新改离子膜烧碱知识课件
离子膜烧碱生产工艺
离子膜烧碱生产工艺
随着国民经济的发展，烧碱工业的发展十分迅速，目前我国的烧碱产量已占到了世界总产量的90%以上。
由于我国烧碱工业起步较晚，与国外相比还有一定差距。
因此，要在短时间内赶上国际水平，必须对我国烧碱工业进行改革，采取切实可行的措施，以提高烧碱生产效率和产品质量。
从国外引进的离子膜烧碱生产技术，就是这样一种先进的生产技术。
离子膜烧碱工艺是将 NaOH溶液在电解槽中电解成 NaCl、NaOH、 HCl和H2O四种不同成分的盐，再用 NaOH溶液与 HCl、H2O 溶液反应生成 NaCl和H2,经离心分离得到母液。
母液进入离子膜电解槽中进行电解，形成电势为3.5~4.0伏的直流电（或叫阴阳离子膜）。
母液在电解槽内发生一系列反应后变成 NaCl、 NaOH和H2,同时被离心分离出来。
目前我国的电解槽已采用离子膜电解槽，这种方法生产出来的烧碱产品质量好，消耗低，且具有较高的回收率。
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离子膜烧碱工艺简介及水平衡图
一次盐水工段：原盐由盐场经皮带送至化盐桶，将电解工段送来的淡盐水和消毒剂车间送来的稀盐水打入化盐桶内化盐，从化盐桶出来的粗盐水进入中间槽，加入NaOH和NaClO等精制剂，再用泵打入浮上澄清桶，用FeCl3作助沉剂，除去其中的镁和有机物，清盐水进入反应桶，在反应桶中加入NaCO3，使钙离子反应生成CaCO3，用泵将反应好的盐水送戈尔过滤器过滤除去CaCO3和细小的固体悬浮物。
过滤后的盐水中固体悬浮物的含量小于1mg/L。
过滤器要定时进行反洗，过滤膜反洗可在数秒之内自动完成，实现连续过滤。
冲洗下来的泥浆用泥浆泵送至盐泥池集中处理。
浮上澄清桶和戈尔过滤器排出的含有泥沙、固体悬浮物的泥浆送入盐泥池，经盐泥泵打入盐泥过滤机压滤回收盐水，盐泥滤饼废弃。
二次盐水及电解工段：过滤后的盐水进入二台串联的离子交换树脂塔内，以除去盐水中的钙、镁、铁离子等杂质，使其含量达到0.02mg/L以下。
精制后的盐水送入电解工段。
树脂塔共三台，正常生产时，树脂塔二台串联使用，一台线外再生，其运行、再生和切换，由程序控制自动进行，第一塔运行48h，或其出口盐水中杂质超标时离线再生。
树脂塔树脂再生时需要高纯盐酸、液碱、纯水，分别由界区内贮槽用泵供给。
再生过程中产生的酸碱废水送废水处理系统，经中和处理达标后排放。
由上工序来的精制盐水，先和电槽出来的氯气进行热交换后，去阳极液循环槽中和来自电槽的淡盐水混合，由盐酸储槽经泵送来31%纯盐酸加入槽内以维持阳极液的PH值，温度约为80℃的阳极液在槽中被泵抽出送到电槽各单元槽阳极室中进行电解。
直流电由整流装置经导电母排，挠性电缆和电槽两端的阴、阳极框连接进出电解槽。
阳极液经电解后产生的淡盐水和氯气，经软管汇总管进入氯气洗涤塔，氯气在塔中被分离并与塔上进入的二次盐水热交换后，送去氯处理系统。
淡盐水进入阳极液循环槽并被抽出一部分送到脱氯工序。
阴极液用泵在各单元槽阴极室、循环槽间循环，中间用冷却器控制温度在85℃左右，浓度为30%的碱液在循环槽中被抽出送到成品储罐，再经冷却作为成品。
离子膜生产烧碱-----初稿
实习报告实习项目：离子膜烧碱工艺专业：应用化工技术姓名：李冬苹学号：2010040805前言专科类理工学校所教授学生重点在于培养学生理论与现实相结合的实际能力，做到理论知识与技能双丰收，培养高新技术型人才。
而在该培养过程中，外出见习、实习必不可少。
本次实习主要学习离子膜生产烧碱的具体工艺，例如操作原理、步骤、操作参数等重点知识。
本稿将具体讲述一下实习过程中所了解到的工艺内容，第一次涉及大型工艺的讲述，其中有所不足还请老师多多给予批评指正。
原盐的物理性质：纯盐为氯化钠，分子式：NaCl分子量：58.44，为无色透明的正六面体结晶。
