【導(dǎo)讀】學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的重要手段。其主要目的是全面鞏固已學(xué)過(guò)的基本理論知識(shí)，提高實(shí)踐。本文在簡(jiǎn)要介紹燒堿生產(chǎn)的方法基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)二次鹽水精制和脫氯進(jìn)。和素質(zhì)，鞏固和加深了基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能訓(xùn)練。通過(guò)進(jìn)行化工專(zhuān)業(yè)知識(shí)的初步設(shè)計(jì)。由于自身能力所限，設(shè)計(jì)中的疏漏在所難免，敬請(qǐng)各位老師能給予批評(píng)和指正！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(mén)，耗堿和耗氯產(chǎn)品，已達(dá)數(shù)千種。呼和浩特市新建40Kt/a燒堿的氯堿廠(chǎng)，以滿(mǎn)足周邊市場(chǎng)的需求。建廠(chǎng)地址選在呼和浩特市，年平均氣溫。燒堿溶液的比重隨濃度的提高而增加。吸收熱量，這個(gè)熱量稱(chēng)為脫水熱。的蒸汽壓的降低而下降。燒堿溶液的比熱隨著溶液濃。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。因此，電力供應(yīng)狀況和電價(jià)對(duì)氯堿產(chǎn)品的生產(chǎn)成本影響極大，

　　

【正文】 表 58 氯氣 成分 流量 (kg/h) 摩爾 (kmol/h) 氫氣 水 合計(jì) 生成氫氧化鈉的計(jì)算 流出的陰極液中含水為： 247。 32% 68%= kg/h 流出陰極液的氫氧化鈉生成量見(jiàn)表 59： 表 59 流出的陰極液 ： 成分 流量 (kg/h) 濃度 (%wt) 氫氧化鈉 32 水 68 合計(jì) 水的計(jì)算 應(yīng)加入的純水為： 流出－流入 =++++－ －= kg/h 37 pH的計(jì)算 二次精制鹽水的 pH 為 10，則 L/m ol10C 10H ??? Lm olC H / 310 13 ?? ? ????? 在反應(yīng)中生成 H+為 ： 則在總?cè)芤褐惺Ｓ?H+為： － = mol 在流出食鹽水溶液中含 H+為： hol / ????? 流出總質(zhì)量流入總質(zhì)量 流出食鹽水中 ?HC = 10－ 4mol/L 所以： ? ? 4 ???? ??HC 表 510電解槽的物料平衡表： 進(jìn)口物料 出口物料 輸入 成分 質(zhì)量流量 kg/h 濃度 (g/L) 輸出 成分 質(zhì)量流量 kg/h 濃度 (g/L) 氯化鈉 303 氯化鈉 200 硫酸根離子 氯氣 氯酸鈉 氯酸鈉 水 氫氣 補(bǔ)充水 合計(jì) 氫氧化鈉 32wt 水 補(bǔ)充水 合計(jì) 38 第六章 設(shè)備選型 鹽水過(guò) 濾器 碳素管過(guò)濾器 設(shè)備特點(diǎn)：殼體為碳鋼，內(nèi)襯低鈣鎂硬橡膠 (Ca2+、 Mg2+≤ 300 l0－ 6)，過(guò)濾元件為燒結(jié)碳素管。 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(wàn)噸燒堿裝置用 16 組即 32 支， 2 萬(wàn)噸燒堿裝置用 32 組即 64 支。 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。 每 2 萬(wàn)噸燒堿裝置用鹽水過(guò)濾器 2 臺(tái)，一開(kāi) 備。 生產(chǎn)企業(yè)：北京化工機(jī)械廠(chǎng) 螯合樹(shù)脂塔 螯合樹(shù)脂塔介紹 設(shè)備特點(diǎn)：螯合樹(shù)脂塔 (見(jiàn)圖附錄 1)的殼體為碳鋼，內(nèi)襯低鈣鎂硬橡膠 (Ca2+， Mg2+≤ 300 10－ 8)。 有關(guān)參數(shù)：其適用樹(shù)脂牌號(hào) 進(jìn)口牌號(hào) SC401， CR10；國(guó)產(chǎn)牌號(hào) D412；或其他相當(dāng)然牌號(hào)。 裝入塔中樹(shù)脂量與該樹(shù)脂容量有關(guān)：裝入塔內(nèi)的樹(shù)脂一般為 ，填入高度39 大約是 1050mm。 塔下部過(guò)濾網(wǎng)為聚偏氟乙烯， 64 目， 3 層，φ 1290mm。年產(chǎn) l2 萬(wàn)噸燒堿的整合樹(shù)脂塔直徑為φ l050mm，總長(zhǎng)度為 4000mm。 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。 脫氯塔選型 影響真空脫氯的因素較多。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。工藝方面主要有：真空泵循環(huán)水的質(zhì)量，淡鹽水的流量，匹配的管徑。工藝管線(xiàn)的阻力取舍及布局。設(shè)備方面主要有：填料塔 及安裝的填料、除沫、噴淋裝置，真空泵及氣液分離。 填 料塔的安裝高度選擇 安裝高度 H： gWgHgpgpg2ug2uzzH 12212221 ?????????? 