課程設(shè)計(jì)（論文）-氯堿化鹽工藝設(shè)計(jì)（8萬噸）

1、<p><b>　　學(xué) 號：</b></p><p>　　Xingtai Polytechnic College</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目：氯堿化鹽工藝設(shè)計(jì)（8萬噸）</p><p><b>　　學(xué)生姓名：** </b>

2、;</p><p>　　專業(yè)班級：**** </p><p>　　院 系：***系</p><p>　　指導(dǎo)教師：*********** </p><p>　　****年*月**日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b&g

3、t;　　目錄2</b></p><p><b>　　摘要4</b></p><p><b>　　1 引言5</b></p><p>　　1.1氯堿工業(yè)發(fā)展簡史5</p><p>　　1.2 氯堿工業(yè)的特點(diǎn)5</p><p>　　1.2.1能源消耗大6&

4、lt;/p><p>　　1.2.2氯與堿的平衡6</p><p>　　1.2.3腐蝕和污染6</p><p>　　2.化鹽工段生產(chǎn)流程簡述7</p><p>　　2.1 原鹽的性質(zhì)及組成7</p><p>　　2.1.1原鹽的性質(zhì)7</p><p>　　2.1.2原鹽的品種及組成7&l

5、t;/p><p>　　2.1.3 選擇原鹽的主要標(biāo)準(zhǔn)7</p><p>　　2.2 鹽水的精制8</p><p>　　2.2.1鹽水精制原理8</p><p>　　2.2.2鹽水精制過程8</p><p>　　2.3粗鹽水的精制9</p><p>　　表一混鹽水質(zhì)量指標(biāo)9</p&g

6、t;<p>　　2.4混鹽水的澄清和過濾9</p><p>　　表二精鹽水質(zhì)量指標(biāo)10</p><p>　　2.5鹽泥的洗滌10</p><p>　　3工藝流程說明11</p><p>　　3.1工藝參數(shù)11</p><p>　　3.1.1主要原輔材料的性質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)及消耗定額11</p&g

7、t;<p>　　3.2工藝流程簡圖12</p><p>　　4 物料與能量計(jì)算13</p><p>　　4.1 物料衡算13</p><p>　　4.1.1原料及產(chǎn)品成份：13</p><p><b>　　表三成分含量13</b></p><p>　　表四回收鹽水組成14

8、</p><p>　　表五精鹽水組成14</p><p>　　4.1.2 物料衡算15</p><p>　　4.2 蒸汽消耗量17</p><p>　　5 主要設(shè)備選型20</p><p>　　5.1 溶鹽設(shè)備20</p><p>　　5.1.1化鹽桶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)20</p>

9、;<p>　　5.1.2 操作流程20</p><p>　　5.1.3 化鹽桶主要尺寸的確定21</p><p>　　5.2 澄清設(shè)備22</p><p>　　5.2.1設(shè)備原理22</p><p>　　5.2.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)22</p><p>　　5.2.3道爾型澄清桶主要尺寸的確定23&l

10、t;/p><p>　　5.3 過濾設(shè)備25</p><p>　　5.3.1主要尺寸的確定25</p><p>　　表六粒度與高度關(guān)系27</p><p><b>　　6.結(jié) 論28</b></p><p><b>　　7.致 謝29</b></p>&

11、lt;p>　　8.參 考 文 獻(xiàn)30</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　電解聯(lián)產(chǎn)的燒堿、氯氣，在國民經(jīng)濟(jì)的所有部門均很需要，除應(yīng)用與化學(xué)工業(yè)本身外，有輕工業(yè)、紡織、石油化工、有色金屬冶煉和公用事業(yè)等方面均有很大用途，作為基本化工原料的“三酸兩堿”中鹽酸燒堿就占了其中兩種，而且氯氣和氫氣還可進(jìn)一步加工成許多化工產(chǎn)品：燒堿工業(yè)的特點(diǎn)除原

12、料易得、生產(chǎn)流程短外，主要還有三個(gè)突出問題：能量消耗大；氯與堿的平衡；腐蝕和污染。</p><p>　　關(guān)鍵字：工藝設(shè)計(jì) 工藝計(jì)算 設(shè)備及選型</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　氯堿工業(yè)是基本化學(xué)工業(yè)之一，它的產(chǎn)品燒堿和氯氣在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，廣泛用于紡織工業(yè)、輕工業(yè)、冶金和有色冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)

13、和石油化學(xué)工業(yè)等部門。</p><p>　　1.1氯堿工業(yè)發(fā)展簡史</p><p>　　生產(chǎn)燒堿和氯氣有著悠久的歷史。早在中世紀(jì)就發(fā)現(xiàn)了存在于湖鹽中的純堿，后來就發(fā)明了以純堿和石灰為原料制取NaOH的方法即苛化法：</p><p>　　Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3</p><p>　　因?yàn)榭粱^程需要加熱，因此就將Na

14、OH稱為燒堿，以別于天然堿，直到19世紀(jì)末世界上一直以苛化法生產(chǎn)燒堿。</p><p>　　采用電解法制燒堿始于1890年，隔膜法和水銀法幾乎同時(shí)發(fā)明，隔膜法于1890年在德國首先出現(xiàn)，第一臺水銀法電解槽是在1892年取得專利。食鹽電解工業(yè)發(fā)展中的困難，首先是如何將陽極產(chǎn)生的氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氣和氫氧化鈉分開，不致發(fā)生爆炸和產(chǎn)生氯化鈉，以上兩種方法都成功地解決了這個(gè)難題，前者以多孔隔膜將陰陽兩極隔開，后者則以鈉汞

