大学毕业设计---年产十万吨烧碱工艺.doc

年产十万吨烧碱工艺设计The Process Design of Caustic Soda Based on 100kt/a目 录摘要 IAbstract Ⅱ引言 1第一章 工艺路线的选择 2第二章 精制盐水工段 32.1 精盐水指标 32.2 原盐质量 32.3 淡盐水脱氯及过碱量控制 42.4 粗盐水含量、温度以及流量 42.5 精制剂的配制 42.6 助沉剂配制 52.7 精制反应时间 52.8 炭素管过滤器性质及工作要求 52.9 树脂塔的操作要点 52.9.1 树脂塔最大流量 52.9.2 盐水温度 52.9.3 盐水pH值 62.9.4 树脂塔压差控制 6第三章 电解工段的物料衡算 73.1离子膜交换原理 73.2电解槽内物料衡算 73.2.1计算依据 73.2.2计划任务 73.2.3电解槽选型 73.2.4物料衡算 8第四章 电解液蒸发 114.1蒸发概论 114.1.1碱液蒸发的基本概念 114.1.2离子膜碱液蒸发的特点 114.2蒸发流程及设备类型选择 114.2.1蒸发流程 114.2.2蒸发设备 134.3蒸发工艺计算 144.3.1蒸发水量的计算 144.3.2各效传热温度差的计算 154.3.3各效物料、热量衡算 174.3.4各效所需传热面积的计算 194.3.5试差计算 19第五章 固碱工艺 255.1固碱流程选择 255.2固碱热量、物料衡算 255.2.1降膜蒸发器 255.2.2降膜浓缩器 265.3离子膜固碱种类 27第六章 主要设备选型和设计 296.1电解槽选型及依据 296.2蒸发设备的计算 316.2.1蒸发器加热管数及加热室直径的计算 316.2.2蒸发器循环管的计算 326.2.3蒸发器分离室的计算 326.2.4接管尺寸的计算 33结论 35致谢 36参考文献 37附录A.....................................................................................................................38附录B.....................................................................................................................39年产十万吨烧碱工艺设计摘要：离子膜法制碱是当今氯碱工业中崛起的新技术，本文介绍了离子膜烧碱的特点，并且通过对现有的生产方法进行比较，确定了离子膜烧碱在发展空间上的优势。

文中系统的介绍了离子膜烧碱的生产工艺，对盐水精制、电解、蒸发、片碱工段做了工艺流程的设计和选择根据要求的年产十万吨的需求对电解槽进行物料衡算为电解槽选型提供依据，碱液蒸发工段进行了详细的物料、热量衡算，确定了所选工艺下的碱液处理量通过查阅文献期刊，选择出最先进同时也是最适合该年产量的氯工程n-BiTAC电解槽蒸发工段中根据碱液由32%蒸发浓缩到片碱的要求设计出满足其蒸发需要的双效逆流蒸发流程，同时对主体设备的结构和材料进行设计、选材设计出一套蒸发室为直径2.9m高2.814m，加热室为直径1.5m高4m的强制外循环蒸发器最后根据查阅的文献和计算结果参照93标准绘制出带控制点工艺流程图和设备图关键词：精制盐水；离子膜；烧碱；蒸发器IThe Process Design of Caustic Soda Based on 100kt/aAbstract: Making caustic soda by ionic membrane is the rise of new technologies in chlor-alkali industry. This paper introduces the characteristics of ionic membrane caustic soda, and by compared existing production method, determines the advantages in the development space of ionic membrane caustic soda. This paper will system introduced the production technology of ionic membrane caustic soda, and the salt water refining, electrolysis, evaporation ,flake caustic section has made the process flow design and choice. On the base of one hundred thousand tons per year production requirements, the calculation of material balance will provide the basis for choosing electrolytic bath. The calculation of material and energy balance for alkali liquor evaporation section determine the dosage of alkali liquor and vapor. Base on consulting journals and literatures, the most advanced and suitable Chlorine engineering n- BiTA electrolytic bath has been selected . In the evaporation section according to the requirements of the alkali liquor evaporation concentration from 32% to piece of alkali design can meet the needs of the evaporation of double-effect countercurrent evaporation process, at the same time the process can meet the needs of evaporation section. According to the calculation of the data , a set of evaporation chamber as the diameter of 2.9 m, 2.814 m high, heating chamber for the outside diameter of 1.5 m high, 4 m forced circulation evaporator has been designed . Finally, according to calculation result and literature by reference to 93 standard, the technology flow chart with control points and equipment has been draw in this design.Key words: refined salt; ionic membrane; caustic soda ; evaporatorII引 言离子膜法制碱是当今氯碱工业中崛起的新技术，离子膜烧碱不仅质量好，能耗低，而且从根本上解决了由石棉隔膜法制碱造成的石棉绒对水质的污染和对操作人员健康的影响。

