【正文】 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)員學(xué)習(xí)質(zhì)量的重要手段。 據(jù)教學(xué)大綱規(guī)定，本專業(yè)學(xué)生完成所學(xué)理論課之后，可培養(yǎng)和檢查學(xué)生的綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力和素質(zhì)，鞏固和加深基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能訓(xùn)練，進(jìn)行本專業(yè)知識(shí)的初步設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，從而將所學(xué)的知識(shí)由感性認(rèn)識(shí)提高到理性認(rèn)識(shí)，為以后工作奠定基礎(chǔ)． 該 設(shè)計(jì)參照 青海 某 化工責(zé)任有限公司現(xiàn)有的工藝設(shè)置及一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)與工藝參數(shù)，并 在指導(dǎo)老師和小組成員的共同商討下，我們選擇了年產(chǎn) 1萬(wàn)噸燒堿化鹽工序的初步設(shè)計(jì)作為本組的課題．其中 主要包括工藝流程的確定和選擇，主要設(shè)備的計(jì)算和選型，整個(gè)工藝的物料衡算和能量衡算。 由于自身能力所限，設(shè)計(jì)中的疏漏在所難免，還望各位老師能給予斧正！ 年產(chǎn) 1 萬(wàn)噸燒堿工藝初步設(shè)計(jì) 摘 要 原鹽經(jīng)皮帶運(yùn) 輸機(jī)送入溶鹽桶，用各種含鹽雜水、洗水及冷凝液進(jìn)行溶 解。清鹽水溢流到自動(dòng)反洗式砂濾器 。飽和精鹽水經(jīng)加熱后進(jìn)入調(diào)節(jié)槽，加入鹽酸調(diào)整到值為（酸性鹽水時(shí)），送入進(jìn)料鹽水槽，再用泵經(jīng)鹽水流量計(jì)分別送入 電解車間 。 關(guān)鍵字： 原鹽 工藝設(shè)計(jì) 工藝流程 化鹽 精制 中和 一 . 綜述 氯堿工業(yè)簡(jiǎn)介 氯堿工業(yè)屬于基本化工原料工業(yè)，基本化工原料通常是指 “ 三酸兩堿 ” ，鹽酸和燒堿這兩種氯堿工業(yè)的食鹽電解產(chǎn)品就占其中的兩種，再加上氯和氫可以進(jìn)一步加工成許多化工產(chǎn)品，所以氯堿工業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)品涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活的諸多領(lǐng)域，除應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)本身外，在輕工、紡織、 免責(zé)聲明：文檔在線網(wǎng)中所有的文檔資料均由文檔在線網(wǎng)會(huì)員提供 ,該文檔資料的版權(quán)屬于提供者所有。 石油化工、有色冶金和公用事業(yè)等領(lǐng)域也均有很大用途。據(jù)測(cè)算，每萬(wàn)噸氯堿可創(chuàng)造 5— 7億元工業(yè)產(chǎn)值。 氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品 及其 用途 氯堿工業(yè)的生產(chǎn)流程、主要產(chǎn)品和用途如下所示： 原料鹽 燒堿 用途：造紙、紡織、制鋁、石化等 電 氯 用途：農(nóng)藥、氯產(chǎn)品、含氯溶劑等 電 石 氫（副產(chǎn)品） 用 途：硬化油、煉鎢等 燒堿 燒堿 NaOH，又稱苛性堿，學(xué)名氫氧化鈉，是一種白色半透明狀的結(jié)晶體。其水溶液由于濃度不同，可以生成含有 、 和 7個(gè)水分子的水合物。 燒堿的主要用途最早從制造肥皂開始，逐漸用于造紙、紡織、印染等方面；制鋁工業(yè)及 60年代后石油化工的發(fā)展，進(jìn)一步擴(kuò)大了燒堿的用途。具有極強(qiáng)的刺激臭味，性甚毒，即使少量吸入，亦足以損害咽喉及肺臟，故戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)用作毒氣之一。氯為活潑元素之一，除氧、氮、稀有氣體、溴、碘、碳等外，能與一切單質(zhì)，及多種含氫化合物反應(yīng)，故用作強(qiáng)氧化劑和氯化劑。 氯最早用于制造漂白粉。 60年代以后，又有氯代異氰尿酸及其鹽類高效漂白劑問(wèn)世， 目前世界產(chǎn)量已近 8萬(wàn)噸。 