低濃度液堿配制的工藝設(shè)計(jì)

周江沛(中國(guó)石油集團(tuán)東北煉化工程有限公司吉林設(shè)計(jì)院吉林市132002)

1 概述

目前，我國(guó)現(xiàn)有氯堿廠中液堿的生產(chǎn)工藝，主要采用的是離子膜法和隔膜法，其中離子膜法生產(chǎn)的液堿濃度為30～32%wt，隔膜法生產(chǎn)的液堿濃度為40～42%wt。但是很多使用液堿的用戶(hù)不是使用這個(gè)濃度，而是使用更稀濃度的液堿，例如18～20%wt濃度。這就需要用戶(hù)在購(gòu)買(mǎi)到商品液堿后重新配制，我們這里介紹一種投資少的液堿配制工藝，愿與同行共同探討和完善工藝設(shè)計(jì)。

2 工藝流程

液堿配制使用靜態(tài)混合器的工藝流程，一定濃度的液堿從液堿槽車(chē)經(jīng)泵打出后，在有熱水伴熱的管線(xiàn)上經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后，送入靜態(tài)混合器，另一路脫鹽水管線(xiàn)上經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后，送入比值調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量之后進(jìn)入靜態(tài)混合器，經(jīng)混合后液堿濃度稀釋到用戶(hù)要求的濃度，再經(jīng)過(guò)冷卻器撤出稀釋熱后送入用戶(hù)液堿貯罐。如圖1。

3 液堿輸送的溫度控制

我們?cè)谝簤A輸送過(guò)程中選擇一個(gè)合適的溫度是很重要的，因?yàn)橐簤A的溫度、濃度和粘度三者之間存在一定的聯(lián)系，具體見(jiàn)下表1所示。

表1 液堿的溫度、濃度和粘度關(guān)系圖

從上表可以看出，如果輸送NaOH（40%wt）時(shí)，溫度應(yīng)選擇在40℃左右，如果輸送NaOH（30%wt）時(shí)，溫度應(yīng)選擇在20℃～30℃左右，如果輸送NaOH（20%wt）時(shí)，溫度應(yīng)選擇在20℃左右。為了保持管線(xiàn)溫度我們選擇熱水伴熱或電伴熱方式。

4 比值調(diào)節(jié)配制相應(yīng)濃度

液堿進(jìn)入混合器之前，首先經(jīng)過(guò)流量計(jì)測(cè)定流量，之后這個(gè)流量信號(hào)傳給流量比值調(diào)節(jié)閥，根據(jù)事先設(shè)定的比值，調(diào)節(jié)脫鹽水調(diào)節(jié)閥的閥門(mén)開(kāi)度，同時(shí)，在脫鹽水管線(xiàn)上記錄流量。以30%wtNaOH配制為18%wtNaOH水溶液為例，說(shuō)明比值。設(shè)30%wtNaOH水溶液流量為X kg/h，脫鹽水流量為Ykg/h。根據(jù)混合前后溶質(zhì)的質(zhì)量平衡計(jì)算比值。30% x X=18%（X+Y），解得X/Y=3/2。

5 合理撤出液堿稀釋熱

在液堿稀釋過(guò)程中會(huì)放出熱量，為了達(dá)到用戶(hù)要求的稀釋濃度和溫度，我們需要在混合后撤出液堿稀釋熱，來(lái)控制稀釋后的溫度。首先要計(jì)算出換熱量。我們可以在氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊(cè)中查到30℃30%wtNaOH水溶液焓值為30.13kcal/kg，40℃脫鹽水的焓值為40.01kcal/kg，40℃18%wtNaOH水溶液焓值為34.06kcal/kg。假設(shè)15000 kg/h，30℃30%wtNaOH水溶液和10000 kg/h，40℃脫鹽水混合，得到25000 kg/h，40℃18%wtNaOH水溶液，需要從系統(tǒng)中撤出的熱量為Q，根據(jù)熱量平衡計(jì)算，15000 kg/hx30.13kcal/kg+10000 kg/hx40.01kcal/kg=25000 kg/hx34.06kcal/kg+Q，Q=550 kcal/h。

6 結(jié)論

本文介紹的液堿配制方法投資少，占地少。在液堿配制過(guò)程中，根據(jù)液堿的濃度選擇輸送溫度，要求靜態(tài)混合器混合后的效果達(dá)到配制濃度±0.2%wt范圍內(nèi)，混合器的材質(zhì)可以選擇碳鋼或者316L不銹鋼。計(jì)算各股物料的配制比值，在DCS、PLC或者單回路調(diào)節(jié)器上都可以設(shè)定，自動(dòng)完成液堿配制過(guò)程。