【正文】 總之，我覺得在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我學(xué)到了不少知識(shí)，相信對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)都會(huì)有很大的幫助。根據(jù)本次設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，我完成了年產(chǎn)20萬(wàn)噸燒堿電解工段的初步工藝設(shè)計(jì)，并按照要求繪制了車間布置圖，電解槽工藝條件圖，帶控制點(diǎn)的工藝流程圖等工程圖紙。在資料的查閱，工藝流程的確定，數(shù)據(jù)的分析，設(shè)備的選取，總體規(guī)劃中，使我的知識(shí)水平又上了一個(gè)新的臺(tái)階。本設(shè)計(jì)共包含以下幾個(gè)部分，第一部分介紹了燒堿的性質(zhì)、用途、生產(chǎn)工藝的歷史發(fā)展和前景及意義；第二部分介紹了隔膜電解的原理和工藝流程；第三部分介紹了隔膜電解槽的結(jié)構(gòu)、型式與選擇；第四部分對(duì)相關(guān)的物料衡算、熱量衡算、設(shè)備選型等都作了詳細(xì)的闡述；第五部分對(duì)相關(guān)附屬設(shè)備進(jìn)行了計(jì)算選型；第六部分對(duì)該工段的設(shè)備防腐及三廢處理進(jìn)行了說(shuō)明。對(duì)于生產(chǎn)42%、45%、50%等液堿的大中型氯堿廠，可以采用冷凍法處理蒸發(fā)回收鹽水中的SO42,使其以芒硝（NaSO4對(duì)于含鹽酸的酸性廢水可用電解、蒸發(fā)等含堿廢水中和后排放。許多氯堿廠為保證電解法燒堿的安全進(jìn)行，在電解槽與氯壓機(jī)之間的濕氯氣總管上增設(shè)一套事故氯氣吸收（處理）裝置，不論在各種異常和復(fù)雜的斷電狀況下，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)規(guī)定指標(biāo)外逸時(shí)，裝置自動(dòng)聯(lián)鎖瞬間啟動(dòng)，進(jìn)入工作狀態(tài)，裝置內(nèi)以液堿為吸收劑循環(huán)吸收，并按規(guī)定及時(shí)更換新的吸收劑，達(dá)到徹底處理事故氯氣、消除氯氣污染、保護(hù)環(huán)境的目的。此法可使石棉絨廢水中石棉含量由3~8g/L降至200mg/L左右，廢水可達(dá)標(biāo)排放。輕質(zhì)氧化鎂可用于油漆工業(yè)、橡膠工業(yè)、造紙工業(yè)的填充劑，還可制鎂磚、坩堝等優(yōu)質(zhì)耐火材料。綜上所述，任何一套化工類的裝置，特別是氯堿化工的設(shè)備裝置，不管是設(shè)計(jì)還是選材，無(wú)論是生產(chǎn)還是管理，都需要熟悉掌握裝置介質(zhì)的特殊性質(zhì)及工況，同時(shí)也要知道各類材料的性能，盡量避免因?yàn)楦g問題而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。設(shè)備和管路在預(yù)熱時(shí)要合理選擇預(yù)熱介質(zhì)，避免設(shè)備和管路腐蝕破裂的情況出現(xiàn)。⑤對(duì)爐膛的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，使得鍋體的受熱變得均勻，不出現(xiàn)偏燒現(xiàn)象。鍋式法固堿生產(chǎn)中延長(zhǎng)鑄鐵大鍋壽命的主要措施有：①嚴(yán)格控制電解工序中的每一項(xiàng)工藝，最大程度的降低原料運(yùn)輸中生成氯酸鹽，從而減少氯堿對(duì)大鍋造成的腐蝕。大鍋的腐蝕：大鍋的材質(zhì)為鑄鐵，大鍋的損壞除了堿液中氯酸鹽在熬煮中對(duì)大鍋的腐蝕外，還由于大鍋采用明火加熱，鍋內(nèi)堿溫在450℃左右而鍋底外壁溫度可達(dá)l 100～1 200℃，大鍋在反復(fù)遭受不均勻的周期性的加熱(熬堿)與冷卻(出堿洗鍋)時(shí)，容易使鑄鐵大鍋產(chǎn)生應(yīng)力。聚偏二氟乙烯(PVDF)，耐腐蝕性比PTFE略差，使用溫度20～140℃。非金屬材料有著較好的耐腐蝕性能，但其使用一般會(huì)受介質(zhì)、使用溫度等限制。