【正文】 發(fā)的一種超耐腐蝕樹脂 ,八十年代已在許多領域中逐步取代 了雙酚Ａ型不飽和聚酯樹脂。其制品在實際生產(chǎn)運用 中 ,使用周期不長 ,表現(xiàn)為耐腐蝕ＦＲＰ在酸、堿、鹽等液體以及 氣體介質中 ,使用一段時間 ,少則數(shù)周或數(shù)月 ,長則 1— 2 年后 ,ＦＲＰ表面便出現(xiàn)冒汗現(xiàn)象 ,繼而出現(xiàn)腐蝕液體、氣 (汽 )體滲漏 ,嚴重的則出現(xiàn)ＦＲＰ分層破 壞 ,究其原因 ,主要有幾個方面的問題 :玻璃纖維存在細微的缺陷以及玻璃纖維的構成物在外界條件下極易析出 ,發(fā)生纖維自身劣化 。 表面防腐蝕層 :采用玻璃磷片樹脂涂層、表面氈 (中堿ＢＭＴ ,30ｇ /ｍ )與樹脂結構 ,其含膠量可達 90%以上 ,以提高耐腐蝕性和抗?jié)B性能。將樹脂和促進劑攪拌均勻后加引發(fā)劑 ,切忌將引發(fā)劑和促進劑同時加入。搭接處重疊 30— 50ｍｍ ,表面氈貼至設計厚度后 ,襯貼短切纖維氈。 容積計算 ts1y K tGVV ?? （ 45） 式中： yV —— 計算容積， m3 1V —— 電解中得到 100%NaOH 1 噸所需精鹽水體積， m3 sG? —— 單位小時產(chǎn) 100%NaOH 量， t/h T—— 貯存時間， h； tK —— 容積系數(shù)，通常取 tK =— ，今取 1V =10m3 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 27 ?SG = t/h ????yV m3 可采用材料為 AsF 制造，公稱容積為 m3 。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 28 容積計算： KVC tGV nJ ? ?? 3 s1000 （ 47） 式中 JV —— 電解堿液集中堿的體積， m3 nC3 —— 電解堿液濃度 對于大型企業(yè)，采用如下公式近似計算： s ????? GV J m3 電解液貯槽 貯存電解時間 6h產(chǎn)量，采用 2個電解液貯槽貯存，貯槽有效容積 ??? t28 28 / 54 則容積為 3 3 1 103 1 3 ???V m3 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 29 第五章 非工藝部分 人員配備 電解工段是比較簡單的工藝流程，但由于要控制電解槽的正常運行和盡量的保護好電解槽中的 隔 膜，所以特定的增加了在線分析人員，對鹽水質量和堿液質量進行在線監(jiān)控。 h ??t —— 溫差校正系數(shù) ??t =1 當采用 飽和蒸汽加熱時，在正常操作條件下，可采用如下簡化公式： 1 s ????? GF n m2 由計算選用四臺 ，其中兩臺備用。 制作完工后進行修整、打磨、刷樹脂清漆兩遍 ,養(yǎng)護 15天后方可使用。 底漆 :在表面均勻涂刷 2遍玻璃磷片樹脂清漆 ,刷涂應均勻 ,不得有流掛、漏涂。圖 2所示為鱗片涂層中物質的滲透示意圖。故而在設計ＦＲＰ的結構中 ,采用高樹脂層設計的原理 ,其結構設計為表面防 腐蝕層、中間防腐蝕層、增強層和外表層。由于鱗片在樹脂涂層中疊合排列 ,能提高玻璃鋼的密實性和抗?jié)B性 ,大大增強玻璃鋼的防腐蝕作用。 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 23 電解槽防腐蝕玻璃鋼的設計與制作 [14] 選材 針對電解槽腐蝕環(huán)境的特點 ,電解槽采用整體玻璃鋼 (ＦＲＰ )。 mol mol流量過小時，陰極液 (電解液 )所含的氫 氧化鈉濃度高，但有少量氫氧離子從陰極室向陽極室反向移動 ,以致產(chǎn)生副反應 ,而降低電流效率。 (2)陰極副反應 由于陽極處含有少量的次氯酸鈉和氯酸鈉 ,它們會遷移到陰極附近 ,并和由陰極上產(chǎn)生的新生態(tài)［ H］發(fā)生如下反應 : 陰極上的這些副反應 ,都要增加電能消耗 ,降低產(chǎn)量和影響產(chǎn)品質量。