离子膜法制烧碱毕业设计说明书

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1、目 录 引 言. 1 第一章 氯碱工业概况. 2 1.1 氯碱工业发展过程. 2 1.2 离子膜电解制碱的特点及现状. 2 1.3 离子膜电解制碱的基本流程. 3 第二章 盐水精制. 5 2.1 一次盐水精制. 5 2.1.1 原料盐粗算 . 5 2.1.2 循环淡盐水的计算 . 6 2.1.3 粗盐水的计算 . 6 2.1.4 除杂 . 7 2.1.5 溶液 PH 的调节 8 2.1.6 盐损及盐循环量的计算 . 8 2.2 二次盐水精制. 9 2.2.1 除次氯酸 . 9 2.2.2 过滤不溶物 10 2.2.3 中和及二次精制 10 第三章 离子膜电解 13 3.1 离子膜交换原理 13

2、 3.2 电解物料衡算 13 3.2.1 供给电解槽盐水计算 13 3.2.2 流出电解槽盐水计算 14 3.2.3 生成氢氧化钠的计算 16 第四章 电解液蒸发 17 4.1 蒸发概论 17 4.1.1 碱液蒸发的基本概念 17 4.1.2 离子膜碱液蒸发的特点 17 4.2 蒸发流程及设备类型选择 18 4.2.1 蒸发流程 18 4.2.2 蒸发设备 19 4.3 蒸发工艺计算 21 4.3.1 蒸发水量的计算 21 4.3.2 各效传热温度差的计算 22 4.3.3 各效物料、热量衡算 24 4.3.4 各效所需传热面积的计算 26 4.3.5 试差计算 26 4.4 蒸发设备的计算

3、31 4.4.1 蒸发器加热管数及加热室直径的计算 31 4.4.2 蒸发器循环管的计算 32 4.4.3 蒸发器分离室的计算 32 4.4.4 接管尺寸的计算 33 4.4.5 辅助设备的选择 34 第五章 固碱 37 5.1 固碱流程选择 37 5.2 固碱热量、物料衡算 37 5.2.1 降膜蒸发器 37 5.2.2 降膜浓缩器 38 5.3 离子膜固碱种类 39 结论. 40 参考文献. 41 致谢. 42 1 引 言 氯碱工业是生产烧碱、氯气和氢气以及由此衍生系列产品的基本化学工业， 其产品广泛用于国民经济的各个部门，对国民经济和国防建设有着重要作用。 我 国目前烧碱的主要生产方法是

4、隔膜法和离子膜法。电解法产量已占总产量的 99.3%。在电解法烧碱中，隔膜法烧碱产量占 74.0%，离子膜法烧碱所占比例占 到 25.9%。离子膜法是氯碱工业中的新技术，由于其成品碱质量高，能耗低，污 染小而得到大力发展。 本次设计的课题是 6 万吨每年离子膜法烧碱蒸发、片碱工段的工艺设计，通 过查阅相关资料， 我国离子膜法制碱技术从国外引进到部分技术国产化只有短短 十几年，和国外相比有较大差距。本次设计在以降低能耗，节约成本的前提下， 对蒸发、片碱工段作了工艺流程的选择，并结合氯碱工业的经验数据，作了物料 衡算，以及蒸发工段的热量衡算和主体设备选型，确定了在所选工艺下的蒸汽耗 量，主体设备结

5、构。本次设计旨在提高自己综合运用所学知识的能力，为即将进 入化工行业打好基础。 2 第一章 氯碱工业概况 1.1 氯碱工业发展过程 氯碱工业是以电解饱和食盐水来制取氢氧化钠、 氯气和氢气并以此衍生出系 列产品的基本化学工业，其产品广泛应用于轻工、纺织、医药、冶金、稀土金属、 石油化工、电力、水处理、军工等行业，对国民经济和国防建设有着重要作用。 氢氧化钠又名烧碱或苛性钠是氯碱工业最重要的产品， 氯碱工业也是由工业 制烧碱发展而来，工业上烧碱的生产工艺主要有四种方法:隔膜法、离子膜法、 水银法、苛化法。其中，离子膜法制碱工艺是当今最先进的制烧碱工艺。隔膜法 和离子膜法构成了氯碱工业最主要的工艺方

6、法。 隔膜法生产烧碱的电解液中含盐 量要比氢氧化钠含量高出10%左右，蒸发工段需要设置除盐工序，这样就增加了 设备的一次性投入，产品的成本被提高；蒸发器的换热管壁上往往会因为积盐导 致传热系数大幅下降，汽耗相应增大，成本提高，另外频繁洗效也增大了工作量 和运行投入。目前离子膜法生产烧碱是较先进的氯碱工艺。 由于离子膜法是20世纪5060年代发展起来的崭新技术， 较之传统的水银法 和隔膜法具有能耗低，产品质量高，无污染，节省占地面积等突出特点，代表着 烧碱生产的发展方向。 关于离子膜法电解技术的研究，以美国、日本、意大利、英国为最早，经过 多年开发，于 1974 年首先在日本旭化成、旭哨子实现工业化生产，并相继得到 了迅速的发展。目前拥有离子膜技术的有日本旭化成、旭哨子、CEC、美国的 oxytech、英国 ICI、德国的伍德、意大利迪诺拉等几家公司。掌握离子膜制造 技术的有美国杜邦公司、日本旭硝子和旭化成公司。 1.2 离子膜电解制碱的特点及现状 离子膜法食盐溶液电解工艺流程较为简单，就其规模而言，均可因地制宜设 厂获得经济效益，近年来，不论是盐水精制方法、电解槽型、电极材料，还是