离子膜氯碱工艺衡算.doc

6 万吨离子膜物料衡算/ k+ T: C4 ~$ `8 o6 b! f+ {“ i 一、项目： 新建年产 6 万吨烧碱 二、计算依据 1、需要的一次盐水; D! P$ X+ s( B$ G“ F* O （1）生产 1 吨烧碱需要消耗的一次盐水流量：11m3／h(一次盐水浓度为 305±5g/l，离子膜 电解槽淡盐水浓度工艺控制指标为 215±5g/l，年工作 8000 小时 （2）设计生产烧碱能力为 6 万吨,每小时产碱 7.5 吨，则消耗的一次盐水为： 7.5×11＝82.5 m3／h; Y) O+ K- w% d0 J 一次盐水管道的确定: 盐水流速范围:1.0~2.0m/s,取 1.5 m/s 计算1 e' c/ u$ M6 ^( f s=Q /v=82.5/3600×1.5=0.01527 m2+ h1 N7 m* n8 n4 r: U! d) V 管道材质为衬 PO 管,管径为 0.139 m T# c' ]4 Q6 ]7 V, e v# r6 ^ 输送管道选择159×6.5 的无缝钢管衬 PO. 2、离子膜系统酸消耗 （1）一次盐水的含碱浓度：(0.3～0.6)g/l，取 0.5 g/l 计算；进螯合树脂塔前需要调整到 PH：9±0.5，取 PH 为 9（即体积浓度为：0.0004 g/l）计算,则高纯酸消耗： mHCl=（82.5×0.5－82.5×0.0004）×36.5/40＝37.61kg/h 即酸消耗为： VHCl=0.109 m3/h。

H ~0 F) ~4 E9 ?! @- l q 高纯酸用于调节一次盐水 PH 酸管的确定:$ K; L: b# _; Y: j- I 高纯酸输送为自流,流速取 0.5m/s,取计算 s=Q /v=(0.109/3600)/0.5=0.00006056m2* ^5 t. F R9 \7 i4 i2 C! _) ` 管道材质为 PVC 管,管道直径为 8.78mm 输送管道选择25,实际流速为:0.38 m/s, （2）鳌合树脂再生需要的高纯酸量5 @) a0 ?. e0 ^8 |* p 鳌合树脂塔运行 24 小时下线，配制酸浓度控制 5%~6%，取 5.5%计算，高纯水流量为 6 m3/h，则 31%的高纯酸流量 1.125 m3/h，再生时间 2.5 小时，一年中平均每小时需要 31% 的高纯酸量为：0.117m3/h 鳌合树脂再生高纯酸管道管的确定: 高纯酸输送为自流,流速取 0.5m/s,取计算( h) f8 [$ c% Q% S2 w( ` s=Q /v=(1.125/3600)/0.5=0.000625m2 管道材质为 CPVC 管,5 ?8 l4 A s+ _3 _8 s 管道直径为 28mm。

输送管道选择40,实际流速为:0.324 m/s./ u; i1 y% I; g! {% Y3 |% B （4）由于复极式离子膜电解槽为加酸工艺，需要调整精盐水的 PH：9±0.5 调整 PH 值在 2～5 之间，以 PH=4 计算需要消耗的高纯酸量为：82.5×0.0004×36.5/40＝0.0301kg/h，即： 0.087 m3/h 4＝-㏒10［（V×1.115×1000×0.31）/36.5］/（82.5＋V）* J0 R a+ B$ j V=8.71×10－4m3/h V 总 1＝0.0878 m3/h 输送高纯酸用于调节入槽盐水酸管的确定: 高纯酸输送为自流,流速取 0.5m/s,取计算 s=Q /v=(0.0878/3600)/0.5=0.0000488m2 管道材质为 CPVC 管, 管道直径为 5.57mm 输送管道选择15,实际流速为:0.310 m/s.3 l. L0 y i- x* M# Y（5）离子膜脱氯塔消耗酸量0 l2 f% z) C n/ I9 Z; Z7 L3 e! s8 B5 U 管道直径为 8.95mm 输送管道选择15,实际流速为:0.401m/s.# }6 g) J3 ^. u6 E 离子膜电解系统高纯酸总体消耗为： VHCl＝0.427m3 /h 3、 真空脱氯系统亚硫酸钠消耗 真空脱氯塔后的淡盐水含游离氯≤70PPM，按 70PPM 计算，加碱调节 PH 后，用亚硫酸钠 除游离氯为 0PPM。

q3 w) Z( U ~. U4 M* C5 |/ e 除脱氯后淡盐水游离氯的化学反应方程式：3 s# W8 x( s$ `38,衬 PO 后,内径为 20 mm,实际流速为:0.97m/s. 4、 离子膜电解系统自用碱消耗7 _4 l. `“ p0 m7 a, H. W9 v （1）螯合树脂再生用碱小消耗：8 l ~- g$ t6 l7 N8 C 鳌合树脂塔运行 24 小时下线，配制碱浓度控制 6%~7%，取 7%计算，高纯水流量为 6 m3/h， 31%的碱，则碱流量为：1.36 m3/h，再生时间 2.5 小时，一年中平均每小时需要消 耗 31%的碱量为：0.1142m3/h 碱输送管道的确定 碱输送为自流,流速取 0.5m/s,取计算 s=Q /v=(0.1142/3600)/0.5=0.0000634m2 管道材质为不锈钢管, 管道直径为 8.99mm+ C# d! d/ d- E. o4 }- R- u 输送管道选择15,实际流速为:0.404m/s., `4 p0 B+ n5 z* l; q （2）脱氯后加碱调节淡盐水 PH 值碱的消耗 脱氯前淡盐水 PH 值取 1.2，脱氯后淡盐水 PH 值工艺控制 9~12,0 r8 h* l2 _: X 取 PH：11 计算。