當接通電源后，在 電場 的作用下，帶負電的 Cl 和 OH 移向 陽極 ，帶正電的 Na + 和 H + 移向 陰極 ，在這種條件下，電極上發(fā)生如下反應： 在陽極 2Cl － 2e= Cl 2 ↑ 在陰極 2H + + 2e=H 2 ↑ 即在陽極室放出 Cl 2 ，陰極室放出 H 2 。電解水時，陰、陽極室的電解液相同， 電解槽的隔膜只需將陰、陽極室隔開，以保證氫、氧純度，并防止氫氧混合發(fā)生爆炸。水銀法的最大的缺點是會帶來汞對環(huán)境的污染。目前我國離子膜法燒堿裝置所用離子樹脂交換膜全部依賴進口， 1 萬 t/a 離子膜法裝置需 100m2 計，目前我國大約需 56000m2 離子樹脂交換膜，僅購膜費用折合人民幣為 億元，高額的購膜費用增加了離子膜法燒堿的生產(chǎn)成本，生產(chǎn) 1t燒堿增加 100 元。而離子膜電廨槽則是由陽極側加入精制鹽水，陰極側加入高純水，經(jīng)電解后在陽極側得到淡鹽水和氯氣，在陰極側得到電 解液和氫氣。 表 11 精鹽水規(guī)格表 單位 NaCl Na2SO4 NaClO3 H2O NaOH Na2CO3 g/L wt％ 300 （ 2）淡鹽水規(guī)格，見表 12。遠離易燃、可燃物。屬強堿，具有強烈的腐蝕性，常溫下30%的燒堿為液體。隔膜電解槽常見的陰極材料有鐵、銅、鎳等。但石棉隔膜性能不穩(wěn)湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 4 定，當鹽水中含有鈣、鎂雜質時，容易在隔膜中生成氫氧化物沉淀，降低透過率；在比較高的溫度和在電解液作用下，還會發(fā)生膨脹、松脫。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。 h/t。大容量現(xiàn)代電解槽是金屬陽極隔膜電解槽的發(fā)展方向，國外氯堿廠使用的槽型較大，有 MDC55 型 (55 m )、 H4 型 (64 In2)、 LCDH4 型 (72 m )等大容量電解槽。 20世紀 80 年代初期，隔膜電解法在世界氯堿工業(yè)總的生產(chǎn)能力中約占 55％ ,由于經(jīng)濟原因 ,采用此法的大多數(shù)氯堿廠經(jīng)過技術改造 ,仍將繼續(xù)生產(chǎn) ,近年來我國的氯堿行業(yè)發(fā)展前景較好，主要表現(xiàn)為 : 燒堿，聚氯乙烯主要氯堿產(chǎn) 品產(chǎn)量保持較高速度的增長 。本次設計是針對該工藝的核心部分電解工藝進行設計思考。目前我國離子膜法燒堿裝置所用離子樹脂交換膜全部依賴進口， 1 萬 t/a 離子膜法裝置需 100m2 計，目前我國大約需 56000m2 離子樹脂交換膜，僅購膜費用折合人民幣為 億元，高額的購膜費用增加了離子膜法燒堿的生產(chǎn)成本，生產(chǎn) 1t燒堿增加 100元。隔膜電解法制堿的最大優(yōu)點是裝置投資少、建設期短、見效快 ,管理相對容易 ,技術成熟 。 關鍵詞： 燒堿，隔膜，電解 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） ABSTRACT Caustic soda, as a kind of basic chemical raw materials, in many areas of industrial production has a wide range of USES. Including brine refining process, products refined and electrolytic process, the main process is the electrolytic. Industry by diaphragm electrolysis method, mercury electrolysis and ionic membrane electrolysis method. Ion membrane process is the development direction of caustic soda production, but due to ionic membrane caustic soda in China use advanced, research and development lags behind is very obvious, the characteristics of domestic didn39。 