第三章 工程分析一、现有工程工程概况及污染源调查（一）产品及规模现有工程主要产品及生产规模为：
烧碱30000t／a，液氯18000t／a，盐酸21000t／a。
（二）生产工艺该厂现有３万吨／年烧碱装置为金属阳极隔膜电解法，其工艺过程主要包括化盐、电解、氢处理、氯处理、液氯、碱蒸发、盐酸等工段。
1、盐水工段
盐水生产是将原料盐溶解成饱和的氯化钠溶液，并经精制反应、澄清、过滤、中和等过程使之成为电解所需的合格的精盐水。在盐水生产过程中，排放物主要是盐泥。
2、电解工段
将化盐工段送来的精制盐水连续均匀地分别输入各个电解槽，在直流电的作用下，盐水被电解生成H2、Cl2、NaOH溶液。
在阳极上产生的氯气经氯气管送至氯气处理工序；在阴极上产生的氢气导入氢气管送至氢气站，电解液自阴极箱导出管导出，流入电解液总管，送蒸发工段。反应原理为：
阳极反应：2Cl－2e → Cl2
阴极反应：2H2O＋2e →H2↑＋2OH-
Na+ ＋OH－→ NaOH
总反应式：2NaCl＋2H2O＝2NaOH＋Cl2↑＋H2↑
由上述食盐水溶液电解反应式可知，电解过程中每生成一吨100％NaOH电解液，可同时产生0.886吨氯气及0.025吨氢气，需要折合100％NaCl1.461吨。
3、氢气处理工段
自电解工段来的80～90℃的高温氢气通过冷凝，除去所含水份，再用罗茨鼓风机加压送入氯化氢合成工段。
4、氯气处理及液氯工段
由电解来的80～90℃的高温氯气首先经过冷却，然后经三组并联的泡沫干燥塔，在塔板上与溢流下来的浓硫酸呈泡沫状充分接触，氯气中的水份被浓硫酸除去。
冷却时产生的含氯废水，现有装置直接排全厂循环水池。
由氯气处工序来的压缩氯气，经液化机组以氨制冷，将氯气在低温下液化，冷凝下来的液氯进入计量槽和液氯贮槽，并灌瓶包装出售，液化尾气送盐酸工段。
5、电解液蒸发工段
来自电解工段的电解液含碱浓度只有10％左右，把电解液用泵送入三效蒸发器，经过蒸发，碱液被浓缩至32-35％，然后进行冷却、配碱，分配合格的碱用泵送入碱栈台。
6、盐酸合成工段
反应式：H2+Cl2=2HCl
自氯氢处理来的氯气和氢气分别进入各自的缓冲器，再经各自的阻火器后，进入合成炉反应，生成的氯化氢气体由顶部加入的来自尾气吸收塔的稀盐酸吸收，再冷却制成盐酸，未被吸收的氯化氢气体经尾气吸收塔用水吸收，生成稀盐酸流入合成炉，剩余尾气由水喷射泵抽走。制成的盐酸送入成品酸罐出售。
工艺流程见图3－1。
图3－1 工艺流程图 （三）主要原辅材料及能源消耗主要原辅材料及能源消耗消耗情况见表表3－1。
表3－1 主要原辅材料及能源消耗一览表序号 | 材料名称 | 单位 | 消耗量 | 来源 | 吨NaOH耗 | 年耗 | １ | 原盐 | t | 1.67 | 5×104 | 外购 | ２ | 碳酸钠 | t | 0.023 | 700 | 外购 | ３ | 浓硫酸 | kg | 9 | 27×104 | 外购 | ４ | 煤 | t | 0.85 | 2.55×104 | 外购 | ５ | 水 | m3 | 28.8 | 86.4×104 | 自采 | ６ | 电 | Kwh | 3100 | 9300×104 | 外购 |
（四）主要生产设备 表3-2 主要生产设备一览表序号 | 设 备 | 数 量 | 1 | 化盐桶 | ２ | 2 | 道尔澄清桶 | ２ | 3 | 隔膜法金属阳极电解槽 | 66 | 4 | 氢气冷却塔 | ２ | 5 | Ⅰ段钛冷却器 | ２ | 6 | Ⅱ段钛冷却器 | １ | 7 | 泡沫干燥塔 | ３ | 8 | 筛板干燥塔 | １ | 9 | 氯压机 | ６ | 10 | 三效蒸发器 | １ | 11 | 浸没蒸发器 | ３ | 12 | 闪蒸蒸发器 | １ | 13 | 双级氨压缩机 | ３ | 14 | 合成炉 | ４ | 15 | 一、二级吸收器 | ４ | 16 | 锅炉 | ４ |
