離子膜燒堿畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　前 言</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是國(guó)家高等工科學(xué)校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)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)踐及創(chuàng)新能力。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)行了介紹，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行物料衡算和能量橫算，進(jìn)而確定出主要工藝設(shè)備的型號(hào)、尺寸及數(shù)量，最后繪制出帶控制點(diǎn)的

2、工藝流程圖、設(shè)備平面布置圖、管路布置圖及主要設(shè)備一覽表等。</p><p>　　通過(guò)此次設(shè)計(jì)，全面培養(yǎng)和檢查了我們綜合運(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)，鞏固和加深了基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能訓(xùn)練。通過(guò)進(jìn)行化工專業(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)．</p><p>　　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

3、！</p><p><b>　　第一章 概 述</b></p><p><b>　　1.1氯堿工業(yè)簡(jiǎn)述</b></p><p>　　氯堿工業(yè)是生產(chǎn)燒堿、氯氣和氫氣以及此衍生系列產(chǎn)品的基本化學(xué)工業(yè)，其產(chǎn)品廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)具有重要的作用。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，氯堿工業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)品涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人

4、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、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。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，耗堿和耗氯產(chǎn)品，已達(dá)數(shù)千種。為此，擬在呼和浩特市新建40Kt /a燒堿的氯堿廠，以滿足周邊市場(chǎng)的需求。</p><p><b>　　1.2設(shè)計(jì)項(xiàng)目概況</b></p>

5、<p>　　本次設(shè)計(jì)是年產(chǎn)40kt/a離子膜制堿項(xiàng)目。建廠地址選在呼和浩特市，年平均氣溫t=6.2℃。在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的液堿可以直接銷售，也可濃縮為片堿產(chǎn)品；副產(chǎn)品氯氣和氫氣主要合成氯化氫氣體供PVC生產(chǎn)聚氯乙稀及產(chǎn)高純酸，剩余的氯氣生產(chǎn)液氯。</p><p>　　1.2.1燒堿的物化性質(zhì)</p><p>　　1、化學(xué)式：NaOH </p>&

6、lt;p>　　2、分子量：39.999</p><p>　　3、比重：2.13（20℃）。在熔融狀態(tài)下，當(dāng)溫度為340～500℃時(shí)其重度為1.8～1.9g/cm3。燒堿溶液的比重隨濃度的提高而增加。</p><p>　　4、外觀：純凈的燒堿為白色，呈羽毛狀，為不透明固體結(jié)晶。一般工業(yè)品含有少量氯化鈉和碳酸鈉，呈白色稍帶淺色光澤固體結(jié)晶。</p><p>　　5

7、、溶解度：易溶于水，15℃時(shí)為26.4克分子/升。在水中的溶解度隨溶液的溫度升高而增加，亦能溶于醇類、乙醚中。</p><p>　　6、溶解熱：10.10千卡/克分子（溶于200克分子水中）。燒堿溶于水時(shí)釋放熱量，濃度越高釋放的熱量越大，這種熱量稱為溶解熱。如果把濃度的的燒堿濃縮、脫水需要吸收熱量，這個(gè)熱量稱為脫水熱。不同濃度時(shí)的脫水熱也不同。</p><p>　　7、生成熱：101.99

8、千卡/克分子</p><p>　　8、熔點(diǎn)（凝固點(diǎn)）：318.4℃時(shí)能制得熔融的幾乎不含水的燒堿，不同濃度的燒堿溶液具有不同的凝固點(diǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)中，由于固堿中含有少量氯化鈉和少量水，因此其凝固點(diǎn)在320℃左右[1]。</p><p>　　9、沸點(diǎn)：1390不同濃度的燒堿溶液具有不同的沸點(diǎn)。同時(shí)溶液的沸點(diǎn)隨著溶液面上的蒸汽壓的降低而下降。</p><p>　　10、比

9、熱：0.378千卡/千克℃（19～100℃時(shí)的平均值）。燒堿溶液的比熱隨著溶液濃度的提高而下降，同時(shí)升高溶液溫度，比熱也有所下降。</p><p>　　11、熔融熱：0.495千卡/千克℃（熔融319℃）</p><p>　　12、汽化熱：31.6千卡/克分子</p><p>　　13、導(dǎo)熱系數(shù)：0.87千卡/米·小時(shí)℃（熔融400℃）</p>

10、<p>　　14、固體燒堿吸濕性很強(qiáng)，放置空氣中能吸收大氣中的水分變成液堿，這種現(xiàn)象成為潮解。</p><p>　　15、燒堿及其水溶液對(duì)動(dòng)物和植物組織（如皮膚、織物、紙張等）有機(jī)物質(zhì)有強(qiáng)烈的腐蝕作用。因之易潮解故固體燒堿必須貯于密閉的鐵罐或塑料的包裝袋中。</p><p>　　1.2.2燒堿的主要用途</p><p>　　燒堿是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門用途極廣

11、的基本化工原料。使用燒堿最多的部門是化學(xué)藥品的制造，其次是造紙、煉鋁、煉鎢、人造絲、人造棉和肥皂制造業(yè)。另外，在生產(chǎn)染料、塑料、藥劑及有機(jī)中間體，舊橡膠的再生，制金屬鈉、水的電解以及無(wú)機(jī)鹽生產(chǎn)中，制取硼砂、鉻鹽、錳酸鹽、磷酸鹽等，也要使用大量的燒堿。</p><p>　　1.3原鹽及鹽水溶液的性質(zhì)</p><p><b>　　1.3.1原鹽概述</b></p&g

12、t;<p><b>　　① 原鹽的來(lái)源</b></p><p>　　世界上的鹽大部分存在于海水中，海洋中氯化鈉的濃度平均為33-36 g/L。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。其沉積在地下的就成為巖鹽(礦鹽)。因此原鹽有海鹽；湖鹽；井鹽和礦鹽四種。</p><p><b>　?、?各國(guó)

13、的原鹽組成</b></p><p>　　原鹽的質(zhì)量因產(chǎn)地和生產(chǎn)方法的不同，質(zhì)量不一。就NaCl而言，湖鹽質(zhì)量最佳，NaCl含量96-99%；井礦鹽次之，NaCl含量93-98%；我國(guó)原鹽的組成見(jiàn)表1-1：</p><p>　　表1-1中國(guó)原鹽組成[2]</p><p><b>　?、?原鹽的物理性質(zhì)</b></p>&

14、lt;p>　　純鹽為氯化鈉，分子式：NaCl分子量：58.44，為無(wú)色透明的正六面體結(jié)晶。相對(duì)密度2.161(25℃)；假比重：0.7-1.5。</p><p>　　熔點(diǎn)800.8℃；沸點(diǎn)1465℃；硬度2.5；折射率1.544；比熱容0.853J/(g·℃)；熔解熱517J/g；臨界濕度(20℃)75.3%；在1㎏純水中的熔解熱為3.757kJ/mol。</p><p>

15、　　1.3.2鹽水的物理性質(zhì)</p><p><b>　　氯化鈉溶液的溶解度</b></p><p>　　NaCl易溶于水，隨溫度升高，NaCl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(jiàn)表1-2。</p><p>　　表1-2 氯化鈉在水中的溶解度[3]</p><p><b>　　氯化鈉水溶液的

16、密度</b></p><p>　　鹽水溶液的密度隨著所溶鹽量的增多而加大。在不同溫度下，不同濃度的鹽水溶液的密度見(jiàn)表1-3。</p><p>　　表1-3 不同濃度的鹽水溶液的密度[3]</p><p>　　1.4氯堿工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)</p><p>　　氯堿工業(yè)的生產(chǎn)特點(diǎn)，除原料易得、生產(chǎn)流程較短外，除此之外還有三個(gè)突出特征[4]