增強(qiáng)材料由玻璃纖維及其織物組成，是玻璃鋼主要承載組分材料，直接影響玻璃鋼的強(qiáng)度和剛度。在合成鹽酸裝置中。鈦耐腐蝕的特性不管是在濕氯氣還是在次氯酸鹽溶液都發(fā)揮得很好，利用鈣法進(jìn)行制造的精裝置的離心機(jī)、真空過(guò)濾機(jī)及氧化反應(yīng)釜等都是鈦質(zhì)材料或者鈦質(zhì)復(fù)合板制造的；鈦質(zhì)冷卻器在電解式氯氣生產(chǎn)中也被普遍采用；使用氯醇法生產(chǎn)出來(lái)的環(huán)氧丙烷進(jìn)行的氯醇化反應(yīng)所使用的反應(yīng)器材的材質(zhì)也為鈦質(zhì)，且壽命期限很長(zhǎng)。另外，氯氣壓縮機(jī)級(jí)間或出口冷卻器冷卻水壓力應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成低于氯氣的壓力，通過(guò)在線檢測(cè)回水pH值確定冷卻器是否泄漏，同時(shí)也避免了水吸收氯氣而造成的設(shè)備嚴(yán)重腐蝕。濕氯 (含水100 106)時(shí)，由于氯與水反應(yīng)生成強(qiáng)腐蝕性的鹽酸和強(qiáng)氧化性的次氯酸，許多金屬如碳鋼、鋁、銅、鎳、不銹鋼等均會(huì)被腐蝕，只有某些金屬或非金屬材料在一定條件下能抵抗?jié)衤葰獾母g。腐蝕不僅給設(shè)備和管道帶來(lái)危害，而且還會(huì)嚴(yán)重危害員工的身心健康，污染環(huán)境，危及安全生產(chǎn)，造成各類事故。（5）車間內(nèi)要留有堆放原料、成品和包裝材料的空地，以及必要的運(yùn)輸通道及起吊位置，且盡可能地避免固體物料的交叉運(yùn)輸。車間設(shè)備布置設(shè)計(jì)的原則如下：（1）在設(shè)備布置時(shí)一定要滿足工藝流程順序，要保證水平方向和垂直方向的連續(xù)性。7. 綠化 綠化可以美化環(huán)境，減少粉塵等危害，應(yīng)與平面布置一起考慮。3. 滿足有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范《化工企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范》、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《煉油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《廠礦道路設(shè)計(jì)規(guī)范》、《工業(yè)企業(yè)衛(wèi)生防護(hù)距離標(biāo)準(zhǔn)》等。（8）能源：保證電網(wǎng)供電充足，甲醛、液氨等供應(yīng)方便充足。（4）地質(zhì)：避開大挖大填區(qū)和大量基巖暴露或淺埋的地帶。具體到燒堿廠廠址選擇的依據(jù)及原則主要有以下幾個(gè)方面：（1）生產(chǎn)能力：本設(shè)計(jì)為年產(chǎn)燒堿20萬(wàn)噸。B. 廠區(qū)用地面積應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝和運(yùn)輸要求，并預(yù)留擴(kuò)建用地?？拷蟮暮恿骰蚝醋詈茫鐭o(wú)此條件，也可考慮使用深井，這需要以廠址的水文地質(zhì)資料作為依據(jù)。另外，供職工使用的交通設(shè)施也是選擇廠址需要考慮的內(nèi)容之一?？紤]冰凍線對(duì)建筑物基礎(chǔ)和地下管線敷設(shè)的影響。位于寒冷地帶的工廠，需要把工藝設(shè)備安放在保護(hù)性的建筑物中，會(huì)增加基建投資；如果氣溫高，則可能需要特殊的涼水塔或空調(diào)設(shè)備，增加日常操作費(fèi)用和基建投資?；S大多數(shù)化學(xué)物質(zhì)具有易燃，易爆，有毒及腐蝕等特性，對(duì)環(huán)境和廣大人民的生命財(cái)產(chǎn)安全有很大的威脅，因此要進(jìn)行化工廠的選址安全設(shè)計(jì)，以求在源頭上降低對(duì)人們的威脅，同時(shí)也讓企業(yè)能更穩(wěn)定的發(fā)展。 