【正文】 進(jìn)入樹脂塔的鹽水流量取決于樹脂塔的尺寸和循環(huán) 所 需要的時(shí)間。 鹽水二次精制流程 一次鹽水經(jīng)檢驗(yàn)合格后，送 入二次 鹽水精制工段，在亞硫酸鈉槽內(nèi)配置好 5%亞硫酸鈉溶液加入一次精制鹽水，進(jìn)入一次鹽水槽。 然后開動(dòng)預(yù)涂泵，向過濾器內(nèi)送預(yù)涂液。這就開始了預(yù)涂。一次鹽水流量為設(shè)計(jì)流量，并讓過濾過鹽水返回一次鹽水罐，目的就是把有可能質(zhì)量不好的過濾鹽水返回一次鹽水罐， 此 過程一般稱為原液循環(huán)。 在過濾器出口的鹽水管路上，加入 31%鹽酸，經(jīng)過混合，使鹽酸和鹽水混合均勻后，送 pH 自動(dòng)分析儀，根據(jù)測得的 pH 值去自動(dòng)調(diào)節(jié)鹽酸的加入量、達(dá)到控制的目的。又要 連續(xù)不斷地從陽極液中排出部分淡鹽水。這種方法叫做真空脫氯法。 本次設(shè)計(jì)采用的是真空脫氯法。即： Cl2 十 H2 O HCIO+H+ +Cl－ (41) HClO H++ ClO－ (42) 脫氯就是一方面破壞以上的平衡關(guān)系，使上述的反應(yīng)朝著生成 C12 的方向進(jìn)行。由于采用破壞化學(xué)平衡和相平衡的方法不能完全使游離氯脫除，所以剩余微量的以 ClO 一 形式存在的游離氯，通過添加還原性物質(zhì)使之與具有氧化性的 ClO 一 反應(yīng)，20 就可以將淡鹽水中游離氯完全脫除 。氯水則送回談鹽水罐 [13]。 21 第五章 計(jì)算過程 建廠廠址選擇在呼和浩特，呼和浩特地區(qū)的水文地理?xiàng)l件 [14]： Ct ? P = %56?? (相對(duì) ) 又因?yàn)? Ct ? ? H(濕度 ) = 35 %67 % SS ??????? ? m m H V ?? ?? 所以空氣中水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為 56% 氧氣的體積分?jǐn)?shù)為 % 氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)為 % 一次精制鹽的計(jì)算 對(duì)原料鹽的粗算 由任務(wù)書要求知 NaOH 產(chǎn)量為 40kt/a，生產(chǎn)為 1 年 (330 天 )所以可知： hk m o lhkgakt / 2 6/ 0 5 0243 3 01040/40 6 ????? 設(shè)電解鹽水分解率為 46%，則生成 NaOH 所需 Nacl 的質(zhì)量為： 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式： 2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑ +H2↑ 可知所需 NaCl 為 : 3 7 94 4 2 6 ?? 進(jìn)入電解槽的 NaCl 質(zhì)量流量為： 6 0 4 2% 3 7 9 ?? 生產(chǎn)加入的原鹽為內(nèi)蒙古吉蘭泰鹽 [2]，其組分如下： 表 51 內(nèi)蒙古吉蘭泰鹽組分 ： 22 組分 氯化鈉 鈣離子 鎂離子 硫酸根離子 水不溶物 水分 含量 (%) 因此所需加入內(nèi)蒙古吉蘭泰鹽為： % ?? 因?yàn)樵邴}水精制過程中 NaCl 有損耗，所以設(shè)加入原鹽為理 論值的 倍，則： 應(yīng)該加入原鹽為： hk m o lhkg / ??? 其中含各物質(zhì)為： Ca2+= hm o l8 2 2 . 9 1 70 .3 6 %9 1 4 3 .6 8 3 ??? hk m o lhkg /1 1 ????? hk m o lhkg /????— hkg /% ???水不溶物 hkg /4 6 % 8 1 4 3 ???水分 對(duì)循環(huán)淡鹽水的計(jì)算 從脫氯工段循環(huán)淡鹽水中含 NaCl 為： =根據(jù)從脫氯塔流出的淡鹽水各物質(zhì)指標(biāo)，設(shè)定淡鹽水中各成分如下： 表 52 循環(huán)淡鹽水組分 成分 氯化鈉 氯酸鈉 氯氣 硫酸根 含量 (g/L) 200 則淡鹽水流量為： hm / 3?? 查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè) 無機(jī)卷》 [3]得， NaCl 溶液密度： 60℃時(shí)， ； 應(yīng)用內(nèi)插法可得： 200g/LNaCl 水溶液密度： 23 200200 1 ?? ????? 