【正文】 Publication. John Wiley and ed,4th ed.,1991,972 [22] Chronmatographic determination of anions in industrial salt and sodium chloride brines used in chloralkali industry. Desai, , [23] Encyclopedia of Chemical Processing and Design,MARCEL ,1978, [24] ,presented at the Pittsburgh Analyti。 根據(jù)以上原則， 選則 型真空泵，其整機(jī)尺寸 =464 200 270， n=1440r/min，電機(jī)功率 =。 根據(jù)以上原則，當(dāng)泵所需的真空度或氣體壓力不高時(shí)，可優(yōu)先在單級(jí)泵中選取。 ③ 確定泵頭 (液力端 )材質(zhì)：計(jì)量泵的具體型號(hào)規(guī)格確定后，再根據(jù)過(guò)流介質(zhì)的屬性選擇過(guò)流部分的材質(zhì)，這一步非常重要，若選擇不當(dāng)，將會(huì)造成介質(zhì)腐蝕損壞過(guò)流部件或介質(zhì)泄露污染系統(tǒng)等 ， 嚴(yán)重時(shí)還可能造成重大事故 。填料上有小孔，對(duì)液體潤(rùn)濕和分布的性能較好，只要填料被淋濕就能保證良好的氣液接觸面，其性能優(yōu)于拉西。但拉西環(huán)有諸多缺點(diǎn)：隨機(jī)堆徹的拉西環(huán)相鄰間大多呈線(xiàn)性接觸，線(xiàn)性接觸的外表面什容易形成積液池．池內(nèi)液體滯止，成為死區(qū)拉西環(huán)的內(nèi)外表面不相貫通。工藝指標(biāo)方面主要 有：電解槽出口淡鹽水濃度、酸度、溫度，進(jìn)脫氯塔前氯氣的酸度，冷卻后的氯氣溫度，真空泵循環(huán)水的溫度，脫除出氯氣的出口壓力。 每 2 萬(wàn)噸燒堿裝置用鹽水過(guò)濾器 2 臺(tái)，一開(kāi) 備。 若將溶液 pH降至 10，則 Lm olKC WOH / 3101310 ???? ?????? 即： 103 = mol/h 31 則需加入 H+為 － = mol/h 加入總 HCl 為 mol/h，即： = kg/h 則需加入 31%鹽酸偽 247。 ) － = kg/h 循環(huán)溶液中含水： (247。則： 5060 ????? 解得： x=粗鹽水中 Mg2+濃度為 ，剩余 3mg/L，反應(yīng)了掉 Mg2+為： =則反應(yīng)了的 NaOH 為 2 因?yàn)樾柽^(guò)量 ，則總共需加入 NaOH 為： += g/L 則需加入 NaOH 質(zhì)量流量為： g/L=加入 32%NaOH 質(zhì)量流量為： 3 5 . 8 8 4 k g / h %321 1 . 4 8 3 k g / h ?? 生成 Mg(OH)2 質(zhì)量濃度為： =生成 Mg(OH)2 質(zhì)量流量為： ③ SO42的去除 在 60℃時(shí)，要使 SO42質(zhì)量濃度含量為 ， BaCl2應(yīng)過(guò)量 。 出脫氯塔的淡鹽水進(jìn)入脫氯鹽水罐。另一方面利用 ClO 一 的氧化性，通過(guò)加人還原性物質(zhì)而去除之。 ② 將空氣加壓通入脫氯塔內(nèi)，在填料的表面使空氣與淡鹽 水接觸而將氯氣帶出，這種方法叫做空氣吹除法。 三塔的工作原理是總有倆個(gè)塔在工作，一塔在再生、待命。在這種狀態(tài)下，預(yù)涂液由碳素管外側(cè)流向內(nèi)側(cè)，這時(shí)。送 HClO 自動(dòng)分析儀，根據(jù)測(cè)得的18 HClO 值去自動(dòng)調(diào)節(jié)水的加入量、達(dá)到控制亞硫酸鈉加入量的目的。 ③ 鹽水中 Ca2+、 Mg2+濃度 螯合樹(shù)脂塔對(duì)鹽水中的鈣、鎂離子的吸附量隨著濃度的升高而增加，但當(dāng) Ca2+、Mg2+的質(zhì)量濃度超過(guò) 10 mg/L 時(shí)，樹(shù)脂除鈣、鎂離子的能力隨鈣、鎂離子濃度增加而降低，這是因?yàn)轵蠘?shù)脂的交換量是一定的，鹽水中鈣、鎂離子來(lái)不及進(jìn)行交換，帶入到二次鹽水中。 