17、。</p><p>　　1.4.1 能源消耗大</p><p>　　主要是用電量大。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。在美國(guó)，氯堿工業(yè)用電量占總發(fā)電量的2%，中國(guó)氯堿工業(yè)生產(chǎn)的耗電量占年總發(fā)電量的1.5%。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。通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)設(shè)備，提高電解槽的電能效率和堿液蒸發(fā)熱能的利

18、用率，來(lái)降低燒堿的電耗和蒸汽消耗。因此，開(kāi)辟節(jié)約能源新途徑，具有重要意義。</p><p>　　1.4.2 氯與堿的平衡</p><p>　　電解食鹽水溶液時(shí)，按固定質(zhì)量比例(1：0.85)同時(shí)產(chǎn)出燒堿(氫氧化鈉)和氯氣兩種聯(lián)產(chǎn)品。在一個(gè)國(guó)家和地區(qū)，對(duì)燒堿和氯氣的需求結(jié)構(gòu)不一定符合燒堿和氯氣的供給結(jié)構(gòu)，因此出現(xiàn)了燒堿和氯氣的供需平衡問(wèn)題。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

19、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。在石油化工和基本有機(jī)原料發(fā)展較快的國(guó)家和地區(qū)用氯量較大，因此出現(xiàn)燒堿過(guò)剩?？傊瑹龎A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。</p><p>　　1.4.3 腐蝕和污染</p><p>　　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

20、和環(huán)境污染也一直是氯堿工業(yè)努力革新的方向。 </p><p>　　1.5 世界氯堿工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　由于離子膜法具有節(jié)能、產(chǎn)品濃度和純度高，無(wú)公害而且投資、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低，因此，無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，在新建、改造和礦建燒堿的生產(chǎn)裝置時(shí)，將首先考慮采用這一技術(shù)。</p><p>　　1.5.1 世界氯堿工業(yè)生產(chǎn)能力及其分布</p><

21、;p>　　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。其中燒堿年產(chǎn)量約4000萬(wàn)噸，美國(guó)和歐洲約2500萬(wàn)噸/年，日本400萬(wàn)噸/年。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，2000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。美、日、歐三個(gè)地區(qū)大體上占世界總產(chǎn)量的73%，預(yù)計(jì)到2000年美國(guó)和歐洲的燒堿產(chǎn)量為2170萬(wàn)噸，由原

22、來(lái)占63%的比例降為48%。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2000年。</p><p>　　1.5.2 西方發(fā)達(dá)國(guó)家氯堿工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　第一，以技術(shù)改造為手段，向節(jié)能降耗發(fā)展。</p><p>　　世界先進(jìn)國(guó)家大多數(shù)彩用離

23、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。</p><p>　　第二，以聯(lián)合兼并等方式，向大型規(guī)模發(fā)展。</p><p>　　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%。而我國(guó)燒堿企業(yè)有220多家，廠多規(guī)模小，布局分散，經(jīng)營(yíng)條件差，前四大氯堿工業(yè)企業(yè)的產(chǎn)量?jī)H占全國(guó)總產(chǎn)量的15%，因此

24、，影響了我國(guó)氯堿工業(yè)企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　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。</p><p>　　美、日、歐大型氯堿企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向精細(xì)化工升級(jí)，其長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略就是發(fā)展精細(xì)化工，不斷提高產(chǎn)品精細(xì)化率。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

25、2000年產(chǎn)品的精細(xì)化率將超過(guò)50%。</p><p>　　1.6 我國(guó)氯堿工業(yè)的發(fā)展</p><p>　　我國(guó)氯堿工業(yè)創(chuàng)建于20世紀(jì)20年代。1929年，愛(ài)國(guó)實(shí)業(yè)家吳蘊(yùn)初在上海集資創(chuàng)辦了我國(guó)第1個(gè)氯堿廠——天原電化廠。到解放前，全國(guó)只有9家氯堿廠，燒堿總產(chǎn)量為1.5萬(wàn)t/a。建國(guó)以后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，氯堿工業(yè)的發(fā)展逐步加速，1981年，全國(guó)燒堿總產(chǎn)量達(dá)192.0萬(wàn)t。隨著改革開(kāi)放的

26、深入發(fā)展，特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代，對(duì)氯堿產(chǎn)品的強(qiáng)勁需求推動(dòng)我國(guó)氯堿工業(yè)進(jìn)入了高速增長(zhǎng)期。1995年，我國(guó)燒堿總產(chǎn)量達(dá)到507.0萬(wàn)t，2001年升至713.5萬(wàn)t。在燒堿出口數(shù)量增加的同時(shí)，氯堿工業(yè)逐步從以燒堿需求為主導(dǎo)，向以氯定堿的方式轉(zhuǎn)變。近幾年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加速，氯堿工業(yè)的發(fā)展更是迅猛，原有氯堿企業(yè)紛紛大幅度擴(kuò)產(chǎn)，新企業(yè)也不斷投產(chǎn)，燒堿產(chǎn)量迅速增加，2006年總產(chǎn)量達(dá)到1470萬(wàn)t。</p><p&

27、gt;　　第二章 生產(chǎn)方法選擇論證</p><p>　　離子膜法制堿是當(dāng)今氯堿工業(yè)中崛起的新技術(shù)，與隔膜電解制堿和水銀電解制堿相比，已被世界公認(rèn)為技術(shù)最先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上最合理的氫氧化鈉生產(chǎn)方法。離子膜燒堿不僅質(zhì)量好；能耗低，而且從根本上解決由石棉隔膜法制堿造成的石棉絨對(duì)水質(zhì)的污染和對(duì)操作人員健康的影響。</p><p>　　2.1離子膜電解制堿的特點(diǎn)</p><p>　

28、　離子膜法電解槽生產(chǎn)氯氣和燒堿，其優(yōu)點(diǎn)是避免汞害和石棉污染，又節(jié)省能耗，相對(duì)于石墨電解槽來(lái)說(shuō)避免了鉛的危害。離子膜電解槽有復(fù)極槽和單極槽兩種，復(fù)極槽就是每個(gè)單元槽的電路是串聯(lián)的，單極槽是單槽并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)。電解是氯堿生產(chǎn)的心臟，基于它的重要性，電解技術(shù)的發(fā)展在很大程度上代表了氯堿工業(yè)的發(fā)展，離子膜法與隔膜法和水銀法相比有以下優(yōu)點(diǎn)[5]：</p><p>　?、?投資省。離子膜法比水銀法投資節(jié)省10%-15%，比隔膜法節(jié)

29、省15%-25%。目前國(guó)內(nèi)離子膜法投資比隔膜法或水銀法高，其主要是因?yàn)殡x子膜法制堿技術(shù)和主要的設(shè)備及膜均是從國(guó)外引進(jìn)，所以整個(gè)成本很高，隨著離子膜制堿技術(shù)和裝置(含膜)的國(guó)產(chǎn)化率提高，其成本會(huì)逐漸降低，并最終會(huì)低于隔膜法和水銀法的投資成本。</p><p>　?、?出槽NaOH濃度高。目前出槽NaOH濃度為30％-35％(wt)，正在進(jìn)行50％NaOH(wt)的工業(yè)化試驗(yàn)。水銀法雖然可以從電解槽直接制得濃度為50

30、％(wt)的NaOH溶液，不需要蒸發(fā)，而且含鹽低(45mg/L)，產(chǎn)品質(zhì)量好，但是水銀被公認(rèn)為是有害物質(zhì)，此法不宜采取。隔膜法電解槽制得電解液中只含10％-12％(wt)NaOH溶液，而需要蒸發(fā)，并且含鹽量高(1％-5％wt)，同時(shí)石棉隔膜壽命短又是強(qiáng)的致癌物質(zhì)。</p><p>　　③ 能耗低。目前離子膜法制堿電流消耗是2200~ 2300kw·h/t，而隔膜法或水銀法的綜合能耗為3200kw

