【正文】 高的電流密度下穩(wěn)定運行。 nBiTAC 電解槽與傳統(tǒng)的離子膜電解槽相比，更加安全、更高的電流密度、在燒堿和氯氣的生產中操作更加靈活。 nBiTAC 電解槽另外一個顯著的特點是，它的溢流模式和單元頂部的獨特結構提高了離子膜的使用壽命。將陽極、陰極以及離子膜排列兩個端板之間（稱作端陽極和端陰極），端板通過拉桿組裝壓緊，同時可防止組裝的電解槽產生泄漏。 28 （ 3）粒狀固堿 將熔融堿通過造粒塔制成直徑約為 ～ ，自由落體，與塔底進入的干燥空氣逆向流動，冷卻凝固而得。但目前桶裝固堿仍是國內一種主要的固堿生產方式。 進料堿液：濃度 2x = 60％，流量 F? 410 kg/h? 已知降膜濃縮器需將 60％堿液濃縮至 ％ ??13 ，故降膜濃縮器完成熔融堿質量分數(shù)% ?x 。 降膜濃縮器的熱載體通常采用熔鹽。常用的處理方法是原料液中加入糖溶液。本文中固堿選擇雙效降膜濃縮流程 ,其流程如圖所示： 圖 雙效降膜濃縮流程 固堿熱量、物料衡算 降膜蒸發(fā)器 進料堿液：濃度 3x = 50％，流量 F = 410 kg/h? 已知逆流進料，降膜蒸發(fā)器將 50％堿液濃縮至 60％，故降膜蒸發(fā)器完成液濃度 4x = 60％。 20 /1? = //wwkt m t?? k 1 ?? 2m 1 5 0 .7 5 x 2 .7 1x?? 1/ ttw? = ， 1xx? = 由不揮發(fā)性溶質存在引起的沸點升高 /1? = ℃ 溫度差損失： //1//1/11 ??????? = + + 1 = ℃ Ⅰ 效液沸點： 11/1 ???tt = + = ℃ 再次進行熱量、物料衡算： 第一效： 1 0. 98 0. 7 ( 0. 5 0. 39 ) 0. 90 3? ? ? ? ? ? //0 0 1 0 2 W 1 2 1 1D r ( F C W C ) ( t t ) W r??? ? ? ? ??? （ 420） 第二效： 2 0. 98 0. 7 ( 0. 39 0. 32 ) 0. 93 1? ? ? ? ?? //1 1 2 0 0 2 2 2W r F C ( t t ) W r??? ? ? ??? （ 421） 及 1W + 2W = W = 410 kg/h? （ 422） 聯(lián)立求解式（ 420）、（ 421）、（ 422），得： 1W = hkg/103? 2W = hkg/103? 0D = 410 kg/h? Ⅱ 效完成液的濃度： 02 2Fxx FW? ? = ? = ％ 各效所需傳熱 面積： 21 Ⅰ 效所需傳熱面積 A1 = 111QKt? = 00/11 t? = Ⅱ 效所需傳熱面積 A2 = 222QKt? = 11/22 t? = 校核第二次計算結果： 212AAA? %100? = ％ 〉 4％ ，故需再次分配有效傳熱溫度差： 平均面積： /// 1 1 2 212A t A tA tt? ? ?? ? ? ? = m2 分配有效溫度差： /// 111 /Att A??? = ℃ /// 222 /Att A??? = ℃ 校核： 第二效： 因末效真空度保持不變，故末效操作壓力不變，且完成液濃度為 ％，末效溶液沸點為 ?/2t ℃ 則 Ⅱ 效加熱蒸汽溫度： // /1 2 2t t t?? ? ? + = ℃ 查飽和水蒸汽表： 1t = ℃ 時水蒸汽壓強 1p = 65 kPa，汽化潛熱 1r = 2289KJ/kg 第一效： Ⅰ 效二次蒸汽即為 Ⅱ 效加熱蒸汽， Ⅰ 效操作壓強即為 1p ，該操作壓強下溶液沸點： 11/1 ???tt /1? = //wwkt m t?? k 1 ?? 2m 1 5 0 .7 5 x 2 .7 1x?? 22 /w1tt? = ， 1xx? = 由不揮發(fā)性溶質存在引起的沸點升高 ： /1? = ℃ 溫度差損失： //1//1/11 ??????? = + + 1 = ℃ Ⅰ 效液沸點： 11/1 ???tt = + = ℃ 第三次次進行熱量、物料衡算： 第一效： 1 0. 98 0. 7 ( 0. 5 0. 