15、齊的方法使氯氣分開，這樣就奠定了兩種不同的生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)，并一直沿用到現(xiàn)在。</p><p>　　我國氯堿工業(yè)是在本世紀(jì)二十年代才開始創(chuàng)建的，第一家氯堿廠是在上海天原電化廠（現(xiàn)在上海天原化工廠前身）1930年正式投產(chǎn)，采用愛論-摩爾電解槽，開工電流1500A，日產(chǎn)燒堿2噸，到1949年全國解放為止，全國僅有氯堿9家，年產(chǎn)量僅1.5噸。</p><p>　　解放后，我國氯堿工業(yè)和其他工業(yè)一樣，

16、發(fā)展速度很快，燒堿年產(chǎn)量在50年代末為37.2萬噸，平均年增長率為36.1%；60年代末為70.4萬噸，平均年增長率為60.28%；70年代末為182萬噸，平均年增長率8.29%；80年代末燒堿的年產(chǎn)量為320.8萬噸，平均年增長率為5.82%。現(xiàn)在除臺灣外，全國共有200余家企業(yè)生產(chǎn)氯堿，1990年全國燒堿產(chǎn)量為331.2萬噸，1991年345.1萬噸，1992年373.5萬噸，1993年達(dá)390萬噸，均列第三位，燒堿由原來的進(jìn)口國轉(zhuǎn)

17、為出口國。</p><p>　　1.2 氯堿工業(yè)的特點(diǎn)</p><p>　　氯堿工業(yè)的特點(diǎn)除原料易得、生產(chǎn)流程較短外，主要還有三個(gè)突出問題。</p><p>　　1.2.1能源消耗大 </p><p>　　氯堿生產(chǎn)的耗電量僅次于電解法生產(chǎn)鋁，按照目前國內(nèi)生產(chǎn)水平氯堿工業(yè)用電量占全國總發(fā)電量的1.5%。因此，電力供應(yīng)情況和電價(jià)對氯堿產(chǎn)品的生產(chǎn)

18、成本影響很大。重視選用先進(jìn)工藝，提高電解槽的電能效率和堿液蒸發(fā)熱能的利用率，以降低燒堿的電耗和蒸汽消耗，始終是氯堿生產(chǎn)企業(yè)的一項(xiàng)核心工作。</p><p>　　1.2.2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)出燒堿和氯氣兩種產(chǎn)品。在一個(gè)國家和地區(qū)，對燒堿和氯氣的需求量不一定符合這一比例。因此就出現(xiàn)了燒堿和氯氣的供需平衡問題。在一般情況下

19、，發(fā)展中國家在工業(yè)發(fā)展初期用氯量較少，由于氯氣不宜長途運(yùn)輸，所以總是以氯氣的需求量來決定燒堿的產(chǎn)量，因此往往會出現(xiàn)燒堿短缺現(xiàn)象。在石油化工和基本有機(jī)原料發(fā)展較快的國家和地區(qū)，氯的用量就較大，因此就出現(xiàn)燒堿過剩?？傊疅龎A和氯氣的平衡始終是氯堿工業(yè)發(fā)展中的一個(gè)恒定的矛盾。</p><p>　　1.2.3腐蝕和污染 </p><p>　　氯堿產(chǎn)品如燒堿、鹽酸等均有強(qiáng)腐蝕性，在生產(chǎn)過程中使用的原料

20、如石棉、汞和所產(chǎn)生的含氯廢氣都可能對環(huán)境造成污染，因此防止腐蝕和三廢處理也一直是氯堿工業(yè)的努力方向。</p><p><b>　　工藝流程圖：</b></p><p>　　2.化鹽工段生產(chǎn)流程簡述</p><p>　　采用熱法化鹽，用燒堿、純堿、氯化鋇、次氯酸鈉等精制劑進(jìn)行反應(yīng)，聚丙烯酸鈉等助沉劑進(jìn)行絮凝，鹽酸進(jìn)行中和，通過溶鹽、反應(yīng)、澄清、砂

21、濾及中和等過程制得合格的精鹽水。</p><p>　　2.1 原鹽的性質(zhì)及組成</p><p>　　2.1.1原鹽的性質(zhì)</p><p>　　原鹽的主要成分為氯化鈉，化學(xué)式NaCl,分子量58.5，溶解熱為-5.28千卡/摩爾。</p><p>　　純凈的氯化鈉很少潮解，工業(yè)原鹽中因含有CaCl2、MgCl2及Na2SO4等雜質(zhì)，極易吸收空

22、氣中水分而潮解結(jié)塊。原鹽的潮解對運(yùn)輸、貯存及使用會帶來一定困難。</p><p>　　2.1.2原鹽的品種及組成</p><p>　　原鹽在自然界中蘊(yùn)藏量甚大，分布面亦極廣。根據(jù)來源不同，原鹽主要可以分為海鹽、井鹽、湖鹽、礦（巖）鹽四大類。就NaCl含量而言，湖鹽質(zhì)量最佳，NaCl含量達(dá)96%—99%；井鹽、礦鹽次之，NaCl含量在93%—98%；海鹽的NaCl含量在91%—95%左右，海

23、鹽的鈣、鎂含量最高。</p><p>　　2.1.3 選擇原鹽的主要標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　?。?）氯化鈉含量要高，一般要求大于90%；</p><p>　?。?）化學(xué)雜質(zhì)要少。Ca2+、Mg2+總量要小于1%，SO42-小于0.5%；</p><p>　?。?）不溶于水的機(jī)械雜質(zhì)要少；</p><p>　?。?）鹽的

24、顆粒要粗，否則容易結(jié)成塊狀，給運(yùn)輸和使用帶來困難。此外，鹽的顆粒太細(xì)時(shí)，鹽粒容易從化鹽桶中泛出，使化鹽和澄清操作難以進(jìn)行。</p><p>　　每小時(shí)1噸100%NaOH約需1.5-1.8噸NaCl（理論值為1.462噸）。因此原鹽的質(zhì)量特別是雜質(zhì)中Ca2+、Mg2+的含量和比值，會直接影響鹽水的質(zhì)量、精制劑的消耗量和設(shè)備的生產(chǎn)能力。</p><p><b>　　2.2 鹽水的精