氯產(chǎn)品的第二個(gè)大用戶是有機(jī)氯農(nóng)藥，含氯和通過(guò)氯來(lái)合成的農(nóng)藥很多，如速滅威、含氯菊酯等。美國(guó) 80年代初用于建材的聚氯乙烯塑料已占總量的半數(shù)以上。生產(chǎn)聚氯乙烯塑料與同體積產(chǎn)品比，能量消耗僅為鋼的 1/3，鋁的 1/4。聚氯乙烯加工過(guò)程中的改性劑 —— 氯化聚乙烯，世界年產(chǎn)量近 10 萬(wàn)噸，用氯 7萬(wàn)噸。含氯溶劑主要是指三氯乙烷 (CH3CCl1)，又名 甲基氯仿，可用于脫脂清洗衣物、印刷電路等，其毒性小于三氯乙烯、四氯乙烯，生產(chǎn)每噸產(chǎn)品耗氯 1噸左右，因此它是很好的平衡氯的產(chǎn)品。 丙烯系列氯的衍生產(chǎn)品：這一系列的主要產(chǎn)品為環(huán)氧丙烷和環(huán)氧氯丙烷。環(huán)氧丙烷雖不含氯，但間接消耗大量氯。 氟氯烴：氟氯烴除用作制冷劑外，還是制聚四氟乙烯的主要原料。文檔在線網(wǎng)會(huì)對(duì)會(huì)員提供的文檔資料進(jìn)行篩選和編輯，但是并不聲明或保證其內(nèi)容的合法性和正確性。中國(guó)建設(shè)的寶山鋼鐵公司、武漢鋼鐵公司亦均用鹽酸清洗設(shè)備。近年來(lái)國(guó)際上已開發(fā)成功從副產(chǎn)品鹽酸中回收氯的技術(shù)，以緩和氯氣緊張的局面。在各種液體中溶解甚微，難于液化，液態(tài)氫是無(wú)色透明液體，有超導(dǎo)性質(zhì)。 氯堿工業(yè)副產(chǎn)品氫也是對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常重要的原料。還用于煉鎢、生產(chǎn)多晶硅等金屬氧化物還原，有機(jī)化合物的合成加氫等。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)的重要原料之一。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，各國(guó)始終的把降低能耗作為電解法的核心問(wèn)題。因此，開辟節(jié)約能源新途徑，具有重要意義。電解食鹽水溶液時(shí)，按固定質(zhì)量比例 (1:)同時(shí)產(chǎn)出燒堿（氫氧化鈉）和氯氣兩種聯(lián)產(chǎn)品。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?？傊?，燒堿與氯氣的平衡問(wèn)題始終是氯堿工業(yè)發(fā)展中的恒定矛盾。氯堿產(chǎn)品如燒堿、鹽酸等具有強(qiáng)腐蝕性，在生產(chǎn)過(guò)程中使用的原材料如石棉、汞、含氯廢氣等都可能對(duì)環(huán)境造成污染，因此防止腐蝕和環(huán)境污染也一直是氯堿工業(yè)努力革新的方向。我國(guó)各氯堿企業(yè)為了提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，紛紛擴(kuò)大燒堿裝置規(guī)模，從 1999年開始，掀起了一輪燒堿擴(kuò)建高潮，到 2021年其生產(chǎn)能力已從 1998年的 6 860 kt/a增至 8 000 kt/a，目前我國(guó)燒堿的總生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到 8 620 kt/a，居世界第 2位。 目前我國(guó)的燒堿企業(yè)有 200多家，裝置規(guī)模普遍較小，生產(chǎn)能力超過(guò) 100 kt/a的生產(chǎn)企業(yè)只有 24家，見表 1。文檔在線網(wǎng)會(huì)對(duì)會(huì)員提供的文檔資料進(jìn)行篩選和編輯，但是并不聲明或保證其內(nèi)容的合法性和正確性。表 2列出了我國(guó)燒堿產(chǎn)量超過(guò) 100 kt的生產(chǎn)廠家。 2021年在生產(chǎn)燒堿的同時(shí)，產(chǎn)出氯氣 6 280 kt； 2021年則同時(shí)產(chǎn)出氯氣 7 120 kt。 Ⅲ .我國(guó)氯堿工業(yè)存在的問(wèn)題 （ 1） 規(guī)模、技術(shù)問(wèn)題 目前我國(guó)燒堿每套裝置的平均規(guī)模在 40 kt/a左右。 近幾年，我國(guó)的氯堿生產(chǎn)工藝雖然有了較大變化，采用先進(jìn)生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)裝置逐年增加，但是，總的來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)工藝與國(guó)外相比相對(duì)落后，再加上其他的一些因素，生產(chǎn)成本普遍偏高。