溫度高時(shí)，螯合反應(yīng)速度快，樹(shù)脂使用周期長(zhǎng)。由于溶液中的 H 大量減少，使下列平衡向右移動(dòng) [11]。 它的結(jié)構(gòu)如下： 其中， M 是中心 (金屬 )離子； N、 O 是可提供共用電子對(duì)的原子，中心離子與其形成 2 個(gè)配位鍵，在適當(dāng)條件下生成穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。用普通化學(xué)方法精制的鹽水中 Ca2+、 Mg2+總質(zhì)量濃度只能降到 10mg/L 左右，要使其低 至 20~30μ g，必須先把鹽水中的固體懸浮物 (SS)含量降到 1 0mg/L 以下，再用螯合樹(shù)脂吸收來(lái)使其達(dá) 標(biāo)。其流程有單效蒸發(fā)流程、雙效蒸發(fā)流程、三效蒸發(fā)流程三大類(lèi)。淡鹽水脫氯目前有真空脫氯、空氣吹除及化學(xué)處理方種，此 3 種方法往往有兩種或 3 種方法聯(lián)用。電解槽按供電方式分類(lèi) 有單級(jí)式和復(fù)級(jí)式兩種。 ○ 2 在過(guò)濾器切換時(shí)，在原液循環(huán)操作時(shí)必須停止加入鹽酸，純水加入不停止。表面過(guò)濾時(shí)，含懸浮物的液體置于過(guò)濾介質(zhì)一側(cè)，另一側(cè)為清液，過(guò)濾后形成濾餅層；在深層過(guò)濾中，是不形成濾餅的，顆粒尺寸小于介質(zhì)的孔隙，顆粒經(jīng)過(guò)長(zhǎng)而曲折的通道，在慣性和擴(kuò)散的作用下，進(jìn)人 通道的顆粒會(huì)趨向通道壁面，并借靜電作用和表面力附著其上。 12 二次鹽水精制 離子膜鹽水的二次精制過(guò)程包括 懸浮物過(guò)濾，用螯合樹(shù)脂處理 Ca2+、 Mg2+陽(yáng)離子的工藝過(guò)程 。而且化鹽水由淡鹽水、回鹽水、洗泥水、返洗污水及雜水按比例配好，控制 好化鹽的溫度， 使 之穩(wěn)定在指標(biāo)范圍以?xún)?nèi)，以 便 沉淀物 更容易在沉清桶內(nèi)沉淀。 （ 3）高濃度燒堿用膜。 ② 離子膜本身的費(fèi)用也非常昂貴，容易損壞，目前國(guó)內(nèi)尚不能制造。 10 ⑥ 氫氣純度高。h/t NaOH。目前國(guó)內(nèi)離子膜法投資比隔膜法或水銀法高，其主要是 因?yàn)?離子膜法制堿技術(shù)和主要 的設(shè)備及膜均是從國(guó)外引進(jìn)， 所以 整個(gè)成本很高，隨著離子膜制堿技術(shù)和裝置 (含膜 )的國(guó)產(chǎn)化率提高，其成本會(huì)逐漸降低，并最終會(huì)低于隔膜法和水銀法的投資成本。在燒堿出口數(shù)量增加的同時(shí)，氯堿工業(yè)逐步從以燒堿需求為主導(dǎo)，向以氯定堿的方式轉(zhuǎn)變。 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。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 2021 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%。一般情況下，發(fā)展中國(guó)家工業(yè)發(fā)展的初期用氯量較少，由于氯氣又不宜長(zhǎng)途運(yùn)輸，所以總是以氯氣需用量來(lái)決定燒堿產(chǎn)量，往往出現(xiàn)燒堿短缺。 能源消耗大 主要是用電量大。就 NaCl 而言，湖鹽質(zhì)量最佳， NaCl含量 9699%；井礦鹽次之， NaCl 含量 9398%；我國(guó)原鹽的組成見(jiàn)表 11： 表 11 中國(guó)原鹽組成 [2] 品種 產(chǎn)地 NaCl Ca2+ Mg2+ H2O 水不溶物 海 鹽 河北長(zhǎng)蘆 遼寧復(fù)州灣 山東青島 江蘇淮北 浙江梅山 福建莆田 海南鶯歌 湛江馬留 湖 鹽 內(nèi)蒙雅布賴(lài) 內(nèi)蒙古蘭泰 青海茶卡 新疆鹽湖 井礦鹽 四川自貢 四川五通橋 安徽宣城 湖北應(yīng)城 ③ 原鹽的物理性質(zhì) 純鹽為氯化鈉，分子式： NaCl 分子量： ，為無(wú)色透明的正六面體結(jié)晶。 