相对密度2.161(25℃)；假比重：0.7-1.5。
1.544；比热容0.853J/(g²℃)；熔点800.8℃；沸点1465℃；硬度2.5；折射率20D熔解热517J/g；临界湿度(20℃)75.3%；在1㎏纯水中的熔解热为3.757kJ/mol。
温度(℃) 溶解度(%) g/l-6 25.48 305.40 26.34 316.210 2635 316.720 26.43 317.230 26.56 317.640 26.71 318.150 26.89 319.260 27.09 320.570 27.30 321.880 27.53 323.390 27.80 325.3100 28.12 328.0离子膜制烧碱生产工艺生产烧碱的方法有离子膜法、隔膜电解法与水银电解法，离子膜法电解槽生产氯气和烧碱，其优点是避免汞害和石棉污染，又节省能耗，相对于石墨电解槽来说避免了铅的危害。
由于离子膜生产法所生产的烧碱质量好，耗能低且安全性高，该法已经被公认为技术最先进和经济上最合理的氢氧化钠生产方法。
离子膜烧碱就是采用离子交换法电解食盐水而制成烧碱，其主要原理是因为使用阳离子交换膜，该膜具有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许H+、Na+、通过，而Cl_、OH_和两级产物H2、Cl2无法通过，因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免Cl2和阴极另一产物N aOH反应而生成N aC lO影响烧碱纯度的作用。
离子膜烧碱生产工艺操作完教学课件完整版电子教案
管径与壁厚的选择
2.管子壁厚
管子的计算厚度是满足管子承受介质压力的强度要求所 必需的，在确定管壁厚度时，还要考虑介质腐蚀和管子制 造偏差可能造成的管壁厚度的减少，故需在计算厚度的基 础上加上厚度附加量，并据此按钢管规格标准选取管子的 厚度。
图1-6 化工管道的壁厚示意图
管件与阀门
1.常用管件
（1）弯头
波形补偿器是利用金属薄壳挠性件的弹性变形来吸收其 两端连接直管的伸缩变形。
结构形式：波形、鼓形、盘形等. 特点：结构紧凑，流体阻力小。但补偿能力不大，且结构 较复杂，成本较高。
管路的连接
(6)管路安装和布置的一般原则 ① 管路应对车间所有管路全盘规划，各安其位。 ② 管路应成列平行铺设，尽量走直线，少拐弯，少交 叉，力求整齐美观。 ③ 房内的管路应尽量沿墙或柱子铺设，以便设置支 架； 各管路之间与建筑物间的距离应能符合检修要求；管路通过 人行道时，最低点离地面应在以上。 ④ 为了节约基建费用，便于安装和检修及操作安全， 管路铺设应尽可能采用明线（除下水道、上水总管和煤气总 管外）。
（5）止回阀
根据阀盘前后介质的压力差而自动启闭的阀 门，如将它装在管路中，流体只能向一个方向流 动，从而阻止介质的逆流。
图1-16 止回阀
止回阀（单向阀、止逆阀）
管件与阀门
（6）节流阀 结构与截止阀相似，仅启闭件形状不同。 截止阀的启闭件为盘状，而节流阀启闭件为 锥状或抛物线状。
管件与阀门
（7）隔膜阀 在阀杆下面固定一个特别橡胶膜片构成隔膜， 并通过隔膜来进行启闭工作。
管路的连接
（2）法兰连接 法兰连接是管路中应用最多的可拆连接方式。 特点：法兰连接强度高、拆卸方便、适应范围广。 法兰盘与管子的连接方式：整体式法兰、活套法兰和 介于两者之间的平焊法兰等。 法兰密封面的形式：星平面、凹凸面、榫槽面、锥面 等形式。 密封垫的材质：金属、非金属及各种组合垫片。
氢氧化钠(液碱、离子膜碱、片碱)
