【正文】 m2。h）電。（5）環(huán)境污染小 金屬陽極不使用瀝青和鉛，因此改善了對環(huán)境的污染。由于鐵的耐氯化鈉、氫氧化鈉等的腐蝕性好且具有導電性能好、氫的過電壓低的優(yōu)點，是一種質(zhì)優(yōu)價廉的陰極材料。它是隔膜電解槽中直接吸附在陰極上的多孔型材料層，用它將陽極室和陰極室隔開。根據(jù)隔膜的安裝位置，隔膜電解槽分為立式和水平式兩種。 中國金屬陽極電解槽主要部件槽型3ⅠA3ⅠB3Ⅱ3Ⅲ47ⅠB47ⅡB陽極片規(guī)格/mm224080032320800343308003640080028075037560750陽極片數(shù)/片8060664811256復(fù)合棒規(guī)格/mm□2424□2727□2929□3333□2727□3333復(fù)合棒質(zhì)量/Kg330366370365640436鐵網(wǎng)質(zhì)量/Kg133130130130208201鈦法蘭墊圈聚四氟天然膠天然膠δ=3φ50/24天然膠δ=4φ50/29天然膠聚四氟鐵絲網(wǎng)質(zhì)量/Kg90090010001000銅材質(zhì)量/Kg13001500陰陽極極距/mm910 C30III型金屬陽極隔膜電解槽的結(jié)構(gòu)示意圖1陽極組合件；2電解液出口：3陰極連接銅排；4陰極網(wǎng)袋；5陽極片；6陽極水位表接口；7鹽水噴嘴插口；8氯氣壓力表接口；9氯氣出口；10氫氣出口；11槽蓋；12橡皮墊床；13陰極箱組合件；14陽極連接銅排 隔膜法電解工藝流程及操作條件 工藝流程電解工段的主要任務(wù)是在直流電的作用下，完成電解食鹽水溶液制取NaOH、Cl2和H2的工藝過稱。 電解工段生產(chǎn)流程簡圖1高位槽；2預(yù)熱器；3電解槽；4堿液儲槽；5堿泵 隔膜法工藝流程方框圖 操作條件及主要技術(shù)經(jīng)濟指標(1) 鹽水的濃度 電解質(zhì)溶液的導電是依靠溶液中正負離子的遷移并在電極上放電而引起的。普通工業(yè)食鹽中常含有鈣鹽、鎂鹽、硫酸鹽等其他雜質(zhì)，對電解操作極其有害。雖然升高溫度對NaCl的溶解度影響不大，但升高溫度可提高NaCl的溶解速度。但鹽水流量大，NaOH濃度低，堿液中NaCl含量高，堿液蒸發(fā)的能耗高。 電解槽出來濕氯氣經(jīng)冷卻干燥后的干基氣體組成為：Cl2 ：%~98%，H2 ：%~%，O2 ：%~%。電流效率是電解槽的一項重要的技術(shù)經(jīng)濟指標，與電能消耗、產(chǎn)品質(zhì)量以及電解操作過程關(guān)系十分密切。維持陽極液高于陰極液的液位差，使陽極液以合適的流速透過隔膜進入陰極室，以阻止OH向陽極室的反向遷移。其原因是NaOH濃度的增加，使OH向陽極遷移和擴散的能力加強，NaOH質(zhì)量濃度每提高10 g/L，%。⑤保證電解槽絕緣性能良好，防止漏電。②壓力測量 對蒸汽和空氣管道的壓力均以彈簧壓力計測量；對氫氣、氯氣出口的壓力的觀測利用了浮標式差壓計進行測量；對電解液和精鹽水的管道的壓力用浮頭式差壓計測量；對真空箱的壓力是以單管壓力計測量的。電流效率95%；食鹽分解率50%；%；%；%；%；%；則每小時生產(chǎn)的100%的氫氧化鈉的產(chǎn)量為：%的氫氧化鈉的產(chǎn)量為：因食鹽水的分解率為50%，則氯化鈉的量為：氯化鈉的質(zhì)量為：W==（kg/h）%，則精鹽水的流量為： 對電解槽做物料衡算電解槽 濕氫氣I1 濕氯氣I2 精鹽水F3 電解堿液F2 損失I3 電解槽的物料平衡(1) 濕氫氣的流量為：(2) 濕氯氣的流量為：(3) 出電解槽的電解液：(4) 進入電解槽的精鹽水：(5) 電解槽中的損失：。 