【正文】 103 = m3/h 60℃時(shí)ρ水 =，則加入水質(zhì)量 = kg/h 加入 31%鹽酸中含水 － = kg/h 故實(shí)際加入純水量為： － = 加水后對(duì) pH值影響： 根據(jù) OH摩爾量守恒： 10－ 3 = COH－ ( + 103) 所以， COH－ = 10－ 3kmol/m3 101033 1033 313 ????????? ???? ?? 即，加入純水后，對(duì) pH 值無影響 。 ) － = kg/h 加入 NaOH 除 Mg2＋ 中含水： － =2 kg/h 加入 Na2CO3中含水 : － = kg/h 加入 BaCl2溶液中含水： － = kg/h 表 54 一次精制鹽水進(jìn)出口的物料平衡表 ： 進(jìn)口物料 出口物料 成分 質(zhì)量流量kg/h 濃度g/L 成分 質(zhì)量流量kg/h 濃度 g/L 氯化鈉 310 氯化鈉 305 鈣離子 鈣離子 鎂離子 鎂離子 水不溶物 水不溶物 硫酸根離子 硫酸根離子 氯酸鈉 氯酸鈉 氯氣 氯氣 水 水 合計(jì) 次氯酸 合計(jì) 鹽水二次精制的物料衡算 流程：一次鹽水 → 除 次氯酸 → 過濾 → 調(diào)節(jié)ＰＨ → 螯合樹脂吸附 29 除次氯酸 一次精制鹽水中 HClO的濃度為 ，反應(yīng)后鹽水中剩余 Na2SO3配置濃度為 5%（ wt）Na2SO3濃度為 。 因?yàn)?SO42質(zhì)量濃度為 g/L。用 20％ NaOH 調(diào)節(jié) pH 值為 89，然同再加入 NaSO3 溶液，去除殘余的游離氯。 因此，在實(shí)際生產(chǎn)中通過向淡鹽水中 加人足量的酸，并使淡鹽水中不斷產(chǎn)生氣泡或增加氣、液兩相的接觸面，加快氣相流速，加大氣、液兩相的不平衡度，不斷地降低液體表面的氯氣分壓，使液相中的溶解氯不斷地向氣相轉(zhuǎn)移，氣體不斷逸出。 ③ 利用具有還原性的亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫化鈉等硫化物與 ClO－ 反應(yīng)使淡鹽水中的游離氯脫除，這種方法叫做化學(xué)脫氯法。 淡鹽水脫氯 在離子膜法制堿中，約有 50%70%的 NaCl 在電槽內(nèi)分解，在陰極生成 NaOH，另有約 30%50%的 NaCl 在陽極液中變成淡鹽水。α 纖維素在元件表面形成均勻的預(yù)涂層，預(yù)涂進(jìn)行 30min。 在預(yù)涂罐內(nèi)，添加適量的α 纖維素，一般是每平方米炭素管 lkg，然后加入過濾后鹽水配以 ，充分?jǐn)嚢?10min。使二次鹽水中鈣鎂 含量增加。但鹽水溫度 亦不宜 過高， 否則 樹脂的強(qiáng)度會(huì)降低。 樹脂回到了吸附前狀態(tài)。組合物的形成和離解 是 2 個(gè)互相對(duì)立而又依賴的過程。鹽水二次精制是在一次精制的基礎(chǔ)上，通過 螯合樹脂吸附，進(jìn)一步將鹽水中的 Ca2+、 Mg2+等濃度降至要求的范圍的過程 。每種又個(gè)包含不同的方式。國(guó)內(nèi)常用的方法為真空脫除大量游離氯和化學(xué)方法脫除徽量游離氯聯(lián)用。工業(yè)電解槽應(yīng)該滿足的 要求是 ：能耗低、容易操作和維修、制造成本低，使用壽命長(zhǎng)、膜的使用壽命長(zhǎng)。 ○ 3 鹽酸的壓力應(yīng)該比較穩(wěn)定。過濾過程中隨時(shí)間的延長(zhǎng)，過濾壓差會(huì)逐漸增大。 