【正文】 （ 9）運(yùn)行安全簡單 nBiTAC 電解槽的氣液分離、頂倉溢流、每個單元槽氯氣取樣分析等獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不僅確保了離子膜的壽命延長，還可以保證裝置的運(yùn)行更為安全可靠。新型的nBiTAC 電解槽的運(yùn)行電流密度更高。這是目前技術(shù)較為先進(jìn)運(yùn)用較為廣泛的方法。離子膜制造的燒堿雖然含氯酸鹽僅有 2030mg/L，但為了保持設(shè)備長期運(yùn)轉(zhuǎn)壽命，仍需要將其處理除去。℃ )，水在 /1t =℃ ～ /2t =℃ 時的比熱即 WC = (kg此類蒸發(fā)器主要有： （ 1） 中央循環(huán)管式蒸發(fā)器 （ 2）懸筐式蒸發(fā)器 （ 3） 外熱式蒸發(fā)器 （ 4） 列文式蒸發(fā)器 （ 5） 強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器 。真空蒸發(fā)有許多優(yōu)點(diǎn)：在低壓下操作，溶液沸點(diǎn)較低，有利于提高蒸發(fā)的傳熱溫度差；減小蒸發(fā)器的傳熱面積；可以利用低壓蒸氣作為加熱劑；有利于對熱敏性物料的蒸發(fā)；操作溫度低；熱損失較小。每小時隨 2Cl 離開電解槽的水蒸氣為： 2HO290m 6 4 .8 5 4 0 .0 1 k m o l / h 7 2 0 .1 8 k g / h7 6 0 2 9 0? ? ? ?? 離子膜水遷移量為： O / F 每小時從電解槽隨鈉離子遷移到陰極的水量為 ??6 ： 26HO 10 18 192 793 kg96500??? ? ? ? ? 設(shè)每小時供給鹽水 X L，從電槽流出 Y L, 對陽極有： 0 .3 1X 7 5 8 7 .4 5 0 .2 1Y?? （ 31） 9 對水 : ? ?1 . 1 9 0 . 3 1 X 1 . 1 2 0 . 2 1 Y 7 9 3 9 . 2 7 2 0 . 1 8? ? ? ? ?（ ） （ 32） 聯(lián)立（ 31），（ 32）解得： X== Y== 80℃ 時陰極液上方水蒸汽分壓為 170mm汞柱，每小時隨 H2離開電解槽的水量為： 2HO170m 6 4 . 8 5 1 8 . 6 9 k m o l / h 3 3 6 . 3 5 k g / h7 6 0 1 7 0? ? ? ?? 堿液流量： vq 51 87 .8 6 / 0. 32 16 21 2. 06 kg / h 12 37 5. 62 L / h? ? ? 其中水的質(zhì)量為： m= kg/h 則每小時需向陰極加入純水的量為： ++=表 電槽物料衡算 輸入 （ kg/h） 輸出 （ kg/h） 供給鹽水 堿液 供給純水 H2 H2O（ g） Cl2 H2O（ g） 淡鹽水 總計(jì) 總計(jì) 設(shè)電流效率為 95%,每小時每臺產(chǎn)堿量為： 5 1 8 7 .8 6 0 .9 5 4 9 2 9 .4 7 k g / h?? 10 三臺電解槽每年產(chǎn)堿量為： 4 9 2 8 . 4 7 3 0 0 2 4 3 1 0 6 4 5 4 . 9 5 k g / a? ? ? ? 滿足年產(chǎn)十萬噸的生產(chǎn)要求。因此鹽水在一次精制的基礎(chǔ)上還需要二次精制。濃度不合格就會影響精制劑的加入量。嚴(yán)重時造成炭素?zé)Y(jié)管骨架變形，所以要求鹽水脫氯工序必須平穩(wěn)，含氯鹽水不能進(jìn)入化鹽工序。原鹽溶解后的粗鹽水中含有 Ca2? 、Mg2? 及不溶物固體等雜質(zhì)，過多的 Ca2? 、 Mg2? 等雜質(zhì)將會加大二次鹽水精制螯合樹脂塔的負(fù)荷，縮短再生周期，嚴(yán)重時會使螯合樹脂塔出現(xiàn)穿透現(xiàn)象，因此對 Ca2? 、 Mg2? 含量有一定要求。 與金屬陽極隔膜法相比，離子膜法具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)工藝流程簡單。離子膜法制堿技術(shù)具有國際先進(jìn)水平，被國家確定為化工重點(diǎn)發(fā)展的 七大工程之一。文中系統(tǒng)的介紹了離子膜燒堿的生產(chǎn)工藝，對鹽水精制、電解、蒸發(fā)、片堿工段做了工藝流程的設(shè)計(jì)和選擇。通過進(jìn)行初步設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，從而將所學(xué)的知識由感性認(rèn)識提高到理性認(rèn)識，為以后工作奠定基礎(chǔ)。離子膜法生產(chǎn)裝置排出的廢液、廢氣均能做到回收利用，達(dá)標(biāo)排放，對環(huán)境幾乎沒有污染。離子膜法制燒堿工藝對精鹽水 各項(xiàng)指標(biāo)的要求十分嚴(yán)格，精鹽水的各項(xiàng)指標(biāo)見表 。