（五）给排水1、给水
该厂现有深井４眼，包括两眼400米深井，600米和800米深井各一眼，供水能力为180m3／h，实际供水110m3／h。
2、排水
该厂各工段废水全部进入废水处理池处理后，大部分循环使用，20m3／h废水排入厂外排干渠，干旱季节基本上被渗漏、蒸发，雨季可与雨水混合经由老黄南排干入海。
（六）供电、供热公司电源引自距离1.5公里处的黄骅110KV变电站，厂内现有35KV变电站一座，动力变压器二台，总计4000KVA，整流变压器二台，总计15902KVA。
厂内现有20t／h蒸汽锅炉和10t／h蒸汽锅炉各两台，各开一备一，均燃用大同烟煤（低位发热值24000kJ/kg，灰分4－16％，全硫分1.5％），每天耗煤80吨。
（七）污染源调查与监测1、废水（废液）
现有装置外排废水主要是氯处理工段产生的氯水、电解工段修槽工序产生的洗槽水、电解液蒸发工段产生的蒸发废水等，各工段废水全部汇入废水处理池（循环水池）絮凝沉淀后，回用工艺，废水处理池污水排放量为20m3／h。
氯处理工段产生废硫酸，浓度78％，产生量360t/a，出售给有关单位利用。
现有工程主要废水排放及治理措施见表3－3。
表3－3 现有工程主要废水排放及治理措施名称 | 来源 | 污染物 mg/L | 排水量 | 排放方式 | 处理措施 | 氯水 | 氯处理 | 活性氯 8234 | 0.5 m3/h | 连续 | 排循环水池 | 洗槽水 | 修槽工序 | SS 227 | 2 m3/d | 间断 | 排循环水池 |
循环水池中的水溢流外排，排水口废水流量为20 m3/h。根据监测，厂排水口废水中pH：11.4，SS:212mg/L，活性氯:36.4mg/L，皆超过《烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准》（GB15581-95）中的二级标准； CODcr:138mg/L，符合《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中表4的二级标准。
全厂废水排放量为160000 m3/a，按照年产30000吨烧碱计，吨产品排水量为5.3m3/t，符合《烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准》。
2、废气
正常生产时，电解工段电解槽排放的含氢废气部分回收，部分直排大气；盐酸工段氯化氢尾气经尾气吸收塔吸收后，经15米排气筒排放。
液氯生产过程中由于泄漏等原因造成氯气的损失一般为0.1-0.2kg/t液氯；0.5m3/h高浓度氯水中50％的氯挥发进入大气，气态氯排放量为1.7kg/h。这两类氯气属面源无组织排放。
非正常生产时，电解槽开停车过程中及氯气系统事故状态下产生的废氯气，目前经由氯气管道上的水封外排。
辅助工程废气主要是锅炉烟气，该厂现有20t／h和10t／h蒸汽锅炉各两台，20t两台锅炉采用水膜除尘器，公用烟囱高30米；两台10吨锅炉各采用文丘里水膜除尘器，两烟囱各高25米。
废气污染物排放情况见表3－4。
表3－4 现有装置废气排放情况污染源 | 处理前 | 处理措施 | 处理后 | 效率 % | 高度