其工藝過程可簡(jiǎn)單表示如下： 一次鹽水 → 除 ClO→ 過 濾 → 調(diào)節(jié) PH 值 → 樹脂吸附 （ 1）除次氯酸 除次氯酸是采用向一次鹽水中添加 5%的亞硫酸鈉溶液的方式。由于循環(huán) 鹽水在配水中所占比例較大， 因此 NaOH 的含量 控制非常重要，如果 循環(huán)淡 鹽水中 NaOH 含量過高，配水槽中 NaOH 濃度就會(huì)升高，直接導(dǎo)致鹽水飽和溶液中 NaOH 過量較大， 從而 使 Mg(OH)2 呈膠狀物難以下沉，所以 循環(huán) 鹽水含堿一般不得超過 1g/L。 目前離子膜法制的得燒堿濃度一般為 30％ ~35％，有很多公司正在研發(fā)能生產(chǎn) NaOH45％以上的膜。 需要精心維護(hù)和精心操作。離子膜法電解氫氣純度 可 高達(dá) %，對(duì)合成鹽酸和在 PVC 生產(chǎn) 提高 氯化氫純度極為有利 ，對(duì)壓縮氫及多晶硅的生產(chǎn)也有很大的好處 。 ④ 氫氧化鈉 質(zhì)量好。 ② 出槽 NaOH 濃度高。近幾年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加速，氯堿工業(yè)的發(fā)展更是迅猛，原有氯堿企業(yè)紛紛大幅度擴(kuò)產(chǎn)，新企業(yè)也不斷投產(chǎn)，燒堿 產(chǎn)量迅速增加， 2021 年總產(chǎn)量達(dá)到 1470 萬 t。英國(guó) ICI 公司、德國(guó)拜耳公司、美國(guó)麥道化學(xué)公司、日本旭化成公司，轉(zhuǎn)向生產(chǎn)化工、生命科學(xué)、電子化工材料、信息化學(xué)品、功能高分子等高科技精細(xì)化工領(lǐng)域，這些公司 2021 年產(chǎn)品的精細(xì)化率將超過 50%。日、美、西歐作為全球氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)，8 形成三足鼎立之勢(shì)，引導(dǎo)世界氯堿行業(yè)發(fā)展的潮流，主宰著氯堿產(chǎn)業(yè)的價(jià)格動(dòng)向，平衡動(dòng)向，是氯堿生產(chǎn)的原動(dòng)力，這種狀況將持續(xù)到 2021 年。在石油化工和基本有機(jī)原料發(fā)展較快的國(guó)家和地區(qū)用氯量較大，因此出現(xiàn)燒堿過剩。氯堿生產(chǎn)的耗電量?jī)H次于電解法生產(chǎn)鋁，電能是氯堿工業(yè)的重要原料之一。相對(duì)密度 (25℃ )；假比重： 。 使用燒堿最多的部門是化學(xué)藥品的制造，其次是造紙、煉鋁、煉鎢、人造絲、人造棉和肥皂制造業(yè)。同時(shí)溶液的沸點(diǎn)隨著溶液面上的蒸汽壓的降低而下降。在水中的溶解度隨溶液的溫度升高而增加，亦能溶于醇類、乙醚中。 建廠地址選在呼和浩特市，年平均氣溫t=℃。其主要目 的 是全面 鞏固已學(xué)過 的 基本 理論 知識(shí)，提高 實(shí)踐及創(chuàng)新 能力。氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品 如 燒堿、氯氣、氫氣還被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、冶金、電力、國(guó)防、軍工、建材和食品加工等工業(yè)部門，耗堿和耗氯產(chǎn)品，已達(dá)數(shù)千種。 外觀：純凈的燒堿為白色，呈羽毛狀，為不透明固體結(jié)晶。 生成熱： 千卡 /克分子 熔點(diǎn)（凝固點(diǎn)）： ℃ 時(shí)能制得熔融的幾乎不含水的燒堿，不同濃度的燒堿溶液具有不同的凝固點(diǎn)。 