【正文】 在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我查閱了大量資料和專業(yè)書籍，使自己搜集信息的能力得到很大提高，通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，鞏固了我的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的歸納與總結(jié)。合成氯化氫氣體經(jīng)二級(jí)降膜吸收制鹽酸，其尾氣經(jīng)水噴射泵后排放，將抽尾氣的水噴射泵下水集中到水池循環(huán)使用，部分作為降膜吸收塔的吸收用水，并不斷補(bǔ)充，使之與吸收用水量相等，保持工藝用水平衡，從而既減少水資源浪費(fèi)，又消除了含酸廢水的排放，同時(shí)減少了環(huán)境污染。 “廢氣”治理及綜合利用氯氣是電解法制燒堿的副產(chǎn)品，屬劇毒物質(zhì)，對(duì)人體、農(nóng)田、樹木、花草和周圍環(huán)境影響極壞，為此不得泄露，更不允許放空。目前除了把鹽泥作填充低洼地、鋪路等應(yīng)用外，還可以綜合利用，變廢為寶。⑥操作要嚴(yán)格進(jìn)行，均勻升溫或者降溫。實(shí)際上常用的耐堿金屬差不多均具有產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的特性，常用的碳鋼、18—8不銹鋼、鉻鎳鋁鋼、鎳、鎳鉻鐵合金等材料均可在一定條件下的燒堿中產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂。聚四氟乙烯(PTFE)具有非常優(yōu)良的耐蝕、耐熱性能，除熔金屬鋰、鈉、鉀、三氟化氯、高溫三氟化氧、高流速液氟外，幾乎可以抵抗所有化學(xué)介質(zhì)，使用溫度200～260℃。石墨合成爐、石墨列管或塊孔式換熱器、石墨降膜吸收器已廣泛應(yīng)用，鹽酸儲(chǔ)槽普遍采用鋼襯膠、玻璃鋼(后者更多用)等。能耐海水、各種氯化物和次氯酸鹽、濕氯、氧化性酸(包括發(fā)煙硝酸)、有機(jī)酸、堿等的腐蝕。 氯氣的腐蝕原因和防護(hù)措施氯氣是氯堿化工生產(chǎn)中的主要原料之一，它會(huì)對(duì)生產(chǎn)裝置造成嚴(yán)重腐蝕，因此對(duì)于它的防腐是至關(guān)重要的。（3）布置設(shè)備時(shí)，除要考慮設(shè)備本身所占的位置外，還須有足夠的操作、通行及檢修需要的位置。5. 考慮工廠發(fā)展 為適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，化工廠布置應(yīng)為工廠發(fā)展留有余地。 （6）氣候：主導(dǎo)風(fēng)向要求較穩(wěn)定，場(chǎng)地應(yīng)選擇在城鎮(zhèn)常年空氣下風(fēng)向，河流下游，盡量遠(yuǎn)離居民區(qū)。，按國(guó)家、省、市所規(guī)定的定額，計(jì)算所需面積。（5）供水 化工廠使用大量的水，用于生產(chǎn)蒸汽、冷卻、洗滌，有時(shí)還用做原料。、高濕、云霧、風(fēng)砂和雷擊地區(qū)對(duì)生產(chǎn)的不良影響。工人的基本工資按每人每天100元計(jì)算，則該工段每天需付工人工資數(shù)目為：10030=3000元/天每天生產(chǎn)的燒堿產(chǎn)量為：200000/300=667 t/天則，每生產(chǎn)一噸燒堿需支付工人工資為：3000/667=(2)每生產(chǎn)一噸燒堿消耗的電能為：1000/3600=工業(yè)用電按每度1元計(jì)算，則，每生產(chǎn)一噸燒堿需支付電費(fèi)為：1=(3)每生產(chǎn)一噸燒堿消耗的水蒸氣為：1000/1000=工業(yè)蒸汽按每噸300元計(jì)算，則，每生產(chǎn)一噸燒堿需支付蒸汽費(fèi)用為：300=(4)每生產(chǎn)一噸燒堿消耗的精鹽為：精鹽按市價(jià)500元/t計(jì)算，則，每生產(chǎn)一噸燒堿需支付精鹽的費(fèi)用為：500=第七章 廠址選擇和車間布置 化工廠選址的重要性工廠的地理位置對(duì)于企業(yè)的成敗有很大的影響。中國(guó)國(guó)營(yíng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)核算普遍采取統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo),分級(jí)歸口管理,專業(yè)核算與群眾核算相結(jié)合的方法。 主要管道選擇結(jié)果匯總 主要管道選型一覽表序號(hào)名稱規(guī)格材質(zhì)1水蒸氣管道Φ630無(wú)縫鋼管2濕氫氣出口總管Φ450無(wú)縫鋼管3濕氯氣出口總管Φ377無(wú)縫鋼管4氫鹽換熱器排水管Φ38無(wú)縫鋼管5鹽水預(yù)熱器排水管Φ89無(wú)縫鋼管6精鹽水管道Φ133無(wú)縫鋼管7電解堿液管道Φ219無(wú)縫鋼管第六章 經(jīng)濟(jì)核算 經(jīng)濟(jì)核算經(jīng)濟(jì)核算是以獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，運(yùn)用會(huì)計(jì)核算、統(tǒng)計(jì)核算和業(yè)務(wù)核算等手段，對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中活勞動(dòng)和物資消耗以及取得的成果，用價(jià)值形式進(jìn)行記錄、計(jì)算、對(duì)比和分析，借以發(fā)掘增產(chǎn)節(jié)約的潛力和途徑。 