氫鹽換熱器熱量平衡表進氫鹽換熱器的熱量（kJ）出氫鹽換熱器的熱量（kJ）45℃精鹽水Q155℃精鹽水Q390℃%濕氫氣Q270℃%濕氫氣Q470℃水汽汽化潛熱Q670℃液態(tài)水Q5系統(tǒng)損失熱量Q7合計合計電解槽 對電解槽進行熱量衡算 分解NaCl消耗的電能Q3 90℃精鹽水Q1 90℃電解液Q4 90℃%濕氯氣Q5 電能Q2 90℃%濕氫氣Q6 熱量損失Q7 電解槽的熱量平衡圖(1) 90℃精鹽水帶入的熱量Q1 查《氯堿工業(yè)理化手冊》可知：90℃精鹽水的比熱容CP=(kg.℃)，則90℃精鹽水帶入的熱量為：Q1=F3CPt=90=（kJ）(2) 電能Q2由《氯堿工藝學》查得C30型系列的電解槽，每生產(chǎn)一噸100%燒堿消耗的電能為2328kwh。因此應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模來確定最佳槽數(shù)。已知：k=，I=，ε =95%，G=200000t，S= m。取“K”，”“T”值320，則有N2= 。根據(jù)熱量衡算，可知氫鹽換熱器的換熱總負荷為：Q=() 1000/3600=平均溫差的計算：?tm====℃P==R=Ψ?t=.[3]，所以?tm=Ψ?tm?tm==℃設(shè)計取總傳熱系數(shù)為K=2500 W/（㎡(2) 計算平均溫差 按單殼程，多管程計算逆流時的平均溫差為：?tm=℃(3)初選換熱器規(guī)格 根據(jù)管外水蒸氣冷凝來加熱管內(nèi)的水溶液（ Pa?s），總傳熱系數(shù)經(jīng)驗值的范圍為（1160—4070）W/（㎡?℃），初選 Ko=4000W/（㎡?℃）因此傳熱面積 ㎡由《化工設(shè)備選型與設(shè)計》換熱器的系列標準，選用G600425110型換熱器。電解堿液的體積流量為：ρ= 參考《中國化工機械設(shè)備大全》，選擇型號為：100FB57化工耐腐蝕泵， m3/h，數(shù)量為2臺并聯(lián)。實際流速u=30m/s，所以設(shè)計選擇的管道規(guī)格符合要求。實際流速u=40m/s，所以設(shè)計選擇的管道規(guī)格符合要求。實際流速u=1m/s，所以設(shè)計選擇的管道規(guī)格符合要求。實際流速u=，所以設(shè)計選擇的管道規(guī)格符合要求。③資金的核算，經(jīng)濟核算包括固定資金和流動資金兩方面。通過經(jīng)濟核算，職工個人的經(jīng)濟利益要同工廠的經(jīng)濟利益掛起鉤來，做好考核、分析、評比工作，提高核算的效果。企業(yè)經(jīng)濟核算的日常工作，通常由計劃、財務(wù)部門組織有關(guān)科室、車間的職能人員進行。本燒堿廠采用三班倒制度，故共需要工作人員30人?；S廠址選擇的影響因素主要有以下幾個方面：（1）原料和市場 廠址應(yīng)靠近各種原料產(chǎn)地和產(chǎn)品市場，這樣可以大大的減少原料的運輸及儲存費用以及縮短產(chǎn)品運輸所需時間及銷售費用。因此，選擇廠址時應(yīng)把氣候條件這一因素考慮在內(nèi)。（4）運輸條件 水路、鐵路和公路是大多數(shù)企業(yè)常用的運輸途徑，應(yīng)當注意當?shù)氐倪\費高低及現(xiàn)有的鐵路線路。運輸路線應(yīng)最短，方便，工程量小，經(jīng)濟合理。（6）環(huán)境 選址時要注意當?shù)氐淖匀画h(huán)境條件，對工廠投產(chǎn)后給環(huán)境可能造成的影響做出預(yù)評價，并應(yīng)得到當?shù)丨h(huán)保部門的認可。