m | 排气量 m3/h | 浓度 mg/m3 | 排气量 m3/h | 浓度 mg/m3 | 20t 锅炉 | 35140 | SO2 2049 | 麻石水膜除尘器 | 38654 | SO2 1332 | 35 | 30 | 烟尘 2134 | 烟尘 249.3 | 88.3 | 10t 锅炉 | 17880 | SO2 2013 | 文丘里水膜除尘器 | 20563 | SO2 1168 | 42 | 25 | 烟尘 2097 | 烟尘 239.4 | 88.6 | HCl 尾气 | － | － | 尾气吸收塔 | 1050 | 21 | 99.8 | 15 | 电解氢气 | 1632 | H2:62500 | 部分回收 多余排放 | 500 | H2:62500 | 利用70 | 20 | 事故氯气 | <1100m3/次 | Cl2 950893 (60%) | 水封吸收 无组织排放 | 基本不变 | 基本不变 | 微 | 1 | 氯气无组织排放量 2.04kg/h |
由表3－4可以看出，电解氢气只利用了70％，其余皆放空；
氯化氢合成尾气排放速率为0.022kg/h，符合《大气污染物综合排放标准》》（GB16297-1996）。
在调查监测期间,氯气无组织厂外监控点浓度低于《大气污染物综合排放标准》。
由于事故氯气没有得到有效的处理，一旦事故发生，由于氯气的溶解度较小，管道水封几乎起不到任何作用，将造成大量氯气的外泄，引起环境污染，对厂区及附近居民或农田造成危害。
10t/h锅炉烟气经文丘里水膜除尘器除尘和脱硫后，烟尘及SO2符合《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-91），但排放高度不达标，其高度应大于40米。
20t/h锅炉烟气经麻石水膜除尘器除尘和脱硫后，烟尘符合排放标准，SO2不达标，排放高度也不达标，其高度应大于45米。
3、废渣
盐水工段产生的盐泥，排放量为1680t／a，其中含NaCl9％、泥沙61％，目前排入废水处理池沉淀后，定期捞出沉淀物送盐泥池堆存；
漂白液废渣，产生量300t/a，主要成分为Ca(OH)2，漂白液废渣经压滤后用来铺路；
锅炉燃煤产生大量炉渣及除尘后的粉煤灰，产生量为5938t／a，粉煤灰、炉渣一起卖给用户烧砖。
废渣排放见表3－5。
表3－5 废渣排放一览表序号 | 产生源 | 主要成分 | 产生量（t/a） | 处置措施 | 1 | 盐水工段盐泥 | 泥沙、NaCl | 1680 | 堆存 | 2 | 漂白液废渣 | Ca(OH)2 | 300 | 铺路 | 3 | 锅炉粉煤灰 | | 5938 | 出售 |
4、噪声
厂内噪声源主要来自各种泵、罗茨鼓风机、氨压缩机等。主要噪声源见表3－6。
表3－6 主要噪声源序号 | 噪声源 | 排放方式 | 声压级dB(A) | 降噪措施 | 1 | 氯压机 | 连续 | 100 | 室内布设 | 2 | 氢压机 | 连续 | 95 | 室内布设 | 3 | 纳氏泵 | 间断 | 95 | 室内布设 | 4 | 锅炉引风机 | 间断 | 95 | 隔声 |
厂区内高噪声设备较多，大部分设备位于车间内部，且厂区较大，厂界噪声经监测大部分点位符合《工业企业厂界噪声标准》，只有厂区西南角处厂界噪声夜间为56.1dB（A），超过标准值1.1dB，主要是锅炉房噪声所致。
（八）现有环保措施根据1989年黄骅氯碱厂委托天津大沽化工厂设计所编制的《华北制药厂黄骅氯碱分厂1万吨/年烧碱改造扩建工程初步设计（环境保护篇）》，以及1991年7月1日编制的《华北制药厂黄骅氯碱分厂年产3万吨烧碱扩建项目工程可行性研究报告》，氯碱厂目前应有以下环保措施：
1、废水处理措施
