【正文】 電解液帶出熱量 NaCl分解消耗熱量 水蒸汽帶出熱量 H2， Cl2帶出熱量 損耗鹽水帶出熱量 電解槽熱損失 合計(jì) 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第 4章 主要設(shè)備選型和計(jì)算 隔 膜電解槽選擇 現(xiàn)在市場(chǎng)上使用的電解槽種類繁多， 隔膜電解槽又可分為均向膜 (石棉絨）及固體電解質(zhì)膜（如 β Al2O RuO2TiO2涂層 ）等形式 ， 它們?cè)谠O(shè)計(jì)方面各有千秋，下面將根據(jù)以下幾個(gè)方面選擇出合適的電解 槽。乙烯基酯樹脂除具有酯密度低而耐腐蝕性好以及具有環(huán)氧樹脂的粘結(jié)和不飽和樹脂 的加工工藝性能外 ,由于乙烯基酯樹脂分子中羥基的存在 ,提高了樹脂對(duì)玻璃纖維的浸潤(rùn)性 ,具有更優(yōu)良的施工工藝性。樹脂 纖維 的粘結(jié)不佳 。采用短切纖維氈 (中堿 450ｇ /ｍ )與樹脂結(jié)構(gòu) ,其含膠量可達(dá) 80%以上 ,同時(shí)再鋪一層表面氈作為埋伏防線 ,起到第二次防滲作用。施工配合比由小試驗(yàn)確定。 層與層間玻纖布錯(cuò)縫應(yīng)大于 200ｍｍ ,在施工時(shí)要嚴(yán)格控制樹脂與玻璃布的含量比例 ,以防樹脂膠料流淌和布皺折。 的飽和蒸汽，如果蒸汽壓過高，會(huì)加速鹽水預(yù)熱器的腐蝕，過飽和則會(huì)降低傳熱系數(shù)。 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 崗位 一班 二班 三班 合計(jì) 備槽 分析 送堿 維修 電工 其他 2 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 6 3 3 3 3 3 21 合計(jì) 7 。 當(dāng)精鹽水和蒸汽的最初溫差與最終溫差比值小于 2時(shí)，可采用如下公式計(jì)算： ? ?? ????nsssn KtttttcVGF 111ln? (46) 式中 nF —— 傳熱面積， m2 ? —— 鹽水重度， kg/m3 1c —— 鹽水比熱， kJ/kg 自然固化 24ｈ后脫模 ,同時(shí)將制品進(jìn)行盛水試漏 ,24ｈ試水不漏為合格。把處理好的木模按圖紙進(jìn)行組裝 ,同時(shí)用膩?zhàn)庸螡M縫隙。 外表層 :涂刷耐腐蝕樹脂清漆。 從影響ＦＲＰ的抗?jié)B性因素分析可知 ,玻璃鋼中玻璃纖維的存在及其含量的高低是影響ＦＲＰ質(zhì) 量的主要因素。ＭＦＥ 3型乙烯基不飽和聚酯樹脂的質(zhì)量及性能指標(biāo)分別見 表 1和表 2。 (2)工作電壓低 ,因此電能消耗小 ,直流電耗可降低 10%20%. (3)鈦陽極工作壽命長(zhǎng) ,隔膜法生產(chǎn)氯氣工業(yè)中 ,金屬陽極耐氯和堿的腐蝕 ,陽極壽命已達(dá) 6A 以上 ,而石墨陽極僅 8個(gè)月 。 oC 0 9 4901 0 0 0/ 3 3 36 4 9 ??? kJ/kg ②電解鹽水帶出熱量 電解鹽水比熱取 mol 工藝流程路線 具體工藝路線 電解時(shí)（圖 2） ,精制的飽和食鹽水溶液連續(xù)地進(jìn)入陽極室，氯離子在陽極失去電子生成氯氣，未解離的食鹽水溶液和鈉離子經(jīng)過隔膜滲流到陰極 室 ,水在陰極上解離為氫氧離子和氫氣 ,氫氧離子與鈉離子結(jié)合形成氫氧化鈉。H++Cl+HClO 當(dāng)陰極生成的堿 ,由于擴(kuò)散或電遷移等原因進(jìn)入陽極溶液時(shí) ,HClO 被中和 ,生成易解離的次氯酸鹽 : HClO+OH－ →ClO +H2O 這時(shí) ClO將在陽極上氧化 ,生成 ClO3并析出 O2 此外 ,在陽極溶液中生成的 HClO 還會(huì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)生成氯酸鹽 : 上述反應(yīng)使陽極生成的氯 ,陰極生成的堿 ,都由于副反應(yīng)而白白消耗掉 ,這不僅降低了電流效率 ,而且降低了產(chǎn)品的純度 ,特別當(dāng)陽極溶液中 OH含量增高時(shí) ,這些副反應(yīng)更為嚴(yán)重。 電解在立式隔膜 電解槽 中進(jìn)行，電解槽的 陽極 用涂有 TiO 2－ RuO 2 涂層的鈦或 石墨 制成， 陰極 由鐵絲網(wǎng)制成，網(wǎng)上附著一層石棉絨做隔膜，這層隔膜把電解槽分隔成陽極室和陰極室。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(shí)，隔膜的 歐姆 電 壓降要低。在解汞室中，鈉汞合金與水作用生成氫氧化鈉和氫氣，析出的汞又回到電解室循環(huán)使用。 隔膜電解槽 具良好化 學(xué)穩(wěn) 定性、 機(jī) 械強(qiáng)度夠 ，且 僅使離子 之一定孔隙率的隔膜 將陰、陽極 室隔 開 以防止 兩極產(chǎn)物 混合而 發(fā)生有害 。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 隔膜法與離子膜法 的比較 【 7】 隔膜法與離子膜法主要工藝路線基本相同，均包含鹽水精制、鹽水電解、電解液蒸發(fā)、氯氣處理、氫氣處理及廢氣吸收工序，主要區(qū)別有如下幾點(diǎn)： 鹽水工序 離子膜電解槽對(duì)鹽水質(zhì)量要求較高，所需鹽水需在隔膜法上槽鹽水基礎(chǔ)上進(jìn)行二次精制，精制設(shè)備為碳素?zé)Y(jié)管過濾器和螯合樹脂塔，使固體懸浮物和 ca2++Mg2+陽離子含量分別達(dá)到 lmg/L、 20L 以下，相應(yīng)增加了設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。稀釋或制備溶液時(shí)，應(yīng)把堿加入水中，避免沸騰和飛濺。操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。對(duì)隔膜材料的要求是： (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，能使陽極液維持一定的流速且均勻地透過隔膜，并防止陽極液與陰極液的機(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。目前氯堿工業(yè) 上使用最廣泛的是釕鈦金屬陽極。這時(shí)隔膜 還需要阻止陰、陽極室電解液中電解產(chǎn)物的相互擴(kuò)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(kuò)散和遷移的阻力 。 隔膜電解法 的發(fā)展 20世紀(jì) 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(jì)原因 ,采用此法的大多數(shù)氯堿廠經(jīng)過技術(shù)改造 ,仍將繼續(xù)生產(chǎn) ,近年來我國(guó)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(zhǎng) 。 