、廢渣的工廠，其堆存廢料、廢渣所需面積應(yīng)滿足工廠服務(wù)年限的要求。（2）廠址位置：必須符合國家工業(yè)布局，城市或地區(qū)的規(guī)劃要求，盡可能靠近城市或城鎮(zhèn)原有企業(yè)，以便于生產(chǎn)上的協(xié)作，生活上的方便。（5）交通：該廠屬于燒堿生產(chǎn)的中小型企業(yè)，需要有便利的交通運輸條件，因而選擇水陸運輸較便利的地方建廠。 車間設(shè)備布置1. 滿足生產(chǎn)和運輸?shù)囊?1) 保證生產(chǎn)線直、短，避免交叉迂回——物料輸送距離最小；(2) 將水、電、汽耗量大的車間盡量集中，形成負荷中心，并使其靠近供應(yīng)源——水、電、汽的輸送距離最短；(3) 廠區(qū)交通道路要做到徑直短捷，避免人流和貨流交叉和迂回。4. 為施工安裝創(chuàng)造條件（1）應(yīng)滿足施工和安裝作業(yè)要求，應(yīng)考慮大型設(shè)備的吊裝；(2) 廠內(nèi)道路路面結(jié)構(gòu)和載荷標準等應(yīng)滿足施工安裝的要求。本設(shè)計中為節(jié)約用地及能耗考慮，采用多層廠房更經(jīng)濟。（2）凡屬相同的幾套設(shè)備或同類型的設(shè)備或操作性質(zhì)相似的有關(guān)設(shè)備，應(yīng)盡可能布置在一起，這樣可以統(tǒng)一管理，集中操作，還可減少備用設(shè)備，即互為備用。（6）設(shè)備之間或設(shè)備與墻之間的凈間距大小，應(yīng)結(jié)合上述布置要求及設(shè)備的大小，設(shè)備上連接管線的多少，管徑的粗細，檢修的頻繁程度等各種因素，再根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，決定安全間距。因此，要從根本上解決腐蝕造成的損失和危害，確保安全生產(chǎn)。因此，將電解生成的濕氯氣進行除水干燥是生產(chǎn)及使用氯氣過程中所必不可少的步驟。鈦本身為活性金屬，但在常溫下能自動氧化生成保護性很強的氧化膜，因而具有非常優(yōu)良的耐蝕性能。但還有一種情況需要注意，當鈦處于無水的氯氣中時會產(chǎn)生腐蝕和燃燒。合理選材、做好防腐蝕工作就能減少跑、冒、滴、漏?；w材料由合成樹脂和輔質(zhì)組成，其中合成樹脂是主要成分。聚氯乙烯(PVC)耐酸、堿、鹽、等腐蝕，但不耐濃硝酸、發(fā)煙硫酸、酮、醚、鹵代烴等腐蝕：應(yīng)用溫度一般不超過40～60℃，如作為設(shè)備、管路襯里，使用溫度可高些。全氟烷氧乙烯與四氟乙烯的共聚物(PFA)耐腐蝕性與PTFE相近，使用溫度200～260℃，加工性能較PTFE好，可用作PTFE焊條。這種應(yīng)力在高溫濃堿的共同作用下產(chǎn)生了應(yīng)力腐蝕破裂——“堿脆”，這是造成大鍋破壞的主要原因之一。②堿鍋內(nèi)放入原料之后，在點火之前將少量的硝酸鈉加入鍋內(nèi)，讓鍋的內(nèi)表面生成氧化保護膜，這樣可以防止大鍋受到腐蝕。每月進行轉(zhuǎn)鍋，角度可以是六十度、九十度或者一百二十度，根據(jù)實際情況自行定取。鎳這種材質(zhì)具有優(yōu)良的機械和加工性能，同時也具備良好的耐腐蝕性能，鎳是最好的耐熱耐濃堿液腐蝕的材料。 氯堿生產(chǎn)中三廢的處理 “廢渣”治理與綜合利用氯堿生產(chǎn)過程中排放的鹽泥屬于“三廢”，決不能隨意排放，否則會占用土地、污染水源、影響環(huán)境。