【正文】 護(hù)措施鹽酸是氯堿生產(chǎn)中的潮產(chǎn)物之一，它對(duì)設(shè)備及管道也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，對(duì)它的防腐也是必不可少的。但是不耐還原性酸(如硫酸、鹽酸)的腐蝕。當(dāng)氯氣壓縮機(jī)出口溫度大于90℃( MPaG，出口溫度達(dá)120℃以上)，壓縮機(jī)及其后的冷卻器材質(zhì)則不能選用碳鋼材質(zhì)。氯的化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，常溫干燥(含水100106，無(wú)嚴(yán)格劃分)時(shí)，氯對(duì)大多數(shù)金屬的腐蝕都很輕，但當(dāng)溫度升高時(shí)氯對(duì)金屬的腐蝕則會(huì)加劇。11工藝設(shè)備和道路間距離第八章 氯堿生產(chǎn)中的防腐及三廢處理 氯堿行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的工藝介質(zhì)及產(chǎn)品（例如NaOH、濕Cl飽和鹽水、HCl、H2SO4等）均具有極強(qiáng)的腐蝕性。（4）要盡可能地縮短設(shè)備間管線。廠房平面布置見圖紙。6. 管線布置 管網(wǎng)布置和敷設(shè)方式對(duì)生產(chǎn)動(dòng)力消耗及投資具有重要意義。2. 滿足安全和衛(wèi)生要求(1) 廠區(qū)布置應(yīng)嚴(yán)格遵守防火、衛(wèi)生等安全規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定；(2) 火災(zāi)危險(xiǎn)性大的車間與其他車間之間應(yīng)按規(guī)定安全距離設(shè)計(jì)；(3) 經(jīng)常散發(fā)可燃?xì)怏w的場(chǎng)所，應(yīng)遠(yuǎn)離各類明火源；(4) 火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)性較大和散發(fā)有毒有害氣體的車間、裝置，應(yīng)盡量采用露天或半敞開的布置；(5) 環(huán)境潔凈要求高的工廠應(yīng)與污染源保持較大的距離。（7）水文：工廠需水量大，故廠址應(yīng)靠近水量充足和水質(zhì)良好的水源，以滿足工廠生產(chǎn)和生活用水及排水，靠近河流但避開洪水地段。廠區(qū)的面積、形狀和其它流程合理需要，廠區(qū)要留有發(fā)展的余地。、施工人數(shù)、臨建安排等因素考慮。（7）用地要求 ，盡量少占耕地。因此，廠址必須靠近水源充足和水質(zhì)良好的水源。公路運(yùn)輸可用做鐵路運(yùn)輸和水運(yùn)的補(bǔ)充。b.（3）氣候 氣候條件也會(huì)影響建廠的經(jīng)濟(jì)效益。廠址選擇的好壞對(duì)工廠的建設(shè)進(jìn)度、投資數(shù)量、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境保護(hù)等方面關(guān)系密切，所以它是基本建設(shè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)由于只是對(duì)燒堿生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)工段進(jìn)行設(shè)計(jì)，全面的經(jīng)濟(jì)核算不好進(jìn)行，因此只對(duì)生產(chǎn)消耗和生產(chǎn)成果兩方面進(jìn)行核算。大型企業(yè)一般實(shí)行廠級(jí)、車間、班組三級(jí)核算，中、小型企業(yè)一般實(shí)行廠級(jí)、車間二級(jí)核算或廠級(jí)一級(jí)核算。各項(xiàng)核算內(nèi)容通過(guò)一系列技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)。