氢氧化钠MSDS第一部分化学品及厂商资料化学品中文名称:氢氧化钠(液碱、离子膜碱、片碱、烧碱)化学品商品名: 烧碱英文名:sodiun hydroxide (Caustic soda)国家应急消防电话:119第二部分成分/组成信息化学品名称:氢氧化钠有害成分含量CAS NO氢氧化钠≥96% 1310-73-2第三部分危险性概述危险性类别:20(碱性腐蚀品)侵入途径:吸入,食入,皮肤接触.健康危害:本品有强烈刺激和腐蚀性.粉尘或烟雾刺激眼和呼吸道,腐蚀鼻中隔;皮肤和眼直接接触可引起灼伤;误服可造成消化道灼伤,粘膜糜烂,出血和休克.第四部分急救措施皮肤接触:立即脱去污染的衣着,用水冲洗至少15分钟.若有灼伤,就医治疗. 眼睛接触:立即提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟.或用3%硼酸溶液冲洗.就医.吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处.必要时进行人工呼吸.就医.食入:患者清醒时立即漱口,口服稀释的醋或柠檬汁,就医.第五部分消防措施危险特性:与酸发生中和反应并放热.遇潮时对铝,锌和锡有腐蚀性,并放出易燃易爆的氢气.本品不会燃烧, 遇水和水蒸气大量放热, 形成腐蚀性溶液.具有强腐蚀性..燃烧(分解)产物:可能产生有害的毒性烟雾.灭火方法:雾状水,砂土.灭火措施:最早发现者应立即向生产部报警(并播119),并马上组织本部门车间人员灭火;生产部接到报警后,立即通知指挥部成员和各救援队伍迅速赶到现场,并将本岗位的灭火器材送至着火车间;医疗救护队到达后将重伤人员转送医院或现场进行紧急救护;要迅速控制现场治安,分散人流,保护好重要物资.灭火注意事项:避免水流冲击物品,以免遇水会放出大量热量发生喷溅而灼伤.第六部分应急处理应急行动:隔离泄漏污染区,周围设警告标志,限制出入.建议应急处理人员戴好防毒面具(全面罩),穿防酸碱工作服.不要直接接触泄漏物.消除方法:小量泄漏,避免扬尘,用洁清的铲子收集于干燥净洁有盖的容器中.也可以用大量水冲洗,经稀释的洗水放入废水系统.如大量泄漏,收集回收或无害处理后废弃.第七部分操作处置与储存操作注意事项:密闭操作.操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程.建议操作人员佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器,穿橡胶耐酸碱服,戴橡胶耐酸碱手套.远离易燃,可燃物.避免产生粉尘.避免与酸类接触.搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏.配备泄漏应急处理设备.倒空的容器可能残留有害物.稀释或制备溶液时,应把碱加入水中,避免沸腾和飞溅.储存注意事项:储存于阴凉,干燥,通风良好的库房.远离火种,热源.库内湿度最好不大于85%.包装必须密封,切勿受潮.应与易(可)燃物,酸类等分开存放,切忌混储.储区应备有合适的材料收容泄漏物.第八部分接触控制/个体防护最高容许浓度:车间空气中有害物质的最高容许浓度0.5mg/m3监测方法:酸碱滴定法;火焰光度法工程控制:密闭操作.提供安全淋浴和洗眼设备.呼吸系统防护:可能接触其粉尘时,必须佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器.必要时,佩戴空气呼吸器.眼睛防护:戴化学安全防护眼镜.手防护:戴橡胶耐酸碱手套.身体防护:穿橡胶耐酸碱服.防护服:穿工作服(防腐材料制作).其它防护:工作场所禁止吸烟,进食和饮水,饭前要洗手.工作完毕,淋浴更衣.注意个人清洁卫生.第九部分理化特性主要成分:含量: 工业品一级≥99.0%外观与性状:白色不透明固体,易潮解.熔点(℃): 318.4沸点(℃):1390相对密度(水=1): 2.12饱和蒸汽压(Kpa): 0.13(739℃)相对蒸气密度(空气=1):无资料燃烧热(kJ/mol):无意义临界温度(℃):无意义临界压力(MPa):无意义辛醇/水分配系数的对数值:无资料闪点(℃):无意义引燃温度(℃):无意义爆炸上限%(V/V):无意义爆炸下限%(V/V):无意义溶解性:易溶于水,乙醇,甘油,不溶于丙酮.