原上海電化廠等多家早已使用，另外原上海天原化工廠還將鹽泥與電石泥混合制水泥；還有的單位將壓干后的鹽泥經(jīng)過干燥、活化等工序，作為鎂氧水泥的成分，用于制造大理石及其它輕質(zhì)建筑材料。也有采用真空吸濾法將石棉絨廢水通過濾布過濾回收石棉絨，均能達到綜合利用、保護環(huán)境和水源的目的。 “廢水”的治理我國的氯堿廠20世紀70年代初開始采用直接噴淋法冷卻氯氣，至今仍有部分小型氯堿廠采用。常州化工廠采用合成鹽酸二級降膜吸收及含酸廢水閉路循環(huán)工藝。10H2O）形式結(jié)晶析出，既除去了回收鹽水中的SO42，保證了精鹽水中SO42含量合格，防止堵塞鹽水管道，又能獲得有價值的副產(chǎn)品芒硝，工藝可行，經(jīng)濟合理。最后的一部分是畢業(yè)設(shè)計圖紙，包括車間布置圖，電解槽結(jié)構(gòu)簡圖，帶控制點的工藝流程圖。由于水平有限，雖然我做了很多的努力，但是不足之處在所難免，請各位老師指正，提出寶貴的意見。由于水平有限，設(shè)計中不可避免地存在許多錯漏，敬請老師批評指正。最后感謝四年里陪伴我的同學、朋友們，有了他們我的人生才豐富，有了他們我在奮斗的路上才不孤獨，謝謝他們。使我明白了理論聯(lián)系實際的意義，更培養(yǎng)了我嚴謹認真的科學態(tài)度，端正的工作作風，獨立自主的思考方式和謙虛謹慎的求教作風。在此，我要衷心地感謝所有在本次設(shè)計中給過我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W們。通過本次設(shè)計，使我學會了很多以前沒有學到的東西，也加深了對知識系統(tǒng)化的進一步掌握。是以株洲化工廠的燒堿生產(chǎn)為設(shè)計基礎(chǔ)，并結(jié)合畢業(yè)設(shè)計大綱和設(shè)計任務(wù)書的要求來完成的。每噸鹽酸節(jié)水15噸，經(jīng)濟效益非?？捎^。對于過去曾使用直接噴淋法冷卻的上海天原化工廠、北京化工二廠、四平聯(lián)合化工廠等曾成功地采用蒸汽加熱解析法，使外排氯水含氯降到2g/L以下，大大減輕了水源污染?？墒浅３Ｓ捎谀承┮馔庠蛉缤蝗煌ｋ娡＼嚨?，電解槽出來的氯氣壓力升高，超過氯氣密封器內(nèi)的液封靜壓時，氯氣就會泄露出來，造成嚴重危害。多數(shù)廠家利用其懸浮在液相中借重力具有的一定沉降速度使石棉絨沉降下來，撈出晾曬干燥，再利用彈絮機彈松后，摻和新石棉絨吸附制隔膜再利用。在鹽泥中通入CO2氣體，使其與鹽泥中的氫氧化鎂發(fā)生反應(yīng)，生成可溶性碳酸氫鎂進入液相，經(jīng)固液分離，用蒸汽直接加熱溶液，析出MgCO3，再進行固液分離，將精致的固體MgCO3經(jīng)850℃灼燒即可制得輕質(zhì)氧化鎂。鎳這種材料廣泛的應(yīng)用到堿液蒸發(fā)器及乙烯裝置的固定床氧化器中。燒堿有十多種結(jié)晶水形式的固體，都是在不同濃度的堿液中形成的，因此，操作過程中的要特別注意溫度的控制和堿液的濃度控制，避免設(shè)備、管路等被低于冰點而產(chǎn)生的水晶體堵塞。④鍋底的堿需要清除時，應(yīng)先使用熱堿進行溶解，然后加入熱水進行清洗，以免鍋溫變化的太快。鎳和鎳基合金具有較高的耐應(yīng)力腐蝕破裂的性能，它的堿脆范圍變得狹窄，而且位于高溫濃堿區(qū)域內(nèi)。因此應(yīng)采取措施來延長裝置的使用壽命。目前，國內(nèi)襯PTFE設(shè)備技術(shù)已經(jīng)成熟，如湖北大昌氟碳技術(shù)有限公司的PTFE襯里質(zhì)量完全可與進口相媲美?；w材料的性能，如耐腐蝕性、耐熱性等，直接影響玻璃鋼的性能。玻璃鋼(FRP)的原材料分為增強材料和基體材料兩類。 鹽酸的腐蝕成因與防