【正文】 電解堿液集中槽 電解液集中槽的貯液時間常以精鹽水高位槽貯液時間為依據(jù)，對于大型企業(yè)取。 精鹽水高位槽 根據(jù)實際經(jīng)驗， 中小 型企業(yè)取 小時。 襯貼 :在底漆開始凝膠時 ,鋪貼表面氈 ,要求氈鋪貼平整 ,不得出現(xiàn)懸空、起皺和氣泡。 制作工藝 1 膠料配制 首先稱取定量的樹脂 ,準(zhǔn)確稱取引發(fā)劑和促進劑。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1所示。 結(jié)構(gòu)設(shè)計 在 大多數(shù)手糊法玻璃鋼制作工藝中 ,采用的結(jié)構(gòu)為膠衣層、增強層及外表層。其中 ,樹脂采用ＭＦＥ 3 型乙烯基酯不飽和聚酯樹脂 (華昌聚合物有限公司產(chǎn)品 ),增強材料采用 中堿玻璃纖維布、短切氈、表面氈、玻璃鱗片及適 當(dāng)?shù)妮o料 ,采用優(yōu)良的施工工藝將它們復(fù)合制作成整體玻璃鋼 (ＦＲＰ )防腐蝕構(gòu)造。 oC，氫氣在 90oC 時的平均熱容為 oC； 08 5OH 2 ???P Pa 查得 12,20,5 ???? ???A 陽極液： % ?C 陰極液： %30oNaOH ?C 陰極液上方水蒸氣壓降： a O H ??????? ?? CP陰 mmHg= 查得 H2在 90 oC 時，水蒸氣分壓為 mmHg 60 59 6OH 2 ????P Pa 6 7 2 4 6 0 0 1 3H 2 ????P Pa 6 7 2 2/ 4 6 0 22222 HHOHOH ????? NPPN kmol 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 2 ???m kg 陽極上方水蒸氣壓降： 0 a C l ?????? ?ACP陽 mmHg= Pa )(OH 2 ????P Pa= mmHg 5 3 7 3 3) 1 97 6 0(2Cl ????P Pa= mmHg ????? NPPN kmol 2 ???m kg 送入電解槽鹽水量 以生產(chǎn) 1 噸成品計，鹽耗考慮為 3kg，即 2％。流量過大，則陰極液中氫氧化鈉的濃度太低，需要較多的蒸汽才能將其濃縮為成品。生產(chǎn) 中采用湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 隔膜 (或離子膜 )將陰、陽極隔開阻止 Cl或 OH遷移及采用較高操作溫度降低 Cl2在 水中的溶解度 ,以減少氯氣與燒堿的作用等來提高電能的利用率和保證產(chǎn)品質(zhì)量。由于 陰極 上有隔膜，而且陽極室的液位比陰極室高，所以可以阻止 H 2 跟 Cl 2 混合，以免引起爆炸。更多見的比較復(fù)雜的情況 是電解槽中陰、陽極室的電解液組成不同。所以此法已逐漸減少使用 ， 生產(chǎn)過程中水銀的流失。與發(fā)達國家相比，我國離子膜法生產(chǎn)工藝存在連續(xù)運 行時間短、能耗偏高的問題，鑒于此，根據(jù)我國燒堿消費水平和氯堿生產(chǎn)裝置的現(xiàn)狀，金屬陽極隔膜電解槽與離子膜電解槽將較長時間在我國共存。由于離子膜的高選擇透過性，使其可以得到高純度的電解液，其中氫氧化鈉與氯化鈉的含量 (‘ I，下同 )分別為 32％、 0． 004％，該電解液可直接作為產(chǎn)品出售，而隔膜電解液中氫氧化鈉與氯化鈉的含量分別為10． 8％、 16． 4％，需進一步濃縮除鹽。 表 12 淡鹽水規(guī)格表 單位 NaCl Na2SO4 NaClO3 H2O NaOH HClO g/L wt％ 210 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 技術(shù)指標(biāo) [9] （ 1）氯氣規(guī)格，見表 13。避免產(chǎn)生粉塵。與酸接觸能發(fā)生劇烈反應(yīng)，放出大量的熱，能腐蝕金屬，浸蝕某些塑 料、橡膠、和涂料。由于鐵的耐氯化鈉、氫氧化鈉等的腐蝕性好且具有導(dǎo)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。為此可以在石棉中加入樹脂作為增強材料，或以樹脂為主體做成微孔隔膜，在穩(wěn)定性和機械強度方面都有很大改進。 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 [4] A． 