年产2万吨固体烧碱工艺设计

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1、摘要作为一种基本的和重要的化工原料，烧碱在工业生产的各个领域都有着广泛的应用。随着氯碱工业的迅速发展，离子膜电解生产烧碱越来越被广泛运用，膜电解生产的其氧化钠浓度可达30%-50%（质量）。此外，离子膜电解制碱还有投资省，能耗低，氢氧化钠质量好，无污染，生产成本低等优点。因此无论是国外还是国内在新建，改造和扩建生产装置时都会首先考虑这一技术。本设计依据技术先进，经济合理，工艺可靠，系统最优的原则完成。烧碱的生产方法是离子膜电解法，通过以下一系列工序：盐水精制，电解精盐水，蒸发电解液来得到最终产品——固碱

2、。本设计说明书包括：烧碱生产方法的论证，物料衡算和能量衡算，主体设备及辅助设备的设计。设计中对烧碱离子膜电解工艺进行了研究，对烧碱离子膜电解生产原理和工艺流程进行了选择和论证，对当前国内外烧碱各种生产工艺进行了综述，剖析了隔膜法、水银法和离子膜法的优点和不足，对烧碱离子膜电解整个工艺流程进行了设计，同时对烧碱离子膜电解工艺生产过程危险危害因素做了相关的讨论。关键字：烧碱蒸发离子膜电解固碱氯碱第一章氯碱工业的发展1.1氯碱工业的历史氯碱工业主要生产烧碱，氯气和氢气以及由此衍生系列产品时该工业副产品。烧碱在

3、国民经济中有着重要的作用。烧碱是重要的基本工业原料，其产量大、用户多，广泛应用于轻工、化工、纺织、冶金、电力、医药、农药、染料及有机颜料等行业，离子膜法电解制出的高纯度烧碱是化纤、医药、精细化工行业迫切需要的原料。早在十三世纪之前，氯气就为古代炼丹者（Alchemist）所熟悉。1774年，瑞典化学家Shelley在实验室中首次使用盐酸与天然的软锰矿粉（二氧化锰）反应制得一种让人窒息的、黄绿色气体；并确认其为一种新的化学元素。其反应机理如下：MnO2+4HCl→MnCl2+Cl2↑+2H2O291799

4、年，由Weldon首先采用瑞典人的方法在工业中制得氯气。1807年，英国人Davy用食盐熔融电解制得氯气。（2NaCl→2Na+Cl2↑）。1810年，Davy在伦敦试验证明氯气是一种元素，并于当年的11月9日在英国皇家学会上宣读论文。提议这个元素定名为Chlorine（意思是黄绿色），来源于希腊文字（Chorus）。1851年，Watt第一个取得了食盐水溶液电解制备氯气的专利；在直流发电机问世以后，1890年由德国格瑞斯海姆电化公司首先采用隔膜电解槽制备氯气用于工业生产。至今已经经历了一个多世纪。而中

5、国的氯碱工业起步于1929年10月，由爱国实业家吴蕴初先生买断了越南海防电化厂的全部设备，创建了国内第一家氯碱厂——上海天原电化厂。当时采用的是“爱伦姆”电解槽，日产烧碱仅3吨。综观世界氯碱工业的发展历史，氯碱的制碱技术和氯气处理技术已取得了长足的发展进步。我国烧碱产业发展迅速，2004年生产能力只有1190.0万吨，2007年增加到2181.0万吨，2008年进一步增加到2472.0万吨，同比增长13.34%。其中离子膜法烧碱工艺以为具有能耗低、产品质量好，占地面积小，自动化程度高，高洁环保等优势发展

6、迅速，新建的烧碱项目中以离子膜碱为主，而2007-2008年扩能统计显示，新建离子膜烧碱产能占到同期烧碱扩能的92%。1.2烧碱的性质、用途及其质量标准1.2.1烧碱的基本性质简介烧碱即氢氧化钠，亦称苛性钠。烧碱的工业品有液体和固体，其中液体为不同含量的氢氧化钠水溶液；固体白色不透明，常制成片、棒、粒状，或熔融态以铁桶包装。氢氧化钠吸湿性很强，易溶于水，溶解时强烈放热。水溶液呈强碱性，手感滑腻；也易溶于乙醇和甘油，不溶于丙酮。烧碱有强烈的腐蚀性。对皮肤、织物、纸张等侵蚀剧烈；易吸收空气中的二氧化碳变为碳

7、酸钠；与酸起中和作用而生成盐。由于氢氧化钠的水溶液是呈強碱性,故能使石蕊试纸变成兰色，无色的酚酞变成红色。1.2.2烧碱的用途烧碱是一种基本的无机化工产品，广泛应用于造纸、纺织、印染、搪瓷、医药、染料、农药、制革、石油精炼、动植物油脂加工、橡胶、轻工等工业部门；也用于氧化铝的提取和金属制品加工。29印染、纺织工业上，也要用大量碱液去除棉纱、羊毛等上面的油脂。生产人造纤维也需要烧碱。例如，制粘胶纤维首先要用18～20％烧碱溶液去浸渍纤维素，使它成为碱纤维素，然后将碱纤维素干燥、粉碎，最后用稀碱液把磺酸盐溶

8、解，便得到粘胶液。再经过滤、抽真空（去气泡），就可用以抽丝了。精制石油也要用烧碱。为了除去石油馏分中的胶质，一般在石油馏分中加浓硫酸以使胶质成为酸渣而析出。经过酸洗后，石油里还含有酚、环烷酸等酸性杂质以及多余的硫酸，必须用烧碱溶液洗涤，再经水洗，才能得到精制的石油产品。在造纸工业中，首先要用化学方法处理，将含有纤维素的原料（如木材）与化学药剂蒸煮制成纸浆。所谓碱法制浆就是用烧碱或纯碱溶液作为蒸煮液来除去原料中的木质素、碳水化合物和树脂等，并