【正文】 膜過濾技術和裝置，優(yōu)化化工布置設計，保證一次鹽水的產能和質量。畢業(yè)設計論文題目: 年產5萬噸鉀堿一次鹽水系統(tǒng)設計學位申請人姓名院(系)名 稱專 業(yè) 名 稱年 級 班 級指導教師姓名指導教師職稱目錄內容摘要 1關鍵詞 1Abstract 1Key words 11前言 22一次鹽水系統(tǒng)簡介 3 3 33工藝控制及運行 6 6 6 9 114鹽水制備工藝計算 12 13 185設備計算 23 23 29參考文獻 32致謝 33內容摘要：文章針對年產五萬噸鉀堿一次鹽水系統(tǒng)設計這一難題，提出了主要設備、工藝控制及運行情況，分析生產及工藝中存在的問題，并提出處理意見，最終畫出工藝流程圖。一次鹽水精制是鉀堿生產的首道工序, 其主要任務是制成飽和鹽,并除去其中的鈣離子、 鎂離子其他懸浮物等雜質, 制成飽和的精鹽水, 供電解工序使用。避免系統(tǒng)波動，確保系統(tǒng)平穩(wěn)運行。PVC的供求兩旺帶動了為其生產提供原料的鉀堿行業(yè)的飛速發(fā)展， 20 世紀末至21世紀初，中國加入WTO后，鉀堿行業(yè)同其它行業(yè)一樣，逐漸與國際接軌，形成隔膜法鉀堿與離子膜法鉀堿并存的局面，目前我國鉀堿裝置總體規(guī)模已達年產60萬噸,已經超過美國，居世界第一，鹽水精制技術自然也隨之變化發(fā)展。眾所周知 ,鹽水是鉀堿生產的龍頭鹽水質量、供應出現(xiàn)問題會影響一系列下游工序的穩(wěn)定生產,因此企業(yè)對鹽水工藝流程、控制點、控制條件等參數(shù)是不會輕易改動的。鉀堿行業(yè)蓬勃發(fā)展,全國鉀堿產能達到60萬t/a,居世界第一位,其中離子膜法生產裝置占90%。離子膜電槽對進槽鹽水的質量要求非常高,鹽水質量及指標的穩(wěn)定對離子膜的運行壽命有著至關重要的影響。近年來“預處理+膜分離”的鹽水精制新工藝替代“道爾澄清桶+砂濾器+碳素管精密過濾器”的傳統(tǒng)鹽水精制工藝為中國鉀堿行業(yè)改變鹽水質量差、離子膜壽命短的狀況做出了卓越的貢獻，被譽為是中國鉀堿鹽水精制的一次革命。據(jù)行業(yè)統(tǒng)計，至2011年已有約1000多萬t/a制堿裝置鹽水精制采用HVM?管式膜過濾技術（我廠年產能力10噸），該技術在鹽水精制領域中的成功應用被譽為是中國鉀堿鹽水精制的第二次革命。鹽水精制是鉀堿生產的第一道工序, 其主要任務是溶解固體鹽,并除去其中的鈣離子、鎂離子、硫酸根、有機物、水不溶物及其他懸浮物等雜質,制成飽和的精鹽水, 供電解工序使用。因此,精鹽水的質量直接關系后序工段的安全、 穩(wěn)定、 高效運行, 自然也影響產品的質量。一次鹽水精制的基本原理是:將原鹽加水溶解制成粗飽和鹽水, 向其中加入碳酸鉀、 氫氧化鉀、 氯化鋇,與鹽水中的鈣離子、 鎂離子及硫酸根離子反應生成沉淀,并加入三氯化鐵作為助沉劑,其沉淀物及機械雜質借重力的作用自然沉降分離,使鹽水中的懸浮物通過膜過濾去除, 再用鹽酸中和達到規(guī)定的 pH值,從而得到供電解使用的合格精鹽水。我國的離子膜法制堿生產所用的一次鹽水，多是以鉀鹽及離子膜裝置返回的脫氯淡鹽水進行配比制得。(l)除Ca2+粗鹽水中所含鈣離子雜質形式一般是CaC1CaSO4，在處理時向粗鹽水中加入K2CO3。(2)除Mg2+在粗鹽水中所含鎂離子的形式一般是MgClMgSO4，在處理時向粗鹽水中加入KOH。氫氧化鉀過堿量為100～300mg/L。加入精制氯化鋇不應過量，否則將增加離子交換樹脂的負荷。 (4)去除天然有機物向粗鹽水中加入KClO溶液來實現(xiàn)有機物的去除，其目的有兩個方面:一是消解水、固體鹽中的菌藻、腐植酸以及其它天然有機物。NH3在電解槽陽極液pH值為2～4的條件下，將產生NCL3。為了確保鹽水中的菌藻類、腐殖酸等天然有機物被次氯酸鉀氧化分解成為小分子，次氯酸鉀應過量投加，使過濾時鹽水中的游離氯濃度保持在1～3mg/L。為使精鹽水中游離氯為零，要求ORP200mv。但在反應后溶液中仍含有一部分，一是SO42在一定范圍內，對離子膜法電解影響較小，二是保持SO42過量，可以除去Ba2+、Pb2+等雜質離子，防止超標，這兩種重金屬離子對離子膜法電解性能的影響遠大于SO42的影響。鹽泥被阻隔在濾膜表面，過濾一段時間后過濾器自動反清洗數(shù)秒鐘將鹽泥推離膜表面沉入過濾器底部，當鹽泥漿達到一定量后過濾器自動排入渣池。