企業(yè)經(jīng)濟(jì)核算包括生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全過(guò)程的核算，主要是：①生產(chǎn)消耗的核算,又稱生產(chǎn)成本的核算,包括物質(zhì)消耗與勞動(dòng)消耗兩方面。實(shí)際流速u=，所以設(shè)計(jì)選擇的管道規(guī)格符合要求。實(shí)際流速u=，所以設(shè)計(jì)選擇的管道規(guī)格符合要求。實(shí)際流速u= m/s40m/s，所以設(shè)計(jì)選擇的管道規(guī)格符合要求。 其他設(shè)備的選型(1)精鹽水泵的選型 精鹽水的密度為：ρ=1132kg/m3精鹽水的體積流量為：Vs=W/ρ=參考《中國(guó)化工機(jī)械設(shè)備大全》，選擇型號(hào)為：150FB22A化工耐腐蝕泵， m3/h，數(shù)量為2臺(tái)并聯(lián)。 氫鹽換熱器的規(guī)格及參數(shù)參數(shù)數(shù)量參數(shù)數(shù)量公稱直徑500mm管子尺寸Φ25公稱壓強(qiáng)管長(zhǎng)公稱面積80m2管子總數(shù)172管程數(shù)2管程管子排列方法正三角形排列實(shí)際傳熱面積：So=nπdo()=172()= m2 鹽水預(yù)熱器的選型由于采用水蒸氣冷凝成水作為加熱方式，為了使冷凝水能夠順利排出，水蒸氣走殼程；又由于精鹽水容易結(jié)垢，為方便清洗，精鹽水走管程。而精鹽水因?yàn)槿菀捉Y(jié)垢，為了方便清洗，選擇精鹽水走管程。則有N1=。所以在設(shè)計(jì)電解槽時(shí)，應(yīng)按照電解槽部件的更換周期計(jì)算出必要的備用電解槽。40=（kJ）(4) 陰極90℃堿液帶走熱量Q4由《氯堿工業(yè)理化手冊(cè)》查得，90℃電解堿液的比熱容為：CP=(kg.℃)，則：Q4=90=（kJ）(5) 90℃，%濕氯氣帶走的熱量Q590℃水的比熱容為：CP=(kg.℃)，90℃氯氣的比熱容為：CP=（kg.℃），則濕氯氣帶走的熱量為：Q5=%90+%90=（kJ）(6) 90℃,%濕氫氣帶走的熱量Q690℃水的比熱容為：CP=(kg.℃)，90℃氫氣的比熱容為：CP=（kg.℃），則濕氫氣帶走的熱量為：Q6=%90+%90=（kJ）(7)水蒸汽帶走熱量Q790℃水的蒸發(fā)熱為：579 kcal/kg，水蒸氣的量包括濕氫氣和濕氯氣中水汽的量，則水蒸氣的潛熱為：Q7= [I1(%)+I2(%)]579= [%+%]579=（kJ）(8) 電解槽散熱損失和其它損失Q8=Q1+Q2（Q3+Q4+Q5+Q6+Q7）=+（++++=（kJ）： 電解槽的熱量衡算結(jié)果進(jìn)入電解槽的熱量（kJ）帶出電解槽的熱量（kJ）90℃精鹽水Q1分解NaCl消耗的熱量Q3電能Q2電解堿液Q4濕氯氣Q5濕氫氣Q6水蒸氣潛熱Q7系統(tǒng)熱損失Q8合計(jì)合計(jì)第四章 主要設(shè)備的工藝計(jì)算與選型 電解槽數(shù)量的估算電解槽是在低電壓、大電流下進(jìn)行操作。即：(4) 出氫鹽換熱器的冷凝水含量：。④自動(dòng)分析 為及時(shí)、準(zhǔn)確觀測(cè)精鹽水、電解液、氫氣和氯氣的含量，保證連續(xù)生產(chǎn)的可靠性，設(shè)計(jì)上要求增設(shè)自動(dòng)分析器，如測(cè)量氯化鈉濃度的氯化鈉自動(dòng)分析器；測(cè)量氫氧化鈉濃度的氫氧化鈉自動(dòng)分析器；測(cè)量氫氣組成的氣動(dòng)式自動(dòng)分析器；測(cè)量氯氣組成的氣動(dòng)式自動(dòng)分析器。 電解操作指標(biāo)與生產(chǎn)控制點(diǎn)分析（1）電解工藝指標(biāo)　 為了保證電解的順利進(jìn)行，對(duì)于隔膜法電解工藝有一定的工藝指標(biāo)。電流效率隨電流密度的增加而增加，電流密度每增加100A/dm2,%。精鹽水中的NaCl含量高，可降低Cl2在鹽水中的溶解度，減少陽(yáng)極室的副反應(yīng)。