隔 膜 為防止陰、陽兩極產(chǎn)物混合，避免可能發(fā)生的有害反應(yīng)，在電解槽中，基本上都用隔膜將陰、陽極室隔開。除 DSA 涂層質(zhì)量、性能差異等原因外，主要是由于多年來 DSA 技術(shù)不配套，推廣應(yīng)用不力，僅有少數(shù)幾家企業(yè)采用擴張陽極、改性隔膜配活性陰極等配套技術(shù)。而我國除齊魯使用的是從國外引進的 20 萬 t/a MDC55型世界先進槽型外，其余都采用國產(chǎn)槽，大槽型有阜新化工設(shè)備有限責(zé)任公司生產(chǎn)的 KD55型擴張陽極電解槽，上海氯堿使用的 C47 型槽，其余多使用 30 型、 25 型 、 l6 型等，相當(dāng)一部分中小型氯堿廠使用 8 型、 4 型甚至還有使用 3 型、 2 型的小型槽。 燒堿總體經(jīng)營狀況較好 。本設(shè)計說明書包括：燒堿生產(chǎn)中電解原理與生產(chǎn)工藝流程的論證，物料與熱量衡算，主體設(shè)備的設(shè)計與選型，以及車間人員布置原則，防腐安全等內(nèi)容。與發(fā)達國家相比，我國離子膜法生產(chǎn)工藝存在連續(xù)運行時間短、能耗偏高的問題，鑒于此，根據(jù)我國燒堿消費水平和氯堿生產(chǎn)裝置的現(xiàn)狀，金屬陽極隔膜電解槽與離子膜電解槽將 較長時間在我國共存。盡管離子膜法制堿技術(shù)發(fā)展迅猛 ,但隔膜法制堿技術(shù)要退出歷史舞臺還需較長的時間。通過設(shè)計我們完成了 10 萬噸級別的燒堿的產(chǎn)生工藝設(shè)計。產(chǎn)品出口勢頭很猛 ,企業(yè)參與國際市場競爭的能力越來越強。國外先進氯堿廠大多采用先進的電解槽制作技術(shù)，即三元或四元擴張式金屬陽極、活性陰極和改良型的非石棉類隔膜以及采用小極距等降低電解電壓降的措施，降低了能耗，如美國鉆石公司使用改性隔膜、擴張陽極與活性陰極電解槽，噸堿電耗 2 100 kW 國內(nèi) 金屬陽極隔膜電解槽 的現(xiàn)狀 【 3】 目前我國電解法氯堿廠有 230 余家，其中隔膜法 200 家左右。隔膜需有一定的孔隙率，能使離子通過，而不使分子或氣泡通過，當(dāng)有電流流過時，隔膜的 歐姆 電 壓降要低。 B． 電解槽 由裝有陽極的槽底、吸附隔膜的陰極箱和槽蓋三部分組裝而成。使用壽命可長達 40年。燒堿廣泛應(yīng)用于洗滌劑、肥皂、造紙、印染、紡織、醫(yī)藥、染料、金屬制品、基本化工及有機化工工業(yè)。避免與酸類接觸。 表 13 氯氣規(guī)格表（體積百分比） Cl2 O2 CO2 ％ ％ ％ （ 2）氫氣規(guī)格，見表 14。 氯氣、氫氣處理工序 隔膜法與離子膜法氯氣、氫氣處理工序流程相似，氯氣處理工序均包括氯氣洗滌、冷卻除霧、干燥、壓縮；氫氣處理均包括氫氣洗滌、壓縮、脫氧、干燥。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 第 2 章 工藝流程 電解工序的生產(chǎn)原理和工藝概述 工業(yè)上應(yīng)用電解原理制燒堿的幾種方法的比較 [8] 隔膜法 隔膜法采用的主要設(shè)備是隔膜電解槽，其特點是用多孔滲透性的隔膜將陽極室和陰極室隔開，隔膜阻止氣體通過，而只讓水和離子通過。 在此法的主要設(shè)備 —— 電解槽中， 采用具有選擇性的離子交換膜將陽極室和陰極室隔開，陽離子交換膜只允許 Na+通過，而 Cl、 OH和氣體則不能通過，這樣既能防止陰極產(chǎn)生的氫氣與陽極產(chǎn)生的氯氣混合而引起爆炸，又能避免氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉而影響燒堿的質(zhì)量。這時隔膜 還需要阻止陰、陽極室電解液中電解產(chǎn)物的相互擴散和作用，如氯堿生產(chǎn)中隔膜法電解槽中的隔膜，可以增大陰極室氫氧離子向陽極室擴散和遷移的阻力。由于 H + 不斷放電，破壞了水的 電離平衡 ，促使水不斷電離，造成溶液中 OH 的富集。此外 ,原料液的凈化也相當(dāng)重要。一般控制陰極液的氫氧化鈉濃度為 135～ 145g/l，氯化鈉濃度為 175～ 210g/l，電流效率保持在％～ ％ ,在 800～ 1000A/m2(石墨陽極 )或 1500～ 2500A／ m2（金屬陽極）之間的電流密度下運轉(zhuǎn)。 