解可得：ρ 200= 對(duì)粗鹽水的計(jì)算 設(shè)粗鹽水質(zhì)量濃度為 310g/L 粗鹽水質(zhì)量為 =原鹽加入＋循環(huán)鹽 = %+=則流量 V 粗 =? 310=所以其中各物質(zhì)濃度為： Ca2+濃度 = Lg /5 8 ?? L/g0 4 8 2 ???? 濃度 Lg / 1 6SO 24 ???? 濃度 Lg / ???水不溶物濃度 Lg / a C l O 3 ????濃度 LgCl / ????濃度 60℃時(shí)， ； ρ =應(yīng)用內(nèi)插法可得： 310g/LNaCl 水溶液密度： 310310 74 ??????? 解得ρ 310=所以，粗鹽水總質(zhì)量為： = 表 53 粗鹽水各組分含量 24 成分 質(zhì)量流量 (kg/h) 濃度 (g/L) 氯化鈉 310 鈣離子 鎂離子 水不溶物 硫酸根離子 氯酸鈉 氯氣 水 合計(jì) 各雜質(zhì)的去除 主要是除去 Ca2+、 Mg2+、 SO4水不溶物。 應(yīng)用內(nèi)插法，在 60℃時(shí) NaOH 過量為 x。 則，懸浮物濃度為 ，應(yīng)沉降為： 所以，沉降 SS 質(zhì)量流量為： 對(duì)溶液 PH的調(diào)節(jié) 脫氯塔出來的淡鹽水 PH(~)取為 2，一次精制鹽水的 PH 為 10， 淡鹽水中 H+為： 則未調(diào)節(jié) PH值為： LCH /m 3—???? 查《無機(jī)化學(xué)》 P113 表 52 可得： 在 50℃時(shí)， 14W ??? 在 90℃時(shí)， ???WK 所以在 60℃時(shí)，應(yīng)用內(nèi)插法可得： W1314W 5060 ?? ??????— 解得： 60℃時(shí) ???WK PH=10 時(shí)， CH+=1010mol/L， 所以， Lm olCOH / 31013 ?? ????— 則需加入 NaOH 為： 103=NaOH 的質(zhì)量流量為： 加 入 32%NaOH 質(zhì)量流量為： 9 . 3 9 4 k g /h %323 . 0 0 6 k g /h ?? 損失量及循環(huán)量的計(jì)算 ①假設(shè)在泥鹽中損失的鹽量為 %，循環(huán)氯為 ％。 60℃時(shí)， ； ρ =； 應(yīng)用內(nèi)插法可得： 305g/LNaCl 水溶液密度： 305305 74 ?? ????? 28 解得：ρ 308= kg/m3 所以： 一次精制 鹽水中含水： = kg/h 損失鹽泥中含水： (247。 305= m3/h ⑤ 每小時(shí)共需 5%的 Na2SO3溶液： hkg /%5 . ??? ）（ 過濾（ 除水不溶物 SS） 除水不溶物使用α－纖維素，加入α－纖維素為 ， SS：α－纖維素 =1:1 添加 每小時(shí)過濾鹽水 ，則含 SS為： 則：每小時(shí)添加 －纖維素 。即 10－ 5mol/L 由于其含量對(duì)溶液 pH影響不大，故忽略。 表 55 二次精制鹽水物料平衡表 : 32 進(jìn)口物料 出口物料 輸入 成分 質(zhì)量流量 kg/h 濃度 (g/L) 輸出 成分 質(zhì)量流量 kg/h 濃度 (g/L) 氯化鈉 305 氯化鈉 303 鈣離子 鎂離子 硫酸跟離子 水不溶物 硫酸根離子 氯酸鈉 氯酸鈉 水 氯氣 水 合計(jì) 次氯酸 補(bǔ)充水 合計(jì) 一次鹽水 Q1（ 60℃）、 回收淡鹽水 Q2（ 30℃）、補(bǔ)充水 Q3（ 30℃）、加熱換熱 Q二次鹽水 Q5（ 60℃）、熱損失 Q6 查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè) 無機(jī)卷》知 60℃時(shí) NaCl 的比熱容 KJ/(), 31％HCl30℃是比熱 KJ/() 一次鹽帶入熱量 Q1 = 60 = 31％的 HCl帶入的熱量 Q2 = 30 = KJ/h 補(bǔ)充水 30℃時(shí)比熱 KJ/(), Q3= 30= KJ/h 換熱器帶入熱量 Q4，則由能量守恒 :總輸入 Q= 總輸出 Q=Q1+Q2+Q3+Q4=+Q4 二次鹽水帶出熱量 Q5= 60 = KJ/h 熱損失 Q6 設(shè)熱損失為二次精制系統(tǒng)輸入熱量的 1％則 Q6= 總輸出 Q Q = Q5+Q6 = + 總輸入 + Q4=+（ + Q4） 33 解得 Q4= KJ/h Q6= KJ/h 則總熱量 Q = KJ/h 表 56 二次鹽水能量平衡表 