1燒堿及其水溶液對(duì)動(dòng)物和植物組織（如皮膚、織物、紙張等）有機(jī)物質(zhì)有強(qiáng)烈的腐蝕作用。因此原鹽有海鹽；湖鹽；井鹽和礦鹽四種。 在不同溫度下 ，不同濃度的鹽水溶液的密度見表 13。 氯與堿的平衡 電解食鹽水溶液時(shí)，按固定質(zhì)量比例 (1： )同時(shí)產(chǎn)出燒堿 (氫氧化鈉 )和氯氣兩種聯(lián)產(chǎn)品。其中燒堿年產(chǎn) 量約 4000 萬噸，美國(guó)和歐洲約 2500 萬噸 /年，日本 400 萬噸 /年。而我國(guó)燒堿企業(yè)有 220 多家，廠多規(guī)模小，布局分散，經(jīng)營(yíng)條件差，前四大氯堿工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)量?jī)H占全國(guó)總產(chǎn)量的 15%，因此，影響了我國(guó)氯堿工業(yè)企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上 的競(jìng)爭(zhēng)力。隨著改革開放的深入發(fā)展，特別是進(jìn)入 20 世紀(jì)90 年代，對(duì)氯堿產(chǎn)品的強(qiáng)勁需求推動(dòng)我國(guó)氯堿工業(yè)進(jìn)入了高速增長(zhǎng)期。 電解是氯堿生產(chǎn)的心臟，基于它的重要性，電解技術(shù)的發(fā)展在很大程度上代表了氯堿工業(yè)的發(fā)展，離子膜法 與隔膜法和水銀法 相比有以 下優(yōu)點(diǎn) [5]： ① 投資省。 目前離子膜法制堿電流消耗是 2200~ 2300kw離子膜法電解氯氣純度高達(dá) %（ v） 。日本離子膜法生產(chǎn) NaOH 直接生產(chǎn)成本 (含氯 、 氫 )是 隔膜法的89%， 是 水銀法的 84%。 （ 2）改善離子膜對(duì)各項(xiàng)雜質(zhì)的敏感性。 一次 鹽水精制的目的，主要是除去鹽水中的鈣鎂等離子。另外，為保證沉清效果，要保證原鹽中的以 Ca2+與 Mg2+質(zhì)量濃度比大于 1，確?；}溫度為55℃左右，加強(qiáng)澄清桶的保溫，使進(jìn)出口鹽水的溫差變化小于 2℃，保證澄清桶內(nèi)鹽水流速不要太高，并保持一定停留時(shí)間，道爾澄清桶轉(zhuǎn)動(dòng)耙速度應(yīng)控制在 r/min，不能過快。當(dāng)鹽水通過α 纖維素形成的預(yù)涂層和碳素?zé)Y(jié)管的毛細(xì)孔時(shí)，懸浮在液體中的固體顆粒被預(yù)涂層和碳素?zé)Y(jié)管截留除去。 （ 3）中和 操作基準(zhǔn) 13 PH 值的控制范 圍 8~10 鹽水溫度 60177。 本次設(shè)計(jì)取 PH 值為10。每種離子膜都有一個(gè)最佳的操作 溫度范圍，在此范圍內(nèi)，溫度的上14 升會(huì)使 離子膜陰極一側(cè)的孔隙增大，使鈉離子遷移數(shù)增多，有助于電流效率的提高。 堿液蒸發(fā) 與所有的蒸發(fā)過程一樣 ,都是借助于加熱作用來提高堿液的溫度 ,使溶液中所含的溶劑部分汽化 ,以提高溶液中溶質(zhì)堿的濃度的物理過程。二次精制鹽水高標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量是保證離子膜電解槽安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的首要條件。 其組成由母體和螯合集團(tuán)兩部分組成。