлорида ка-

Биполярный электролизер, одно-

лия с получением водорода, хлора

стороннее исполнение с 1 прижим-

и раствора гидроксида калия (30%

ным прессом. Количество ячеек -

КOH)

84 шт. Сила тока 14,045-16 кА;

плотность тока 4,278 кА/м²; напря-

жение 300 В; эффективная поверх-

ность мембраны 3,276 м²

Установка концентрирования

Концентрирование жидкого едкого

Двухкорпусная выпарная установка

(выпаривания) калиевой ще-

кали с 30% КOH до массовой доли

(две стадии);

лочи

гидроксида калия 46-50%

двухступенчатая выпарная уста-

новка. Испарители с падающей

пленкой, представляющие собой

нержавеющий аппарат из греющей

камеры и сепаратора; теплообмен-

ники

Выпарной аппарат

Упаривание раствора гидроксида

Площадь теплообмена - 250 м²;

калия

D = 2200 мм; Н = 14695 мм

Вакуумные конденсаторы

Конденсация сокового пара и со-

Вместимость трубного простран-

здание вакуума в системе

ства - 2,2 м³;

межтрубного - 3 м³

Градирня с принудительной

Для системы оборотного водоснаб-

Вентиляторная градирня

тягой

жения отделения выпарки

Газопромывочная башня

Для охлаждения электролитиче-

Аппарат вертикальный с плоским

ского хлора (хлоргаза)

днищем и сферической крышкой со

слоем насадки из ПВХ и каплеот-

бойником; D = 2200 мм;

Н = 13800 мм

Теплообменники (холодиль-

Охлаждение электролитического

Теплообменник кожухотрубный;

ники) хлора

хлора

площадь теплообмена 120 м²

Промышленный охладитель

Для охлаждения хлорной воды в

Чиллеры-охладители; производи-

воды

системе циркуляции газопромы-

тельность 42 000 кКал/ч каждый

вочной башни

Теплообменник (холодиль-

Охлаждение водорода

Темплообменник с оборотной во-

ник) водорода

дой

Представленный в таблице 2.17 перечень основного технологического оборудо-

вания не может рассматриваться как исчерпывающий.

В таблице 2.18 представлено основное природоохранное оборудование, предна-

значенное для очистки промышленных выбросов производства водорода, хлора и гид-

роксида калия мембранным методом электролиза от загрязняющих веществ. Представ-

ленный в таблице 2.18 перечень природоохранного оборудования не может рассматри-

ваться как исчерпывающий, поскольку возможно применение иного природоохранного

оборудования.

112

Т а б л и ц а 2.18 - Природоохранное оборудование производства водорода, хлора и

гидроксида калия мембранным методом электролиза

Наименование оборудова-

Существенные характеристики при-

Назначение оборудования

ния

родоохранного оборудования

Санитарная колонна (ко-

Очистка выбросов (газо-

Вертикальный аппарат с крышкой;

лонна абсорбции хлора)

воздушной смеси -

разрежение от минус 0,6 до минус

ГВС) от хлора

1,2 кПа, вместимость 82 м³; расход

ГВС - 0,0199 м³/с; температура ГВС

30 °C; эффективность очистки - до

100%; высота трубы - 22 м

Санитарная колонна

Очистка газовых выбросов

Вертикальный цилиндрический ап-

на участке склада и стан-

парат; расход ГВС - 0,074 м³/с; тем-

ции испарения жидкого

пература ГВС 22,0 °C; эффектив-

хлора

ность очистки - до 100%; высота

трубы - 17 м

2.2.5.3 Основные факторы, характеризующие охрану окружающей среды и

устойчивое развитие производства водорода, хлора и гидроксида калия

мембранным методом электролиза

Основными факторами, характеризующими охрану окружающей среды при произ-

водстве водорода, хлора и гидроксида калия мембранным методом электролиза, явля-

ются:

- удельное потребление электроэнергии и тепловой энергии;

- удельное потребление и эмиссия серной кислоты при получении хлора;

- наличие и эффективность утилизации (использования) отходов производства,

содержащих серную кислоту и шламы очистки рассола, в том числе в других отраслях

экономики;

- наличие и эффективность очистки или повторного использования сточных вод

производства, содержащих сульфат и хлорид калия;

- контроль загрязнения атмосферного воздуха (хлор, серная кислота).