影響電流效率的因素有很多，如鹽水質(zhì)量（鹽水濃度、鹽水中Ca2+、Mg2+、SO42等雜質(zhì)的含量，鹽水的pH值等）、鹽水溫度、電解液濃度、隔膜吸附質(zhì)量、電流密度大小、電流波動(dòng)情況以及電解槽絕緣好壞等都會(huì)影響電流效率。為防止空氣與氫氣混合發(fā)生爆炸，一般電解槽氫氣系統(tǒng)都是保持微正壓49~98Pa下操作。通常堿液成分控制在如下范圍：NaOH含量：130~145 g/LNaCl含量： 175~210 g/L(4) 氯氣的純度及壓力 氯氣是有毒氣體，不允許泄露，要保證電解槽、管道等連接處的密封，氯氣總管的壓力采用微負(fù)壓49~98Pa下操作。(3) 鹽水的流量與堿液濃度 鹽水流量的大小會(huì)對(duì)電解過(guò)程帶來(lái)較大的影響。在生產(chǎn)中，一般采用添加過(guò)量的Na2CO3和NaOH除去Ca2+、Mg2+雜質(zhì)；為了控制SO42的含量，采用加入氯化鋇的方法。工業(yè)生產(chǎn)上電解液采用的是NaCl的飽和溶液，其質(zhì)量濃度為(315 177。電解生成的氯氣從電解槽頂部出口支管導(dǎo)入氯氣總管，送氯氣處理工序；氫氣從陰極箱上部出口支管導(dǎo)入氫氣總管，送氫氣處理工序。目前國(guó)內(nèi)大、中型氯堿廠都普遍使用化工部第八設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的C30Ⅲ型金屬陽(yáng)極隔膜電解槽。石棉是一種硅酸鹽纖維狀礦物質(zhì)，具有耐酸耐堿的特性，能夠比較全面地滿足上述要求，所以自20世紀(jì)20年代以來(lái)一直使用石棉作為隔膜材料。為了便于吸附隔膜及易于使氫氣和電解液流出，立式隔膜電解槽的陰極一般采用鐵絲編成網(wǎng)狀，也有用沖孔鐵板。 陰極材料陰極材料要具有耐氯化鈉、氫氧化鈉的腐蝕，導(dǎo)電性能良好，且氫在電極上的過(guò)電位要低等特點(diǎn)。（4）使用壽命長(zhǎng) 金屬陽(yáng)極耐堿和氯的腐蝕并可更換涂層，使用壽命可達(dá)10年以上。（2）產(chǎn)品質(zhì)量好 金屬陽(yáng)極性能穩(wěn)定，堿液無(wú)色透明，濃度高，氯氣中無(wú)CO、CO2等雜質(zhì)，純度高。h)電能效率為：η=100%=% 電極和隔膜材料的選擇 陽(yáng)極材料由于電解槽的陽(yáng)極是直接地持續(xù)地與化學(xué)性質(zhì)十分活潑，且腐蝕性較強(qiáng)的濕氯氣、鹽酸和次氯酸等接觸，因此陽(yáng)極材料應(yīng)具有較強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕性，同時(shí)具有對(duì)氯的過(guò)電壓低，導(dǎo)電性能良好，機(jī)械強(qiáng)度高而且易于加工，來(lái)源廣泛和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。ηI也可以寫成:η=而理論上生產(chǎn)1t氫氧化鈉時(shí)消耗的電量為：Q0== GC，耗用的電能為：W0== 電壓效率及槽電壓（1）理論分壓 為了增大食鹽水的電導(dǎo)和減少氯在食鹽水中的溶解以抑制副反應(yīng),電解時(shí)常常采用濃度高的接近于飽和的食鹽水，含氯化鈉約為300330㎏/,。Cl2 + H2O === HClO + HClClO + 2[H] === Cl + H2O副反應(yīng)的發(fā)生，不但會(huì)降低堿和氯的產(chǎn)量，而且還會(huì)降低電流效率。目前，工業(yè)上較多使用的是立式隔膜電解槽。離子膜法師20世紀(jì)70年代發(fā)展的新技術(shù)，其電極反應(yīng)與隔膜法的完全相同，但用離子交換膜代替石棉隔膜，離子交換膜反應(yīng)器組裝靈活，單原料進(jìn)入和產(chǎn)物排放用的管道很多，此外因受到離子膜尺寸的限制，反應(yīng)器單元的生產(chǎn)能力較小。電解法生產(chǎn)燒堿，根據(jù)電解槽結(jié)構(gòu)、電極材料和隔膜材料的不同可分為水銀法、隔膜法和離子交換膜法。