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21.1氯碱工业发展过程21.2离子膜电解制碱的特点及现状21.3离子膜电解制碱的基本流程3第二章盐水精制52.1一次盐水精制52.1.1原料盐粗算52.1.2循环淡盐水的计算62.1.3粗盐水的计算62.1.4除杂72.1.5溶液PH的调节82.1.6盐损及盐循环量的计算82.2二次盐水精制92.2.1除次氯酸92.2.2过滤不溶物102.2.3中和及二次精制10第三章离子膜电解133.1离子膜交换原理133.2电解物料衡算133.2.1供给电解槽盐水计算133.2.2流出电

2、解槽盐水计算143.2.3生成氢氧化钠的计算16第四章电解液蒸发174.1蒸发概论174.1.1碱液蒸发的基本概念174.1.2离子膜碱液蒸发的特点174.2蒸发流程及设备类型选择184.2.1蒸发流程184.2.2蒸发设备194.3蒸发工艺计算214.3.1蒸发水量的计算214.3.2各效传热温度差的计算224.3.3各效物料、热量衡算244.3.4各效所需传热面积的计算264.3.5试差计算264.4蒸发设备的计算314.4.1蒸发器加热管数及加热室直径的计算314.4.2蒸发器循环管的计算324.4

3、.3蒸发器分离室的计算324.4.4接管尺寸的计算334.4.5辅助设备的选择34第五章固碱375.1固碱流程选择375.2固碱热量、物料衡算375.2.1降膜蒸发器375.2.2降膜浓缩器385.3离子膜固碱种类39结论40参考文献41致谢42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

4、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，主体设备结构。本次设计旨在提高自己综合运用所学

5、知识的能力，为即将进入化工行业打好基础。43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

6、成了氯碱工业最主要的工艺方法。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50—60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

7、，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，还是离子膜本身性能都有了飞跃的发展，离子膜

8、电解工艺的主要优点有：投资省、出槽氢氧化钠浓度高、能耗低、成品氢氧化钠质量纯度高、产品氯气中含氧和氢低、氢气纯度高、对环境和操作人员无危害。国内自首套引进日本旭化成公司离子膜电解生产烧碱技术装置43于1986年在盐锅峡化工厂投入运转以来近十年间，已相继引进了日本旭哨子、德山曹达、氯工程公司、ICI、迪诺拉公司等技术装置。国内烧碱的现状是供过于求，首先是因为碱、氯不平衡，目前烧碱的生产几乎全部采用电解法,电解法每生产1吨烧碱则联