25、制</b></p><p>　　原鹽溶解后所得的粗鹽水中，含有鈣、鎂、硫酸根等雜質(zhì)，不能直接用于電槽，需要加以精制。在工業(yè)上一般采用化學(xué)精制方法即加入精制劑，使鹽水中的可溶性雜質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙舛群苄〉某恋砦锒蛛x除去。</p><p>　　2.2.1鹽水精制原理</p><p>　　鹽水中的可溶性雜質(zhì)，一般采用加入化學(xué)精制劑生成幾乎不溶解的化學(xué)沉淀物，然后通

26、過澄清、過濾等手段達(dá)到精制目的。在澄清過濾的同時(shí)也達(dá)到去除泥砂及機(jī)械雜質(zhì)的目的。</p><p>　　A 鈣離子的去除 鈣離子一般以氯化鈣或硫酸鈣的形式存在于原鹽中，精制時(shí)向粗鹽水中加入碳酸鈉溶液，其化學(xué)反應(yīng)式為：</p><p>　　CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl</p><p>　　CaSO4+Na2CO3=CaCO3↓+Na2SO4<

27、;/p><p>　　使用理論量的碳酸鈉，需要攪拌數(shù)小時(shí)才能使上述反應(yīng)趨于完全，如果加入超過理論用量0.8g/L時(shí)，反應(yīng)在15分鐘內(nèi)即可完成90%，在不到一小時(shí)內(nèi)就能完成。</p><p>　　B 鎂離子和鐵離子的去除 鎂和鐵一般以氯化物存在于原鹽中，精制時(shí)加入燒堿溶液即可生成難溶于水的氫氧化鎂和氫氧化鐵，其化學(xué)反應(yīng)式為：</p><p>　　MgCl2+2NaOH=M

28、g(OH)2↓+2NaCl</p><p>　　FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl</p><p>　　C 硫酸根的去除 如果鹽水中的硫酸根含量大于5g/L，則可用化學(xué)方法除去</p><p>　　Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl</p><p>　　但BaCl2不能過多，會生成氫氧化鋇沉淀。</p

29、><p>　　2.2.2鹽水精制過程 </p><p><b>　　一、原鹽的溶化</b></p><p>　　原鹽從立式鹽倉皮帶輸送機(jī)和計(jì)量稱連續(xù)加入化鹽桶。為確保鹽水濃度，化鹽桶內(nèi)鹽層高度保持3m以上?；}用水來自洗泥桶的淡鹽水和蒸發(fā)工段用過的蒸發(fā)水，加以回收利用，并用6個(gè)配水塔進(jìn)行儲槽。加熱過的化鹽用水，從化鹽桶底部經(jīng)設(shè)有均勻分布的菌狀折流

30、帽流出，與鹽層呈逆向流動狀態(tài)溶解原鹽并成為飽和的粗鹽水。原鹽中夾帶的草屑等雜質(zhì)由化鹽桶上方的鐵柵除去；沉積于桶底的泥砂則定期從化鹽桶底部用泵抽出。</p><p>　　為加快溶鹽速度，化鹽用水應(yīng)加熱到50-60℃，在化鹽桶內(nèi)除原鹽溶解外，原鹽中的鎂離子其他重金屬離子還與熟鹽水中的氫氧化鈉反應(yīng)，生成不溶性氫氧化物，粗鹽水中氫氧化鈉通過熟鹽水用量來控制。</p><p>　　生產(chǎn)飽和粗鹽水約4

31、5-50m3/(m2·h)，為確保鹽水的濃度，鹽水在桶內(nèi)停留時(shí)間不小于30min。</p><p><b>　　2.3粗鹽水的精制</b></p><p>　　從反應(yīng)桶中出來含有碳酸鈣、氫氧化鎂等懸浮物的混濁溶液，必須分離出沉淀顆粒才能得到合格的精鹽水。</p><p>　　加快懸浮物沉降速度，必須加入助沉劑。本工段采用聚丙烯酸鈉溶劑

32、。</p><p>　　從澄清桶出來的飽和鹽水中，還有少量細(xì)微懸浮物，需要經(jīng)過砂濾進(jìn)一步凈化。本工段采用虹吸式過濾器，能夠節(jié)省勞動力和投資少等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　從砂濾出來的精鹽水再通過中和檢測站，將多余的Na2CO3、NaOH用HCl中和，使其PH值為7-8左右，基本方程式：</p><p>　　NaOH+HCl=NaCl+H2O</p>&

33、lt;p>　　Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+H2O</p><p>　　這樣經(jīng)檢測達(dá)標(biāo)合格后，就可以儲至精鹽水塔供電解工段使用。若鹽水中硫酸根含量大于5g/L時(shí)，還需要加入氯化鋇，制得的混鹽水應(yīng)符合如下質(zhì)量指標(biāo)：</p><p><b>　　表一混鹽水質(zhì)量指標(biāo)</b></p><p>　　2.4混鹽水的澄清和過濾</p

34、><p>　　經(jīng)過濾后的粗鹽水就可以成為電解用的精鹽水，其質(zhì)量要求應(yīng)達(dá)到下列標(biāo)準(zhǔn)：</p><p><b>　　表二精鹽水質(zhì)量指標(biāo)</b></p><p><b>　　2.5鹽泥的洗滌</b></p><p>　　經(jīng)檢測，鹽泥中含NaCl有多于5%，從鹽水澄清設(shè)備底部定期用泵抽出，為了節(jié)約原鹽的消耗，將