所以要求粗鹽水中 NaCl 的質(zhì)量濃度應(yīng)控制在 (307177。在水中溶解較慢并且不能激烈沖擊攪拌。 鹽水溫度 樹脂吸收速率隨溫度升高而加快，但溫度過高會造成樹脂強(qiáng)度下降，因此鹽水最佳控制溫度應(yīng)在 (60+5)℃ 。 離子膜堿液蒸發(fā)的特點(diǎn) 離子膜電解液由于其堿液濃度高， NaOH 含量在 29％～ 35％之間，氯化鈉含量低， NaCl含量在 30～ 50mg/L 左右，氯酸鹽含量低， NaClO3 含量一般在 15～ 30mg/L,因此離子膜堿液蒸發(fā)具有以下特點(diǎn)： （ 1）流程簡單，易于操作 由于離子膜堿液僅含極微量的鹽，所以在其整個蒸發(fā)濃縮的過程中，即使是生產(chǎn) 99％的固堿，也無須除鹽。其次是末效排出的蒸汽冷凝液溫度，逆流較順流要低，因此也增加了溫差，從而提高了蒸汽的熱利用率。 此類蒸發(fā)器主要有： （ 1） 升膜式蒸發(fā)器 （ 2） 降膜式蒸發(fā)器 （ 3） 刮板式蒸發(fā)器 （ 4）直流式蒸發(fā)器 在這些蒸發(fā)器中，對于循環(huán)的蒸發(fā)器以自然循環(huán)的外熱式蒸發(fā)器與強(qiáng)制 循環(huán)的外循環(huán)式用的較多，而不循環(huán)式蒸發(fā)器則是近幾年開始逐漸廣泛使用的蒸發(fā)器，其主要原因是這些蒸發(fā)器都具有較高的傳熱效率，另外設(shè)備的加工制造及維修都比較容易。 由傳熱速率方程 Q KS t??可得： Ⅰ 效所需傳熱面積 A1 = 111QKt? = 0011 t? = Ⅱ 效所需傳熱面積 A2 = 222QKt? = 1122 t? = 試差計(jì)算 由于 Ⅰ 效、 Ⅱ 效蒸發(fā)器所需傳熱面積相差大于 4％，故需重新分配有效溫度差，進(jìn)行試差計(jì)算。 降膜濃縮器的熱載體通常采用熔鹽。將陽極、陰極以及離子膜排列兩個端板之間（稱作端陽極和端陰極），端板通過拉桿組裝壓緊，同時可防止組裝的電解槽產(chǎn)生泄漏。此外，由于 nBiTAC 電解槽的陽極室在整個離子膜墊片接觸表面的框架上采用了抗間隙腐蝕的鈦合金材料，從而徹底杜絕了墊片的接觸表面產(chǎn)生間隙腐蝕的可能性。 蒸發(fā)設(shè)備的計(jì)算 蒸發(fā)器加熱管數(shù)及加熱室直徑的計(jì)算 ??16 蒸發(fā)器的加熱管常選用 φ2 φ3 φ57。 （ 6） 可視流體 每個單元槽的出口管嘴上都采用了透明的氟塑料軟管，可通過目視檢測每個單元槽的異常情況，如鹽水進(jìn)料堵 塞，堿液進(jìn)料堵塞或者離子膜有破損等，可以通過氣液流動變化，電解液的顏色變化很容易地檢查到。 nBiTAC 電解槽設(shè)計(jì)的理念也 成就了它安裝簡便和運(yùn)行容易以及維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)。其生產(chǎn)工藝大多由熬堿鍋熬制而成。 膜式法生產(chǎn)片狀固堿是使堿液與加熱源的傳熱蒸發(fā)過程在薄膜傳熱狀態(tài)下進(jìn)行。 總壓降 ??P = 50010 = 490 kPa，設(shè)壓降分配比 1P? : 2P? = 40:9 （ 43） 又： 1P? + 2P? =??P （ 44） 解得： 1P? = 400 kPa， 2P? = 90kPa Ⅰ 效二次蒸汽壓力： P1 = P0 － 1P? = 500400 = 100kPa Ⅱ 效二次蒸汽壓力： P2 = P1 2P? = 10090 = 10 kPa 查飽和水蒸汽表可得 Ⅰ 效二次蒸汽相應(yīng)壓強(qiáng)下的溫度 ?t ℃ ，密度 31 / m?? ，汽化潛熱 1r / kg? ??11 。蒸發(fā)的輔助設(shè)備包括：使液沫進(jìn)一步分離的除沫器，和使二次蒸氣全部冷凝的冷凝器。多效蒸發(fā)中，二次 蒸汽的潛熱得到了較為充分的利用，提高了加熱蒸汽的利用率。與此同時膜中的活性基團(tuán)中固定離子具有排斥 Cl? 和 OH? 的能力。炭素管的微孔平均直徑約為一百一十微米。精鹽水流量 應(yīng)穩(wěn)定，不能忽快忽慢。硅含量絕對不能超標(biāo)，如鈣、鎂離子比值等于 1 時，需根據(jù)實(shí)際含鈣、鎂離子的量，適當(dāng)加入鈣化合物以補(bǔ)充鈣離子量，使鈣、鎂離子比值達(dá)到 1 以上。離子膜法生產(chǎn)彈性較大，電槽能適應(yīng)電流負(fù)荷的較大幅度變化，迅速調(diào)節(jié)負(fù)荷；同時離子膜法開 停車安全方便，操作維修簡單，同時勞動強(qiáng)度低 ??3 。隔膜法在國內(nèi)外均廣泛采用，該法早期為石墨陽極電解槽，在組裝電槽中會產(chǎn)生大量鉛和瀝青煙霧，在操作中會生成石棉絨堿性污水和石棉絨粉塵，同時該法能耗非常大，因此從 20 世紀(jì) 70 年代國內(nèi)外開始用金屬陽極電槽取代石墨陽極電槽。 