主要用途:用于肥皂工业,石油精炼,造纸,人造丝,染色,制革,医药,有机合成等.第十部分稳定性和反应活性稳定性:稳定禁配物:强酸,易燃或可燃物,二氧化碳,过氧化物,水.聚合危害:避免接触的条件:潮湿空气.分解产物:第十一部分毒理学资料急性毒性:LC50:无资料刺激性:家兔经眼:1%重度刺激.家兔经皮:50mg/24 小时,重度刺激.第十二部分生态学资料生态毒性:无资料生物降解性:无资料非生物降解性:无资料其他有害作用:由于呈碱性,对水体可造成污染,对植物和水生生物应给予特别注意.第十三部分废弃处置废弃物性质:危险废物废弃处置方法:处置前应参阅国家和地方有关法规.中和,稀释后,排入废水系统.废弃注意事项:注意防止发生环境污染.第十四部分运输信息危险货物编号: 82001UN编号: 1823包装标志:腐蚀品包装类别:052包装方法:固体可装入0.5 毫米厚的钢桶中严封,每桶净重不超过100 公斤;塑料袋或二层牛皮纸袋外全开口或中开口钢桶;螺纹口玻璃瓶,铁盖压口玻璃瓶,塑料瓶或金属桶(罐)外普通木箱;螺纹口玻璃瓶,塑料瓶或镀锡薄钢板桶(罐)外满底板花格箱,纤维板箱或胶合板箱;镀锡薄钢板桶(罐),金属桶(罐),塑料瓶或金属软管外瓦楞纸箱.运输注意事项:铁路运输时,钢桶包装的可用敞车运输.起运时包装要完整,装载应稳妥.运输过程中要确保容器不泄漏,不倒塌,不坠落,不损坏.严禁与易燃物或可燃物,酸类,食用化学品等混装混运.运输时运输车辆应配备泄漏应急处理设备.第十五部分法规信息法规信息:危险化学品安全管理条例(国务院令第344号),危险化学品登记管理办法,化学危险物品安全管理条例(实施细则),工作场所安全使用化学品的规定,作业场所安全使用化学品公约(第170号国际公约),作业场所安全使用化学品建议书(第177号),中华人民共和国安全生产法,中华人民共和国环境保护法等法规,针对化学危险品的安全使用,生产,储存,运输,装卸等方面均作了相应规定;常用危险化学品的分类及标志(GB13690-92) ,危险货物分类和品名编号(GB6944—86) ,危险货物品名表(GB12268-90),常用危险化学品的分类及标志(GB 13690-92)将该物质划为第8.2 类碱性腐蚀品.《职业病防治法》.其它法规:隔膜法烧碱生产安全技术规定(HGA001-83);水银法烧碱生产安全技术规定(HGA002-83).。
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离子膜生产规模 一 离子膜生产规模
一、正常年操作：8000小时。 二、生产规模确定： • • • • • 装置生产能力：20万t/a(折100%NaOH计)；氯氢处理：配套20万 氯氢处理：配套20万 t/aNaOH； t/aNaOH； HCl合成：15万t/aHCl； HCl合成：15万t/aHCl； 氯气（折100%）：17.75万t/a，根据市场调节液氯产量； 氯气（折100%）：17.75万t/a，根据市场调节液氯产量； 氢气（折100%）：5000t/a； 氢气（折100%）：5000t/a； 10%次氯酸钠：2万t/a。 10%次氯酸钠：2 t/a。
• 三、离子膜电解工艺 • （一）离子膜与隔膜法电解工艺的主要区别 • 1.离子膜电解工艺与隔膜法电解工艺的主要区别在于电解槽阴阳 1.离子膜电解工艺与隔膜法电解工艺的主要区别在于电解槽阴阳 极之间膜的性能不同对盐水质量要求不同。 • 2。隔膜电解工艺，盐水是利用位差穿过膈膜达到电解目的，隔 膜只是阻隔了氯气分子和氢气氛的相互渗透，电解液中既有氢氧 化钠产品还存在没有被电解的氯化钠成分（盐、碱混合液中碱浓 度只有十几％，需要通过蒸发系统提高碱浓度，分离氯化钠成 分）；离子膜电解工艺是利用膜的选择渗透原理，离子膜不仅阻 隔了氯气分子和氢气分子的相互渗透还阻止了除部分水分子和钠 离子之外的所有其他粒子的相互渗透，阴极单元进去的是低浓度 的烧碱，出去的是含量为32％的高浓度的烧碱；阳极单元进去的 的烧碱，出去的是含量为32％的高浓度的烧碱；阳极单元进去的 是高浓度的精盐水，出去的是低浓度的淡盐水；因此阴极液和阳 极液是相对独立的循环系统，从阴极排出的阴极液（氢氧化钠溶 液）中仅含有微量的氯化钠（小于40 ppm），纯度比较高，可 液）中仅含有微量的氯化钠（小于40 ppm），纯度比较高，可 直接得到32％的烧碱。 直接得到32％的烧碱。