h1 a/ A+ _/ S“ G [4 Q1 P: Z s=Q /v=(0.0759/3600)/0.5=0.0000422m2 管道材质为不锈钢管,1 P+ W# z- g r) R$ @ 管道直径为 7.34mm2 b5 [# G4 y `$ C4 `- V15,实际流速为:0.404m/s. 5.离子膜电解系统蒸汽消耗* {. g' O3 ` q v9 s7 r s=122.6 m2+ h B2 T9 J' b. _0 e3 m* v6 o 高纯水输送管道的确定 高纯水的流速取 2.5 m3/s流量为 10 m3／h, s=Q /v=(10/3600)/2.5=0.00111m2 管道材质为不锈钢管, 管道直径为 37.6mm 输送管道选择57,实际流速为:1.421m/s. （2）过滤器反洗用水消耗 过滤器运行 48 小时下线,二次全排,三次排 1/3.过滤器容积 8m3,则消耗高纯水为:24m3, 一年 中平均每小时需要消耗高纯水为：0.5m3/h4 f' f- ?% Z6 R; x76,实际流速为:1.44m/s. (3)配制亚硫酸钠用水消耗 亚硫酸钠浓度配制为 5%，即体积浓度为 5g/L：体积输送流量为： V=1.098m3 /h。

高纯水消耗为 1.098m3 /h亚硫酸钠罐 5m3, 高纯水的流速取 2.5 m/s要求 10 分钟充满.则 流量为 30 m3 /h 高纯水管道管径的确定:3 L“ T: g9 o V$ h s=Q /v=(30/3600)/2.5=0.00333 m2 道材质为不锈钢管, 管道直径为 65.1mm 输送管道选择76,实际流速为:2.17m/s. : \108,实际流速为:2.12m/s.$ O: f @/ O$ x4 V s p H2O=525.8-115.69=410.11 毫米汞柱 p H2=760-410.11=349.89 毫米汞柱9 o0 z* e$ S“ Q 氢气中的水份为： m4 H2O = p H2O/ p H2×n =1044.6 Kg/h8 r% f* L. r. d G 需要消耗的高纯水量为) _9 `1 r- U- {6 S, h/ x% }9 ? m H2O =1044.6+17500+3375-13500=8420Kg/h v H2O =8.42 m3/h$ m8 `: Z T# A: _% K. j 高纯水上水的流速取 2.5 m3/s流量为 8.42m3／h, s=Q /v=(8.42/3600)/2.5=0.00094m2 管道材质为不锈钢管, 管道直径为 34.5mm 输送管道选择57,实际流速为:1.19m/s.8 P6 ]“ S5 s! k% p. z 离子膜系统总体高纯水消耗： v H2O =8.42+1.098+0.5+3.75=13.77m3/h 6、 离子膜单槽产碱量、氯气产量、氢气产量 c6 f, |: ]( H, Q: r0 ~% }“ z (1)工艺要求碱浓度控制指标为 31%,比重 1.284,温度为 90℃,即体积浓度为 410g/L,小时产碱量为: V=18.29 m3／h.碱液流速为 15~2.5 m/s.取 2.0 m/s.计算. 碱总管输送管道的确定% D, ^“ M3 k9 [+ u+ g9 H6 g) c, m s=Q /v=(18.29/3600)/2.0=0.00254m2 管道材质为不锈钢管, 管道直径为 56.88mm 输送管道选择76,实际流速为:1.32m/s.9 P4 c7 d) e( o( i$ J; n0 y3 @ (2) 氯气产量.氢气产量 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2 + H22 1 17500/40 n1 n2 n Cl2 =93.75Kmol/h! m- \6 ~/ E/ \ w+ Y! C 由公式:pv=nRT 计算 9 W1 V$ E- e3 u+ [4 n- d* r+ \- h 1.0133×105×V=93.75×8.315×103×3589 g7 K! G' W5 \; c1 i1 x* _: X V Cl2 =2754.09 m3/h' V“ F, y# q4 h3 R. Q 查表得 90℃时氯的溶解度为 0.0022218Kg/Kg，饱和水蒸汽分压为 0.4829Kg/cm2，其它气 体的溶解不计。

a, e9 m! ~* m9 J* {9 ~ 有摩尔比等于体积比1 ?- I a. y/ A9 Q/ @: F3 Z/ { n Cl2/n 总=(p 总-pH2O)×p 总9 \5 j) y4 C0 f) p3 s 93.75/ n 总=(1.0133-0.4829)/1.0133 N 总=179.11 Kmol/h 氯气总管的体积输送流量为: 由公式:pv=nRT 计算 1.0133×105×V=179.11×8.315×103×358 V Cl2 =5281.7 m3/h' F3 k“ d: O/ V: J V 混 =69.84 m3/h V 总 =5351.54m3/h! w% c; q! y# W/ | 氯气管道确定 氯气流速为 10~20 m/s.取 15m/s. 计算:6 c' W. L% j% w/ n6 H0 e s=Q /v=(5351.5/3600)/10=0.1484m2,管道材质为 PVC 管, 管道直径为 434.8mm 输送管道选择480,实际流速为:9.22m/s. N H2 =93.75Kmol/h6 C; }2 `6 `* Q 1.0133×105×V=93.75×8.315×103×363- l; j/ \, O/ _; |# _, j; G V H2 =2792.22 m3/h, @' f% v' K: b) L0 x( x+ `8 U 氢气含水为： nH2O=58.03 Kmol /h,+ F: f% v3 S% W7 j 1.0133×105×V=(93.75+58.03)×8.315×103×3632 E8 k: v) H$ v 氢气总管的体积输送流量。