h/t，而國(guó)內(nèi) 金屬陽極隔膜電解槽電流密度l4～ 18 A/dm ，直流電耗 2 374/kW h/t，而我國(guó)電流密度一般在 15 A/din2，電壓 3． 2 V以上，若電流密度升到 21． 5 A/dm2，則槽電壓約為 ，電耗將在 2513 kW Under the condition of the same capacity, with less equipment, less investment, quick effect of advantage. Diaphragm electrolysis alkali production technology, production equipment is easy to make, material is easy to obtain, is rich in power or electricity price is cheap, but not very strict to the requirement of caustic soda salinity area, especially near the underground brine or have joint power and steam supply facilities area, are still in mon use. Therefore, for the design of diaphragm caustic soda plant is very necessary. This design adopted a new electrolytic alkali production technology, the diaphragm electrolysis alkali production technology, in this design, to choose of diaphragm, electrolyser, caustic soda production includes the following processes: brine refining, evaporation alkali, solid alkali, chlorine gas design is aimed at the core of the process part of the electrolytic process for design thinking. This design instruction includes: principle and production process of caustic soda in the production of electrolytic, material and heat balance, main equipment design and selection, and workshop personnel arrangement principle, anticorrosion safety, etc. Through the design we finished other caustic soda production process Keywords: caustic soda ， diaphragm， electrolysis 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 第 1 章 總論 …………… ………………………………………………… 1 概述??????????????????????????????? 1 意義與作用?????????????????????????? 1 國(guó)內(nèi)外的 差距、 現(xiàn)狀與發(fā)展前景???????????? 2 國(guó)內(nèi) 金屬陽極隔膜電解槽與國(guó)外先進(jìn)水平的差距 ??????? 2 國(guó)內(nèi) 金屬陽極隔膜電解槽 的現(xiàn)狀 ????????????? ??? 2 隔膜電解法 的發(fā)展 ????????????????????? 3 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 ?????????????????????? 3 產(chǎn)品性質(zhì)與用途?????????????????????????? 5 原材料規(guī)格及技術(shù)指標(biāo)??????????????????????? 5 原材料規(guī)格?????????????????????????? 5 技術(shù)指標(biāo)??????????????????????????? 6 我國(guó)燒堿工業(yè)存在的問題 和 隔膜法與離子 膜法 的比較 ?????????? 6 我國(guó)燒堿工業(yè)存在的問題????????????????? 7 隔膜法與離子膜法 的比較 ???????????????? 7 第 2 章 工藝流程…………………………………………………………… 9 電解工序的生產(chǎn)原理及工藝概述??????????????????? 9 工業(yè)上應(yīng)用電解原理制燒堿的幾種方法的比較??????????? 9 隔膜法?????????????????????????? 9 ??????????? ????????????? 10 離子交換膜法??????????????????????? 10 生產(chǎn)原理概述????????????????????????? 9 隔膜工作原理?????????????????????? 9 ?????????????????????? 10 工藝流程????????????????????????????? 12 具體工藝路線???????????????????????? 12 工藝流程示意圖??????????????????????? 13 第 3章 工藝計(jì)算…………………………………………………………… 14 電解車間物料衡算????????????????????????? 14 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 化學(xué)反應(yīng)平衡???????????????????????? 14 溶液上方蒸汽壓計(jì)算????????????????????? 13 送入電解槽鹽水量?????????????????????? 14 副反應(yīng)????????? ????????????????? 16 電解車間熱量衡算???????????????????????? 19 帶入電解槽熱量??????????????????????? 19 帶出電解槽熱量??????????????????????? 20 第 4章 主要設(shè)備選型和計(jì)算……………………………………………… 22 隔膜電解槽的選擇??????????????????????? 22 陰極與陽極材料 的選擇???????????????????? 22 電解槽防腐蝕玻璃鋼的設(shè)計(jì)與制作 ??????????????? 23 精鹽水高位槽??????????????????????????? 26 精鹽水預(yù)熱器??????????????????????????? 27 電解堿液