离子膜
氯碱工业属于基本化工原料工业，是基本化学工业的重要组成部分。
电解食盐水溶液所生产的烧碱（NaOH）、氯气（Cl2）、氢气（H2）都是基本的化工原料。
基本化工原料通常是指“三酸两碱”，盐酸和烧碱这两种氯碱工业的产品就占其中的两种，再加上氯和氢可以进一步生产PVC等其它很多化工品，所以氯碱工业及其相关产品涉及国民经济和人民生活的诸多领域。
除应用于化学工业本身外，还被广泛应用于轻工、纺织、石油化工、医药、冶金、电力、国防、军工、建材和食品加工、公用事业等领域，耗碱和耗氯产品，已达数千种。
据测算，每万吨氯碱产品可创造5-7亿元工业产值。
氯碱工业生产方法目前，盐水电解生产烧碱的方法主要有水银法、隔膜法和离子膜法。
电解饱和食盐水的反应原理：阴极：2H+ + 2e- = H2 η（还原反应）阳极：2Cl- - 2e- = Cl2 η（氧化反应）总反应式：2NaCl + 2H2O === 2NaOH+ H2 η + Cl2η①生产设备名称：离子交换膜电解槽(1)离子交换膜将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na+) 通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）和气体通过(2)防止氯气和氢气混合而引起爆炸。
(3)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量。
阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)阴极：碳钢网(有镍涂层)阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。
②离子交换膜的作用：防止氯气和氢气混合而引起爆炸避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量（2）特点①流程简单, 简化设备, 易于操作由于离子膜碱液仅含有极微量的盐, 所以在其整个蒸发浓缩过程中, 即使是生产99%的固碱, 也无须除盐。
这就是极大的简化了流程设备, 即隔膜碱蒸发必须有的除盐的设备及工艺工程都被取消( 如旋液分离器、盐沉降槽、分离机、回收母液贮罐等) , 由于在蒸发过程中没有盐的析出, 也就很难发生管道阻塞, 系统打水问题, 使操作容易进行。
离子膜法制烧碱
离子膜法制烧碱的生产工艺摘要：离子膜法制烧碱是烧碱生产工艺的常用制法之一。
本文着重介绍了离子膜法制烧碱的生产工艺及过程中的离子膜法碱液蒸发的特点，影响碱液蒸发的因素。
简介：离子膜法电解制碱是世界上工业化生产烧碱当中最先进的工艺方法，具有能耗低、三废污染少、成本低及操作管理方便等优点。
副产的氯气和氢气，可以合成盐酸，或深加工氯下游产品如PVC、有机硅及甲烷氯化物等。
烧碱广泛用于造纸、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的加工。
主要原理：离子膜烧碱就是采用离子交换膜法电解食盐水而制成烧碱（即氢氧化钠），其主要原理是因为使用的阳离子交换膜，该膜有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许H＋、Na+通过，而Cl －、OH－和两极产物H2和Cl2无法通过，因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH 反应而生成NaClO影响烧碱纯度的作用。