Основными факторами, характеризующими устойчивое развитие производства

водорода, хлора и гидроксида калия мембранным методом электролиза, являются:

- наличие и близость расположения месторождений по добыче раствора хлорида

калия или твердого хлорида калия - сильвина KCl с целью обеспечения производства

сырьем и сохранения запасов в течение 20-40 лет;

- обеспеченность производства электроэнергией;

- обеспеченность стабильного и сбалансированного сбыта или использования

(переработки) всех трех продуктов производства.

2.2.6 Описание технологических процессов, используемых в настоящее

время в производстве синтетической соляной кислоты

В настоящем разделе рассматриваются технологические процессы, основное и

природоохранное оборудование производства синтетической соляной кислоты методом

синтеза хлорида водорода с последующей абсорбцией водой.

113

Технология производства синтетической соляной кислоты заключается в после-

довательной реализации следующих технологических стадий:

- синтез хлорида водорода из хлора и водорода;

- абсорбция хлорида водорода водой с получением соляной кислоты;

- очистка или нейтрализация абгазов производства от хлорида водорода;

- получение ингибированной соляной кислоты (при необходимости);

- фасовка, хранение (складирование) и отгрузка готового продукта.

Химизм процесса производства соляной кислоты описывается следующей экзо-

термической химической реакцией:

Н2 + Cl2 = 2HCl + 184,7 кДж/моль.

2.2.6.1 Общие сведения о производстве соляной кислоты

В настоящее время в Российской Федерации в промышленном масштабе реали-

зованы два метода (способа) производства соляной кислоты:

- метод взаимодействия хлора и водорода с образованием хлорида водорода с

последующей его абсорбцией водой с получением синтетической соляной кислоты;

- метод абсорбции водой абгазного хлорида водорода, образующегося при хло-

рировании органических соединений газообразным хлором, либо при окислении (сжига-

нии) хлорорганических соединений, с получением абгазной соляной кислоты.

Основным методом производства соляной кислоты является взаимодействие

хлора и водорода с образованием хлорида водорода с последующей его абсорбцией

водой с получением высококачественной синтетической соляной кислоты. Данный ме-

тод позволяет получать высокочистую соляную кислоту с массовой долей HCl до 35-

38%.

В отличие от первого метода получения метод абсорбции водой абгазного хло-

рида водорода, образующегося при хлорировании различных органических соединений

газообразным хлором, характеризуется получением менее чистой, так называемой

абгазной, соляной кислоты, содержащей органические примеси и активный хлор. Кроме

того, в абгазной соляной кислоте массовая доля хлорида водорода составляет 20-28%,

т. е. ниже, чем в синтетической соляной кислоте. Данный метод производства соляной

кислоты следует рассматривать как метод получения попутной продукции - абгазной

соляной кислоты в производствах хлорметанов, хлорированных парафинов, гексахлор-

пара-ксилола, хлорбензола, хлорированного полиэтилена и других хлорированных угле-

водородов.

Основные области применения соляной кислоты приведены в таблице 2.5.

В настоящем справочнике НДТ представлены сведения и технологические пока-

затели производства синтетической соляной кислоты методом взаимодействия хлора и

водорода с последующей абсорбцией образующегося хлорида водорода водой.

2.2.6.2 Описание процесса получения синтетической соляной кислоты

Технологический процесс получения синтетической соляной кислоты включает в

себя следующие стадии:

- синтез хлорида водорода взаимодействием хлора и водорода в специальных

печах синтеза, снабженных горелкой;

114

- абсорбцию хлорида водорода в абсорбционных колоннах с получением кислоты

соляной синтетической технической;

- очистку и/или нейтрализацию абгазов производства;

- хранение и отгрузку соляной кислоты потребителю.

На рисунке 2.7 приведена принципиальная схема производства кислоты соляной

синтетической технической, которую никоим образом не следует рассматривать как

единственную схему производства кислоты соляной синтетической.

Рисунок 2.7 - Принципиальная схема производства кислоты соляной

синтетической технической

Ниже в таблице 2.19 приведено основное технологическое оборудование произ-

водства синтетической соляной кислоты методом синтеза хлорида водорода из водо-

рода и хлора с последующей абсорбцией хлорида водорода водой.

