【正文】 高的電流密度下穩(wěn)定運(yùn)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(chǎn)中操作更加靈活。 nBiTAC 電解槽另外一個(gè)顯著的特點(diǎn)是，它的溢流模式和單元頂部的獨(dú)特結(jié)構(gòu)提高了離子膜的使用壽命。將陽(yáng)極、陰極以及離子膜排列兩個(gè)端板之間（稱(chēng)作端陽(yáng)極和端陰極），端板通過(guò)拉桿組裝壓緊，同時(shí)可防止組裝的電解槽產(chǎn)生泄漏。 28 （ 3）粒狀固堿 將熔融堿通過(guò)造粒塔制成直徑約為 ～ ，自由落體，與塔底進(jìn)入的干燥空氣逆向流動(dòng)，冷卻凝固而得。但目前桶裝固堿仍是國(guó)內(nèi)一種主要的固堿生產(chǎn)方式。 進(jìn)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(zhì)量分?jǐn)?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(jìn)料堿液：濃度 3x = 50％，流量 F = 410 kg/h? 已知逆流進(jìn)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(zhì)存在引起的沸點(diǎn)升高 /1? = ℃ 溫度差損失： //1//1/11 ??????? = + + 1 = ℃ Ⅰ 效液沸點(diǎn)： 11/1 ???tt = + = ℃ 再次進(jìn)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(jì)算結(jié)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(diǎn)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(shí)水蒸汽壓強(qiáng) 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(qiáng)即為 1p ，該操作壓強(qiáng)下溶液沸點(diǎn)： 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(zhì)存在引起的沸點(diǎn)升高 ： /1? = ℃ 溫度差損失： //1//1/11 ??????? = + + 1 = ℃ Ⅰ 效液沸點(diǎn)： 11/1 ???tt = + = ℃ 第三次次進(jìn)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(jì)算結(jié)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(jì) 總計(jì) 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(jì) 總計(jì) 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(jì)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(jìn)行試差計(jì)算?！?)。 設(shè) Ⅰ 效加熱生蒸汽的量 0D kg/h 18 產(chǎn)生的二次蒸汽壓強(qiáng) 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(jì)各效蒸發(fā)水量，各效蒸發(fā)器蒸發(fā)水量一般可設(shè) : 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(jì)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(jì)算 已知加熱生蒸汽壓強(qiáng) 0P 500kPa? ， 查飽和水蒸汽表可得相應(yīng)壓強(qiáng)下溫度 0t ? ℃ ，密度 30 / m?? ，汽化潛熱 0r / kg? ??11 。 此類(lèi)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(duì)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(qiáng)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(kāi)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(shè)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(chǎn)要求的不同，蒸發(fā)設(shè)備有多種不同的結(jié)構(gòu)型式。 其流程如圖所示 : 13 圖 雙效逆流蒸發(fā)流程 蒸發(fā)設(shè)備 蒸發(fā)設(shè)備的作用是使進(jìn)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(shí)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(lái)說(shuō)，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(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)降低，產(chǎn)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(chǎn)生的二次蒸汽不加利用，直接經(jīng)冷凝器冷凝后排出，這種操作稱(chēng)為單效蒸發(fā)。 離子膜堿液蒸發(fā)的特點(diǎn) 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(diǎn)： （ 1）流程簡(jiǎn)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(gè)蒸發(fā)濃縮的過(guò)程中，即使是生產(chǎn) 99％的固堿，也無(wú)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(chǎn)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(duì)離子的膜有排斥外界溶液中某一離子的能力。 鹽水溫度 樹(shù)脂吸收速率隨溫度升高而加快，但溫度過(guò)高會(huì)造成樹(shù)脂強(qiáng)度下降，因此鹽水最佳控制溫度應(yīng)在 (60+5)℃ 。目前鹽水的二次精制工藝都是螯合樹(shù)脂法，通常采用 2 或 3 臺(tái)樹(shù)脂 塔串聯(lián)，鹽水自上而下經(jīng)過(guò)樹(shù)脂床，從塔底流出再到精鹽水池。m。 炭素管過(guò)濾器性質(zhì)及工作要求 炭素管過(guò)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(jìn)而影響鹽水的濃度。精制反應(yīng)不穩(wěn)定會(huì)影響鈣、鎂離子絮凝，從而造成鹽水質(zhì)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(zhì)量濃度應(yīng)控制在 (307177。另外淡鹽水過(guò)堿量要求控制在，過(guò)高會(huì)加大一次精制反應(yīng)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(guò)程中會(huì) 因無(wú)法除掉大量硅化合物，而造成鹽水二次精制困難，甚至使樹(shù)脂塔無(wú)法正常運(yùn)行從而造成停車(chē)。原鹽不合格將加大生產(chǎn)難 4 度，甚至無(wú)法生產(chǎn)出合格的精制鹽水，質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表 。離子膜法制燒堿工藝對(duì)精鹽水 各項(xiàng)指標(biāo)的要求十分嚴(yán)格，精鹽水的各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)表 。鹽水中的游離氯會(huì)破壞螯合樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)，使之失去螯合作用；有機(jī)物會(huì)附著在螯合樹(shù)脂上，影響螯合樹(shù)脂的吸附效果，將嚴(yán)重影響精鹽水質(zhì)量，對(duì)離子膜造成不可恢復(fù)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(lái)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(shí)按原鹽中雜質(zhì)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(zhì)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(chǎn)裝置排出的廢液、廢氣均能做到回收利用，達(dá)標(biāo)排放，對(duì)環(huán)境幾乎沒(méi)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(chǎn)品。我國(guó)的石墨陽(yáng)極裝置每年尚有約 20 多萬(wàn) 噸 的產(chǎn)量，國(guó)家已將其列入淘汰類(lèi)工業(yè)生產(chǎn)能力。苛化法目前僅在少數(shù)地區(qū)采用，我國(guó)苛化法燒堿僅占總產(chǎn)量的 ％左右。通過(guò)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，從而將所學(xué)的知識(shí)由感性認(rèn)識(shí)提高到理性認(rèn)識(shí)，為以后工作奠定基礎(chǔ)。同時(shí)符合國(guó)家提倡的企業(yè) ―做大、做強(qiáng)、做優(yōu) ‖及 ―高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)高新技術(shù)化、優(yōu)化企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu) ‖的產(chǎn)業(yè)政策，通過(guò)采用新技術(shù)、新工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低原料消耗，減少 ―三廢 ‖排放，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì) ??1 。 caustic soda 。設(shè)