【正文】 二、根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量選擇真空泵 初步選定了泵的類型之后，對于真空泵，還要根據(jù)系統(tǒng)所需的氣量來選用泵的型號 。考慮到經(jīng)濟(jì)實用，建議計量泵的實際需要流量選擇為計量泵額定流量的 70～90％。 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。 鹽水過濾器規(guī)格年產(chǎn) 2 萬噸燒堿的鹽水過濾器的設(shè)備直徑為φ 1100mm(主 要根據(jù)過濾面積計算定 )，總長度為 4600mm。 60℃時， ； 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。氯水則送回談鹽水罐 [13]。這種方法叫做真空脫氯法。這就開始了預(yù)涂。本次設(shè)計二次鹽水的 pH 取為 10。在已“洗脫”金屬離子的“ H”型樹脂中加入 4％的 NaOH 溶液，調(diào)節(jié)其 pH 值為 14。離子交換膜運行時要求鹽水中的 Ca2+、 Mg2+總含量低至 20~30μ g，而正確操作過濾器和樹脂塔系統(tǒng)是保證二次精制鹽水質(zhì)量的核心 [10]。 淡鹽水脫氯 在離子膜法生產(chǎn)過程中，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；破壞鹽水澄清器殘渣沉淀；使砂濾器鹽水精制不良；腐蝕碳素?zé)Y(jié)管；影響鰲合樹脂處理能力等。 5℃ 鹽酸濃度 31%（ wt） 操作要點 ○ 1 PH 值調(diào)節(jié)的自動控制。橙清后的鹽水再經(jīng)砂濾器，進(jìn) 一步過濾除去沉積物。目前膜對鹽水和電解操作條件要求比較高，對各項雜質(zhì)都很敏感，因此開發(fā)對雜質(zhì)具有耐久力的膜是一項新課題。完全 適合 某些氯氧化法聚氯乙烯對氯氣的要求。離子膜法比水銀法投資節(jié)省 10%15%，比隔膜法節(jié)省 15%25%。 第三，發(fā)展以氯堿為原料的項目，確定精細(xì)化工發(fā)展戰(zhàn)略。在一個國家和地區(qū)，對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題。 ② 各國的原鹽組成 原鹽的質(zhì)量因產(chǎn)地和生產(chǎn)方法的不同，質(zhì)量不一。在工業(yè)生產(chǎn)中，由于固堿中含有少量氯化鈉和少量水，因此其凝固點在 320℃ 左右 [1]。 為此，擬在呼和浩特市 新建 40Kt /a 燒堿 的氯堿廠 ，以滿足周邊市場的需求。 本次設(shè)計是年產(chǎn) 40kt/a 離子膜制堿項目。 沸點： 1390 不同濃度的燒堿溶液具有不同的沸點。就 NaCl 而言，湖鹽質(zhì)量最佳， NaCl含量 9699%；井礦鹽次之， NaCl 含量 9398%；我國原鹽的組成見表 11： 表 11 中國原鹽組成 [2] 品種 產(chǎn)地 NaCl Ca2+ Mg2+ H2O 水不溶物 海 鹽 河北長蘆 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 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： ，為無色透明的正六面體結(jié)晶。一般情況下，發(fā)展中國家工業(yè)發(fā)展的初期用氯量較少，由于氯氣又不宜長途運輸，所以總是以氯氣需用量來決定燒堿產(chǎn)量，往往出現(xiàn)燒堿短缺。 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，其長遠(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。目前國內(nèi)離子膜法投資比隔膜法或水銀法高，其主要是 因為 離子膜法制堿技術(shù)和主要 的設(shè)備及膜均是從國外引進(jìn)， 所以 整個成本很高，隨著離子膜制堿技術(shù)和裝置 (含膜 )的國產(chǎn)化率提高，其成本會逐漸降低，并最終會低于隔膜法和水銀法的投資成本。 10 ⑥ 氫氣純度高。 （ 3）高濃度燒堿用膜。 12 二次鹽水精制 離子膜鹽水的二次精制過程包括 懸浮物過濾，用螯合樹脂處理 Ca2+、 Mg2+陽離子的工藝過程 。 ○ 2 在過濾器切換時，在原液循環(huán)操作時必須停止加入鹽酸，純水加入不停止。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。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，再用螯合樹脂吸收來使其達(dá) 標(biāo)。由于溶液中的 H 大量減少，使下列平衡向右移動 [11]。 ③ 鹽水中 Ca2+、 Mg2+濃度 螯合樹脂塔對鹽水中的鈣、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 10 mg/L 時，樹脂除鈣、鎂離子的能力隨鈣、鎂離子濃度增加而降低，這是因為螯合樹脂的交換量是一定的，鹽水中鈣、鎂離子來不及進(jìn)行交換，帶入到二次鹽水中。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。 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。 出脫氯塔的淡鹽水進(jìn)入脫氯鹽水罐。 ) － = kg/h 循環(huán)溶液中含水： (247。 每 2 萬噸燒堿裝置用鹽水過濾器 2 臺，一開 備。但拉西環(huán)有諸多缺點：隨機(jī)堆徹的拉西環(huán)相鄰間大多呈線性接觸，線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。 ③ 確定泵頭 (液力端 )材質(zhì)：計量泵的具體型號規(guī)格確定后，再根據(jù)過流介質(zhì)的屬性選擇過流部分的材質(zhì)，這一步非常重要，若選擇不當(dāng)，將會造成介質(zhì)腐蝕損壞過流部件或介質(zhì)泄露污染系統(tǒng)等 ， 嚴(yán)重時還可能造成重大事故 。 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 =。