35、其中的NaCl回收。</p><p>　　洗泥時(shí)，鹽泥與洗水的比例控制在1：3～5之間，為了洗滌干凈，洗鹽水溫度保持在40℃～50℃。</p><p><b>　　3工藝流程說明</b></p><p><b>　　3.1工藝參數(shù)</b></p><p>　　3.1.1主要原輔材料的性質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)及消耗

36、定額</p><p>　　1.主要原輔材料執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)</p><p><b>　　A 工業(yè)鹽</b></p><p>　　符合標(biāo)準(zhǔn)：GB5462-92 其中：NaCl≥89.0%、Ca2+≤0.15%、Mg2+≤0.30%、SO42-≤1.0%、H2O≤5.6%</p><p><b>　　B 鹽酸</b

37、></p><p>　　符合標(biāo)準(zhǔn)：GB320-93的合格品，其中HCl(m/m)≥31</p><p><b>　　C 碳酸鈉</b></p><p>　　符合標(biāo)準(zhǔn)：GB210-92的合格品，其中總堿量%（以碳酸鈉計(jì)）≥98.0%</p><p><b>　　D 鐵</b></p>

38、<p><b>　　鐵含量≤0.10%</b></p><p><b>　　E 次氯酸鈉</b></p><p>　　符合標(biāo)準(zhǔn)：HG/T2498-93中Ⅱ型，本廠自產(chǎn)，其中有效氯（Cl）含量≥10.0%，游離堿（NaOH）含量：0.1～1.0%，鐵含量≤0.010%</p><p><b>　　3.

39、2工藝流程簡圖</b></p><p><b>　　4 物料與能量計(jì)算</b></p><p><b>　　4.1 物料衡算</b></p><p>　　以1噸100%NaOH作基準(zhǔn)，一年8000小時(shí)計(jì)算，年產(chǎn)8萬噸30%燒堿相當(dāng)于每小時(shí)生產(chǎn)3噸100%NaOH，理論每小時(shí)需要純鹽4387.5（kg），理論上說

40、每小時(shí)需生產(chǎn)出13.93m3精鹽水。</p><p>　　4.1.1原料及產(chǎn)品成份：</p><p><b>　　1 原鹽組成</b></p><p>　　本工段每小時(shí)用鹽2534（kg）</p><p><b>　　其中成分 </b></p><p><b&g

41、t;　　表三成分含量</b></p><p><b>　　2 回收鹽水組成</b></p><p>　　本工段每小時(shí)共用14.4（m3/噸100%NaOH ）</p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　表四回收鹽水組成</b&g

42、t;</p><p><b>　　3 精鹽水成分</b></p><p>　　本工段每小時(shí)能產(chǎn)出14..4（m3/噸100%NaOH ）</p><p><b>　　其中 </b></p><p><b>　　表五精鹽水組成</b></p><

43、p><b>　　4 純堿</b></p><p>　　本工段每小時(shí)共需加入13.4（kg ）98% 純堿</p><p><b>　　5 鹽酸 </b></p><p>　　本工段每小時(shí)共需加入40（kg）鹽酸 濃度為30%</p><p><b>　　6 廢泥 </

44、b></p><p>　　每小時(shí)產(chǎn)出廢泥533.1（kg） 可回收5% NaCl </p><p>　　4.1.2 物料衡算 </p><p><b>　　(一）化鹽過程</b></p><p>　　1、 MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2+Na2SO4</p><p>

45、　　120 80 58 142</p><p>　　Mg2+～2NaOH～Mg(OH)2</p><p><b>　　則上述反應(yīng)需：</b></p><p>　　mNaOH=80×5.1/24=17（kg）</p><p>　　生成 mMg(OH)2=58×5.1/24=

46、12.325（kg）</p><p>　　2、 Ca2++CO32-=CaCO3</p><p>　　Ca2+～Na2CO3～CaCO3～2NaCl</p><p>　　40 106 100 117</p><p><b>　　則上述反應(yīng)需：</b></p><p>　　m

47、Na2CO3=106×2.5/40=6.625（kg）</p><p>　　生成： mNaCl=117×2.5/40=7.313（kg）</p><p>　　mCaCO3=100×2.5/40=6.25（kg）</p><p>　　3、 BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaCl</p><p>

48、;　　208 142 233 117</p><p>　　BaCl2～SO42-～BaSO4～2NaCl</p><p>　　208 96 233 117</p><p>　　則上述反應(yīng)需：mBaCl2=13.7×208/96=29.7（kg）</p><p>　　生成： mBaSO4=13.

49、7×233/96=33.3（kg）</p><p>　　mNaCl=13.7×117/96=16.7（kg）</p><p>　　(二)精制過程生成：mNaCl=24（kg） mCaCO3=6.3（kg）</p><p>　　mMg(OH)2=12.3（kg） mBaSO4=33.3（kg）</p><p>　

50、　消耗： mNa2CO3=6.6（kg） mNaOH=17（kg） mBaCl2=29.7（kg）</p><p>　　則多余： mNa2CO3=50×98%-954=6.5（kg）</p><p>　　mNaOH=91.8-63.3=7.5（kg）</p><p>　　(三)鹽水配水中和過程</p><p

51、>　　在除去沉淀后，在澄清的精鹽水加HCl進(jìn)行中和多余的Na2CO3及NaOH</p><p>　　1、NaOH+HCl=NaCl+H2O</p><p>　　40 36.5 58.5</p><p>　　則消耗鹽酸濃度30% mHCl=7.5×36.5/30%/40=22.8（kg）</p><p>　　生成：

52、 mNaCl=7.5×58.5/40=11.0（kg）</p><p>　　2、Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+H2O</p><p>　　則上述反應(yīng)需：mHCl=6.5×73/30%/106=14.9（kg）</p><p>　　生成： mNaCl=6.5×117/106=7.2（kg）<