生產(chǎn)消耗核算由前面工藝計(jì)算可知，每小時(shí)生產(chǎn)消耗的精鹽為： Kg/h每小時(shí)生產(chǎn)消耗的電能為： KJ/h每小時(shí)生產(chǎn)消耗的水蒸氣為：3600=15624 Kg/h 生產(chǎn)成果核算由前面工藝計(jì)算可知，每小時(shí)生產(chǎn)得到的燒堿(NaOH)為： Kg/h每小時(shí)生產(chǎn)得到的濕氫氣(H2)為： Kg/h每小時(shí)生產(chǎn)得到的濕氯氣(Cl2)為： Kg/h因此，每生產(chǎn)1 Kg NaOH消耗的精鹽的量為：每生產(chǎn)1 Kg NaOH消耗的電能為：每生產(chǎn)1 Kg NaOH消耗的水蒸氣為：15624/= Kg/ Kg(1)電解工段是電解食鹽水生產(chǎn)氯氣、氫氣、燒堿的主要工序，其崗位主要有金屬陽(yáng)極電解槽看槽崗位、送堿崗位、干燥崗位、氯氣泵崗位、氫氣泵崗位五個(gè)崗位，每個(gè)崗位需要工作人員2名。科室的核算屬于專業(yè)核算。為保證經(jīng)濟(jì)核算工作正常進(jìn)行，必須做好企業(yè)內(nèi)部的原始記錄、定額管理、計(jì)量工作、清產(chǎn)核資和廠內(nèi)計(jì)劃價(jià)格等基礎(chǔ)工作。②生產(chǎn)成果的核算,包括質(zhì)量和數(shù)量?jī)蓚€(gè)方面。 電解堿液出口總管道的選型由前面計(jì)算知道，電解堿液出口堿液的質(zhì)量流量為：W=，電解堿液的密度取ρ=1200kg/m3，則：Vs=W/ρ=(12003600)=根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取管內(nèi)蒸汽流速為：u=，則管徑為：D=[4 Vs/(πu)]1/2==189mm 選擇Φ219。 鹽水預(yù)熱器排水管道的選型由前面計(jì)算知道，鹽水預(yù)熱器排水管道的冷凝水質(zhì)量流量為：W=，此時(shí)冷凝水的密度為ρ=，則：Vs=W/ρ= 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取管內(nèi)蒸汽流速為：u=1m/s，則管徑為：D=[4 Vs/(πu)]1/2==76mm 選擇Φ89。 電解槽氯氣出口總管道的選型90℃%的濕氯氣的密度為：ρ=%+(%)= kg/m3Vs=W/ρ=(3600)= m3/s根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取管內(nèi)氣體流速u=40m/s,則管徑為：D=[4 Vs/(πu)]1/2==337mm選擇Φ377。 設(shè)備一覽表名稱規(guī)格及型號(hào)臺(tái)數(shù)精鹽水泵150FB22A Q=35m3/h2電解堿液泵100FB57 Q=35m3/h2電解槽DSA30Ⅲ354精鹽水貯槽Φ44002000, V=32 m3/h1鹽水高位槽Φ44002000, V=16 m3/h1氯氣氣液分離器Φ50011801氫氣氣液分離器Φ50010501氫氣水封Φ6008002電解堿液槽Φ40002000 ，V=35 m3/h1氫鹽換熱器G500216801鹽水預(yù)熱器G600425110２電動(dòng)梁橋起重機(jī)Spah= LH=16m1真空泵SZ3２加壓泵65WX140，Q= m3/h１苛化槽320022001200１吸膜槽320022001200１真空罐Φ14002740２緩沖罐Φ700１堿液槽Φ10002550１清水池Φ200030001200１散熱片GL21536１磅秤TGT100１有軌小車Q=3t２氫氣器液分離器Φ5001050１第五章 主要工藝管道的計(jì)算與選擇 主要工藝管道的計(jì)算與選擇 水蒸氣管道的選型 前面計(jì)算得，100℃水蒸氣的質(zhì)量流量為：W=,密度ρ=則：Vs=W/ρ=因?yàn)槭秋柡驼羝使軆?nèi)流速，則管徑由計(jì)算得,D=[4 Vs/(πu)]1/2==556mm選擇Φ630。(2)電解堿液泵的選型 %的電解液，%的NaOH和(%)的水來(lái)計(jì)算，且忽略溫度的影響，% NaOH的密度ρ=2130 kg/m3則：ρ=2130%+1000(%)= kg/m3實(shí)際密度稍大于此，取ρ=1200kg/m3。