計(jì)算基準(zhǔn)： ? 52 ?? 3mkg2 1 7 0 9 9?? sm0u1 ? 51 ??? ? HgWgH ??? 所以： 5522??????????????? 40 考慮實(shí)際安裝要求，安裝高度可 取 16m(此高度指填料塔頂部到受槽內(nèi)降液管底部的安裝高度 )。 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(rùn)濕 (只有潤(rùn)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； ⑤ 取材容易、價(jià)格便宜。 填料的類(lèi)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。 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。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。不利于氣液的流動(dòng)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。 由于鮑爾環(huán)有特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以使液體分散度增大，填料內(nèi)表面的利用率提高。鮑爾環(huán)的氣液分布較拉西環(huán)均勻，兩相接觸面積增大，傳質(zhì)效率隨之提高。此外，鮑爾環(huán)在較寬的氣速范圍內(nèi)能保持恒定的傳質(zhì)效率，特別適合于真空蒸餾操作。同樣的壓降情況下，鮑爾環(huán)處理量比拉西 環(huán)大 50％以上。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。 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。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。和鮑爾環(huán)的性能具有可比性。陶瓷拉西環(huán) (亂堆 )和塑料鮑爾環(huán)的特征數(shù)據(jù)如表 61 所示： 41 表 61 陶瓷拉西環(huán) (亂堆 )和塑料鮑爾環(huán)的特征數(shù)據(jù) 材料 外徑 mm 比表面積atm2/m3 孔隙率 % 堆積個(gè)數(shù) 3m個(gè) 干填料因子 1m?? 高 mm 壁厚 mm 陶瓷拉西環(huán) 25 78 49000 400 50 81 6000 177 塑料鮑爾環(huán) 25 53500 294 50 7000 146 50 6500 131 根據(jù)脫氯塔及淡鹽水性質(zhì)，選擇陶瓷拉西環(huán)，外徑為 25mm，比表面積 = atm2/m3，孔隙率 =78%，干填料因子 =400 1m?? 。 計(jì)量泵的選擇 ① 確定壓力：所選取計(jì)量泵的額定壓力要略高于所需要的實(shí)際最高壓力，一般高出 10～ 20％。不要選擇過(guò)高，壓力過(guò)高會(huì)浪費(fèi)能源，增加設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用。 ② 確定流量：所選取的計(jì)量泵流量應(yīng)等于或略大于工藝所需流量。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?？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％。 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 。 根據(jù) α 纖維素溶液的性質(zhì)，選擇 JMW32/ 型計(jì)量泵。 JMW 型計(jì)量泵外形及安裝尺寸圖見(jiàn)圖 61： 42 圖 61 JM－ W 型計(jì)量泵外形及安裝尺寸圖 水環(huán)式真空泵的選擇 一、泵類(lèi)型的確定 泵的類(lèi)型主要由工作所需的氣量、真空度或排氣壓力而定。 泵工作時(shí)，需要注意以下兩個(gè)方面： ① 盡可能要求在高 效區(qū)內(nèi)，也就是在臨界真空度或臨界排氣壓力的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。 ② 應(yīng)避免在最大真空度或最大排氣壓力附近運(yùn)行。在此區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，不僅效率極低，而且工作很不穩(wěn)定，易產(chǎn)生振動(dòng)和噪音。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)。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。 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。如果真空度或排氣壓力較高，單級(jí)泵往往不能滿(mǎn)足，或者，要求泵在較高真空度情況下仍有較大氣量，即要求性能曲線(xiàn)在較高真 空度時(shí)較平坦，可選用兩級(jí)泵。