31、3;h/t NaOH。</p><p>　　④ 氫氧化鈉質(zhì)量好。離子膜法電解制堿出槽中一般含有NaCl為20-35mg/L，99％(wt)固體氫氧化鈉含NaCl小于萬(wàn)分之一?？捎糜诤铣衫w維、醫(yī)藥、水處理及石油化工工業(yè)等部門。</p><p>　?、?氯氣純度高。氯氣中含氧、含氫低。離子膜法電解氯氣純度高達(dá)98.5-99%（v）。完全適合某些氯氧化法聚氯乙烯對(duì)氯氣的要求。</p>

32、<p>　?、?氫氣純度高。離子膜法電解氫氣純度可高達(dá)99.9%，對(duì)合成鹽酸和在PVC生產(chǎn)提高氯化氫純度極為有利，對(duì)壓縮氫及多晶硅的生產(chǎn)也有很大的好處。</p><p>　?、?無(wú)污染。離子膜具有較穩(wěn)定的化學(xué)性能，幾乎無(wú)污染和毒害?？梢员苊馑y和石棉對(duì)環(huán)境的污染。</p><p>　?、?生產(chǎn)成本低。日本離子膜法生產(chǎn)NaOH直接生產(chǎn)成本(含氯、氫)是隔膜法的89%，是水銀法的

33、84%。</p><p>　　離子膜法電解制堿雖然具有以上優(yōu)點(diǎn)，但也存在如下缺點(diǎn)[5]：</p><p>　　① 離子膜法制堿對(duì)鹽水質(zhì)量要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于隔膜法和水銀法，因此要增加鹽水的二次精制，也就是增加了設(shè)備投資費(fèi)用。</p><p>　?、?離子膜本身的費(fèi)用也非常昂貴，容易損壞，目前國(guó)內(nèi)尚不能制造。需要精心維護(hù)和精心操作。</p><p>　

34、　2.2離子膜法制堿的現(xiàn)狀</p><p>　　降低能耗是今后氯堿工業(yè)研發(fā)的主要課題。國(guó)內(nèi)外對(duì)于離子膜法在提高堿液濃度、增大電流密度、延長(zhǎng)膜壽命方面都在進(jìn)行新的探索。如今，離子膜電解的研究主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）低電耗膜。在高電流密度和高濃度燒堿生產(chǎn)條件下，如何穩(wěn)定和降低電耗，是近期離子膜研發(fā)的主要目標(biāo)。</p><p>　　（2）改善離

35、子膜對(duì)各項(xiàng)雜質(zhì)的敏感性。目前膜對(duì)鹽水和電解操作條件要求比較高，對(duì)各項(xiàng)雜質(zhì)都很敏感，因此開(kāi)發(fā)對(duì)雜質(zhì)具有耐久力的膜是一項(xiàng)新課題。</p><p>　　（3）高濃度燒堿用膜。目前離子膜法制的得燒堿濃度一般為30％~35％，有很多公司正在研發(fā)能生產(chǎn)NaOH45％以上的膜。</p><p>　　第三章 離子膜制堿工藝流程</p><p><b>　　3.1鹽水精制工

36、藝</b></p><p>　　電解槽使用的離子膜，對(duì)入槽鹽水各項(xiàng)雜質(zhì)含量要求都很嚴(yán)格。此崗位主要是將化鹽工序送來(lái)的鹽水經(jīng)過(guò)過(guò)濾器，送到精鹽水槽。并把過(guò)濾鹽水送到樹(shù)脂塔經(jīng)過(guò)離子交換制成合格的二次鹽水，以供電解工段使用。</p><p>　　3.1.1一次鹽水精制</p><p>　　鹽水質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到離子膜的使用壽命，同時(shí)對(duì)降低交流電耗也有重要作

37、用。一次鹽水精制的目的，主要是除去鹽水中的鈣鎂等離子。首先，在化鹽崗位要保持化鹽桶鹽層高度穩(wěn)定，以保證流出化鹽桶的粗鹽水中NaCl濃度穩(wěn)定，避免物流的密度差導(dǎo)致浸清桶返渾。而且化鹽水由淡鹽水、回鹽水、洗泥水、返洗污水及雜水按比例配好，控制好化鹽的溫度，使之穩(wěn)定在指標(biāo)范圍以內(nèi)，以便沉淀物更容易在沉清桶內(nèi)沉淀。由于循環(huán)鹽水在配水中所占比例較大，因此NaOH的含量控制非常重要，如果循環(huán)淡鹽水中NaOH含量過(guò)高，配水槽中NaOH濃度就會(huì)升高，直

38、接導(dǎo)致鹽水飽和溶液中NaOH過(guò)量較大，從而使Mg(OH)2呈膠狀物難以下沉，所以循環(huán)鹽水含堿一般不得超過(guò)1g/L。對(duì)于Ca2+的去除，加入適量的Na2CO3溶液可使Ca2+生成CaCO3沉淀，反應(yīng)趨于完全。一般過(guò)堿量控制范圍為：NaOH，0.07~0.6g/L；Na2CO3，0.25 ~0.6g/L[2]。</p><p>　　沉淀鹽泥懸浮物可用的助沉劑有很多，但目前國(guó)內(nèi)大多采用聚丙烯酸鈉溶液作為鹽泥懸浮物的助沉

39、劑。由于其對(duì)鈣、鎂及機(jī)械雜質(zhì)吸附力強(qiáng)，絮凝速度快，產(chǎn)生的絮凝團(tuán)大，故可有效提高鹽水的質(zhì)量，當(dāng)其用量為7.5×10-5時(shí)，效果最好。另外，為保證沉清效果，要保證原鹽中的以Ca2+與Mg2+質(zhì)量濃度比大于1，確保化鹽溫度為55℃左右，加強(qiáng)澄清桶的保溫，使進(jìn)出口鹽水的溫差變化小于2℃，保證澄清桶內(nèi)鹽水流速不要太高，并保持一定停留時(shí)間，道爾澄清桶轉(zhuǎn)動(dòng)耙速度應(yīng)控制在0.12-0.17 r/min，不能過(guò)快。橙清后的鹽水再經(jīng)砂濾器，進(jìn)一步

40、過(guò)濾除去沉積物。</p><p>　　3.1.2二次鹽水精制</p><p>　　離子膜鹽水的二次精制過(guò)程包括懸浮物過(guò)濾，用螯合樹(shù)脂處理Ca2+、Mg2+陽(yáng)離子的工藝過(guò)程。其工藝過(guò)程可簡(jiǎn)單表示如下：</p><p>　　一次鹽水→ 除 ClO-→ 過(guò) 濾→ 調(diào)節(jié)PH值→ 樹(shù)脂吸附</p><p><b>　　（1）除次氯酸&l

41、t;/b></p><p>　　除次氯酸是采用向一次鹽水中添加5%的亞硫酸鈉溶液的方式。采用DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)，由泵送出的5%的溶液，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥加入鹽水管道，經(jīng)過(guò)管道混合器后與鹽水均勻混合，其中的一小部分進(jìn)入氧化還原分析器，輸出的信號(hào)去自控閥門，調(diào)節(jié)亞硫酸鈉的加入量。使進(jìn)入鹽水罐的鹽水絕對(duì)不含ClO-，且過(guò)量亞硫酸鈉也控制在一定范圍內(nèi)。</p><p><b>　?。?