39 2) 0. 90 3? ? ? ? ? ? //0 0 1 0 2 W 1 2 1 1D r ( F C W C ) ( t t ) W r??? ? ? ? ??? （ 423） 第二效： 2 0. 98 0. 7 ( 0. 39 2 0. 32 ) 0. 92 9? ? ? ? ? ? //1 1 2 0 0 2 2 2W r F C ( t t ) W r??? ? ? ??? （ 424） 及 1W + 2W = W = 410 kg/h? （ 425） 聯(lián)立求解式（ 423）、（ 424）、（ 425），得： 1W = hkg/103? 2W = hkg/103? 0D = 410 /kg h? Ⅱ 效完成液的濃度： 02 2Fxx FW? ? = ? = ％ 各效所需傳熱面積： Ⅰ 效所需傳熱面積 A1 = 1//11QKt?= 00// t? = 23 Ⅱ 效所需傳熱面積 A2 = 2//22QKt?= 11// t? = 兩蒸發(fā)器的面積基本一致，故最終計算結果： 1W = hkg/103? 2W = hkg/103? 0D = 410 /kg h? 2x = ％ 1P = 65 kPa A 12AA2?? = m2 表 Ⅰ 效物料平衡表 輸入 （ kg/h） 輸出 （ kg/h） NaOH NaOH H2O (l) H2O (l) H2O (g) 總計 總計 24 表 Ⅱ 效物料平衡表 輸入 （ kg/h） 輸出 （ kg/h） NaOH NaOH H2O (l) H2O (l) H2O (g) 總計 總計 25 第五章 固堿工藝 固堿流程選擇 目前世界上比較典型的膜式片狀固堿工藝流程，大體上有三種。 由傳熱速率方程 Q KS t??可得： Ⅰ 效所需傳熱面積 A1 = 111QKt? = 0011 t? = Ⅱ 效所需傳熱面積 A2 = 222QKt? = 1122 t? = 試差計算 由于 Ⅰ 效、 Ⅱ 效蒸發(fā)器所需傳熱面積相差大于 4％，故需重新分配有效溫度差，進行試差計算?！?)。 設 Ⅰ 效加熱生蒸汽的量 0D kg/h 18 產生的二次蒸汽壓強 P1 = 100kPa，溫度 ?t ℃ ，密度 31 / m?? ，汽化潛熱 1r / kg? 。 最終將 ?0x 32％堿液濃縮至 ?1x 50％的總蒸發(fā)水量： 32%W F (1 )50%? ? ? = 410 kg/h? 初步估計各效蒸發(fā)水量，各效蒸發(fā)器蒸發(fā)水量一般可設 : 15 1W : 2W = 1:1 (41) 由于： 1W + 2W = W (42) 解得： 312W W 8 .3 1 6 1 0 k g / h? ? ? 由蒸發(fā)水量可初步計算第二效完成液濃度： 022Fxx FW? ? = 4434. 62 04 10 32 %4. 62 04 10 8. 31 68 10??? ? ? = ％ 各效傳熱溫度差的計算 已知加熱生蒸汽壓強 0P 500kPa? ， 查飽和水蒸汽表可得相應壓強下溫度 0t ? ℃ ，密度 30 / m?? ，汽化潛熱 0r / kg? ??11 。 此類蒸發(fā)器主要有： （ 1） 升膜式蒸發(fā)器 （ 2） 降膜式蒸發(fā)器 （ 3） 刮板式蒸發(fā)器 （ 4）直流式蒸發(fā)器 在這些蒸發(fā)器中，對于循環(huán)的蒸發(fā)器以自然循環(huán)的外熱式蒸發(fā)器與強制 循環(huán)的外循環(huán)式用的較多，而不循環(huán)式蒸發(fā)器則是近幾年開始逐漸廣泛使用的蒸發(fā)器，其主要原因是這些蒸發(fā)器都具有較高的傳熱效率，另外設備的加工制造及維修都比較容易。 其中， 前四種為自然循環(huán)蒸發(fā)器 。 由于生產要求的不同，蒸發(fā)設備有多種不同的結構型式。 其流程如圖所示 : 13 圖 雙效逆流蒸發(fā)流程 蒸發(fā)設備 蒸發(fā)設備的作用是使進入蒸發(fā)器的原料液被加熱，部分氣化，得到濃縮的完成液，同時需要排出二次蒸氣，并使之與所夾帶的液滴和霧沫相分離。