如果真空度要求在－ 710mmHg 以上，可選用水環(huán)－大氣泵或水環(huán)－羅茨真空機(jī)組作為抽真空裝置。 如果只作真空泵用，則選用單作用泵比較好。因?yàn)閱巫饔帽玫臉?gòu)造簡(jiǎn)單，容易制造和維護(hù)，且在高真空情況下抗汽蝕性好。 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。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)。 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) 。 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 =。 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(jì)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)，對(duì)氯堿行業(yè)有了很多的認(rèn)識(shí)，并且有些關(guān)于氯堿行業(yè)節(jié)能減排的想法。 現(xiàn)在隨著科技的發(fā)展，氯堿工業(yè)中，正在淘汰一些舊的工藝，例如： 氯堿生產(chǎn)中一次鹽水除硫酸根的方法逐漸改變，由傳統(tǒng)的氯化鋇法，逐漸向膜法發(fā)展。 由于使用氯化鋇法，氯化鋇消耗過(guò)大，并且 氯化鋇法面臨積渣問(wèn)題，而 且 收集硫酸 鋇 須有一套裝置 (漿液干燥機(jī) )，所產(chǎn)硫酸 鋇 純度、白度不夠高，經(jīng) 濟(jì)價(jià)值低 ，所以正在逐漸的被淘汰 ，隨著氯堿產(chǎn)能的大幅提高，膜法受到越來(lái)越多的廠(chǎng)家所推崇。 現(xiàn)在整個(gè)行業(yè)都在做節(jié)能減排，因此我想可以將 樹(shù)脂塔所有再生廢水都可利用回收化鹽 ，這樣可以減少加入的水量，減少成本。在螯合樹(shù)脂塔串聯(lián)處理 Ca2+、 Mg2+時(shí)，可在首塔基于超標(biāo)時(shí)，再進(jìn)行反洗，來(lái)節(jié)約成本。 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 ． 化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè) 無(wú)機(jī)卷 [M]． 北京 ． 化學(xué)工業(yè)出版社． 2021． 1 [4] 方度 ． 氯堿工藝學(xué)［ M］ ． 北京 ． 化學(xué)工業(yè)出版社． 1990． 7 [5] 程殿彬 ．離子膜制堿生產(chǎn)技術(shù) [M]．北京．化學(xué)工業(yè)出版社． [6] 謝端媛．蘇元復(fù)等．化工工藝算圖 [M]．北京．化工工業(yè)出版社． [7] 宋玉亮 ． 離子膜法燒堿生產(chǎn)影響因素分析 [J]．氯堿工業(yè) ． 2021(7)： 2122 [8] 吳樓濤 ， 李永剛 ． 離子膜法氯堿技術(shù)的發(fā)展及建議 [J]． 化工進(jìn)展 ． 2021， 22(8)：877878 [9] 張乃慧 ， 周林 ． 離子膜制 NaOH 電解裝置的學(xué)與思 [J]．氯堿工業(yè) ． 2021(3)： 1213 [10] 李賀奇 ． 離子膜燒堿生產(chǎn)中的鹽水精制工藝 [J]． 中國(guó)氯堿 ， 2021(11)： 4546 [11] 吳樓濤 ．氯堿生產(chǎn)中離子膜的選擇問(wèn)題探討 [J]． 江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào) ． 2021，15(4)： 2728 [12] 董雪英 ． 離子膜燒堿的生產(chǎn)工藝及市場(chǎng)前景 [J]． 江蘇化工 ． 2021(6)： 1517 [13] 李邦民．淡鹽水脫氯技術(shù)淺析 [J]．氮堿工業(yè)． 2021(5) 45 [14] 葛婉華，陳鳴德． 化工 計(jì)算 [M]．北京．化學(xué)工業(yè)出版社． [15] 大連理工大學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)教研室． 無(wú)機(jī)化學(xué) [M]．北京．高等教育出版社． [16] 玉英，黃風(fēng)廉，陳常貴等． 化工原理 [M]． 天津 ．天津科學(xué)技術(shù)出版社． 1997 [17] 常貴，曾敏靜，劉國(guó)維等．化工原理 [M]． 天津 ．天津科學(xué)技術(shù)出版社． 2021 [18] 陳仲秀，顧飛燕，胡望明等．化工熱力學(xué) [M]．北京．化學(xué)工業(yè)出版社． [19] 江體乾．化工工藝手冊(cè) [M]．上海．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社． [20] 王安麟．機(jī)械工程現(xiàn)代最優(yōu) 化設(shè)計(jì)方法與應(yīng)用 [M]．上海 ． 上海交通大學(xué)出版社． 2021 [21] KirkOthmer Encyclopedia of Chemical WileyInterscience 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 Anal