關(guān)鍵詞： 精制鹽水；離子膜；燒堿；蒸發(fā)器 II The Process Design of Caustic Soda Based on 100kt/a Abstract: Making caustic soda by ionic membrane is the rise of new technologies in chloralkali industry. This paper introduces the characteristics of ionic membrane caustic soda, and by pared existing production method, determines the advantages in the development space of ionic membrane caustic soda. This paper will system introduced the production technology of ionic membrane caustic soda, and the salt water refining, electrolysis, evaporation ,flake caustic section has made the process flow design and choice. On the base of one hundred thousand tons per year production requirements, the calculation of material balance will provide the basis for choosing electrolytic bath. The calculation of material and energy balance for alkali liquor evaporation section determine the dosage of alkali liquor and vapor. Base on consulting journals and literatures, the most advanced and suitable Chlorine engineering n BiTA electrolytic bath has been selected . In the evaporation section according to the requirements of the alkali liquor evaporation concentration from 32% to piece of alkali design can meet the needs of the evaporation of doubleeffect countercurrent evaporation process, at the same time the process can meet the needs of evaporation section. According to the calculation of the data , a set of evaporation chamber as the diameter of m, m high, heating chamber for the outside diameter of m high, 4 m forced circulation evaporator has been designed . Finally, according to calculation result and literature by reference to 93 standard, the technology flow chart with control points and equipment has been draw in this design. Key words: refined salt。最后根據(jù)查閱的文獻(xiàn)和計(jì)算結(jié)果參照 93 標(biāo)準(zhǔn)繪制出帶控制點(diǎn)工藝流程圖和設(shè)備圖。水銀法燒堿含鹽量低，產(chǎn)品濃度高，質(zhì)量好，但是該法對環(huán)境污染嚴(yán)重，其汞害對人體有很大危害，聯(lián)合國環(huán)境保護(hù)組織已要求逐步取代該法。 (6)生產(chǎn)穩(wěn)定，安全性高。 表 原鹽質(zhì)量 名稱 NaCl Ca2? Mg2? Si 水不溶性雜質(zhì) 水溶性雜質(zhì) 水分 指標(biāo) % 95 ≤ ≤ ≤ 其中鈣、鎂離子的比值應(yīng)大于 1。5)℃ 。如果炭素管過濾器運(yùn)行不好，會造成懸浮物進(jìn)入螯合樹脂系統(tǒng)，從而使樹脂失活，大