53、/p><p>　　以上兩處生成H2O的質(zhì)量為：（7.5/40+6.5/106）×18=4.5（kg）</p><p>　　根據(jù)以上總結(jié)：共需消耗鹽酸37.7（kg），生成NaCl18.2（kg）</p><p>　　這與每小時(shí)供應(yīng)40（kg）,濃度為30%的鹽酸相吻合。</p><p>　?。ㄋ模柠}泥中回收的NaCl</p>

54、;<p>　　本工段每小時(shí)加入助沉劑量為5.4（kg）</p><p>　　廢泥中的固體物質(zhì)=原鹽不溶物+助沉劑+生成不溶物</p><p>　　mBaSO4+Mg(OH)2+CaCO3=33.3+12.3+6.3=51.9（kg）</p><p>　　原鹽中的不溶物的質(zhì)量為2534×0.04%=1.0（kg）</p><

55、p>　　所以廢泥中固體含量為51.9+1.0+5.4=58.3（kg）</p><p>　　又知廢泥中含有NaCl，可回收5%</p><p>　　則可回收NaCl=58.3×5%=2.9（kg）</p><p>　　(五)守恒衡算檢驗(yàn)：</p><p><b>　　1、NaCl守恒</b></p&

56、gt;<p>　　輸入的NaCl的質(zhì)量為=2398.9+2160+18.2+24</p><p>　　=4601.1（kg）</p><p>　　輸出的NaCl質(zhì)量為=4536+2.9</p><p>　　=4538.9（kg）</p><p>　　綜上所得輸出與輸入基本平衡</p><p><b&

57、gt;　　2、H2O平衡</b></p><p><b>　　輸入水量：</b></p><p>　　原鹽帶入水=2534×4%</p><p>　　=101.4（kg）</p><p>　　鹽酸帶入水=40×（1-30%）</p><p><b>　　=

58、28（kg）</b></p><p>　　回收鹽水帶入水=14.4×900</p><p>　　=12960（kg）</p><p><b>　　輸出水量：</b></p><p>　　精鹽水帶出=14.4×880</p><p>　　=12672 （kg）<

59、/p><p>　　廢泥帶走水量=533.1-58.3</p><p>　　=474.8（kg）</p><p>　　補(bǔ)充水量=輸出水量-輸入水量</p><p>　　=12672+474.8-（101.4+28+12960）</p><p><b>　　=57.4（kg）</b></p>

60、<p>　　水消耗量與支出基本平衡</p><p><b>　　4.2 蒸汽消耗量</b></p><p>　　在本設(shè)計(jì)的過程中能量的消耗即為在化鹽過程中需要的蒸汽量。化鹽過程中需要的蒸汽量主要有如下兩種計(jì)算方法：一是蒸汽直接加入化鹽桶內(nèi)需蒸汽量的計(jì)算；二是用蒸汽直接加熱回收鹽水和清水再送化鹽桶所需蒸汽量的計(jì)算。上述兩種的計(jì)算公式分別如下所示：</p

61、><p>　　1 蒸汽直接加入化鹽桶內(nèi)所需蒸汽量（W）</p><p><b>　　W=</b></p><p>　　式中：W—蒸汽消耗量〔公斤/噸 100%NaOH〕</p><p><b>　　G粗—粗鹽水重量</b></p><p>　　GP粗—粗鹽水比熱〔千卡/公斤℃〕&

62、lt;/p><p><b>　　△t=t1-t2</b></p><p>　　t1—粗鹽水加熱后的溫度〔℃〕</p><p>　　t2—粗鹽水最初的溫度〔℃〕</p><p>　　QNaCl溶—NaCl總?cè)芙鉄帷补?噸 100%NaOH〕</p><p>　　t冷—蒸汽冷凝溫度〔℃〕</p&g

63、t;<p>　　ti—冷凝水溫度，（同粗鹽水加熱的溫度）〔℃〕</p><p>　　i1—加熱蒸汽在溫度t時(shí)的熱焓〔千卡/公斤〕</p><p>　　i2—加熱蒸汽在溫度t冷時(shí)的熱焓〔千卡/公斤〕</p><p>　　Cph2o—冷凝水比熱〔千卡/公斤℃〕</p><p>　　Q損—設(shè)備熱損失，一般情況Q損等于0.1W〔（i1-

64、i2）+ Cph2o (t冷-ti)〕</p><p>　　2用蒸汽直接加熱回收鹽水和清水再送化鹽桶，所需蒸汽量（W）的計(jì)算公式為：</p><p><b>　　W=</b></p><p>　　式中：G水—清水量〔噸/噸100%NaOH〕</p><p>　　Cˊph2o—清水比熱〔千卡/公斤℃〕</p>

65、<p>　　Cph2o—冷凝水比熱〔千卡/公斤℃〕</p><p>　　G1—回收鹽水量〔噸/噸100%NaOH〕</p><p>　　Cp回—回收鹽水比熱〔千卡/公斤℃〕</p><p>　　△t1=t1ˊ-t2ˊ回收鹽水溫升〔℃〕</p><p>　　t1ˊ—回收鹽水被加熱后的溫度（同清水加熱后的溫度）〔℃〕</p>

66、;<p>　　t2ˊ—回收鹽水最初溫度〔℃〕</p><p>　　△t2=t1ˊ-t水ˊ工業(yè)水溫升〔℃〕</p><p>　　t水ˊ—工業(yè)水溫度〔℃〕</p><p>　　t冷—蒸汽冷凝水溫度〔℃〕</p><p>　　i1—加熱蒸汽在溫度t時(shí)的熱焓〔千卡/公斤〕</p><p>　　i2—加熱蒸汽在溫度