這時(shí)的樹脂叫做“ H”型。因此．要加強(qiáng)各工藝控制指標(biāo)的控制，保證進(jìn)槽鹽水17 質(zhì)量合格。所以，鹽水 pH 值應(yīng)控制在 8~10。 ⑤ 游離氯 的影響 游離氯的氧化性極強(qiáng)，極易破壞螯合樹脂的結(jié)構(gòu)，造成樹脂不可恢復(fù)的中毒，樹脂性能急劇下降，起不到螯合鈣、鎂離子的作用， 因此 要求鹽水中不能含有游離氯。 切換閥門，使預(yù)涂液出口由過濾前改為過濾后。直到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間達(dá)到 48h、或者過濾器的差亞達(dá)到 時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)入返洗。 19 脫氯的方法 淡鹽水脫氯的方法有以下幾種： ① 應(yīng)用溶解在鹽水中的氯氣在不同壓力下有不同溶解度的原理，使溶解在鹽水中的氯氣在真空條件下逸出。 脫氯 原理 淡鹽水中游離氯有 兩種存在形式，從電槽排出的 淡鹽水中同時(shí)有 Cl2(溶解氯 )、HCIO、 CIO 一 和 H+存在，它們之間的關(guān)系是化學(xué)平衡。 塔里裝有填料， 塔的真空度在 時(shí)，此壓力下鹽水的沸點(diǎn)約在 5060℃之間， 85℃的淡鹽水進(jìn)入填料塔內(nèi)急劇沸騰，水蒸氣攜帶著氯氣進(jìn)入 鈦 冷卻器，水蒸氣冷凝，進(jìn)入淡鹽水罐，再去脫氯，氯氣經(jīng)真空泵出口送入氯氣總管。 在 75℃時(shí)， NaOH 過量 ，鹽水中 Mg2+含量為 3mg/L。 305=②水的計(jì)算 設(shè)損失鹽泥為 g/L，循環(huán)水溶液為 g/L。 =加入 Na2SO3過量 。 有關(guān)參數(shù)： 碳索管尺寸規(guī)格：φ 120/φ 70 500(H)mm 表面積： 微孔直徑：平均 110 m? 氣孔率： 37％ 用量： 1 萬噸燒堿裝置用 16 組即 32 支， 2 萬噸燒堿裝置用 32 組即 64 支。 國(guó)內(nèi)工藝一般采用三塔流程：一塔工作，一塔再生，一塔備用。 填料的類型有：環(huán)形填料 (拉西環(huán)、鮑爾環(huán)等 )、鞍形填料 (弧鞍填料等 )、鞍環(huán)填料、其他形狀填料。同樣處理量的條件下，鮑爾環(huán)的壓降低，傳質(zhì)可提高 20％左右。計(jì)量泵流量的使用范圍在計(jì)量泵額定流量范圍的 30～ 100％較好，此時(shí)計(jì)量泵的重復(fù)再現(xiàn)精度高。對(duì)于真空度較高的真空泵而言，在此區(qū)域之內(nèi)運(yùn)行，往往還會(huì)發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的明顯標(biāo)志是泵內(nèi)有噪音和振動(dòng)。因?yàn)殡p作用泵的氣量大，體積小，重量輕，徑向力能得到自動(dòng)平衡，軸不容易產(chǎn)生疲勞斷裂，泵的使用壽命較長(zhǎng)。 44 參考文獻(xiàn) [1] 化學(xué)工業(yè)部第一設(shè)計(jì)院 ． 氯堿工業(yè)理化數(shù)據(jù)手冊(cè) [M]． 北京．化學(xué)工業(yè)出版社 ． 1969． 3 [2] 陸忠興 ． 氯堿分冊(cè) [M]． 北京．化學(xué)工業(yè)出版社． 1995． 3 [3] 劉光啟 ． 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