一般情況下，發(fā)展中國(guó)家工業(yè)發(fā)展的初期用氯量較少，由于氯氣又不宜長(zhǎng)途運(yùn)輸，所以總是以氯氣需用量來(lái)決定燒堿產(chǎn)量，往往出現(xiàn)燒堿短缺。通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)設(shè)備，提高電解槽的電能效率和堿液蒸發(fā)熱能的利用率，來(lái)降低燒堿的電耗和蒸汽消耗。電解法生產(chǎn)燒堿除原料易得、生產(chǎn)流程較短外，主要有以下三個(gè)特點(diǎn)。美、日、歐大型氯堿企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向精細(xì)化工升級(jí)，其長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略就是發(fā)展精細(xì)化工，不斷提高產(chǎn)品精細(xì)化率。第二，以聯(lián)合兼并等方式，向大型規(guī)模發(fā)展。美、日、歐三個(gè)地區(qū)大體上占世界總產(chǎn)量的73%，預(yù)計(jì)到2000年美國(guó)和歐洲的燒堿產(chǎn)量為2170萬(wàn)噸，由原來(lái)占63%的比例降為48%。造成我國(guó)有機(jī)氯產(chǎn)品大量進(jìn)口的主要原因在于國(guó)內(nèi)原料路線及生產(chǎn)工藝落后，生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品成本高和質(zhì)量差，競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)進(jìn)口產(chǎn)品。生產(chǎn)聚氯乙烯耗氯量約占氯總消耗量的22%。因此，如何合理開發(fā)生產(chǎn)氯產(chǎn)品，搞好氯堿平衡是當(dāng)前需深入研究和認(rèn)真探討的重要課題（3）氯產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)問(wèn)題 目前我國(guó)的氯產(chǎn)品主要有無(wú)機(jī)氯產(chǎn)品和有機(jī)氯產(chǎn)品。而且國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上氯產(chǎn)品需求旺盛，而燒堿市場(chǎng)疲軟，目前我國(guó)成為世界上唯一有燒堿過(guò)剩需要出口，卻需要大量進(jìn)口氯產(chǎn)品的國(guó)家，估計(jì)今后這種氯與堿的供求不平衡還將會(huì)繼續(xù)進(jìn)一步擴(kuò)大。目前我國(guó)的燒堿生產(chǎn)中，%，%。隨著離子膜法新裝置的建成，造成嚴(yán)重環(huán)境污染的水銀法已停止生產(chǎn)，苛化法的產(chǎn)量也相當(dāng)少，我國(guó)目前燒堿的主要生產(chǎn)方法是隔膜法和離子膜法。目前我國(guó)的燒堿企業(yè)有200多家，裝置規(guī)模普遍較小，生產(chǎn)能力超過(guò)100 kt/a的生產(chǎn)企業(yè)只有24家。氯氣易液化，可溶于水，易溶于有機(jī)溶液。常用作為強(qiáng)氧化劑與氯化劑。主要化學(xué)性質(zhì)為高燃燒性和還原性。純氫氧化鈉的物理性質(zhì)如下：分子式 NaOH分子量 熔點(diǎn) 318 .4℃沸點(diǎn) 1399℃折射率 熔融熱 溶解度 109比熱容 （g電解法是采用電解食鹽（NaCl）水的方法生產(chǎn)燒堿，在制得燒堿的同時(shí)還生產(chǎn)氯氣(Cl2)和氫氣(H2)，所以工業(yè)上電解法生產(chǎn)燒堿也稱氯堿工業(yè)。第一章 綜 述燒堿（NaOH）即氫氧化鈉，俗稱火堿、苛性鈉。氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，它的產(chǎn)品除應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)本身外，還廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)、紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)以及公用事業(yè)。