42、）過(guò)濾</b></p><p>　　懸浮物過(guò)濾一般用碳素?zé)Y(jié)管過(guò)濾器處理。在使用過(guò)濾器時(shí)，首先在碳素管外表面預(yù)涂一層2-3 mm的助劑α-纖維素。當(dāng)鹽水通過(guò)α-纖維素形成的預(yù)涂層和碳素?zé)Y(jié)管的毛細(xì)孔時(shí)，懸浮在液體中的固體顆粒被預(yù)涂層和碳素?zé)Y(jié)管截留除去。過(guò)濾方式分為兩大類，一類為表面過(guò)濾，另一類為深層過(guò)濾。表面過(guò)濾時(shí)，含懸浮物的液體置于過(guò)濾介質(zhì)一側(cè)，另一側(cè)為清液，過(guò)濾后形成濾餅層；在深層過(guò)濾中，是不形

43、成濾餅的，顆粒尺寸小于介質(zhì)的孔隙，顆粒經(jīng)過(guò)長(zhǎng)而曲折的通道，在慣性和擴(kuò)散的作用下，進(jìn)人通道的顆粒會(huì)趨向通道壁面，并借靜電作用和表面力附著其上。過(guò)濾過(guò)程中隨時(shí)間的延長(zhǎng)，過(guò)濾壓差會(huì)逐漸增大。過(guò)濾器符合下列條件之一時(shí)，就用壓縮空氣和純水進(jìn)行返洗，以恢復(fù)過(guò)濾器的性能。其條件為：</p><p>　?、?過(guò)濾器過(guò)濾壓差大于0.15MPa；</p><p>　?、?過(guò)濾器運(yùn)行時(shí)間達(dá)到48h；</p

44、><p>　?、?若過(guò)濾鹽水中固含量大于1×10-6時(shí)就應(yīng)強(qiáng)行切換。</p><p>　　碳素?zé)Y(jié)管由于長(zhǎng)期使用失效后，一般可用鹽酸浸洗，使其恢復(fù)性能再投人使用。一般用的處理鹽酸為5%-10%，處理時(shí)間為6h，氣孔率可與新碳素?zé)Y(jié)管的氣孔率接近。</p><p><b>　?。?）中和</b></p><p>&l

45、t;b>　　1、操作基準(zhǔn)</b></p><p>　　PH值的控制范圍 8~10</p><p>　　鹽水溫度 60±5℃</p><p>　　鹽酸濃度 31%（wt）</p><p><b>　　2、操作要點(diǎn)</b>&l

46、t;/p><p>　　PH值調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制。</p><p>　　在過(guò)濾器切換時(shí)，在原液循環(huán)操作時(shí)必須停止加入鹽酸，純水加入不停止。</p><p>　　鹽酸的壓力應(yīng)該比較穩(wěn)定。</p><p>　　對(duì)中和后的PH值，應(yīng)該定時(shí)進(jìn)行分析測(cè)定，以監(jiān)督自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作。</p><p><b>　?。?）樹(shù)脂吸附&l

47、t;/b></p><p>　　離子膜法處理鹽水用離子交換樹(shù)脂是專門開(kāi)發(fā)的，它是一種大孔鰲合型陽(yáng)離子樹(shù)脂，其交換基為胺基磷酸型或亞胺基二乙酸型[6]，進(jìn)口樹(shù)脂與國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂工作原理一樣：在線工作的鰲合樹(shù)脂(Na型)中的鈉離子被其它金屬離子，特別是二價(jià)陽(yáng)離子的置換。應(yīng)當(dāng)注意的是，鹽水的pH值會(huì)直接關(guān)系到鰲合樹(shù)脂對(duì)Ca2+、Mg2+的總交換量，鹽水pH值以控制在8.5-11為好，且pH值為9.0±10.5

48、時(shí)效果最好。本次設(shè)計(jì)取PH值為10。</p><p><b>　　3.2 電解槽</b></p><p>　　離子膜電解槽主要由陽(yáng)極、陰極、離子膜和電解槽框等組成。電解槽按供電方式分類有單級(jí)式和復(fù)級(jí)式兩種。工業(yè)電解槽應(yīng)該滿足的要求是：能耗低、容易操作和維修、制造成本低，使用壽命長(zhǎng)、膜的使用壽命長(zhǎng)。</p><p>　　隨著膜電解技術(shù)的進(jìn)步，電

49、解電耗逐步降低，已達(dá)到或接近達(dá)到離子膜法電耗的極限值。離子膜電解槽的操作關(guān)鍵是使栗子面膜能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的保持較高的電流效率和較低的槽電壓，進(jìn)而穩(wěn)定直流電耗，延長(zhǎng)膜的使用壽命，不因誤操作而使膜受到嚴(yán)重?fù)p壞，同時(shí)也能提高產(chǎn)品質(zhì)量[7]。</p><p>　　離子膜制堿技術(shù)中，進(jìn)入電解槽的鹽水質(zhì)量是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵，其對(duì)離子膜的壽命、槽電壓和電流效率及產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的影響。因此，離子膜電解法對(duì)鹽水的精致要求十分嚴(yán)格。每種

50、離子膜都有一個(gè)最佳的操作溫度范圍，在此范圍內(nèi)，溫度的上升會(huì)使離子膜陰極一側(cè)的孔隙增大，使鈉離子遷移數(shù)增多，有助于電流效率的提高。</p><p>　　3.3 淡鹽水脫氯</p><p>　　在離子膜法生產(chǎn)過(guò)程中，淡鹽水脫氯是其重要的組成部分，含氯的淡鹽水如果送到一次鹽水重飽和，會(huì)導(dǎo)致下列后果：腐蝕設(shè)備、管道及儀表；破壞鹽水澄清器殘?jiān)恋?；使砂濾器鹽水精制不良；腐蝕碳素?zé)Y(jié)管；影響鰲合樹(shù)脂

51、處理能力等。淡鹽水脫氯目前有真空脫氯、空氣吹除及化學(xué)處理方種，此3種方法往往有兩種或3種方法聯(lián)用。國(guó)內(nèi)常用的方法為真空脫除大量游離氯和化學(xué)方法脫除徽量游離氯聯(lián)用。淡鹽水中氯氣溶解度與溫度、pH值、壓力及NaCl濃度有關(guān)，一般情況下，淡鹽水中NaCl質(zhì)量濃度為210 g/L：那么，淡鹽水溶解的C12量主要取決于溫度，pH值、壓力。處理過(guò)程是這樣的：淡鹽水(t =75-80 ℃)中加人鹽酸，控制pH值2.0±0.2，直接送入脫氯塔

52、中，控制塔內(nèi)真空度大于80 kPa，呈現(xiàn)沸騰狀態(tài)，產(chǎn)生大量氣泡，氯氣從液相進(jìn)人氣相脫除絕大部分[8]。真空脫氯后的淡鹽水再加人NaOH調(diào)節(jié)PH值至6-9，然后加人5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))亞硫酸鈉溶液，除去微量的游離氯，然后送往一次鹽水重飽和利用。</p><p><b>　　3.4蒸發(fā)</b></p><p>　　堿液蒸發(fā)與所有的蒸發(fā)過(guò)程一樣,都是借助于加熱作用來(lái)提高堿液的溫

53、度,使溶液中所含的溶劑部分汽化,以提高溶液中溶質(zhì)堿的濃度的物理過(guò)程。離子膜堿液蒸發(fā)有以下兩個(gè)特點(diǎn)：(1)流程簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化設(shè)備，易于操作；(2)度高，蒸發(fā)水量少，蒸汽消耗低。其流程有單效蒸發(fā)流程、雙效蒸發(fā)流程、三效蒸發(fā)流程三大類。每種又個(gè)包含不同的方式。實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)需要選擇不同的流程[9]。</p><p>　　第四章 鹽水二次精制及脫氯介紹</p><p>　　4.1 二次鹽水精制<