67、t冷時(shí)的熱焓〔千卡/公斤〕</p><p>　　Q損—設(shè)備熱損失，一般情況Q損等于0.1W（i1-i2）+ Cph2o (t冷-tiˊ)</p><p>　　本設(shè)計(jì)中每噸100%NaOH所用鹽水耗用的化鹽蒸汽量計(jì)算如下：</p><p>　　在生產(chǎn)中使用4公斤/cm2蒸汽直接加入化鹽桶，用工業(yè)水來化鹽</p><p>　　（1）蒸汽壓力為4（

68、公斤/cm2 ） t=143（℃）</p><p>　　i1=654（千卡/公斤 ） i2=143.8（千卡/公斤）</p><p>　　（2）粗鹽水量G粗=294（公斤/噸100%NaOH）</p><p>　?。?）粗鹽水溫度為60〔℃〕，工業(yè)水為30〔℃〕</p><p>　　所以△t=60-30=30〔℃〕<

69、;/p><p>　?。?）粗鹽水比熱GP粗=0.92（千卡/公斤℃）</p><p>　?。?）NaCl溶解熱為-5.28（千卡/摩爾）</p><p>　　∴ QNaCl溶= (-5.28)</p><p><b>　　=-216.4</b></p><p>　　（千卡/噸 100%NaOH）&

70、lt;/p><p>　　（6）Q損=0.1W〔（i1-i2）+ Cph2o (t冷-ti)〕</p><p>　　∴ W=｛294×0.92×30+0.1W〔（i1-i2）+ Cph2o (t冷-ti)〕｝/〔654-143.8+1×（143-60）〕</p><p>　　=｛294×0.92×30+0.1W〔（654

71、-143.8）+ 1×(143-60)〕｝/（654-143.8+83）</p><p>　　∴ W=15.2（公斤/噸100%NaOH）</p><p><b>　　5 主要設(shè)備選型</b></p><p><b>　　5.1 溶鹽設(shè)備</b></p><p>　　原鹽溶解是在化鹽桶內(nèi)

72、進(jìn)行的?；}桶為立式襯膠的鋼制圓桶形設(shè)備，是常溫反應(yīng)容器材質(zhì)為Q235—A。內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖5-1。在桶的底部有菌狀折帽流，其硬化鹽水進(jìn)入桶內(nèi)分布均勻；中間有折流圈，以防止鹽水流動時(shí)發(fā)生短路；上部有鹽水溢流槽及鐵柵。</p><p><b>　　圖5-1 化鹽桶</b></p><p>　　1鐵柵 2 溢流槽 3 粗鹽水出口 4桶體

73、 5折流圈</p><p>　　6折流帽 7溶鹽水進(jìn)口 8入口</p><p>　　5.1.1化鹽桶的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　化鹽桶是銅制的立式圓桶，底部有溶鹽水分布裝置，中間有折流圈，上部有鹽水溢流槽及鐵柵。</p><p>　　5.1.2 操作流程</p><p>　　原鹽自鹽倉庫由皮帶

74、運(yùn)輸機(jī)從上部連續(xù)加入化鹽桶，使其保持鹽層高度在3米以上。鹽溶液用回收鹽水洗泥水，蒸發(fā)工段的蒸發(fā)水，經(jīng)化鹽桶底部加壓配水管進(jìn)入，于鹽層逆流接觸上升，食鹽溶解成飽和的粗鹽水，從上部溢流槽溢出繩、草等雜質(zhì)，經(jīng)化鹽桶上部的鐵柵欄除去，較重的雜質(zhì)如砂、石或鹽泥等沉淀于化鹽桶底部，定期管理。</p><p>　　5.1.3 化鹽桶主要尺寸的確定</p><p><b>　?。?） 直徑<

75、;/b></p><p><b>　　D= </b></p><p>　　式中 D----------鹽桶直徑（m）</p><p>　　Q----------鹽水的流量（m3/h）</p><p>　　q----------生產(chǎn)強(qiáng)度，一般取8～12（m3/m2?h）</p><p>　

76、　本工段化鹽桶平均流量Q為2.7×10-2（m3/s）,即98（m3/h）</p><p>　　本裝置q取10（m3/m2?h）</p><p>　　則D==3.533（m）≈4（m）</p><p>　　化鹽桶直徑為4（m）</p><p><b>　?。?）高度</b></p><p&g

77、t;　　化鹽水的高度決定于鹽水達(dá)到飽和所需的鹽層高度，并考慮到化鹽桶在清理周期內(nèi)底部積存的鹽泥高度，一般約取5m，如采用鹽水自流流程則適當(dāng)提高，本化鹽桶高度為7m。</p><p><b>　?。?）折流圈</b></p><p>　　化鹽水自下而上經(jīng)過鹽層，為了防止鹽水流動發(fā)生短路而影響鹽水飽和，在化鹽桶中部沒有折流圈。折流圈與桶體一般成45°角，折流圈底

78、部應(yīng)開設(shè)停車時(shí)放凈用的小孔，折流圈的內(nèi)徑不能過小，以免局部截面流速過大或造成上部食鹽產(chǎn)生塔橋現(xiàn)象。折流圈寬度約為150～250mm。</p><p>　?。?）化鹽水進(jìn)入裝置</p><p>　　化鹽水由總管通過分布管進(jìn)入化鹽桶，分布管出口，采用菌帽結(jié)構(gòu)能防止雜物流入管道造成堵塞，本設(shè)備共用5個(gè)在化鹽桶截面均勻分布。</p><p><b>　?。?）加溫

79、裝置</b></p><p>　　在化鹽桶中部設(shè)置加熱蒸汽分配管，使蒸汽從小孔噴出，小孔開設(shè)方向向下，避免鹽水翻泡或鹽粒堵塞孔眼。</p><p><b>　　5.2 澄清設(shè)備</b></p><p><b>　　5.2.1設(shè)備原理</b></p><p>　　澄清操作一般使 根據(jù)重力作