(1)計(jì)算熱負(fù)荷和蒸汽流量Q=（）1000/3600=查《氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊(cè)》知：100℃水蒸氣的冷凝潛熱為：r=2258 kJ/kg則飽和蒸汽的流量為：Wh=飽和蒸汽的定性溫度Tm=100℃，精鹽水的定性溫度為：tm=1/2（55+90）=℃Tmtm==℃50℃，所以選用固體管板式預(yù)熱器。 精鹽水的定性溫度Tm=(90+70)/2=80℃ 濕氫氣的定性溫度tm=(45+55)/2=50℃Tmtm=8050=30℃50℃ 由于兩流體間的溫差不大于50℃，故選用固定管板式換熱器。備用電解槽N2：N2=式中T—單槽更換周期，天/臺(tái)； m—每天檢修槽數(shù)，臺(tái)/天； K—集中檢修系數(shù)，（）； “T”值：金屬陽(yáng)極石棉隔膜取300360天； “m”值：小企業(yè)m=1。正常運(yùn)行的電解槽臺(tái)數(shù)N，可按下式來(lái)計(jì)算求得：N1=式中k—電化當(dāng)量，g/AhI—強(qiáng)度，kA/ m；h—電解槽年運(yùn)行小時(shí)，h；ε—電流效率，%；S—單槽電極面積，m； G—100%氫氧化鈉年產(chǎn)量，t。因電解槽的電極面積下，單槽生產(chǎn)能力下，所以通常都是由多臺(tái)電解槽同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。 氫鹽換熱器物料平衡表進(jìn)入換熱器物料（Kg/h）出換熱器物料（Kg/h）精鹽水F3精鹽水F3%濕氫氣I1%濕氫氣I5冷凝水I6合計(jì)合計(jì) 能量衡算已知條件：①來(lái)自鹽水工段精鹽水溫度 45℃②精鹽水出氫鹽換熱器溫度 55℃ ③精鹽水出鹽水預(yù)熱器溫度 90℃④出電解槽電解堿液溫度 90℃ ⑤濕氫氣溫度 90℃ ⑥出氫鹽換熱器冷凝水溫度 70℃ ⑦出氫鹽換熱器濕氫氣溫度 70℃ ⑧出電解槽濕氯氣溫度 90℃ 對(duì)氫鹽換熱器進(jìn)行熱量衡算氫鹽換熱器 45℃精鹽水Q1 55℃精鹽水Q3 90℃濕氫氣Q2 70℃濕氫氣Q4 70℃水汽汽化潛熱Q6 70℃水液化熱Q5 熱量損失Q7 氫鹽換熱器熱量平衡圖(1) 45℃精鹽水帶入熱量Q1 精鹽水45℃時(shí)的比熱容為CP=(kg.℃),則精鹽水帶入氫鹽換熱器的熱量為：(2) 90℃%濕氫氣帶入熱量Q2氫氣90℃時(shí)的比熱容為CP= kcal/(kg.℃)，水汽90℃的比熱容為CP= kcal/(kg.℃)，%濕氫氣帶入熱量為：=（kJ）(3) 55℃精鹽水出氫鹽換熱器帶走熱量Q3精鹽水55℃時(shí)的比熱容為CP= kcal/(kg.℃)，則精鹽水帶走的熱量為：(4) 70℃%濕氫氣帶走熱量Q4 氫氣70℃時(shí)的比熱容為CP= kcal/(kg.℃)，70℃時(shí)水汽的比熱容為：CP=(kg.℃)，則濕氫氣帶走的熱量為：=（kJ）(5)70℃液態(tài)水帶出的熱量Q5 由《氯堿工業(yè)理化常數(shù)手冊(cè)》查得：70℃ kcal/(kg.℃)，則70℃液態(tài)水帶出的熱量為：(6)70℃水汽的汽化潛熱Q670℃時(shí)水汽的液化熱為569kcal/(kg.℃)，則水汽液化所放的熱量為：(7)系統(tǒng)熱量損失Q7根據(jù)熱量平衡可知：Q1+Q2+Q6=Q3+Q4+Q5+Q7 因此，系統(tǒng)的熱量損失為：Q7= (Q1+Q2+Q6)( Q3+Q4+Q5)=(++)(++)=。第三章 工藝計(jì)算 物料衡算已知：年產(chǎn)100%的燒堿20萬(wàn)噸，年工作320天，24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)。主要有：⑴精鹽水進(jìn)入電解槽的溫度：90℃⑵精鹽水進(jìn)入電解槽的濃度：＞310g/Ｌ⑶電解堿液出電解槽溫度：90℃⑷電解堿液出電解槽濃度（NaOH）：115130g/Ｌ⑸電解槽電流效率：95%⑹電解槽單槽電壓：⑺電流密度：51000kA⑻氫氣出口溫度：90℃⑼氯氣出口溫度：90℃⑽氯中含氧：≤%⑾氯中含氫：≤%（2）生產(chǎn)控制措施 生產(chǎn)過(guò)程中主要的控制措施如下：①溫度測(cè)量 在精鹽水進(jìn)入精鹽水貯槽時(shí)，對(duì)精鹽水的溫度用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的儀表測(cè)量；精鹽水進(jìn)入氫