（1）废氯处理设施，包括脱氯塔和漂液设施，氯水先经脱氯塔脱氯后，氯气回工艺，废氯水生产漂白液。
目前本装置未设脱氯塔，氯处理产生的氯水直排下水道，汇入循环水池；现有漂液装置的氯源为液氯工段的废氯。由于氯水中活性氯浓度极大，仅仅由于稀释的原因使得排水口浓度降低，但仍超标。
（2）修槽废石棉绒过滤池，修槽时含石棉绒的冲洗水经沉淀过滤，加以回收，外售作石棉瓦。
目前电解车间未设石棉绒过滤池，造成电解车间排水中石棉悬浮物浓度较高。
（3）废水处理（中和）池，各车间排出的废水通过下水道汇集在废水处理池中，通过检测pH值，适量加入酸碱，调整pH值，达到国家排放标准。
该厂现有循环水池一套，总面积13000m2，全厂所有废水都汇集于此，经沉淀，澄清后回用全厂循环水系统。水位高出一定水平时，池水溢流外排。
循环水池的利用提高了全厂水循环利用率，同时外排水经过较长时间的沉淀也在感官上较澄清。循环水pH值每天由环保科监测，但只考虑到工艺的满足条件，外排水碱性较大，超标严重。
2、废气处理措施
（1）开、停车氯气处理措施，开停车时由于设备内有空气存在，氯气的纯度较低，全部送漂液工段处理。
漂液装置与电解装置正处于厂区的对角位置，废氯输送较困难，并且漂液装置也并未用于事故氯气的处理。事故状态氯气由于压力升高会从氯气总管上的水封泄漏，以保证后续工段的安全，水封对氯气的吸收相当有限，基本上起不到吸收作用，因此该厂发生过氯气泄漏事故。
（2）HCl合成工段的HCl尾气吸收装置，吸收不完全的尾气经排气筒排放。
装置运行良好。
（3）蒸汽锅炉（20t）配备花岗岩水膜除尘器，烟筒直径1.8米，高30米。
目前10t/h及20t/h蒸汽锅炉的除尘装置已具备，但除尘器脱硫效率有限，致使20t/h锅炉烟气SO2浓度超标。
3、废渣的处理措施
（1）盐泥板框压滤机装置，盐水工段排放的盐泥经压滤后运至海边掩埋。
目前盐泥水直接排入循环水池，经沉淀后，将盐泥捞出，排入盐泥池堆存。
盐泥水排入烧碱废水不符合《烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准》，造成循环水及外排水悬浮物及全盐量较高。
（2）锅炉排放的炉渣（灰）出售。
（3）漂洗废渣出售。
4、厂区绿化
绿化面积25.16亩，占厂区面积的18.5％。
厂区绿化面积较小，远未达到原设计要求。
5、环保机构
设置安全环保科，分管环保三人。
有专门的环保科，机构健全，人员较多，但职能不健全，环保工作在全厂工作中没有得到应有的重视。
以上措施部分已得到落实，未落实的措施应在拟建工程建设过程中进行落实，并作为工程验收项目。
二、拟建项目工程分析（一）工程概况1、项目名称
沧州大化集团有限责任公司１万吨／年单极式离子膜烧碱技术开发。
2、项目性质
扩建。
3、产品及生产规模
产品品种、项目规模及商品量见表3－7。
表3－7 产品品种、项目规模及商品量序号 | 产品品种 | 项目规模(t/a) | 商品量(t/a) | 1 | 32％离子膜烧碱 (折100％NaOH) | 10000 | 9891 | 2 | 液氯 | 5800 | 5800 | 3 | 31％高纯盐酸 | 10000 | 8350 |
拟建项目完成后，全厂氯的产耗对照见表3－8。