隔膜法制得的 50%的氫氧化鈉通常含有 ～ %氯化鈉，可利用水合法或采用液氨萃取法，均可使鹽的含量降低到 500ppm 以下 。 h，改進型的可以低達 2050 kW截至 1996 年全國金屬陽極隔膜法生產(chǎn)能力 440． 3萬 t，占總能力 638 萬 t的 69％ ，實際燒堿產(chǎn) 量 385． 04萬 t，占全國電解法燒堿總產(chǎn)量 532． 54萬 t的 72． 3％ ； 2020 年全國隔膜法燒堿產(chǎn)湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 3 量 475． 76 萬 t，以石墨陽極隔膜法燒堿產(chǎn)量為 35萬 t計，則金屬陽極隔膜法燒堿產(chǎn)量約為 40 萬 t，占全國燒堿總產(chǎn)量 667． 88 萬 t的 65． 9％左右； 2020 年全國隔膜法燒堿產(chǎn)量 5l2． 98 萬 t，其中石墨陽極隔膜法燒堿產(chǎn)量按 33萬 t計，則金屬陽極隔膜法燒堿產(chǎn)量約為 480 萬 t，占全國燒堿總產(chǎn)量 7l3． 52萬 t 的 67． 3％ 左右。這些性能要求在使用過程中基本不變，并且要求在陰、陽極室電解液的作用下，有良好的化學穩(wěn)定性和機械強度。隔膜是一種由石棉纖維制成的多孔滲透性隔 層，將電解槽分隔為陰極室（陰極網(wǎng)袋內）與陽極室 （隔膜與陽極之間的空隙）。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。 由于燒堿作為強堿具有腐蝕性，應避免與身體接觸或吸入。搬運時要輕裝輕卸，防止包裝及容器損壞。 表 14 氫氣規(guī)格表（體積百分比） H2 O2 N2 98％ ％ ％ （ 3）出槽堿液，見表 15。只是離子膜法氯氣、氫氣處理設計緊湊，只用 3個塔即可達到隔膜法 6個塔所達到的效果。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生成次氯酸鈉而影響燒堿的質量。離子交換膜法在建設費用、電能損耗、產(chǎn)品質量和解決環(huán)境污染等方面都比隔膜法、水銀法優(yōu)越，被公認是現(xiàn)代氯堿工業(yè)的發(fā)展方向。 電解工作原理 【 11】 圖 2 隔膜電解槽電解原理圖 隔膜電解槽 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。這樣在 陰極 室就形成了NaOH 溶液，它從陰極室底部流出。原料液中的雜質在電極上也會發(fā)生電化學反應 , 影響產(chǎn)品的質量。槽溫一般為 90～ 99℃，電解的氣態(tài)產(chǎn)物為 90～ 95℃飽和水蒸氣的氯氣和氫氣，分別經(jīng)過冷卻，干燥后作為化工原料。 表 31 電解工段物料平衡表 輸入 (kg) 輸出 (kg) 精鹽水 NaCl Na2SO4 NaOH Na2CO3 H2O NaClO 補充純水 合計 45 4 5 8784 50 1000 陽解液 NaCl NaClO3 H2O Na2SO4 HClO Cl2 陰極液 濕氯氣 Cl2 H2O 濕氫氣 H2 H2O 損耗鹽水 合計 電解車間熱量衡算 ．帶入電解槽熱量 ①電能帶入熱量 設槽電壓為 ，電流效率為 ，每 kg 耗電 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 20 ?? 度 其中 —— NaOH 的電化當量， g/（ A oC 氯氣帶走熱量： ??? kJ/t 氫氣帶走熱量： 3 1 4 3 ??? kJ/t 氯氣、氫氣帶走總熱量： 湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 21 0 0 0 3 1 4 0 3 5 6 ?? kJ/kg ⑦損耗鹽水帶走熱量： ???kJ/kg ⑧電解槽損失熱（平均室溫取 15 oC） 根據(jù)電解槽的損失熱的經(jīng)驗公式為： ???????IDIDI )1590()( （ 316） 其中 I—— 電流強度，取 10800A；