54、/p><p>　　離子膜鹽水的二次精制過(guò)程包括懸浮物過(guò)濾，用螯合樹(shù)脂處理Ca2+、Mg2+陽(yáng)離子的工藝過(guò)程。</p><p>　　4.1.1二次精制的意義</p><p>　　離子膜電解工藝對(duì)進(jìn)槽鹽水質(zhì)量要求較為苛刻，主要是由于電解所用的離子交換膜能使大量陽(yáng)離子透過(guò)，如Ca2+、Mg2+、Fe2+、Ba2+、Ni2+、Sr2+等，這些金屬離子容易和陰極室的OH-離子生成

55、不溶性的氫氧化物沉淀，堵塞膜的微孔，從而造成膜離子交換性能下降，槽電壓上升，電流效率下降，最終導(dǎo)致膜損壞。其次鹽水中含有的游離氯和ClO-等組分會(huì)引起二次鹽水精制所用的螯合樹(shù)脂中毒失效。二次精制鹽水高標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量是保證離子膜電解槽安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的首要條件。離子交換膜運(yùn)行時(shí)要求鹽水中的Ca2+、Mg2+總含量低至20~30μg，而正確操作過(guò)濾器和樹(shù)脂塔系統(tǒng)是保證二次精制鹽水質(zhì)量的核心[10]。用普通化學(xué)方法精制的鹽水中Ca2+、Mg2

56、+總質(zhì)量濃度只能降到10mg/L左右，要使其低至20~30μg，必須先把鹽水中的固體懸浮物(SS)含量降到1 0mg/L以下，再用螯合樹(shù)脂吸收來(lái)使其達(dá)標(biāo)。鹽水二次精制是在一次精制的基礎(chǔ)上，通過(guò)螯合樹(shù)脂吸附，進(jìn)一步將鹽水中的Ca2+、Mg2+等濃度降至要求的范圍的過(guò)程。</p><p>　　4.1.2 螯合樹(shù)脂的類型</p><p>　　二次鹽水精制常用的螯合樹(shù)脂有2種類型，一種是亞胺基二

57、乙酸型，另一種是胺基磷酸型。選擇螯合樹(shù)脂的原則是從交換容量大、再生效率高、體積變化小、阻力降小、抗氧化性強(qiáng)及價(jià)格經(jīng)濟(jì)性幾方面綜合考慮。本次設(shè)計(jì)選用D—412氨基磷酸型螯合樹(shù)脂。</p><p>　　4.1.3 螯合樹(shù)脂處理鹽水</p><p>　　螯合樹(shù)脂可以吸附金屬離子，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)(如螯鉗物)，故稱螯合樹(shù)脂。其組成由母體和螯合集團(tuán)兩部分組成。其處理鹽水的過(guò)程可描述為：吸附、脫吸和再生

58、的過(guò)程。它的結(jié)構(gòu)如下：</p><p>　　其中，M是中心(金屬)離子；N、O是可提供共用電子對(duì)的原子，中心離子與其形成2個(gè)配位鍵，在適當(dāng)條件下生成穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。組合物的形成和離解是2個(gè)互相對(duì)立而又依賴的過(guò)程。一方面，中心離子通過(guò)配位鍵與絡(luò)合劑相結(jié)合形成絡(luò)合物，表現(xiàn)出一定的化學(xué)吸引力；另一方面，由于絡(luò)合物內(nèi)部的矛盾運(yùn)動(dòng)，它們中的一部分要離解。又表現(xiàn)出一定的化學(xué)排斥力。在一定的外界(如pH值、溫度、濃度) 條件下

59、，達(dá)到相對(duì)平衡狀態(tài)，改變條件就破壞了這個(gè)平衡，整合樹(shù)脂的再生就是根據(jù)這個(gè)原理進(jìn)行的。在實(shí)際生產(chǎn)中，加入5％左右的鹽酸“清洗”樹(shù)脂，當(dāng)pH值為l時(shí)，原來(lái)已絡(luò)合的金屬離子全部“洗“脫。這時(shí)的樹(shù)脂叫做“H”型。在已“洗脫”金屬離子的“H”型樹(shù)脂中加入4％的NaOH溶液，調(diào)節(jié)其pH值為14。由于溶液中的H大量減少，使下列平衡向右移動(dòng)[11]。</p><p>　　樹(shù)脂回到了吸附前狀態(tài)。而螯合樹(shù)脂的吸收、脫吸、再生就是根據(jù)

60、此原理進(jìn)行。這種樹(shù)脂在溶液中有1價(jià)和2價(jià)離子共存時(shí)，選擇吸收2價(jià)離子，吸收能力如下：Hg2+>Cu2+>pb2+>Ni2+Cd2+>Zn2+C02+>Mn2+>Ca2+>Mg2+>Ba2+>Sr2+>Na+。</p><p>　　4.1.4 樹(shù)脂塔操作的工藝指標(biāo)</p><p>　　螯合樹(shù)脂的吸附能力除樹(shù)脂本身外，還和鹽水的溫度

61、、pH值、鹽水流量、Ca2+、Mg2+含量等因素有關(guān)。螯合樹(shù)脂的內(nèi)在結(jié)構(gòu)不同，交換能力也不同，但是對(duì)流量、溫度、pH值變化趨勢(shì)是一樣的。因此．要加強(qiáng)各工藝控制指標(biāo)的控制，保證進(jìn)槽鹽水質(zhì)量合格。</p><p><b>　?、?溫度</b></p><p>　　螯合樹(shù)脂與鈣、鎂的螯合反應(yīng)是在一定溫度下進(jìn)行的。溫度高時(shí)，螯合反應(yīng)速度快，樹(shù)脂使用周期長(zhǎng)。但鹽水溫度亦不宜過(guò)高

62、，否則樹(shù)脂的強(qiáng)度會(huì)降低。要保證樹(shù)脂良好性能的發(fā)揮．應(yīng)將進(jìn)入樹(shù)脂塔鹽水溫度控制在55-65℃。</p><p><b>　　② pH值</b></p><p>　　pH值在一定范圍內(nèi)時(shí)，鈣、鎂等是以離子形式存在的，以利于樹(shù)脂進(jìn)行螯合去除。但當(dāng)pH<8時(shí)，樹(shù)脂去除鈣、鎂離子的能力明顯下降；當(dāng)pH>11時(shí)，鎂離子易生成Mg(OH)2膠狀沉淀物，進(jìn)入樹(shù)脂塔后會(huì)堵塞

63、樹(shù)脂孔隙，大大降低了樹(shù)脂的交換能力。同時(shí)還會(huì)造成進(jìn)入樹(shù)脂塔內(nèi)的鹽水發(fā)生偏流，增加壓力降，從而導(dǎo)致鹽水中鈣離子去除不徹底，二次鹽水中鈣、鎂含量升高。所以，鹽水pH值應(yīng)控制在8~10。本次設(shè)計(jì)二次鹽水的pH取為10。</p><p>　　③鹽水中Ca2+、Mg2+濃度</p><p>　　螯合樹(shù)脂塔對(duì)鹽水中的鈣、鎂離子的吸附量隨著濃度的升高而增加，但當(dāng)Ca2+、Mg2+的質(zhì)量濃度超過(guò)10 mg