工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來(lái)制取NaOH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)，即工業(yè)上電解法生產(chǎn)燒堿也稱氯堿工業(yè)。目前國(guó)內(nèi)主要采用隔膜電解法制燒堿，而電解工段是電解食鹽水生產(chǎn)氯氣、氫氣、燒堿的主要工段，因此電解工段的工藝設(shè)計(jì)至關(guān)重要?？粱ㄊ怯眉儔A（Na2CO3）和石灰乳（Ca(OH)2）通過(guò)苛化反應(yīng)生成燒堿而得名，也叫石灰苛化法。其溶液呈強(qiáng)堿性，腐蝕性極強(qiáng)。故應(yīng)放置在干燥的環(huán)境中，也可用于干燥氣體。在各種液體中溶解甚微，難于液化，液態(tài)時(shí)為無(wú)色透明液體，有超導(dǎo)性質(zhì)。經(jīng)壓縮可液化為金黃色液態(tài)氯。氯在早期作為造紙、紡織工業(yè)的漂白劑。如此快速的增長(zhǎng)，使國(guó)內(nèi)燒堿市場(chǎng)趨于飽和狀態(tài)，而且這種擴(kuò)建熱潮目前還在繼續(xù)，齊魯石化公司氯堿廠正在擴(kuò)建的200 kt/a的離子膜裝置，上海氯堿化工股份有限公司計(jì)劃再建400 kt/a的裝置，其他的一些廠家的計(jì)劃項(xiàng)目估計(jì)還有700 kt/a, 如果這些計(jì)劃項(xiàng)目得以實(shí)施，我國(guó)的燒堿生產(chǎn)能力將達(dá)到近10 000 kt/a。2001年在生產(chǎn)燒堿的同時(shí)，產(chǎn)出氯氣6 280 kt；2002年則同時(shí)產(chǎn)出氯氣7 120 kt。近幾年，我國(guó)的氯堿生產(chǎn)工藝雖然有了較大變化，采用先進(jìn)生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)裝置逐年增加，但是，總的來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)工藝與國(guó)外相比相對(duì)落后，再加上其他的一些因素，生產(chǎn)成本普遍偏高。近十幾年來(lái)由于我國(guó)氯堿工業(yè)的盲目擴(kuò)建，使燒堿產(chǎn)能增長(zhǎng)過(guò)快，而下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，氯與堿的需求不平衡問(wèn)題越來(lái)越突顯。目前國(guó)內(nèi)氯產(chǎn)品市場(chǎng)呈現(xiàn)出需求旺盛而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)供應(yīng)不足的現(xiàn)象，為數(shù)不少的氯產(chǎn)品全部或大量從國(guó)外進(jìn)口。盡管如此，我國(guó)的無(wú)機(jī)氯產(chǎn)品的耗氯量依然占據(jù)我國(guó)氯產(chǎn)品耗氯總量的54%（包括鹽酸和其他無(wú)機(jī)氯化物），其余46%用于生產(chǎn)有機(jī)氯化物（包括聚氯乙烯、氯乙酸和氯丁橡膠等）。和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的有機(jī)氯產(chǎn)品所占比例小，但這并不說(shuō)明我國(guó)有機(jī)氯產(chǎn)品需求少，事實(shí)上，我國(guó)這幾年進(jìn)口的有機(jī)氯產(chǎn)品占國(guó)內(nèi)總用氯量的20%以上。1997年世界燒堿生產(chǎn)能力有所增長(zhǎng)，約為5075萬(wàn)噸，產(chǎn)量約為4340萬(wàn)噸，2000年預(yù)測(cè)生產(chǎn)能力約為5