送入電解槽鹽量 =已轉(zhuǎn)化 NaOH 鹽量＋未轉(zhuǎn)化鹽＋鹽損 失 送入電解槽水量 =已轉(zhuǎn)化 NaOH 水量＋未轉(zhuǎn)化水量 設(shè)送入電解槽的鹽水量為 1W ，送出電解槽的鹽水量為 2W ，生產(chǎn) 1 噸折合為 30％NaOH 溶液為 ，其中 ； 則以 NaCl 為衡算基準(zhǔn)，可得衡算式： 21 % 4 6 2% WW ????? （ 314） 以 H2O 為衡算基準(zhǔn)可得衡算式： 1000%)(1 ???W ＝ %)( 3 3 8 7 84 5 0 2 ?????? W （ 315） 聯(lián)立（ 314）、（ 315）可得 ?W kg ?W kg 則送入電解槽鹽水中含鹽： 1 8 8 8% ????W kg 送出電解槽鹽水中含鹽： 5 3 51 8 5 2 8 9% ????W kg 則送入鹽水體積為： 10300/ ? m3 送出鹽水體積為 ： ? m3 損失鹽水量 ： 1212020000/3 ?? kg 精鹽水帶入雜質(zhì)： Na2SO4： ..4 ?? kg NaOH： ?? kg Na2CO3 ： ?? kg 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 NaClO3： ?? kg 精鹽水帶入水量： 1 8 8 8 ?????? kg 陽極液帶出雜質(zhì)： NaClO3： ?? kg Na2SO4： ?? kg HClO： ?? kg Cl2： ?? kg H2O： 6 3 5 3 2 8 9 ?????? kg 陰極液： kg 其中 H2O： kg 副反應(yīng) a． 3NaCO3 ＋ 3Cl2 → NaClO3 ＋ 5NaCl ＋ 3CO2↑ 106 3 71 3 1 5 44 3 消耗 Cl2： 375 ???? kg 生成 NaClO3： ??? kg 生成 NaCl： ???? kg 生成 CO2： 344 ???? kg b． 3Cl2 ＋ 6NaOH → NaClO3 ＋ 5NaCl ＋ 3H2O 71 3 40 6 5 18 3 消耗 Cl2： 371 ???? kg 生成 NaClO3： ?? kg 生成 NaCl： ??? kg 生成 H2O： ??? kg c． Cl2 ＋ H2O → HCl ＋ HClO 71 18 生成 HCl： ?? kg 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 消耗 Cl2： ??kg 消耗 H2O： ??kg d． HCl ＋ NaOH → NaCl ＋ H2O 40 18 消耗 NaOH： ??kg 生成 NaCl： ?? kg 生成 H2O： ?? kg e． NaClO ＋ 2H2O → NaClO3 ＋ 2H2↑ 36 4 陽極液中 NaClO3含量為： 進入電解槽的為 50kg，流出電解槽的為 ，由上述副反應(yīng)生成的分別為 和 ，則由 NaClO 滋生氧化而成的有 － － ＝ kg； 消耗 NaClO ： ?? kg 消耗 H2O ： ?? kg 生成 H2 ： ?? kg f． Cl2 ＋ 2NaOH → NaClO ＋ H2O 71 80 18 消耗 Cl2： ?? kg 消耗 NaOH： ?? kg 生成 NaCl： ?? kg 生成 H2O： ?? kg 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 g． H2O → 2H2↑ ＋ O2↑ 18 4 32 生成氯氣總量： 5 8 7 ????? kg 氯氣純度 98％，生成氯氣總量： ? kg ? kmol 其中含氧： ??? kg 空氣帶來氧： ??? kmol ?? kg 反應(yīng)生成氧： ?? kg 消耗 H2O： 218 ??? kg 生成 H2： ?? kg 氫氣組成 H2 ： 25kg， ； 含氧氣： 0 3 0 ?? kmol ?? kg 含氮氣： 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 ?? kmol ?? kg 將各有關(guān)數(shù)據(jù)列成表見表 31。 mol 乙烯基酯 不飽和聚酯樹脂又稱為乙烯基酯樹脂、丙烯酸類聚酯樹脂或環(huán)氧丙烯酸聚酯樹脂 ,是上世紀(jì)六十年代末開