生产工艺：氯碱工业的主要原料：饱和食盐水，但由于粗盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质，远不能达到电解要求，因此必须经过提纯精制。
离子交换膜法电解制碱的主要生产流程如下：精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室，通电后H2O在阴极表面放电生成H2，Na+则穿过离子膜由阳极室进入阴极室，此时阴极室导入的阴极液中含有NaOH；Cl－则在阳极表面放电生成Cl2。
电解后的淡盐水则从阳极室导出，经添加食盐增加浓度后可循环利用。
阴极室注入纯水而非NaCl溶液的原因是阴极室发生反应为2H++2e－=H2↑；而Na+则可透过离子膜到达阴极室生成NaOH溶液，但在电解开始时，为增强溶液导电性，同时又不引入新杂质，阴极室水中往往加入一定量NaOH溶液。
离子膜法制烧碱的工艺特点：1、离子膜法碱液蒸发的特点（1）、流程简单，简化设备，易于操作。
最新化工毕业离子膜法制烧碱课程
最新化⼯毕业离⼦膜法制烧碱课程化⼯毕业离⼦膜法制烧碱课程⽬录1 概述 (3)1.1氯碱⼯业及其重要性 (3)1.1.1氯碱⼯业发展简介 (3)1.1.2氯碱⼯业的特点 (5)1.1.3氯碱⼯业在国民经济中的地位 (5)1.1.4国内氯碱的现状和发展 (6)1.2烧碱的⽣产 (8)1.2.1隔膜法制碱及⽔银法制碱 (8)1.2.2离⼦交换膜电解及其特点 (8)1.2.3制固体烧碱 (10)2 ⼯艺说明 (13)2.1概述 (13)2.2⽣产原理 (13)2.2.1离⼦膜烧碱⽚碱⼯段概述 (13)2.2.2下降的沸腾传热过程 (13)2.3⼯艺流程及其简述 (15)2.4除⽔及附属设备说明 (15)2.4.1预浓缩 (15)2.4.2最终浓缩器 (15)2.4.3其它控制回路 (16)2.4.4 EV—1、 EV—2旁路 (16)2.4.5主体设备及其⽤材 (16)2.4.6烧碱管路 (16)2.4.7分配装置D—1 (16)2.4.8熔盐碱管 (17)2.4.9制⽚碱 (17)2.4.10抽⽓系统 (17)2.5主要设备的选定说明 (17)2.5.1 蒸发器 (17)2.5.2 浓缩器 (17)2.5.3⽚碱机 (17)2.5.4 熔盐炉 (17)2.6⽣产能⼒计算 (18)2.6.1以100%NaOH为基准的⽣产能⼒ (18) 2.6.2原材料及产品主要技术规格 (18)2.6.3⽚碱规格 (18)2.6.4原材料、动⼒消耗定额及消耗量 (18) 2.6.5加热盐—HTS (19)2.6.6进料溶液规格 (19)2.6.7蒸汽表2-7加热2.6.8天然⽓ (19)3 蒸发⼯段计算过程 (20)3.1试差计算 (20)3.1.1⼯艺简图 (20)3.1.2总的蒸发量 (21)3.1.3估算各效溶液的沸点和有效温差 (21) 3.1.4由于溶液沸点⽽引起的温度差损失 (22) 3.1.5由流动阻⼒引起的温度差损失 (22) 3.1.6各效料液的温度损失和有效温度差 (22) 3.1.7各效烧碱溶液的温度 (23)3.1.8各效的能量衡算 (23)3.2迭代计算 (25)3.2.1迭代流程图 (25)3.2.2迭带计算最终结果 (25)3.2.3各效加热流体的温度 (27)3.3蒸发⾯积的计算 (28)3.3.1各效总传热系数的假定 (28)3.3.2各效蒸发⾯积的计算 (28)3.4物料衡算和能量衡算 (29)3.4.1物料衡算 (29)3.4.2能量衡算 (29)4 ⽚碱⼯段主体设备设计 (31)4.1各效蒸汽的体积流量 (31)4.2各效加热蒸⽓上升速度 (31)4.3液膜厚度的确定 (32)4.4蒸汽接管 (32)4.5冷凝⽔出⼝接管 (33)4.6料液进出管⼝的确定 (33)4.7封头及法兰的选⽤ (35)4.8 U形膨胀节 (35)4.9管板的设计 (36)4.10⽀座的设计 (37)4.11蒸汽冷凝器的设计 (37)4.12折流板的设计选⽤ (38)4.12.1折流板的布置 (38)4.12.2折流板的选⽤ (39)4.13防冲板的位置和尺⼨ (39)4.14液体分布器 (40)4.15除沫器 (40)4.16 分离室的⾼度H (40)4.17三效主体设备设计 (41)4.17.1总的燃烧热 (41)4.18设备⼀览表 (43)5 设计评述 (44)6 参考⽂献 (45)7 致谢 (47)1 概述1.1氯碱⼯业及其重要性1.1.1氯碱⼯业发展简介⼯业上⽤电解饱和NaCl 溶液的⽅法来制取NaOH 、Cl 2和H 2，并以它们为原料⽣产⼀系列化⼯产品，称为氯碱⼯业。
离子膜烧碱
离子膜烧碱就是采用离子交换膜法电解食盐水而制成烧碱（即氢氧化钠）。
其主要原理是因为使用的阳离子交换膜，该膜有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许H+、Na+通过，而Cl－、OH－和两极产物H2和Cl2无法通过，因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应而生成NaClO 影响烧碱纯度的作用。
1 生产流程离子交换膜法电解制碱的主要生产流程精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室，通电后H2O在阴极表面放电生成H2，Na+则穿过离子膜由阳极室进入阴极室，此时阴极室导入的阴极液中含有NaOH；Cl－则在阳极表面放电生成Cl2。
电解后的淡盐水则从阳极室导出，经添加食盐增加浓度后可循环利用。
阴极室注入纯水而非NaCl溶液的原因是阴极室发生反应为2H++2e－=H2↑；而Na+则可透过离子膜到达阴极室生成NaOH 溶液，但在电解开始时，为增强溶液导电性，同时又不引入新杂质，阴极室水中往往加入一定量NaOH溶液。
2 主要原料氯碱工业的主要原料：饱和食盐水，但由于粗盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等杂质，远不能达到电解要求，因此必须经过提纯精制。
3 工艺设计一次盐水一次澄清盐水的制备是氯碱生产工艺至关重要的工段，精制效果的好坏直接影响产品的质量和产量。
传统性的一次盐水精制工艺，采用配水、化盐、加精制剂反应、澄清、砂滤，然后再经炭素烧结管过滤器过滤。
近几年新建氯碱装置一次盐水工艺大都采用膜过滤技术制取精制盐水，该工艺路线省去了砂滤器、炭素烧结管过滤器。
经生产实践证明，经膜过滤分离方法制得的一次盐水质量指标、设备投资等都比传统工艺理想。
所以一次精制盐水工艺采用膜过滤器过滤工艺。
二次盐水精制离子膜法电解槽使用的高度选择性离子交换膜要求入槽盐水的钙、镁离子含量低于20wtppb，普通的化学精制法只能使盐水中的钙、镁离子含量降到10wtppm左右。
离子膜法氯碱技术基本知识
离子膜法氯碱技术基本知识山东东都农药厂焦永秋2011-2-261.概述1.1离子交换膜法制烧碱的原理1、离子交换膜电解槽的构成离子交换膜电解槽：主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成。
每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。
阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。
电极均为网状，可增大反应接触面积，阳极表面的特殊处理是考虑阳极产物Cl2的强腐蚀性。