它可用于棉纺、化纤、医药、造纸和食品工业，近年来，市场对烧碱的需求明显上升，特别是纺织业，对烧碱及其联产品氯气的需求迅速增加离子膜法制碱技术具有国际先进水平，被国家确定为化工重点发展的七大工程之一同时符合国家提倡的企业“做大、做强、做优”及“高新技术产业化、传统产业高新技术化、优化企业产品结构”的产业政策，通过采用新技术、新工艺，提高产品质量，降低原料消耗，减少“三废”排放，实现清洁生产和循环经济本次设计的课题是十万吨每年离子膜法烧碱电解、蒸发、片碱工段的工艺设计，通过查阅相关资料得知，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对电解、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对蒸发工段作了物料衡算、热量衡算以及主体设备的选型和设计，确定了在所选工艺下的盐水耗用量，蒸汽耗量，主体设备结构通过此次设计，全面培养和检查了我综合运用所学知识提高理论联系实际的能力和素质，巩固和加深了基础知识和基本技能训练通过进行初步设计的学习和训练，从而将所学的知识由感性认识提高到理性认识，为以后工作奠定基础 由于自身能力所限，设计中的疏漏在所难免，敬请各位老师能给予批评和指正。

1第一章 工艺路线的选择目前世界上生产烧碱的方法有4种：隔膜法、水银法、离子膜法、苛化法隔膜法、水银法和离子膜法都是通过电解盐水生产烧碱；而苛化法则是以石灰和纯碱为原料制取烧碱苛化法目前仅在少数地区采用，我国苛化法烧碱仅占总产量的1.5％左右水银法烧碱含盐量低，产品浓度高，质量好，但是该法对环境污染严重，其汞害对人体有很大危害，联合国环境保护组织已要求逐步取代该法隔膜法在国内外均广泛采用，该法早期为石墨阳极电解槽，在组装电槽中会产生大量铅和沥青烟雾，在操作中会生成石棉绒碱性污水和石棉绒粉尘，同时该法能耗非常大，因此从20世纪70年代国内外开始用金属阳极电槽取代石墨阳极电槽目前发达国家已完全淘汰石墨阳极电解槽我国的石墨阳极装置每年尚有约20多万吨的产量，国家已将其列入淘汰类工业生产能力与石墨法相比，金属阳极隔膜法在技术上有了很大的提高，但能耗依然较高，产品质量较差，同时仍存在一定的石棉绒污染问题离子膜法是20世纪80年代发展的新技术，能耗低，产品质量高，且无有害物质的污染，是较理想的烧碱生产方法，故本次设计选用离子膜法与金属阳极隔膜法相比，离子膜法具有以下优点：(1)工艺流程简单由于离子膜法电解液浓度高，因此不需要蒸发工段即可获得30％以上的产品。

2)能耗低由于碱液浓度高、纯度高，大大减少了蒸汽的消耗，同时电解工段的电耗和循环水耗也大幅度降低，离子膜法比隔膜法总能耗低30％以上 (3)污染程度低离子膜法生产装置排出的废液、废气均能做到回收利用，达标排放，对环境几乎没有污染4)产品纯度高离子膜碱为高纯度产品，可满足纺织化纤行业对高纯碱的要求5)装置占地少离子膜法装置占地较隔膜法装置要少40％－50％6)生产稳定，安全性高离子膜法生产弹性较大，电槽能适应电流负荷的较大幅度变化，迅速调节负荷；同时离子膜法开停车安全方便，操作维修简单，同时劳动强度低第二章 精制盐水工段 2.1精盐水指标 离子膜制碱工艺的盐水是由电解装置返回的淡盐水和化学处理的精制盐水组成将固体原盐(或搭配部分盐卤水)与蒸发工段送来的回收盐水、洗盐泥回收的淡盐水，按比例掺和、加热、溶解成含氯化钠的饱和水溶液，同时按原盐中杂质含量连续加入适量的精制剂(氢氧化钠、碳酸钠和氯化钡等)，使盐水中钙、镁、硫酸根等杂质离子分别生成难溶的沉淀物，然后加入助。