文檔在線網(wǎng)會(huì)對(duì)會(huì)員提供的文檔資料進(jìn)行篩選和編輯，但是并不聲明或保證其內(nèi)容的合法性和正確性。在電解法燒堿中，隔膜法燒堿產(chǎn)量占 %，離子膜法燒堿所占比例占到 %，水銀法燒堿下降僅為 %。近十幾年來(lái)由于我國(guó)氯堿工業(yè)的盲目擴(kuò)建，使燒堿產(chǎn)能增長(zhǎng)過(guò)快，而下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，氯與堿的需求不平衡問(wèn)題越來(lái)越突顯。顯然，氯產(chǎn)品的發(fā)展是今后氯堿工業(yè)所必須關(guān)注的一個(gè)重要問(wèn)題，氯產(chǎn)品的開發(fā)與生產(chǎn)成為企業(yè)今后主要的效益增長(zhǎng)點(diǎn)，也是氯堿生產(chǎn)中決定企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)水平的最關(guān)鍵的因素之一，氯產(chǎn)品的生產(chǎn)與發(fā)展對(duì)氯堿行業(yè)的氯堿平衡起著決定性的作用。目前國(guó)內(nèi)氯產(chǎn)品市場(chǎng)呈現(xiàn)出需求旺盛而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)供應(yīng)不足的現(xiàn)象，為數(shù)不少的氯產(chǎn)品全部或大量從國(guó)外進(jìn)口。我國(guó)氯產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)最近幾年有了很大發(fā)展，但是，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們的差距還相當(dāng)大。盡管如此，我國(guó)的無(wú)機(jī)氯產(chǎn)品的耗氯量依然占據(jù)我國(guó)氯產(chǎn)品耗氯總量的 54%（包括鹽酸和其他無(wú)機(jī)氯化物），其余 46%用于生產(chǎn)有機(jī)氯化物（包括聚氯乙烯、氯乙酸和氯丁橡膠等）。 在耗氯結(jié)構(gòu)這一點(diǎn)上，國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家與我國(guó)完全不同。 和國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的有機(jī)氯產(chǎn)品所占比例小，但這并不說(shuō)明我國(guó)有機(jī)氯產(chǎn)品需求少，事實(shí)上，我國(guó)這幾年進(jìn)口的有機(jī)氯產(chǎn)品占國(guó)內(nèi)總用氯量的 20%以上。 世界氯堿工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 （ 1）世界氯堿工業(yè)生產(chǎn)能力及其分布 世界氯堿工業(yè)中燒堿、氯氣的生產(chǎn)能力 1993年至 1996年穩(wěn)定在年產(chǎn) 4800萬(wàn)噸左右。 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。日、美、西歐作為全球氯堿工業(yè)的基礎(chǔ)，形成三足鼎立之勢(shì)，引導(dǎo)世界氯堿行業(yè)發(fā)展的潮流，主宰著氯堿產(chǎn)業(yè)的價(jià)格動(dòng)向，平衡動(dòng)向，是氯堿生產(chǎn)的原動(dòng)力，這種狀況將 持續(xù)到 2021年。 免責(zé)聲明：文檔在線網(wǎng)中所有的文檔資料均由文檔在線網(wǎng)會(huì)員提供 ,該文檔資料的版權(quán)屬于提供者所有。 世界先進(jìn)國(guó)家大多數(shù)彩用離子膜法生產(chǎn)燒堿，日本離子膜法工藝占 88%，而我國(guó)僅占 15%不到。 美國(guó)麥道化學(xué)、 OXY Chemical、 PPG三公司燒堿產(chǎn)量所占全國(guó)比例高達(dá) 65%；前四大氯堿工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的 80%。 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。英國(guó) ICI公司、德國(guó)拜耳公司、美國(guó)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(guò) 50%。