因為雙作用泵的氣量大，體積小，重量輕，徑向力能得到自動平衡，軸不容易產(chǎn)生疲勞斷裂，泵的使用壽命較長。計量泵流量的使用范圍在計量泵額定流量范圍的 30～ 100％較好，此時計量泵的重復(fù)再現(xiàn)精度高。 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。 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。 305=②水的計算 設(shè)損失鹽泥為 g/L，循環(huán)水溶液為 g/L。 塔里裝有填料， 塔的真空度在 時，此壓力下鹽水的沸點約在 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。 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。 切換閥門，使預(yù)涂液出口由過濾前改為過濾后。所以，鹽水 pH 值應(yīng)控制在 8~10。這時的樹脂叫做“ H”型。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、高效運行的首要條件。每種離子膜都有一個最佳的操作 溫度范圍，在此范圍內(nèi)，溫度的上14 升會使 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。 （ 3）中和 操作基準(zhǔn) 13 PH 值的控制范 圍 8~10 鹽水溫度 60177。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，確保化鹽溫度為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，并保持一定停留時間，道爾澄清桶轉(zhuǎn)動耙速度應(yīng)控制在 r/min，不能過快。 （ 2）改善離子膜對各項雜質(zhì)的敏感性。離子膜法電解氯氣純度高達(dá) %（ v） 。 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 [5]： ① 投資省。而我國燒堿企業(yè)有 220 多家，廠多規(guī)模小，布局分散，經(jīng)營條件差，前四大氯堿工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)量僅占全國總產(chǎn)量的 15%，因此，影響了我國氯堿工業(yè)企業(yè)在國際市場上 的競爭力。 氯與堿的平衡 電解食鹽水溶液時，按固定質(zhì)量比例 (1： )同時產(chǎn)出燒堿 (氫氧化鈉 )和氯氣兩種聯(lián)產(chǎn)品。因此原鹽有海鹽；湖鹽；井鹽和礦鹽四種。 生成熱： 千卡 /克分子 熔點（凝固點）： ℃ 時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。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。 建廠地址選在呼和浩特市，年平均氣溫t=℃。同時溶液的沸點隨著溶液面上的蒸汽壓的降低而下降。相對密度 (25℃ )；假比重： 。在石油化工和基本有機(jī)原料發(fā)展較快的國家和地區(qū)用氯量較大，因此出現(xiàn)燒堿過剩。英國 ICI 公司、德國拜耳公司、美國麥道化學(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%。 ② 出槽 NaOH 濃度高。離子膜法電解氫氣純度 可 高達(dá) %，對合成鹽酸和在 PVC 生產(chǎn) 提高 氯化氫純度極為有利 ，對壓縮氫及多晶硅的生產(chǎn)也有很大的好處 。 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。 其工藝過程可簡單表示如下： 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。 ○ 3 鹽酸的壓力應(yīng)該比較穩(wěn)定。國內(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。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 。 樹脂回到了吸附前狀態(tài)。使二次鹽水中鈣鎂 含量增加。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。 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。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。 ) － = 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 次氯酸 合計 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 。 生產(chǎn)企業(yè)：北京化工機(jī)械廠 螯合樹脂塔 螯合樹脂塔介紹 設(shè)備特點：螯合樹脂塔 (見圖附錄 1)的殼體為碳鋼，內(nèi)襯低鈣鎂硬橡膠 (Ca2+， Mg2+≤ 300 10－ 8)。不利于氣液的流動與接觸，因而使拉西環(huán)參與傳噴的有效面積降低，流體分布不均勻。 根據(jù) α 纖維素溶液的性質(zhì)，選擇 JMW32/ 型計量泵。 43 結(jié)論 在老師及同學(xué)的幫助下，我完成了這次的設(shè)計，通過本次設(shè)計，對氯堿行業(yè)有了很多的認(rèn)識，并且有些關(guān)于氯堿行業(yè)節(jié)能減排的想法。 如果僅作較大氣量的壓縮機(jī)使用，則選用雙作用的泵比較合適。 ② 確定流量：所選取的計量泵流量應(yīng)等于或略大于工藝所需流量。 填料的選擇 填料的基本要求： ① 傳質(zhì)效率高，能提供較大的氣液接觸面，亦即要求具有大的比表面積，并要求填料表面易被液體潤濕 (只有潤濕的表面才是氣液接 觸面 )； ② 填料層間的孔隙率大，以利于提高生產(chǎn)能力，降低氣體壓降； ③ 不易引起偏流和溝流； ④ 具有良好的耐腐蝕性、較高的機(jī)械強(qiáng)度和必要的耐熱性；