64、/L時(shí)，樹(shù)脂除鈣、鎂離子的能力隨鈣、鎂離子濃度增加而降低，這是因?yàn)轵蠘?shù)脂的交換量是一定的，鹽水中鈣、鎂離子來(lái)不及進(jìn)行交換，帶入到二次鹽水中。使二次鹽水中鈣鎂含量增加。</p><p><b>　?、茺}水流量</b></p><p>　　鹽水的供應(yīng)量是根據(jù)電解生產(chǎn)能力對(duì)樹(shù)脂塔的選型和塔內(nèi)樹(shù)脂填充量來(lái)確定的。進(jìn)入樹(shù)脂塔的鹽水流量取決于樹(shù)脂塔的尺寸和循環(huán)所需要的時(shí)間。如果

65、鹽水流量過(guò)大則在樹(shù)脂內(nèi)停留時(shí)間會(huì)縮短，造成鹽水在樹(shù)脂塔內(nèi)短路。如果鹽水流量降低，樹(shù)脂的使用時(shí)間延長(zhǎng)，但需要較大的樹(shù)脂塔[12]。</p><p><b>　?、?游離氯的影響</b></p><p>　　游離氯的氧化性極強(qiáng)，極易破壞螯合樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)，造成樹(shù)脂不可恢復(fù)的中毒，樹(shù)脂性能急劇下降，起不到螯合鈣、鎂離子的作用，因此要求鹽水中不能含有游離氯。</p>

66、<p>　　4.1.5 鹽水二次精制流程</p><p>　　一次鹽水經(jīng)檢驗(yàn)合格后，送入二次鹽水精制工段，在亞硫酸鈉槽內(nèi)配置好5%亞硫酸鈉溶液加入一次精制鹽水，進(jìn)入一次鹽水槽。送HClO自動(dòng)分析儀，根據(jù)測(cè)得的HClO值去自動(dòng)調(diào)節(jié)水的加入量、達(dá)到控制亞硫酸鈉加入量的目的。</p><p>　　在預(yù)涂罐內(nèi)，添加適量的α-纖維素，一般是每平方米炭素管lkg，然后加入過(guò)濾后鹽水配以2

67、.7g/L預(yù)徐液，充分?jǐn)嚢?0min。</p><p>　　用-次鹽水泵向過(guò)濾器充液，直到鹽水逸入廢液池止。</p><p>　　然后開(kāi)動(dòng)預(yù)涂泵，向過(guò)濾器內(nèi)送預(yù)涂液。通過(guò)過(guò)濾器前出口回到頂涂罐，使α-纖維素和鹽水充分混合，混合時(shí)的流量為設(shè)汁流量的1.3-1.4倍左右?；旌蠒r(shí)間10min。</p><p>　　切換閥門，使預(yù)涂液出口由過(guò)濾前改為過(guò)濾后。這就開(kāi)始了預(yù)涂。

68、在這種狀態(tài)下，預(yù)涂液由碳素管外側(cè)流向內(nèi)側(cè)，這時(shí)。α-纖維素在元件表面形成均勻的預(yù)涂層，預(yù)涂進(jìn)行30min。此時(shí)預(yù)涂罐內(nèi)的液體應(yīng)異常澄清透明，</p><p>　　切換閥門，用一次鹽水代替預(yù)涂液。一次鹽水流量為設(shè)計(jì)流量，并讓過(guò)濾過(guò)鹽水返回一次鹽水罐，目的就是把有可能質(zhì)量不好的過(guò)濾鹽水返回一次鹽水罐，此過(guò)程一般稱為原液循環(huán)。</p><p>　　原液循環(huán)結(jié)束，則切換閥門，使過(guò)濾后鹽水進(jìn)入過(guò)濾鹽

69、水罐。過(guò)濾開(kāi)始10min后，啟動(dòng)主體給料泵定量地向一次鹽水入口加入α-纖維素懸浮液。直到運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間達(dá)到48h、或者過(guò)濾器的差亞達(dá)到0.2MPa時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)入返洗。</p><p>　　在過(guò)濾器出口的鹽水管路上，加入31%鹽酸，經(jīng)過(guò)混合，使鹽酸和鹽水混合均勻后，送pH自動(dòng)分析儀，根據(jù)測(cè)得的pH值去自動(dòng)調(diào)節(jié)鹽酸的加入量、達(dá)到控制的目的。</p><p>　　三塔的工作原理是總有倆個(gè)塔在工作，一

70、塔在再生、待命。</p><p>　　4.2 淡鹽水脫氯</p><p>　　在離子膜法制堿中，約有50%-70%的NaCl在電槽內(nèi)分解，在陰極生成NaOH，另有約30%-50%的NaCl在陽(yáng)極液中變成淡鹽水。為了保證離子膜對(duì)陽(yáng)極液中NaCl濃度的工藝要求，要連續(xù)不斷地供給電槽飽和精制鹽水;又要連續(xù)不斷地從陽(yáng)極液中排出部分淡鹽水。從電槽排出的淡鹽水，由于存在游離氯而容易對(duì)設(shè)備、管道造成腐

71、蝕，阻礙一次鹽水工序中沉淀的形成，破壞二次鹽水精制工序的鰲合樹(shù)脂，對(duì)于采用碳素管過(guò)濾的工藝還容易對(duì)碳素管造成危害。因此，必須將淡鹽水中游離抓脫出后才能送一次鹽水化鹽或鹽水重飽和后再使用。</p><p>　　4.2.1 脫氯的方法</p><p>　　淡鹽水脫氯的方法有以下幾種：</p><p>　?、?應(yīng)用溶解在鹽水中的氯氣在不同壓力下有不同溶解度的原理，使溶解

72、在鹽水中的氯氣在真空條件下逸出。這種方法叫做真空脫氯法。</p><p>　　② 將空氣加壓通入脫氯塔內(nèi)，在填料的表面使空氣與淡鹽水接觸而將氯氣帶出，這種方法叫做空氣吹除法。</p><p>　?、?利用具有還原性的亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉、硫化鈉等硫化物與ClO－反應(yīng)使淡鹽水中的游離氯脫除，這種方法叫做化學(xué)脫氯法。</p><p>　?、?利用活性炭的表面吸附作用，使

73、淡鹽水通過(guò)活性炭層，將游離氯吸附脫除，這種方法叫做活性炭吸附法。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用的是真空脫氯法。該法的操作比較簡(jiǎn)單，它的操作好壞主要取決于設(shè)備的能力。如果設(shè)備的能力足夠好（指填料量、冷卻器面積、真空泵能力），管路不泄露、不堵塞，運(yùn)行起來(lái)是非常穩(wěn)定的。</p><p>　　4.2.2 脫氯原理</p><p>　　淡鹽水中游離氯有兩種存在形式，從電槽

74、排出的淡鹽水中同時(shí)有Cl2(溶解氯 )、HCIO、CIO一和H+存在，它們之間的關(guān)系是化學(xué)平衡。即：</p><p>　　Cl2 十 H2 OHCIO+H+ +Cl－ (4-1)</p><p>　　HClO H++ ClO－ (4-2)</p><p>　　脫氯就是一方面破壞以上的平衡關(guān)

75、系，使上述的反應(yīng)朝著生成C12的方向進(jìn)行。另一方面利用ClO一的氧化性，通過(guò)加人還原性物質(zhì)而去除之。</p><p>　　因此，在實(shí)際生產(chǎn)中通過(guò)向淡鹽水中加人足量的酸，并使淡鹽水中不斷產(chǎn)生氣泡或增加氣、液兩相的接觸面，加快氣相流速，加大氣、液兩相的不平衡度，不斷地降低液體表面的氯氣分壓，使液相中的溶解氯不斷地向氣相轉(zhuǎn)移，氣體不斷逸出。另外，在一定壓力下氯氣的溶解度隨溫度的升高而降低，保持淡鹽水一定的溫度有利于溶解