經壓濾洗滌除水后的濾餅含液率小于50%wt，被送出界區(qū)；濾液自流至濾液槽中，被濾液泵送回配水槽。本工藝包括：化鹽、精制反應、預處理、膜過濾、鹽泥處理等過程，掌握和控制好各工藝過程控制指標是生產合格精鹽水的關鍵。溫度對生產的影響如下:溫度對鹽溶解度的影響 由氯化鉀在水中的溶解度表可以看出，鹽的溶解度隨溫度的升高而增加。溫度對反應速度的影響 提高溫度促進懸浮物反應完全，由于Mg(OH)CaCOBaSO4在飽和鹽水中的反應速度可以看出，溫度愈高，反應越快越徹底。溫度對過濾速度的影響 鹽水的過濾速度與粘度、鹽泥的形態(tài)、粘度、顆粒的大小、架橋性能等多種因素有關，隨著溫度的升高，鹽水的粘度降低，過濾速度增加。KOH投加量 Mg2+與OH－在pH值約為8時開始反應，～，形成膠狀絮凝物。K2CO3投加量 在一定溫度下Ca2+是否除得徹底，決定兩個因素，即反應時間長短和碳酸鉀過量程度，如碳酸鉀按理論用量加入時，需攪拌幾個小時才能沉淀完全，溫度高于45℃，則在半小時內可以完全反應，鹽水中的Ca2+含量可小于1ppm，～。用工業(yè)BaCl2根據(jù)全系統(tǒng)物料平衡確定初始投加20％Wt的BaCl2溶液量，生產中定時檢測，根據(jù)鹽水中分析的硫酸根量，調整氯化鋇溶液的投加量。按下式計算初始投加1%KClO溶液量：Q1＝2Q2 (單位L/h，按20mg/l計）式中：Q1—KClO溶液投加量，(L/h) Q2—處理粗鹽水量，(m3/h)FeCl3投加量 投加鐵鹽預處理劑是為了吸附天然有機物并共沉淀去除，本工序配1%Wt FeCl3溶液，按每立方鹽水投加3升投加,并根據(jù)原鹽質量及預處理器狀況，適量增減FeCl3溶液的投加量。按還原5ppm游離氯投加，根據(jù)ORP檢測結果，適量增減K2SO3溶液的投加量。主要設備及型號見表31表31一次鹽水工藝主要設備一覽表設備技術規(guī)格材質數(shù)量HVM膜過濾器φ 19005800。 在安裝加壓容器罐時，必須保證罐的軸線垂直度偏差2mm，與汽水混合器上部接口法蘭的水平偏差必須保證，以保證汽水混合器達到很好的氣溶效果；必須要保證其噴嘴的同心度達標，與加壓容器罐連接時也必須校核其垂直度。在安裝電磁流量計時，按照流量計前直管線長度10倍管直徑、后直管線長度5倍管直徑的原則合理安裝。 HVM膜過濾器凱膜過濾器主要由罐體、反沖槽、管道、自動控制閥（撓性閥）、過濾元件、自動控制系統(tǒng)、氣動控制系統(tǒng)等部件組成，作為關鍵設備，在使用中還應注意以下問題：（1）新礦鹽化鹵水中的鈣離子濃度較高，因為凱膜過濾器酸洗操作每十天進行一次，保證濾膜長期處于低負荷狀態(tài)。 凱膜工藝與傳統(tǒng)工藝的比較與傳統(tǒng)工藝相比，采用凱膜鹽水精制工藝技改后的主要具有以下優(yōu)點：優(yōu)化了生產工藝，自動化程度高、操作簡便、易于控制；保證了粗鹽水的濃度、質量。淘汰掉原二次鹽水工段中的碳素管過濾器，節(jié)約了成本，簡化了二次精制鹽水工藝流程；改造后提高了電流效率，并節(jié)約了電費成本。三氯化氮在液氯生產過程中或液氯用戶設備中積聚，在一定的條件下可能發(fā)生爆炸。添加次氯酸鉀的除氨工藝，反應后生成的單氯胺用空氣吹出。但是通過試車運行發(fā)現(xiàn)，此種情況并不適合新礦鹽化鹵水除氨工藝。 過量氫氧化鉀控制范圍氫氧化鉀的加入量至關重要，一旦氫氧化鉀加入量不足，則鎂離子反應不完全，造成過濾器出口鹽水中的鎂離子含量超標。而氫氧化鉀加入量過大，不但增加氫氧化鉀的消耗，而且不利于氫氧化鎂絮狀雜質的氣浮，造成預處理器除鎂效果差、過濾器過濾壓力升高等不良后果。根據(jù)鈣離子與碳酸根離子的反應特點，當鹽水溫度高于45℃。絮凝劑可以加快鹽水中懸浮顆粒與絮狀物的凝聚速度，增大粒徑，加快沉降速度，提高鹽水的透明度。在凱膜工藝中，預處理的目的是有效分離粗鹽水中的懸浮固體顆粒。在保證加壓容器罐溶氣效果、絮凝劑的加入量、鹽水流量穩(wěn)定的前提下，嚴格控制預處理器上排泥和下排泥崗位的操作情況。通過分析發(fā)現(xiàn)，ρ(ss)～，滿足進離子膜法電解工序的要求。壓濾機處理鹽泥的能力每車濾餅351~457公斤（干基）。但由于材質等原因工業(yè)化尚不成熟。C5%G3—鉀鹽實耗（公斤／噸100%KOH）。C4%上述反應需：KOH== （4）生成：KCI= = （5）Mg(OH)2= =