氫鹽換熱器排水管道的選型由前面計(jì)算得，氫鹽換熱器排水管道的冷凝水質(zhì)量流量為：W=,則：Vs=W/ρ=(3600)= m3/s 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取管內(nèi)蒸汽流速u=，則管徑為：D=[4 Vs/(πu)]1/2==32mm選擇Φ38。(3) 氣液分離器和修槽工段的設(shè)備選型 由于此設(shè)計(jì)和株洲化工廠的生產(chǎn)規(guī)模一致，則參考株洲化工廠的設(shè)備選型。℃），則S=㎡根據(jù)《化工設(shè)備的選擇與設(shè)計(jì)》，選擇G50021680型換熱器（）。 年工作320天，每天工作24小時(shí)。所以消耗的電能為：W=23283600=（kJ）由前面所知：%，因此：Q2=W/電能效率=62424000/%=（kJ）(3) 氯化鈉分解消耗的電能Q3Q3=1000247。③流量和物位的測(cè)量 對(duì)精鹽水貯槽、電解液貯槽和堿液槽是以帶報(bào)警器的單管式液位計(jì)測(cè)量的；對(duì)精鹽水、電解液流量采用帶電傳至自動(dòng)記錄儀表的浮標(biāo)式差壓流量計(jì)來(lái)計(jì)量的。④適當(dāng)提高電流密度。較先進(jìn)的隔膜電解槽的電流效率為95%~97%。為此，各廠應(yīng)根據(jù)具體的條件確定堿液成分。故工業(yè)用原鹽制備的粗鹽水，必須加以精制。由鹽水精制工段送來(lái)的精制鹽水進(jìn)入高位槽（1），液面維持恒定，以便利用高位槽的液位壓差，使鹽水平穩(wěn)地經(jīng)鹽水預(yù)熱器（2）加熱到70~80℃,由總管均勻分流到各電解槽（3），進(jìn)行電解。對(duì)隔膜材料的要求大致有以下幾點(diǎn)： ①應(yīng)具有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定件，既耐酸又耐堿的腐蝕，并應(yīng)具有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，長(zhǎng)期使用不宜損壞；②必須保持多孔及良好的滲透性，能使陽(yáng)極液維持一定的流速且均勻地透過(guò)隔膜，并防止陽(yáng)極液與陰極液的機(jī)械混合；③應(yīng)具有較小的電阻，以降低電壓損失； ④材料易得，制造成本低。因此，采用金屬陽(yáng)極比較好，目前氯堿工業(yè)上使用最廣泛的是釕鈦金屬陽(yáng)極。這就大大提高了單槽生產(chǎn)能力。：ηE=100%=%電能效率η為電壓效率與電流效率的乘積，即η= ηE 此過(guò)程中發(fā)生的電極反應(yīng)如下：陰極反應(yīng)：2H+ + 2e === H2↑陽(yáng)極反應(yīng)：2Cl 2e === Cl2↑電解總反應(yīng)：2NaCl + 2H2O === H2↑+ Cl2↑+ 2NaOH在電解過(guò)程中，由于陽(yáng)極產(chǎn)物的溶解，以及通電時(shí)陰陽(yáng)極產(chǎn)物的遷移擴(kuò)散等原因，在電解槽內(nèi)還會(huì)有一系列的副反應(yīng)發(fā)生。隔膜法電解槽中采用的石棉隔膜有一定的局限性。在一個(gè)國(guó)家和地區(qū)，對(duì)燒堿和氯氣的需求結(jié)構(gòu)不一定符合燒堿和氯氣的供給結(jié)構(gòu)，因此出現(xiàn)了燒堿和氯氣的供需平衡問(wèn)題。它是基礎(chǔ)化學(xué)工業(yè)之一，它的產(chǎn)品燒堿和氯氣在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，廣泛用于紡織工業(yè)、輕工業(yè)、冶金和有色冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)和石油化學(xué)工業(yè)等部門。世界先進(jìn)國(guó)家大多數(shù)彩用離子膜法生產(chǎn)燒堿，日本離子膜法工藝占88%，而我國(guó)僅占15%不到。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。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。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。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。經(jīng)壓縮可液化為金黃色液態(tài)氯。故應(yīng)放置在干燥的環(huán)境中，也可用于干燥氣體。