表3－8 氯产耗对照表序号 | 装置名称 | 规模 t/a | 单耗(产) 氯 | 产氯量 t/a | 耗氯量 t/a | 备注 | 1 | 隔膜法烧碱 | 30000 | 0．886 | 26580 | | 原有 | 2 | 离子膜烧碱 | 10000 | 0．886 | 8860 | | 新增 | 3 | 液氯 | 30000 | 1.005 | | 30150 | 原有 | 4 | 液氯 | 10000 | 1.005 | | 10050 | 新增 | 5 | 高纯盐酸 | 10000 | 0.31 | | 3100 | 新增 | 6 | 工业盐酸 | 30000 | 0.31 | | 9300 | 原有 | 7 | 合计 | | | 35440 | 52600 | |
全厂氯加工能力大于产氯量，可保证氯碱生产系统安全生产。
4、工程投资
项目总投资4941.4万元，新增环保投资240.2万元，占拟建工程投资的4.9％。
5、占地面积
在现有工程原厂址就地建设，无需征地，装置占地面积3850m2。
6、劳动定员
新项目完成后，需新增各类人员140人，均在本公司内解决。
7、生产时间
拟建工程与现有工程相衔接，年生产时间8000小时。
（二）生产工艺离子膜烧碱工艺与现有隔膜法烧碱工艺主要区别在于电解工艺，氯氢处理、高纯盐酸、液氯等工段仍采用现有工艺和装置。新上电解工艺主要包括二次盐水精制、电解及淡盐水脱氯。
1、二次盐水精制
现有装置生产的一次盐水经涂有α－纤维素的烧结炭素管过滤器除去悬浮物后，再经螯合树脂塔离子交换去除盐水中的钙、镁、铁等重金属离子，制成合格的二次盐水。
离子树脂的再生采用配制好的高纯烧碱和高纯盐酸，再生产生的酸碱废水，经中和后排放。
2、电解
二次精制后的盐水用纯水调节NaCl含量为305±5g/l后，送入阳极液循环槽中与淡盐水混合，用高纯盐酸调节pH值为2.5-3后泵入电解槽阳极室，在直流电的作用下，被电解成氯气。
在阳极液循环槽中，氯气从淡盐水中分离出来，送入氯气处理工序，一部分淡盐水在电解槽阳极室和阳极液循环槽之间循环，另一部分淡盐水送脱氯塔。
在电解槽阴极室，电解产生阴极液和氢气，一部分阴极液在电解槽阴极室和阴极液循环槽之间循环，另一部分阴极液作为成品碱，冷却后送到贮罐，出售给用户；氢气从阴极液循环槽内从阴极液中分离出来，送入氢气处理工序。
3、淡盐水脱氯
由阳极液循环槽来的淡盐水，加入盐酸调节pH为1-1.5，送脱氯塔顶部与塔底吹入的空气逆流接触，脱除其中大部分的游离氯，脱氯后的淡盐水游离氯含量为5-10mg/L，加烧碱调节pH值后，加入亚硫酸钠除去残留的游离氯，脱氯后的淡盐水送一次盐水工序。
淡盐水脱氯工段脱除的废氯气汇入湿氯气总管。
单极式离子膜烧碱生产工艺流程及排污节点见图3－2。 图3－2 单极式离子膜烧碱生产工艺流程及排污节点图 （三）主要原辅材料及动力消耗主要原辅材料消耗及动力供应见表3－9。
表3－9 主要原辅材料及动力消耗序号 | 材料名称 | 单位 | 消耗量 | 来源 | 吨碱耗 | 年耗 | 1 | 原盐 | t | 1.5 | 1.5×104 | 外购 | 2 | 亚硫酸钠95％ | Kg | 1.5 | 1.5×104 | 外购 | 3 | α-纤维素 | Kg | 0.3 | 3000 | 外购 | 4 | 螯合树脂 | L | 0.016 | 160 | 外购 | 5 | 硫酸98％ | Kg | 9 | 9×104 | 外购 | 6 | 高纯盐酸31％ | Kg | 165 | 165×104 | 本厂 | 7 | 纯水 | m3 | 10.4 | 10.4×104 | 本厂 | 8 | 高纯碱31％ | Kg | 18.7 | 18.7×104 | 本厂 | 9 | 离子膜 | m3 | 0.01 | 100 | 外购 | 10 | 交流电 | Kwh | 1800 | 1800×104 | 电网 | 11 | 直流电 | kwh | 328 | 328×104 | 本厂 | 12 | 蒸汽 | t | 0.72 | 7200 | 本厂 | 13 | 工艺空气 | Nm3 | 20 | 20×104 | 本厂 | 14 | 仪表空气 | Nm3 | 66.4 | 66.4×104 | 本厂 |