76、氯的脫除。由于采用破壞化學(xué)平衡和相平衡的方法不能完全使游離氯脫除，所以剩余微量的以ClO一形式存在的游離氯，通過(guò)添加還原性物質(zhì)使之與具有氧化性的ClO一反應(yīng)，就可以將淡鹽水中游離氯完全脫除。</p><p>　　4.2.3 脫氯流程</p><p>　　在淡鹽水中先加入適量鹽酸，以混合均勻，進(jìn)入淡鹽水罐。因酸度變化、逸出的氯氣進(jìn)入氯氣總管，淡鹽水泵將談鹽水送往脫氯塔。塔里裝有填料，塔的真

77、空度在82.7-90.7kPa時(shí)，此壓力下鹽水的沸點(diǎn)約在50-60℃之間，85℃的淡鹽水進(jìn)入填料塔內(nèi)急劇沸騰，水蒸氣攜帶著氯氣進(jìn)入鈦冷卻器，水蒸氣冷凝，進(jìn)入淡鹽水罐，再去脫氯，氯氣經(jīng)真空泵出口送入氯氣總管。氯水則送回談鹽水罐[13]。</p><p>　　出脫氯塔的淡鹽水進(jìn)入脫氯鹽水罐。用20％NaOH調(diào)節(jié)pH值為8-9，然同再加入NaSO3溶液，去除殘余的游離氯。被除去氯的淡化水用泵送去化鹽工序。</p&

78、gt;<p><b>　　第五章 計(jì)算過(guò)程</b></p><p>　　建廠廠址選擇在呼和浩特，呼和浩特地區(qū)的水文地理?xiàng)l件[14]：</p><p>　　P = 672.5mmHg (相對(duì))</p><p>　　又因?yàn)?</p><p><b>　　H(濕度) = </b&

79、gt;</p><p>　　所以空氣中水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為56%</p><p>　　氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20.88%</p><p>　　氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)為78.56%</p><p>　　5.1 一次精制鹽的計(jì)算</p><p>　　5.1.1 對(duì)原料鹽的粗算</p><p>　　由任務(wù)書(shū)要求知

80、NaOH產(chǎn)量為40kt/a，生產(chǎn)為1年(330天)所以可知：</p><p>　　設(shè)電解鹽水分解率為46%，則生成NaOH所需Nacl的質(zhì)量為：</p><p>　　根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式：</p><p>　　2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑ </p><p>　　可知所需NaCl為: </p><p&g

81、t;　　進(jìn)入電解槽的NaCl質(zhì)量流量為： </p><p>　　生產(chǎn)加入的原鹽為內(nèi)蒙古吉蘭泰鹽[2]，其組分如下：</p><p>　　表5-1 內(nèi)蒙古吉蘭泰鹽組分：</p><p>　　因此所需加入內(nèi)蒙古吉蘭泰鹽為： 因?yàn)樵邴}水精制過(guò)程中NaCl有損耗，所以設(shè)加入原鹽為理論值的1.2倍，則：</p><p>　　應(yīng)該加入原鹽為： &

82、lt;/p><p><b>　　其中含各物質(zhì)為：</b></p><p><b>　　Ca2+= </b></p><p>　　5.1.2 對(duì)循環(huán)淡鹽水的計(jì)算</p><p>　　從脫氯工段循環(huán)淡鹽水中含NaCl為：16042.857-7379.714=8663.143kg/h</p>

83、<p>　　根據(jù)從脫氯塔流出的淡鹽水各物質(zhì)指標(biāo)，設(shè)定淡鹽水中各成分如下：</p><p>　　表5-2 循環(huán)淡鹽水組分</p><p><b>　　則淡鹽水流量為：</b></p><p>　　查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)-無(wú)機(jī)卷》[3]得，NaCl溶液密度：</p><p>　　60℃時(shí)，178.5g/L Na

84、Cl水溶液ρ=1096.2kg/m3；203.7g/L NaCl水溶液ρ=1111.3kg/m3</p><p>　　應(yīng)用內(nèi)插法可得：200g/LNaCl水溶液密度：</p><p>　　解可得：ρ200=1109.451kg/m3</p><p>　　5.1.3 對(duì)粗鹽水的計(jì)算</p><p>　　設(shè)粗鹽水質(zhì)量濃度為310g/L</

85、p><p>　　粗鹽水質(zhì)量為=原鹽加入＋循環(huán)鹽=9143.683×96.85%+8663.143=17518.800kg/h</p><p>　　則流量V粗=17518.800310=56.512m3/h</p><p>　　所以其中各物質(zhì)濃度為：</p><p><b>　　Ca2+濃度=</b></p&g

86、t;<p>　　60℃時(shí)，283.2g/L NaCl水溶液ρ=1158.4kg/m3；311.2g/L NaCl水溶液</p><p>　　ρ=1174.7kg/m3</p><p>　　應(yīng)用內(nèi)插法可得：310g/LNaCl水溶液密度：</p><p>　　解得ρ310=1174.001kg/m3</p><p>　　所以，粗鹽

87、水總質(zhì)量為：1174.001×56.512=66345.145kg/h</p><p>　　表5-3 粗鹽水各組分含量</p><p>　　5.1.4 各雜質(zhì)的去除</p><p>　　主要是除去Ca2+、Mg2+、SO42-、水不溶物。</p><p>　　主要反應(yīng)方程式分別為：</p><p>　　Ca

88、2++Na2CO3CaCO3↓+Na+</p><p>　　Mg2++NaOHMg(OH)2↓+2Na+</p><p>　　SO42-+BaCl2BaSO4↓+2Cl-</p><p><b>　　Ca2+的去除</b></p><p>　　根據(jù)《氯堿分冊(cè)》［２］P8圖1-2 (工業(yè)上一般將Na2CO3 過(guò)量控制在0.

89、25~0.6g/L) 可知：</p><p>　　在60℃時(shí)，Na2CO3過(guò)量0.45g/L時(shí)，鹽水中Ca2+含量為4.5mg/L。</p><p>　　Ca2+濃度為0.582g/L，剩余4.5mg/L，反應(yīng)了的Ca2+ 0.582-0.0045=0.5775g/L=0.0144mol/L</p><p>　　則總共需加入Na2CO3為：</p>&

90、lt;p>　　0.0144×105.9884+0.45=1.976 g/L</p><p>　　則需加入Na2CO3質(zhì)量流量為：56.512m3/h×1.976g/L=111.668kg/h</p><p>　　加入98%Na2CO3質(zhì)量流量為：</p><p>　　生成CaCO3質(zhì)量濃度為：0.0144×100.0869=1.4

91、41g/L </p><p>　　生成CaCO3質(zhì)量流量為：1.441g/L ×56.512m3/h=81.434 kg/h</p><p><b>　　② Mg2+的去除</b></p><p>　　根據(jù)《氯堿》(生產(chǎn)中一般將氫氧化鈉過(guò)量控制在0.07~0.6g) 查P8圖1-2可知：</p><p>　　在

92、50℃時(shí)，NaOH過(guò)量0.044g/L時(shí)，鹽水中Mg2+含量為3mg/L。</p><p>　　在75℃時(shí)，NaOH過(guò)量0.062g/L時(shí)，鹽水中Mg2+含量為3mg/L。</p><p>　　應(yīng)用內(nèi)插法，在60℃時(shí)NaOH過(guò)量為x。則：</p><p>　　解得：x=0.0512g/L</p><p>　　粗鹽水中Mg2+濃度為0.0485

93、g/L，剩余3mg/L，反應(yīng)了掉Mg2+為：</p><p>　　0.0485-0.003=0.0455g/L=0.00190mol/L</p><p>　　則反應(yīng)了的NaOH為2×0.00190mol/L=0.0038mol/L=0.152g/L</p><p>　　因?yàn)樾柽^(guò)量0.0512g/L，則總共需加入NaOH為：</p><p