Т а б л и ц а 2.19 - Основное технологическое оборудование производства

синтетической соляной кислоты

Наименование оборудо-

Существенные характеристики технологиче-

Назначение оборудования

вания

ского оборудования

Буфер

Прием и распределение

Вместимость 10 м³; H = 2500 (4430) мм;

абгазного и/или электролити-

D = 2000 мм; давление рабочее 0,6-1,5 МПа;

ческого хлора

среда - хлор

Ресивер электролитиче-

Прием, очистка и распределе-

Сталь; Вертикальный цилиндрический аппа-

ского хлора

ние электролитического

рат с сифоном для отвода серной кислоты и с

хлора

рубашкой, в которую подается конденсат.

Диаметр - 2000 мм, высота - 4100 мм, вме-

стимость - 10,3 м3, вместимость рубашки -

0,43 м³

115

Продолжение таблицы 2.19

Наименование оборудо-

Существенные характеристики технологиче-

Назначение оборудования

вания

ского оборудования

Печь синтеза

Получение хлорида водорода

1. Вертикальный цилиндрический аппарат из

путем синтеза хлорида водо-

двух усеченных конусов, верхний конус: вы-

рода из абгазного хлора и/или

сота 3800 мм; диаметр верха 1100 мм; диа-

хлора технического и водо-

метр низа 1700 мм. Нижний конус:

рода электролитического

H = 1600 мм; диаметр верха 1700 мм; диа-

метр низа 900 мм; температура 450-580 °C;

среда - хлор, водород

2. Вертикальные цилиндрические цельно-

сварные аппараты с коническим днищем и

крышкой: D = 1800 мм, H = 9660 мм;

D = 1400 мм, H = 9000 мм; D = 1600 мм,

H = 9000 мм; снабжены горелкой.

3. Аппарат с рубашкой D = 600 мм,

H = 7500 мм, горелка состоит из двух кварце-

вых труб: диаметр наружный 100 мм; диаметр

внутренний 50 мм

4. Цилиндрический аппарат, вместимость

25 м³, D = 2000 мм, Рраб - 0,06 МПа, темпе-

ратура 450 °C. Горелка диаметром 100 мм.

Среда: хлор, водород, хлористый водород

Печь синтеза

Предназначена для синтеза

Сталь15К или 20К Х18Н12М3Т, Х18Н12М2Т

хлористого водорода

Вертикальный цилиндрический аппарат с

толщиной стенки 12 мм. Печь имеет запаль-

ный люк, взрывную мембрану, смотровое

окно, штуцер для вывода газа. Диаметр ―

2000 мм. Высота ― 7920 мм

Печь синтеза

Предназначена для синтеза

Графитовая печь «Три в одном» состоит в

хлористого водорода с полу-

том числе: синтетическая печь, кварцевая го-

чением особо чистой соляной

релка, взрывная мембрана, смотровые

кислоты.

стекла).

Рабочая температура в печи синтезе:

В трубном пространстве - не более 180 °С;

В межтрубном ― 32 ÷ 60 °С.

Рабочее давление:

В рубашке печи 0,4 МПа.

В трубном пространстве не более 0,1 МПа.

Внутренний диаметр печи ― 1062 мм, вы-

сота ― 11233 мм

Абсорбер

Абсорбция хлорида водорода

Площадь поверхности теплообмена 12,5 м²;

водой

температура до 200 °C; среда - хлористый

водород

Холодильник-абсорбер

Предназначен для получения

Графит; теплообменник из пропитанного гра-

соляной кислоты

фита прямоугольной формы. Поверхность

охлаждения ― 29 м²

Холодильник-абсорбер

Предназначен для получения

Графит, сталь; редназначен для получения

соляной кислоты особой чи-

соляной кислоты особой чистоты. Внутренний

стоты

диаметр ― 1024 мм, высота ― 3987 мм

Холодильник-абсорбер

Предназначен для оконча-

Графит; теплообменник из пропитанного гра-

санитарной очистки газа

тельной очистки выхлопных

фита прямоугольной формы с поверхностью

газов от хлористого водорода

охлаждения ― 29 м²

116

Производство твердых и других неорганических химических веществ (ИТС 19-2020) - часть 2