80、用原理，即使是溶于鹽水中的固體顆粒雜質(zhì)比鹽水重，即重力作用而自由沉降，使雜質(zhì)與澄清液分開。依照斯托克斯定律，沉降的等速運(yùn)動可用公式表示為：</p><p>　　W= d2（r1-r2 ）/10µ</p><p>　　式中： d----------固體顆粒直徑；</p><p>　　r1 ---------固體顆粒重度；</p><p&g

81、t;　　r2--------- 澄清重度；</p><p>　　µ----------懸浮液粘度。</p><p>　　沉降速度與懸浮顆粒的直徑平方，懸浮物的重度與清液重度之差成正比，與懸浮液的粘度成反比。在生產(chǎn)中，我們用加凝聚劑的方法以增加固體顆粒的直徑和重度，用提高溫度的方法降低懸浮液的粘度，就是為了加速懸浮物的沉降，提高澄清設(shè)備的生產(chǎn)能力。本工段采用設(shè)備式以連續(xù)操作的改良道

82、爾型澄清桶。</p><p>　　5.2.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)</p><p>　　道爾型澄清桶一般為鋼制或混凝土制，桶底由約8°～9°的傾角呈倒錐型，桶的中央有一個(gè)中心桶，桶中有一根長軸攪拌器；桶底有泥耙，每隔6～8分鐘轉(zhuǎn)動泥耙一周；桶上部邊緣有一個(gè)旋流式反應(yīng)室，在泵的攪拌下呈旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，進(jìn)口管埋在液面以下約0.5～0.7米處，中心桶下部可裝設(shè)整流板，以減輕水的旋轉(zhuǎn)作用。中心筒

83、下部出口處有擴(kuò)大口，以減慢鹽水流速，避免破壞泥層。改良道爾澄清桶是在道爾澄清桶的基礎(chǔ)上，將其圓柱型的桶體和中心桶改為兩個(gè)倒置的圓錐體，結(jié)構(gòu)如圖： </p><p>　　圖5-2改良道爾澄清桶</p><p>　　1 沉渣出口 2 攪拌 3 外筒 4 攪拌槳 5 內(nèi)筒</p><p>　　6 集液收集裝置 7 蝸輪行星減速器

84、 8 進(jìn)料管</p><p>　　粗鹽水由中心筒擴(kuò)大后，經(jīng)過泥漿沉淀層，懸浮顆粒被截留并漸漸到桶底，緩緩轉(zhuǎn)動的泥巴集中在排泥口，泥漿定時(shí)用泵排入泥槽，清液則不斷上升，經(jīng)過泥漿層、混濁層、清液層從上部經(jīng)溢流槽匯集后流出。</p><p>　　澄清桶生產(chǎn)能力的大小，主要決定于清液上升速度，顆粒沉降速度和澄清桶的截面積，即桶的直徑。高度對澄清桶的生產(chǎn)能力也有一定的影響。</p>

85、;<p>　　5.2.3道爾型澄清桶主要尺寸的確定</p><p><b>　　（1）直徑</b></p><p><b>　　D=</b></p><p>　　式中：D——澄清桶直徑（m）</p><p>　　Q——鹽水流量（m3/h）</p><p>　　

86、V——清液上升速度（m/h）</p><p><b>　?。?）高度</b></p><p>　　按照澄清原理，澄清桶能力主要與澄清面積有關(guān)，而與高度關(guān)系不大。但是生產(chǎn)實(shí)踐表明，為了穩(wěn)定澄清操作，保持適當(dāng)?shù)媚喾鈱樱吻逋皯?yīng)有一定的高度，國內(nèi)一般采用5～7m，本工段設(shè)備為7m。</p><p>　　（3）中心筒直徑及高度應(yīng)根據(jù)鹽水在其中進(jìn)行的凝聚

87、反應(yīng)時(shí)間計(jì)算，凝聚反應(yīng)時(shí)間一般為10～15分鐘。</p><p><b>　　T=</b></p><p>　　式中：T——凝聚反應(yīng)時(shí)間（min）</p><p>　　f——中心筒截面積（m2）</p><p>　　H0——中心筒高度（m）</p><p>　　Q——流量（m3/min）</

88、p><p>　　中心筒直徑d= （m）</p><p><b>　　中心筒高度一般取</b></p><p>　　H0=（0.8～0.9）H</p><p>　　H——道爾型澄清桶直桶部分高度（m）</p><p>　　經(jīng)過實(shí)踐Q為（98m3/h，V取0.6 （m/h）</p><

89、p>　　a D==14.424≈15（m）</p><p>　　倒錐型澄清桶可得上徑D上=24（m）</p><p>　　倒錐型澄清桶可得下徑D下=6（m）</p><p>　　b 高度取H=7（m）</p><p>　　H0=0.9*7=6.3（m）</p><p><b>　　c

90、 中心筒</b></p><p>　　凝聚反應(yīng)停留時(shí)間取15（min）</p><p>　　f===3.89（m2）</p><p>　　d===2.3（m）</p><p><b>　　5.3 過濾設(shè)備</b></p><p>　　圖3-5-3 虹吸過濾器工作原理示意圖<

91、;/p><p>　　A、虹吸上升管 B、過濾器本體 C、水封槽 D、虹吸系統(tǒng)</p><p>　　1、虹吸上升管 2、虹吸下降管 3、虹吸輔助管 4、輔助擴(kuò)大管</p><p>　　5、抽氣管 6、虹吸破壞管 7、沖洗強(qiáng)度調(diào)節(jié)器 8、集水管</p><p>　　鹽水的過濾設(shè)備本工段