其次是末效排出的蒸汽冷凝液溫度，逆流較順流要低，因此也增加了溫差，從而提高了蒸汽的熱利用率。 在加壓蒸發(fā)中，所得到的二次蒸氣溫度較高，可作為下一效的加熱蒸氣加以利用。從理論上來說，蒸發(fā)器的效數(shù)愈多，蒸汽被利用的次數(shù)就愈多，氣耗也就愈低，從而使生產運轉費降低，產品成本下降。 按二次蒸汽的利用情況可以分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)，若產生的二次蒸汽不加利用，直接經冷凝器冷凝后排出，這種操作稱為單效蒸發(fā)。 離子膜堿液蒸發(fā)的特點 離子膜電解液由于其堿液濃度高， NaOH 含量在 29％～ 35％之間，氯化鈉含量低， NaCl含量在 30～ 50mg/L 左右，氯酸鹽含量低， NaClO3 含量一般在 15～ 30mg/L,因此離子膜堿液蒸發(fā)具有以下特點： （ 1）流程簡單，易于操作 由于離子膜堿液僅含極微量的鹽，所以在其整個蒸發(fā)濃縮的過程中，即使是生產 99％的固堿，也無須除鹽。 11 第四章 電解液蒸發(fā) 蒸發(fā)概論 堿液蒸發(fā)的基本概念 不管是離子膜法還是隔膜法 生產的燒堿，如果需要提高濃度，就需要除去其中一部分水分，燒堿的濃縮一般采用的是蒸發(fā)操作。至此離子成功交換。 7 第三章 電解工段的物料衡算 離子膜交換原理 Donnon膜理論闡明了具有固定離子和對離子的膜有排斥外界溶液中某一離子的能力。 鹽水溫度 樹脂吸收速率隨溫度升高而加快，但溫度過高會造成樹脂強度下降，因此鹽水最佳控制溫度應在 (60+5)℃ 。目前鹽水的二次精制工藝都是螯合樹脂法，通常采用 2 或 3 臺樹脂 塔串聯(lián)，鹽水自上而下經過樹脂床，從塔底流出再到精鹽水池。m。 炭素管過濾器性質及工作要求 炭素管過濾器主要用于除掉鹽水的懸浮物。在水中溶解較慢并且不能激烈沖擊攪拌。進而影響鹽水的濃度。精制反應不穩(wěn)定會影響鈣、鎂離子絮凝，從而造成鹽水質量下降。粗鹽水溫度最好控制在 (65177。所以要求粗鹽水中 NaCl 的質量濃度應控制在 (307177。另外淡鹽水過堿量要求控制在，過高會加大一次精制反應難度，甚至造成一次鹽水發(fā)渾。如硅含量不合格，在鹽水精制過程中會 因無法除掉大量硅化合物，而造成鹽水二次精制困難，甚至使樹脂塔無法正常運行從而造成停車。原鹽不合格將加大生產難 4 度，甚至無法生產出合格的精制鹽水，質量指標見表 。離子膜法制燒堿工藝對精鹽水 各項指標的要求十分嚴格，精鹽水的各項指標見表 。鹽水中的游離氯會破壞螯合樹脂的結構，使之失去螯合作用；有機物會附著在螯合樹脂上，影響螯合樹脂的吸附效果，將嚴重影響精鹽水質量，對離子膜造成不可恢復的損傷，從而降低電流效率。將固體原鹽 (或搭配部分鹽鹵水 )與蒸發(fā)工段送來的回收鹽水、洗鹽泥回收的淡鹽水，按比例摻和、加熱、溶解成含氯化鈉的飽和水溶液，同時按原鹽中雜質含量連續(xù)加入適量的精制劑(氫氧化鈉、碳酸鈉和氯化鋇等 )，使鹽水中鈣、鎂、硫酸根等雜質離子分別生成難溶的沉淀物，然后加入助沉劑 (聚丙烯酸鈉等 )。離子膜法裝置占地較隔膜法裝置要少 40％－ 50％。離子膜法生產裝置排出的廢液、廢氣均能做到回收利用，達標排放，對環(huán)境幾乎沒有污染。由于離子膜法電解液濃度高，因此不需要蒸發(fā)工段即可獲得 30％以上的產品。我國的石墨陽極裝置每年尚有約 20 多萬 噸 的產量，國家已將其列入淘汰類工業(yè)生產能力。苛化法目前僅在少數(shù)地區(qū)采用，我國苛化法燒堿僅占總產量的 ％左右。通過進行初步設計的學習和訓練，從而將所學的知識由感性認識提高到理性認識，為以后工作奠定基礎。同時符合國家提倡的企業(yè) ―做大、做強、做優(yōu) ‖及 ―高新技術產業(yè)化、傳統(tǒng)產業(yè)高新技術化、優(yōu)化企業(yè)產品結構 ‖的產業(yè)政策，通過采用新技術、新工藝，提高產品質量，降低原料消耗，減少 ―三廢 ‖排放，實現(xiàn)清潔生產和循環(huán)經濟 ??1 。 caustic soda 。設