【正文】 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 )，所產(chǎn)硫酸 鋇 純度、白度不夠高，經(jīng) 濟價值低 ，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崇。 如果只作真空泵用，則選用單作用泵比較好。 泵工作時，需要注意以下兩個方面： 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)運行。 計量泵的選擇 ① 確定壓力：所選取計量泵的額定壓力要略高于所需要的實際最高壓力，一般高出 10～ 20％。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。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。 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。 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 次氯酸 補充水 合計 一次鹽水 Q1（ 60℃）、 回收淡鹽水 Q2（ 30℃）、補充水 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 無機卷》知 60℃時 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 補充水 30℃時比熱 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 補充水 Q3 KJ/h 熱損失 Q6 KJ/h KJ/h 換熱器 Q4 合計 KJ/h KJ/h 合計 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 實際生產(chǎn) NaOH 為： － = kg/h Cl2在水中， 80℃時溶解度為 ； 90℃為 所以在 85℃時，溶解 度 為 (+)/2= g/100g 查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊 無機卷》得， NaCl 溶液密度： 80℃時， ； =； 100℃時， ； 溶液ρ =應(yīng)用內(nèi)插法可得： 85℃， ： 8585 .31 0 7 1 .21 0 8 4851 0 0 8085 ?? ????? 解可得：ρ 85=85℃， ： //8585 .41086 .3109985100 8085 ?? ????? 解可得： ρ / =85℃， 200g/NaCl 水溶液密度： 35 08 0 09 782 05 2 03 85? ???? ? 解可得：ρ =流出食鹽水溶液的體積流量 V=247。 305= m3/h ⑤ 每小時共需 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 每小時過濾鹽水 ，則含 SS 為： 則：每小時添加 －纖維素 。 則，懸浮物濃度為 ，應(yīng)沉降為： 所以，沉降 SS質(zhì)量流量為： 對溶液 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 4 3—???? 查《無機化學(xué)》 P113 表 52 可得： 在 50℃時， 14W ??? 在 90℃時， ???WK 所以在 60℃時，應(yīng)用內(nèi)插法可得： W1314W 5060 ?? ??????— 解得： 60℃時 ???WK PH=10 時， CH+=1010mol/L， 所以， Lm o lCOH / 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)量的計算 ①假設(shè)在泥鹽中損失的鹽量為 %，循環(huán)氯為 ％。 21 第五章 計算過程 建廠廠址選擇在呼和浩特，呼和浩特地區(qū)的水文地理條件 [14]： Ct ? P = %56?? (相對 ) 又因為 Ct ? ? H(濕度 ) = 0 . 0 0 3 5 3 26 . 7 856%6 7 2 . 56 . 7 856% SS ??????? ? m m H g797 0353 22 672 . 0353 2P 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 % 氮氣的體積分?jǐn)?shù)為 % 一次精制鹽的計算 對原料鹽的粗算 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 mo lhkgakt /????? 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： hkg7 3 6 1 9% 3 7 9 ?? 因為在鹽水精制過程中 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 / 1 4 1 6 9 ??? 其中含各物質(zhì)為： Ca2+= hm o 2 . 9 1 70 . 3 6 %9 1 4 3 . 6 8 3 ??? hk m o lhkg /????? hk mo lhkg /????— hkg /% 1 4 3 ???水不溶物 hkg /% 1 4 3 ???水分 對循環(huán)淡鹽水的計算 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 / 0 6 6 3 3?? 查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊 無機卷》 [3]得， NaCl 溶液密度： 60℃時， ； 應(yīng)用內(nèi)插法可得： 200g/LNaCl 水溶液密度： 23 200200 1 1 1 0 9 62 0 0 3 7 82 0 0 ?? ????? 解可得：ρ 200= 對粗鹽水的計算 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 / 24 ???? 濃度 Lg / ???水不溶物濃度 Lg / C lO 3 ????濃度 LgCl / ????濃度 60℃時， ； ρ =應(yīng)用內(nèi)插法可得： 310g/LNaCl 水溶液密度： 310310 1 7 4 1 5 83 1 1 1 8 33 1 0 ??????? 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 各雜質(zhì)的去除 主要是除去 Ca2+、 Mg2+、 SO4水不溶物。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 。 本次設(shè)計采用的是真空脫氯法。又要 連續(xù)不斷地從陽極液中排出部分淡鹽水。一次鹽水流量為設(shè)計流量，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)。 然后開動預(yù)涂泵，向過濾器內(nèi)送預(yù)涂液。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 需要的時間。 ② pH 值 pH 值 在一定范圍內(nèi)時，鈣、鎂等是以離子形式存在的，以利于樹脂進(jìn)行螯合去除。這種樹脂在溶液中有 1 價和 2 價離子共存時，選擇吸收 2 價離子，吸收能力如下：Hg2+Cu2+pb2+Ni2+Cd2+Zn2+C02+Mn2+Ca2+Mg2+Ba2+Sr2+Na+。又表現(xiàn)出一定的化學(xué)排斥力。選擇螯合樹脂的原則是從交換容量大、再生效率高、體積變化小、阻力降小、抗氧化性強及價格經(jīng)濟性幾方面綜合考慮。 15 第 四 章 鹽水二次精制及脫氯介紹 二次鹽水精制 離子膜鹽水的二次精制過程包括 懸浮物過濾，用螯合樹脂處理 Ca2+、 Mg2+陽離子的工藝過程。處理過程是這樣的：淡鹽水 (t =7580 ℃ )中加人鹽酸，控制 pH 值 177。離子膜電解槽的操作關(guān)鍵是使栗子面膜能夠長期穩(wěn)定的保持較高的電流效率和較低的槽電壓，進(jìn)而穩(wěn)定直流電耗，延長膜的使用壽命，不因誤操作而使膜受到嚴(yán)重?fù)p壞 ，同時也能提高產(chǎn)品質(zhì)量 [7]。 （ 4）樹脂吸附 離子膜法處理鹽水用離子交換樹脂是專 門開發(fā)的，它是一種大孔鰲合型陽離子樹脂，其交換基為胺基磷酸型或亞胺基二乙酸型 [6]，進(jìn)口樹脂與國產(chǎn)樹脂工作原理一樣：在線工作的鰲合樹脂 (Na 型 )中的鈉離子被其它金屬離子，特別是二價陽離子 的 置換。其條件為： ① 過濾器過濾壓差大于 ； ② 過濾器運行時間達(dá)到 48h； ③ 若過濾鹽水中固含量大于 1 106 時就應(yīng)強行切換。使進(jìn)入鹽水罐的鹽水絕對不 含 ClO，且過量