低濃度液堿配制的工藝設計

周江沛(中國石油集團東北煉化工程有限公司吉林設計院吉林市132002)

1 概述

目前，我國現有氯堿廠中液堿的生產工藝，主要采用的是離子膜法和隔膜法，其中離子膜法生產的液堿濃度為30～32%wt，隔膜法生產的液堿濃度為40～42%wt。但是很多使用液堿的用戶不是使用這個濃度，而是使用更稀濃度的液堿，例如18～20%wt濃度。這就需要用戶在購買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計。

2 工藝流程

液堿配制使用靜態混合器的工藝流程，一定濃度的液堿從液堿槽車經泵打出后，在有熱水伴熱的管線上經流量計計量后，送入靜態混合器，另一路脫鹽水管線上經流量計計量后，送入比值調節閥調節流量之后進入靜態混合器，經混合后液堿濃度稀釋到用戶要求的濃度，再經過冷卻器撤出稀釋熱后送入用戶液堿貯罐。如圖1。

3 液堿輸送的溫度控制

我們在液堿輸送過程中選擇一個合適的溫度是很重要的，因為液堿的溫度、濃度和粘度三者之間存在一定的聯系，具體見下表1所示。

表1 液堿的溫度、濃度和粘度關系圖

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

4 比值調節配制相應濃度

液堿進入混合器之前，首先經過流量計測定流量，之后這個流量信號傳給流量比值調節閥，根據事先設定的比值，調節脫鹽水調節閥的閥門開度，同時，在脫鹽水管線上記錄流量。以30%wtNaOH配制為18%wtNaOH水溶液為例，說明比值。設30%wtNaOH水溶液流量為X kg/h，脫鹽水流量為Ykg/h。根據混合前后溶質的質量平衡計算比值。30% x X=18%（X+Y），解得X/Y=3/2。

5 合理撤出液堿稀釋熱

在液堿稀釋過程中會放出熱量，為了達到用戶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，來控制稀釋后的溫度。首先要計算出換熱量。我們可以在氯堿工業理化常數手冊中查到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，需要從系統中撤出的熱量為Q，根據熱量平衡計算，15000 kg/hx30.13kcal/kg+10000 kg/hx40.01kcal/kg=25000 kg/hx34.06kcal/kg+Q，Q=550 kcal/h。

6 結論

本文介紹的液堿配制方法投資少，占地少。在液堿配制過程中，根據液堿的濃度選擇輸送溫度，要求靜態混合器混合后的效果達到配制濃度±0.2%wt范圍內，混合器的材質可以選擇碳鋼或者316L不銹鋼。計算各股物料的配制比值，在DCS、PLC或者單回路調節器上都可以設定，自動完成液堿配制過程。