92、采用虹吸式過濾器，這種過濾器具有無人操作、投資少、不需消耗動力等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　虹吸式過濾器由過濾器本體、進(jìn)水分配箱、水封槽及虹吸系統(tǒng)組成。虹吸系統(tǒng)是過濾自動進(jìn)行的主要部件，過濾器的內(nèi)部用中間隔板將過濾器分為濾料層及洗水貯槽部分。</p><p>　　過濾開始時(shí),會有少量懸浮物的清鹽水經(jīng)過進(jìn)水分配箱進(jìn)入過濾器,自上而下通過濾層。鹽水中懸浮物被濾層截留。鹽水則通過集水管進(jìn)入上部洗

93、水貯槽，再由出口管流出。</p><p>　　5.3.1主要尺寸的確定</p><p>　?。?）反沖水貯槽容積的計(jì)算</p><p><b>　　過濾器反沖水量：</b></p><p><b>　　Q=</b></p><p>　　式中：Q——反沖水量（m3）</p

94、><p>　　P——沖洗強(qiáng)度（L/s·m2）一般取15（ L/s·m2）</p><p>　　T——沖洗時(shí)間（s） 一般取240（s）</p><p>　　F——過濾器橫截面積（m2）</p><p>　　本工段采用兩個(gè)過濾池共用一個(gè)反沖水槽，一個(gè)反沖洗，另一個(gè)進(jìn)行過濾，當(dāng)沖洗完時(shí)，在交換操作，清鹽水只供一個(gè)沖洗用。

95、</p><p>　　則過濾器橫截面積為；F=</p><p>　?。?）過濾器直徑的計(jì)算</p><p><b>　　D=</b></p><p>　　式中：P——過濾器直徑（m）</p><p>　　V——濾速（m/h） 石英砂濾料V取（10m/h）</p><p>　

96、　G——鹽水過濾量（m3/h）</p><p><b>　?。?）石英砂濾料</b></p><p>　　粒徑為ø0.5～1.0mm ,沖洗膨脹率為40～50%，濾料層高5000mm左右，水頭損失一般為1.4m 水柱。</p><p>　　（4）虹吸系統(tǒng)管徑選擇</p><p>　　a、虹吸上升管與虹吸下降管D

97、1（m）</p><p><b>　　D1=</b></p><p>　　式中： G——鹽水流量（m3/s）</p><p>　　W——管內(nèi)速度（m/s） 一般取2～3（m/s）</p><p>　　b、鹽水進(jìn)口管D2（m）</p><p><b>　　D2=</b><

98、;/p><p>　　式中： W——管內(nèi)流速 一般為1～2（m/s）</p><p>　　G——鹽水流速（m3/s）</p><p>　　礫石支承層組成粒度與高度的關(guān)系</p><p><b>　　表六粒度與高度關(guān)系</b></p><p><b>　　6.結(jié) 論</b>&l

99、t;/p><p>　　我國的氯堿企業(yè)生產(chǎn)燒堿生產(chǎn)主要采用隔膜法和離子交換膜法。離子交換膜電解槽使用的鹽水對于雜質(zhì)的要求更為嚴(yán)格。因?yàn)榻饘贇溲趸镌陔x子交換膜中沉積，會導(dǎo)致其性能急驟下降，甚至破壞離子交換膜而影響正常生產(chǎn)。所以從現(xiàn)階段我國氯堿工業(yè)的概況來看，在本設(shè)計(jì)中，我采用電解隔膜法，它投資少，利益高，維護(hù)修理比較簡單。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中選擇澄清設(shè)備時(shí)，我選擇了改良道爾型澄清桶，該

100、設(shè)備具有容積大、彈性、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，提高其效果主要是提高鹽水中顆粒的沉降速度和保持桶內(nèi)鹽水的穩(wěn)定流動。使用改良道爾型澄清桶，一次精制鹽水的質(zhì)量好，既節(jié)省了人力、物力，還降低了燒堿的生產(chǎn)成本</p><p><b>　　7.致 謝</b></p><p>　　我深深的感謝所有教過我指導(dǎo)過我的老師。特別是**老師，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)是在**老師的精心指導(dǎo)下完成的。在這兩周的設(shè)

101、計(jì)過程中，陳寧老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)，特別是他平易近人的生活態(tài)度給我留下了深刻的印象，他不僅僅教給了我知識和專業(yè)技能，更重要的是方法和思路以及一些做人的道理，引導(dǎo)我在實(shí)踐中思考和摸索，讓我獲益非淺。</p><p>　　還要感謝*****學(xué)院為我提供了良好的設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)環(huán)境。謹(jǐn)向在實(shí)習(xí)過程中幫助、指導(dǎo)我的所有老師表示崇高的敬意！</p><p>　　論文進(jìn)行過程中還

102、得到許多同學(xué)的幫助，在此一并表示本人最真摯的謝意。</p><p><b>　　謝謝</b></p><p><b>　　8.參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　1 劉國鈞，陳紹業(yè)，王鳳翥.圖書館目錄.第1版.北京：高等教育出版社，1957</p><p>　　2 高旭東.我國燒堿工業(yè)狀

103、況與發(fā)展趨勢.氯堿工業(yè)，2002（10）</p><p>　　3 劉自珍.科技進(jìn)步是氯堿工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ).氯堿工業(yè)，2002（11）</p><p>　　4 孫勤.我國氯產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展前景.氯堿工業(yè)，2000（2）</p><p>　　5 丁小玲，丁潔.改良型道爾澄清的設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)及運(yùn)用.氯堿工業(yè)，2003(8)</p><p>　

104、　6 方 度，蔣蘭蓀，吳正德.氯堿工藝學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1990</p><p>　　7 化工部化工司.氯堿生產(chǎn)技術(shù)，1985</p><p>　　8 鄭淵.以蒸發(fā)回收鹽為原料的化鹽桶設(shè)計(jì)，化工設(shè)計(jì)，1994(5)</p><p>　　9 董大勤.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ). 北京:化工工業(yè)出版社，2003</p><p>　　10 陳