輸入 輸出 一次鹽水 Q1 KJ/h 31％ HCLQ2 補(bǔ)充水 Q3 KJ/h 熱損失 Q6 KJ/h KJ/h 換熱器 Q4 合計(jì) KJ/h KJ/h 合計(jì) KJ/h 電解槽工段的物料橫算 電化學(xué)反應(yīng)陽極： 2Cl－ － 2e → Cl2 ↑ 4OH－ － 4e → O2↑ +2H2O 6ClO－ ＋ 3H2O－ 6e → 2 +4Cl－ ＋ 6H＋ + O2↑ 陰極反應(yīng)： 2H2O + 2e → H2 ↑ +2OH－ 流入電解槽精制鹽水的計(jì)算 設(shè)電解液的規(guī)格 NaCl 200g/L ρ =℃ 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 ↑ + Cl2 ↑ Kmol/h: Kg/h: 34 設(shè)流出食鹽水中 NaClO3含 Kg/h，即生成 NaClO3為 ： – = Kg/h = 103 Kmol/h 3Cl2 + 6NaOH → NaClO3 + 5NaCl + H2O kmol/h 103 103 kg/h 設(shè) Kg/h 即 : Cl2 + H2O → HCl + HClO 根據(jù)反應(yīng) ： Cl2＋ H2O HCl＋ HClO kmol/h kg/h 由于電解率為 46％則 電解后流出食鹽水溶液中 NaCl 含量為： (1－ 46%)+ = kg/h 實(shí)際生產(chǎn) NaOH 為： － = kg/h Cl2在水中， 80℃時(shí)溶解度為 ； 90℃為 所以在 85℃時(shí)，溶解 度 為 (+)/2= g/100g 查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè) 無機(jī)卷》得， NaCl 溶液密度： 80℃時(shí)， ； =； 100℃時(shí)， ； 溶液ρ =應(yīng)用內(nèi)插法可得： 85℃， ： 8585 .31071 .2108485100 8085 ?? ????? 解可得：ρ 85=85℃， ： //8585 .4108 6 .3109 985100 8085 ?? ????? 解可得： ρ / =85℃， 200g/NaCl水溶液密度： 35 0 85? ???? ? 解可得：ρ =流出食鹽水溶液的體積流量 V=247。 鹽水過濾器規(guī)格年產(chǎn) 2 萬噸燒堿的鹽水過濾器的設(shè)備直徑為φ 1100mm(主 要根據(jù)過濾面積計(jì)算定 )，總長度為 4600mm。 裝入塔中樹脂量與該樹脂容量有關(guān)：裝入塔內(nèi)的樹脂一般為 ，填入高度39 大約是 1050mm。 脫氯塔選型 影響真空脫氯的因素較多。設(shè)備方面主要有：填料塔 及安裝的填料、除沫、噴淋裝置，真空泵及氣液分離。 真空脫氯塔的填料 一般以拉西環(huán)作為主體，瓷環(huán)占相當(dāng)大的比例。鮑爾環(huán)的氣液分布較拉西環(huán)均勻，兩相接觸面積增大，傳質(zhì)效率隨之提高。 利用廢棄金屬陽極網(wǎng)經(jīng)加工可以形成類似卡依填料和θ網(wǎng)環(huán)的填料。 計(jì)量泵的選擇 ① 確定壓力：所選取計(jì)量泵的額定壓力要略高于所需要的實(shí)際最高壓力，一般高出 10～ 20％?？紤]到經(jīng)濟(jì)實(shí)用，建議計(jì)量泵的實(shí)際需要流量選擇為計(jì)量泵額定流量的 70～90％。 泵工作時(shí)，需要注意以下兩個(gè)方面： ① 盡可能要求在高 效區(qū)內(nèi)，也就是在臨界真空度或臨界排氣壓力的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。汽蝕會(huì)導(dǎo)致泵體、葉輪等零件的損壞，以致泵無法工作。 如果只作真空泵用，則選用單作用泵比較好。 二、根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量選擇真空泵 初步選定了泵的類型之后，對(duì)于真空泵，還要根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量來選用泵的型號(hào) 。 由于使用氯化鋇法，氯化鋇消耗過大，并且 氯化鋇法面臨積渣問題，而 且 收集硫酸 鋇 須有一套裝置 (漿液干燥機(jī) )，所產(chǎn)硫酸 鋇 純度、白度不夠高，經(jīng) 濟(jì)價(jià)值低 ，所以正在逐漸的被淘汰 ，隨著氯堿產(chǎn)能的大幅提高，膜法受到越來越多的廠家所推