（四）主要生产设备本项目主要生产工艺生产装置为1万吨/年离子膜电解装置，包括纯水制备、二次盐水精制、电解及淡盐水脱氯等装置设备。其他皆在原装置基础上填平补齐：
氯处理工序增加氯气泵、硫酸干燥、气液分离等设备；
氢处理增加氢气泵、泵后冷却器等设备，提高氢气处理能力；
液氯工序增加冷冻机、液化槽等设备；
盐酸工序增加三合一合成炉，增加高纯盐酸相应装置；
新增主要设备见表3－10。
表3－10 新增主要设备一览表序号 | 设备 | 规格 | 数量 | 备注 | 1 | 管式过滤器 | 壳Φ1100×4600 过滤面积6m2 | 2 | 壳体2万吨/年 过滤1万吨/年 | 2 | 螯合树脂塔 | Φ1100×4600 树脂1380mm | 2 | | 3 | 离子膜电解槽 | BMC-2.5型 | 9 | 单台年产1099吨 | 4 | 阴极液循环槽 | | 2 | | 5 | 阳极液循环槽 | | 1 | | 6 | 碱液贮槽 | | 1 | | 7 | 淡盐水贮槽 | | 1 | | 8 | 脱氯塔 | | 1 | | 9 | 阳离子交换器 | Φ1000×4050 | 2 | 001×7树脂 | 10 | 阴离子交换器 | Φ1000×4365 | 2 | 201×7树脂 | 11 | 混合离子交换器 | Φ800×3750 | 2 | 001×7及201×7 |
（五）给排水1、给水
本装置建成后，全厂新鲜水用量为131m3／h，循环水用量为654m3／h,循环水利用率80％；拟新增2眼新井，以满足需要。
现有循环水池系统容积为13000m3蓄水能力尚有余量，可满足本工程需要。
拟建工程建成后，全厂水量平衡表见表3－11
2、排水
生产中所产生的废水全部排入循环水池，絮凝沉淀后，循环使用，外排废水22m3／h；废水沿目前排水路线经排水渠汇入老黄南排干。
3、水平衡
拟建工程建成后，全厂水平衡见图3－3。
表3－11 全厂水量平衡表 单位：m3/h序号 | 装置名称 | 新鲜水 | 脱盐水 | 耗水量 | 排水量 | 循环水 | 1 | 二次盐水精制及氯氢处理 | 38 | 10 | 40(进烧碱) 2(蒸发) | 6 | 590 | 2 | 工业盐酸及高纯盐酸 | 15 | 0.5 | 4.5(进盐酸) | 11 | 34 | 3 | 整流 | 0 | 2.5 | 2.5(损失) | 0 | 30 | 4 | 锅炉 | 32 | | 30(进蒸汽) | 2 | | 5 | 纯水站 | 16 | | 13(进工艺) | 3 | | | 其他 | 22 | | 4(损失) | 18 | | 6 | 合计 | 123 | 13 | 96(损失) | 40 | 654 | 7 | 循环水池 | 排入水40 系统补水8 | | 26(蒸发) | 22 | 654 |
（六）供电、供热拟建项目在现有电源基础上，需再上一路35KV电源进线，距离公司2.5公里处有一220KV变电站一座，可为氯碱厂35KV变电站提供另一路电源，完全可以保证1万吨/年离子膜烧碱装置用电。
现有锅炉开2备2，供汽尚有余量，新项目投产后，现有4台锅炉仍然开2备2,可满足需要。年新增耗煤量1000吨。
图3－3 水平衡图
[ 本帖最后由 hyuancf1 于 2006-10-14 20:14 编辑 ] | 