燒堿的主要用途 燒堿是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)用途極廣的基本化工原料。 沸點(diǎn)： 1390 不同濃度的燒堿溶液具有不同的沸點(diǎn)。 溶解度：易溶于水， 15℃ 時(shí)為 克分子 /升。 本次設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 40kt/a 離子膜制堿項(xiàng)目。1 前 言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是國(guó)家高等工科學(xué)校極其重要且必不可少的教學(xué)工作之一， 是提高和檢驗(yàn)學(xué)生 學(xué)習(xí)質(zhì)量的重要手段。 為此，擬在呼和浩特市 新建 40Kt /a 燒堿 的氯堿廠 ，以滿(mǎn)足周邊市場(chǎng)的需求。一般工業(yè)品含有少量氯化鈉和碳酸鈉，呈白色稍帶淺色光澤固體結(jié)晶。在工業(yè)生產(chǎn)中，由于固堿中含有少量氯化鈉和少量水，因此其凝固點(diǎn)在 320℃ 左右 [1]。 因之易潮解故 固體燒堿必須貯于密閉的鐵罐或塑料的包裝袋中。 ② 各國(guó)的原鹽組成 原鹽的質(zhì)量因產(chǎn)地和生產(chǎn)方法的不同，質(zhì)量不一。 表 13 不同濃度的鹽水溶液的密度 [3] 6 濃度(％ ) 0 10 20 溫 30 度 40 50 60 80 100 1 2 4 6 1,0125 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 氯堿工業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，除原料易得、生產(chǎn)流程較短外， 除此之外 還有三個(gè)突出特征[4]。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。1997 年世界燒堿生產(chǎn)能力有所增長(zhǎng)，約為 5075 萬(wàn)噸，產(chǎn)量約為 4340 萬(wàn)噸， 2021 年預(yù)測(cè)生產(chǎn)能力約為 5189 萬(wàn)噸，產(chǎn)量約為 4548 萬(wàn)噸，一些老裝置將被關(guān)閉。 第三，發(fā)展以氯堿為原料的項(xiàng)目，確定精細(xì)化工發(fā)展戰(zhàn)略。 1995 年，我國(guó)燒堿總產(chǎn)量達(dá)到 萬(wàn) t， 2021 年升至 萬(wàn) t。離子膜法比水銀法投資節(jié)省 10%15%，比隔膜法節(jié)省 15%25%。h/t，而隔膜法或水銀法的綜合能耗為 3200kw完全 適合 某些氯氧化法聚氯乙烯對(duì)氯氣的要求。 離子膜法電解制堿雖然具有以上優(yōu)點(diǎn)，但也存在如下缺點(diǎn) [5]： ① 離子膜法制堿對(duì)鹽水質(zhì)量要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于隔膜法和水銀法， 因此要增加鹽水的二次精制， 也就是 增加了設(shè)備投資費(fèi)用。目前膜對(duì)鹽水和電解操作條件要求比較高，對(duì)各項(xiàng)雜質(zhì)都很敏感，因此開(kāi)發(fā)對(duì)雜質(zhì)具有耐久力的膜是一項(xiàng)新課題。首先， 在 化鹽崗位要保持化鹽桶鹽層高度穩(wěn)定，以保證流出化鹽桶的粗鹽水 中 NaCl 濃度穩(wěn)定，避免物流的密度差導(dǎo)致浸清桶返渾。橙清后的鹽水再經(jīng)砂濾器，進(jìn) 一步過(guò)濾除去沉積物。過(guò)濾方式分為兩大類(lèi)，一類(lèi)為表面過(guò)濾，另一類(lèi)為深層過(guò)濾。 