苛化法是用純堿（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。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)。第一章 綜 述燒堿（NaOH）即氫氧化鈉，俗稱火堿、苛性鈉。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主要化學(xué)性質(zhì)為高燃燒性和還原性。氯氣易液化，可溶于水，易溶于有機(jī)溶液。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。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。生產(chǎn)聚氯乙烯耗氯量約占氯總消耗量的22%。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%。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。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，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。目前，工業(yè)上較多使用的是立式隔膜電解槽。 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㎏/,。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)。（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。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。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。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。(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。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。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)。 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)。即：(4) 出氫鹽換熱器的冷凝水含量：。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。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。 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)。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。實(shí)際流速u=，所以設(shè)計(jì)選擇的管道規(guī)格符合要求。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)。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。（3）氣候 氣候條件也會(huì)影響建廠的經(jīng)濟(jì)效益。公路運(yùn)輸可用做鐵路運(yùn)輸和水運(yùn)的補(bǔ)充。（7）用地要求 ，盡量少占耕地。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。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。廠房平面布置見圖紙。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。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)。 鹽酸的腐蝕成因與防護(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。基體材料的性能，如耐腐蝕性、耐熱性等，直接影響玻璃鋼的性能。因此應(yīng)采取措施來(lái)延長(zhǎng)裝置的使用壽命。④鍋底的堿需要清除時(shí)，應(yīng)先使用熱堿進(jìn)行溶解，然后加入熱水進(jìn)行清洗，以免鍋溫變化的太快。鎳這種材料廣泛的應(yīng)用到堿液蒸發(fā)器及乙烯裝置的固定床氧化器中。多數(shù)廠家利用其懸浮在液相中借重力具有的一定沉降速度使石棉絨沉降下來(lái)，撈出晾曬干燥，再利用彈絮機(jī)彈松后，摻和新石棉絨吸附制隔膜再利用。對(duì)于過(guò)去曾使用直接噴淋法冷卻的上海天原化工廠、北京化工二廠、四平聯(lián)合化工廠等曾成功地采用蒸汽加熱解析法，使外排氯水含氯降到2g/L以