由于地殼變化，海洋的一部分分離內(nèi)陸海，經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的自然蒸發(fā)，形成鹽湖（如大鹽湖和死海）和鹽池。因此原鹽有海鹽；湖鹽；井鹽和礦鹽四種。就 NaCL而言，湖鹽質(zhì)量最佳， NaCL9699%；井礦鹽次之， NaCL9398%；海鹽一般含水分 24%； NaCL9195%。我國(guó)原鹽的組成見表① 表 ① 中國(guó)原鹽組成 [1] 品種 產(chǎn)地 NaCl Ca2+ Mg2+ SO42 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 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) 免責(zé)聲明：文檔在線網(wǎng)中所有的文檔資料均由文檔在線網(wǎng)會(huì)員提供 ,該文檔資料的版權(quán)屬于提供者所有。 純鹽味為氯化鈉，分子式： NaCl。相對(duì)密度 （ 25℃）；假比重： 。 熔點(diǎn) ℃；沸點(diǎn) 1465℃；硬度 ；折射率 20D? ；比熱容 (g （二）鹽水的物理性質(zhì) 氯化納在水中的溶解度 氯化納易溶于水，溫度升高，氯化納在水中的溶解度略有增加，不同溫度下氯化鈉在水中的溶解度見下表 溫度，℃ 溶 解 度 溫度，℃ 溶 解 度 % g/l % g/l 6 50 0 60 10 2635 70 20 80 30 90 40 100 氯化納水溶液的密度 鹽水溶液的密度隨著所溶鹽量的增多而加大?！妫? 重量 % 溫 度 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 免責(zé)聲明：文檔在線網(wǎng)中所有的文檔資料均由文檔在線網(wǎng)會(huì)員提供 ,該文檔資料的版權(quán)屬于提供者所有。 26 28 三 .工藝 流程 的確定 （ 一 ） 鹽水精制概述 原鹽是氯堿工業(yè)的唯一原料。各種來(lái)源地原鹽都含有不同數(shù)量的不利于電解過(guò)程的雜質(zhì)，如鈣，鎂，鐵，硫酸鹽和重金屬離子，以及其它不溶物等。鐵離子會(huì)使氯中含氫量增加，形成危險(xiǎn)因素。近年來(lái)也有隔膜法與離子交換膜法聯(lián)合生產(chǎn)的，其流程示意圖如圖 Ⅰ 。 原鹽質(zhì)量較差時(shí)， 鹽水精制過(guò)程中會(huì)有相當(dāng)數(shù)量的鹽泥（ CaCO3, Fe(OH)3,Mg(OH)2及水不溶物）排出，需經(jīng)充分洗滌，并利用洗泥后的回收鹽水（洗泥水）以節(jié)省原鹽。 通常鹽水工序的基本建設(shè)投資約占氯堿廠總投資的 5%10%，但是原鹽費(fèi)用占生產(chǎn)成本費(fèi)用的二次精制 離子膜 電解槽 隔膜電槽 重飽和 脫氯 蒸發(fā) 50%燒堿產(chǎn)品 蒸發(fā) 一次精制 免責(zé)聲明：文檔在線網(wǎng)中所有的文檔資料均由文檔在線網(wǎng)會(huì)員提供 ,該文檔資料的版權(quán)屬于提供者所有。 20%30%，是僅次與能源的主要費(fèi)用。為了節(jié)省 運(yùn)輸費(fèi)用，氯堿廠址多選在原鹽資源的附近，或具有鹽礦，鹽井的地面上。其任務(wù)是通過(guò)固體鹽的溶化，粗鹽水的化學(xué)精制，沉淀及不溶物的沉降，精制鹽水的過(guò)濾與中和，供應(yīng)符合電解槽需要的高純度的飽和鹽水，并合理處理鹽泥，盡量減少對(duì)于生態(tài)環(huán)境的影響 。概述如下： 用抓斗吊車從鹽庫(kù)內(nèi)運(yùn)送原鹽，計(jì)量后，送入鹽斗，經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)加入化 鹽桶內(nèi)。來(lái)自蒸發(fā)工段的回收鹽水以及來(lái)自洗泥桶的洗泥水等在配水槽內(nèi)配成化鹽水，由泵送往化鹽桶化鹽，化鹽水經(jīng)桶底分配管均勻流出，通過(guò)鹽層逆流而上，溶解原鹽成為飽和的粗鹽水，從化鹽桶上部溢流出來(lái)。為了保證反應(yīng)完全，嚴(yán)格控制碳酸鈉的量大于理論用量。過(guò)濾后清鹽水中懸浮物的含量可降低 1ppm 以下。通過(guò)蒸發(fā)回收鹽層，得到含 NaCl320g/l以上的重飽和精鹽水，再經(jīng)預(yù)熱器加熱到 80 度以上，進(jìn)入中和罐用鹽酸中和到 pH 為 78，然后在精鹽水貯槽內(nèi)貯存，一般貯存量可供 12小時(shí)使用。 澄清桶底部的鹽泥泥由漿泥耙集中后，定期排入泥漿中間槽，由泥漿泵送到三層洗泥桶 ，利用蒸發(fā)工序送來(lái)的蒸