5℃ 鹽酸濃度 31%（ wt） 操作要點(diǎn) ○ 1 PH 值調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制。 電解槽 離子膜電解槽主要由陽(yáng)極、陰極、離子膜和電解槽框等組成。 淡鹽水脫氯 在離子膜法生產(chǎn)過(guò)程中，淡鹽水脫氯是其重要的組成部分，含氯的淡鹽水如果送到一次鹽水重飽和，會(huì)導(dǎo)致下列后果：腐蝕設(shè)備、管道及儀表；破壞鹽水澄清器殘?jiān)恋?；使砂濾器鹽水精制不良；腐蝕碳素?zé)Y(jié)管；影響鰲合樹(shù)脂處理能力等。 離子膜堿液蒸發(fā)有以下兩個(gè)特點(diǎn)： (1)流程簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化設(shè)備，易于操作； (2)度高，蒸發(fā)水量少，蒸汽消耗低 。離子交換膜運(yùn)行時(shí)要求鹽水中的 Ca2+、 Mg2+總含量低至 20~30μ g，而正確操作過(guò)濾器和樹(shù)脂塔系統(tǒng)是保證二次精制鹽水質(zhì)量的核心 [10]。其處理鹽水的過(guò)程可描述為：吸附、脫吸和再生的過(guò)程。在已“洗脫”金屬離子的“ H”型樹(shù)脂中加入 4％的 NaOH 溶液，調(diào)節(jié)其 pH 值為 14。 ① 溫度 螯合樹(shù)脂與鈣、鎂的螯合反應(yīng)是在一定溫度下進(jìn)行的 。本次設(shè)計(jì)二次鹽水的 pH 取為 10。 鹽水二次精制流程 一次鹽水經(jīng)檢驗(yàn)合格后，送 入二次 鹽水精制工段，在亞硫酸鈉槽內(nèi)配置好 5%亞硫酸鈉溶液加入一次精制鹽水，進(jìn)入一次鹽水槽。這就開(kāi)始了預(yù)涂。 在過(guò)濾器出口的鹽水管路上，加入 31%鹽酸，經(jīng)過(guò)混合，使鹽酸和鹽水混合均勻后，送 pH 自動(dòng)分析儀，根據(jù)測(cè)得的 pH 值去自動(dòng)調(diào)節(jié)鹽酸的加入量、達(dá)到控制的目的。這種方法叫做真空脫氯法。即： Cl2 十 H2 O HCIO+H+ +Cl－ (41) HClO H++ ClO－ (42) 脫氯就是一方面破壞以上的平衡關(guān)系，使上述的反應(yīng)朝著生成 C12 的方向進(jìn)行。氯水則送回談鹽水罐 [13]。 應(yīng)用內(nèi)插法，在 60℃時(shí) NaOH 過(guò)量為 x。 60℃時(shí)， ； ρ =； 應(yīng)用內(nèi)插法可得： 305g/LNaCl 水溶液密度： 305305 74 ?? ????? 28 解得：ρ 308= kg/m3 所以： 一次精制 鹽水中含水： = kg/h 損失鹽泥中含水： (247。即 10－ 5mol/L 由于其含量對(duì)溶液 pH影響不大，故忽略。 鹽水過(guò)濾器規(guī)格年產(chǎn) 2 萬(wàn)噸燒堿的鹽水過(guò)濾器的設(shè)備直徑為φ 1100mm(主 要根據(jù)過(guò)濾面積計(jì)算定 )，總長(zhǎng)度為 4600mm。 脫氯塔選型 影響真空脫氯的因素較多。 真空脫氯塔的填料 一般以拉西環(huán)作為主體，瓷環(huán)占相當(dāng)大的比例。 利用廢棄金屬陽(yáng)極網(wǎng)經(jīng)加工可以形成類(lèi)似卡依填料和θ網(wǎng)環(huán)的填料?？紤]到經(jīng)濟(jì)實(shí)用，建議計(jì)量泵的實(shí)際需要流量選擇為計(jì)量泵額定流量的 70～90％。汽蝕會(huì)導(dǎo)致泵體、葉輪等零件的損壞，以致泵無(wú)法工作。 二、根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量選擇真空泵 初步選定了泵的類(lèi)型之后，對(duì)于真空泵，還要根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量來(lái)選用泵的型號(hào)