94、>　　0.152+0.0512=0.203 g/L</p><p>　　則需加入NaOH質(zhì)量流量為：56.512m3/h×0.203 g/L=11.483kg/h</p><p>　　加入32%NaOH質(zhì)量流量為：</p><p>　　生成Mg(OH)2質(zhì)量濃度為：0.001768×58.3197=0.1031g/L </p>

95、<p>　　生成Mg(OH)2質(zhì)量流量為：0.1031g/L ×82.0504m3/h=8.4594 kg/h</p><p>　?、?SO42-的去除</p><p>　　在60℃時(shí)，要使SO42-質(zhì)量濃度含量為0.8g/L，BaCl2應(yīng)過(guò)量0.3mg/L。</p><p>　　因?yàn)镾O42-質(zhì)量濃度為3.247 g/L。</p>

96、<p>　　則：反應(yīng)了3.247-0.8=2.447g/L=0.0255mol/L</p><p>　　則反應(yīng)了的BaCl2為0.0255mol/L×208.233=5.308g/L</p><p>　　因?yàn)樾柽^(guò)量0.3mg/L，則總共需加入Na2CO3為：</p><p>　　5.308+0.3×10-3=5.3083 g/L&l

97、t;/p><p>　　則需加入BaCl2質(zhì)量流量為：56.512m3/h×5.308 g/L=299.983kg/h</p><p>　　加入37% BaCl2質(zhì)量流量為：</p><p>　　生成BaSO4質(zhì)量濃度為：0.0255×233.3896=5.951g/L </p><p>　　生成BaSO4質(zhì)量流量為：5.951

98、g/L ×56.512g/L=336.327kg/h</p><p>　?、?除水不容物(SS)</p><p>　　查《離子膜法制堿生產(chǎn)技術(shù)》[4]可知一次精制鹽水中懸浮物質(zhì)量指標(biāo)為≦10mg/L。</p><p>　　則，懸浮物濃度為1.4710g/L，應(yīng)沉降為：1.4710g/L-0.01g/L=1.461g/L</p><p&g

99、t;　　所以，沉降SS質(zhì)量流量為：1.461g/L×56.512g/L=82.564 kg/h</p><p>　　5.1.5 對(duì)溶液PH的調(diào)節(jié)</p><p>　　脫氯塔出來(lái)的淡鹽水PH(1.5~3.0)取為2，一次精制鹽水的PH為10，</p><p>　　淡鹽水中H+為：43.316m3/h×0.01mol/L=0.433kmol/h&l

100、t;/p><p><b>　　則未調(diào)節(jié)PH值為：</b></p><p>　　查《無(wú)機(jī)化學(xué)》P113表5-2可得：</p><p><b>　　在50℃時(shí)，</b></p><p><b>　　在90℃時(shí)，</b></p><p>　　所以在60℃時(shí)，應(yīng)用內(nèi)

101、插法可得：</p><p><b>　　解得：60℃時(shí)</b></p><p>　　PH=10時(shí)，CH+=10-10mol/L，</p><p><b>　　所以，</b></p><p>　　則需加入NaOH為： 39.9971×1.331×10-3=0.0.0532g/L&l

102、t;/p><p>　　NaOH的質(zhì)量流量為：56.512m3/h×0.0532g/L=3.006kg/h</p><p>　　加入32%NaOH質(zhì)量流量為：</p><p>　　5.1.6 損失量及循環(huán)量的計(jì)算</p><p>　?、偌僭O(shè)在泥鹽中損失的鹽量為6.250%，循環(huán)氯為47.5％。</p><p>　

103、　在去除雜質(zhì)中，生成沉淀量為：</p><p>　　81.434+6.262+336.327+82.564=506.279 kg/h</p><p>　　則：若流出的一次精制鹽為x。</p><p><b>　　加入的原鹽總量為：</b></p><p>　　17518.800 + 32.917 + 2.743 + 54

104、.862 + 116.125 + 56.286 + 21.644 + 9.394 = 17086.508 kg/h</p><p>　　損失量： [17086.508 + 0.475×(17086.508-x)]×6.250％</p><p>　　循環(huán)量：0.475×(17086.508-x)</p><p><b>　　由

105、進(jìn)出口物料守恒：</b></p><p>　　17086.508+111.667+11.483+299.983+0.475×(17086.508-x)</p><p>　　= x+81.434+6.262+336.327+82.564+6.250％×[17086.508+0.475×(17086.508-x)</p><p>

106、;　　解得：x=16668.306kg/h</p><p><b>　　損失量：</b></p><p>　　6.250%×[17086.508 + 0.475×(17086.508-16668.306)] = 533.393kg/h</p><p><b>　　循環(huán)量：</b></p>

107、<p>　　0.475×(17086.508-16668.306)=198.646 kg/h</p><p>　　設(shè)：一次精制鹽水為305g/L</p><p>　　一次精制鹽水中NaClO3為：</p><p>　　一次精制鹽水中Cl2為： </p><p>　　一次精制鹽水中HClO為：</p><

108、;p>　　則：NaCl質(zhì)量流量為：16668.306-54.522-20.968-0.419=16592.397 kg/h</p><p>　　體積流量為：16592.397÷305=54.401m3/h</p><p><b>　?、谒挠?jì)算</b></p><p>　　設(shè)損失鹽泥為229.5 g/L，循環(huán)水溶液為283.2

109、g/L。</p><p>　　60℃時(shí)，229.5g/L NaCl水溶液ρ=1126.8kg/m3；283.2g/L NaCl水溶液</p><p>　　ρ=1158.4kg/m3；311.2g/L NaCl水溶液ρ=1174.7kg/m3</p><p>　　應(yīng)用內(nèi)插法可得：305g/LNaCl水溶液密度：</p><p>　　解得：ρ30

110、8=1171.091 kg/m3</p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　一次精制鹽水中含水：1171.091 × 54.401 - 16668.306 = 47040.333 kg/h</p><p>　　損失鹽泥中含水：(533.393÷229.5) × 1126.8－533.393 =

111、 2085.462 kg/h</p><p>　　循環(huán)溶液中含水：(198.646÷283.2) × 1158.4－198.646 = 613.895 kg/h</p><p>　　加入NaOH除Mg2＋中含水：35.884 －11.483 =2 4.401 kg/h</p><p>　　加入Na2CO3中含水:113.946 － 111.668

112、 = 2.278 kg/h</p><p>　　加入BaCl2溶液中含水：810.764 － 299.983 = 510.781 kg/h</p><p>　　表5-4 一次精制鹽水進(jìn)出口的物料平衡表：</p><p>　　5.2 鹽水二次精制的物料衡算</p><p>　　流程：一次鹽水　→　除次氯酸　→　過(guò)濾　→　調(diào)節(jié)ＰＨ　→　螯

113、合樹(shù)脂吸附</p><p>　　5.2.1 除次氯酸 </p><p>　　一次精制鹽水中HClO的濃度為7.7mg/L，反應(yīng)后鹽水中剩余Na2SO3配置濃度為5%（wt）Na2SO3濃度為0.048g/L，。</p><p>　　在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)：</p><p>　　ClO－＋Na2SO3 Na2SO4＋Cl－</p&

114、gt;<p><b>　　計(jì)算：</b></p><p>　?、?1m3鹽水ClO－的最大摩爾量：</p><p>　　② 1m3鹽水反應(yīng)需Na2SO3：</p><p>　　0.150×(23×2+32+15.9994×3)=18.900 g/m3</p><p>　?、?1