2、离子交换膜工作原理离子交换膜法制烧碱名称的由来，主要是因为使用的阳离子交换膜，该膜有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许H＋、Na+通过，而Cl-、OH-和两极产物H2和Cl2无法通过，因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应而生成NaClO影响烧碱纯度的作用。
1.2离子交换膜法制烧碱生产工段简介离子交换膜法制烧碱生产由5个工段组成：（1）化盐工段（2）电解工段（3）氯氢处理工段（4）固碱工段。
★化盐工段主要进行化盐及盐水的初级处理，为电解工段提供所需要的饱和食盐水。
★离子膜工段电解二次精制盐水，生产烧碱、氢气和氯气。
★氯氢处理工段主要是对从电解槽出来的氢气，氯气进行冷却，干燥处理，为后续生产做准备。
★固碱工段将电解工段的氢氧化钠电解液,经预热后，送入蒸发器深缩，再由片碱机生产固碱，2.化盐工段2.1化盐工段工艺原理将固体原盐(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，然后加入助沉剂(聚丙烯酸钠等)。
经过澄清、砂滤得到一次盐水，一次盐水经中和、过滤、树脂吸咐等步骤制得质量合格的精盐水，按需要源源不断地输送给电解工段。
离子膜烧碱生产产品质量的检验PPT资料优选版
5.结果要求
平行测定结果之差的绝对值不大于0.2%
6. 分析次数和报告值
任务1 产品NaOH含量的测定
实验结果分析计算
实验仪器和试剂 相关理论知识
同一实验室取双样进行平行测定，其测
如何测定离子膜生产产品中NaOH含量？
定值之差超过差时应重做，若不超差则取 任务1 产品NaOH含量的测定
项目三
离子膜烧碱生产产品质量的检验
任务1 产品NaOH含量的测定
思考 1. 如何测定离子膜生产产品中NaOH含量？ 2. 所测定产品的质量合格吗？工艺需调整吗？
能力目标
➢ 1．巩固酸碱滴定法原理
➢ 2．熟练滴定分析基本操作 ➢ 3． 熟练盐酸标准溶液的配制 ➢ 4． 熟悉产品标准
知识目标
➢ 1. 实验原理； ➢ 2.酸碱平衡理论； ➢ 3.酸碱指示剂； ➢ 4.酸碱滴定法原理；
3.试验程序：准确称取样品溶液2g，于一个250ml锥 形瓶中，加入50ml蒸馏水混合均匀。加入2~3滴酚 酞指示剂，然后用盐酸标准溶液滴定至溶液刚好 由红色变为无色为终点，消耗盐酸标准溶液体积 为V
4.结果的表示和计算：
NaOH%含量＝ CV0.0401000
G
式中 C------盐酸标准溶液的浓度，mol/L； V-------酚酞指示剂变色时，盐酸标准溶液的用量，mL； 氢氧化钠毫摩尔质量， g;
学习情滴结定分析1常.用试的仪验器。 原理：NaOH溶液呈现强碱性，用盐酸标准
判断产品质量是否合格？工艺需要调整么？ 如何测定离子膜生产产品中NaOH含量？ 任务1 产品NaOH含量的测定
溶液直接滴定，酚酞指示剂确定终点，根据消耗 V-------酚酞指示剂变色时，盐酸标准溶液的用量，mL；
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• 1.用气负荷 • ⑴ 仪表空气用气负荷 • 正常用气量：515m3/h；压力：0.65MPa ；用气状况：连续 • ⑵ 空气用气负荷 • 最大用气量1100 m3/h；压力：0.65MPa；用气状况：连续 • ⑶ 氮气用气负荷 • 正常用气量300m3/h，最大用气量1100 m3/h；压力：0.65MPa；用气
• 3.为防止突然停车氯气外溢和离子膜电解槽损坏，在烧碱变电所 设计一台应急柴油发电机组800KW。该装置在系统停电后15秒 钟后启动。
• 4.需要应急电源的设备有：阳极液循环泵（淡盐水循环泵）、阴极液循 环泵（碱循环泵）、吸收塔循环泵、尾气风机
• 5.各重要岗位配应急照明设施。
• （九）污水处理
• 二、公用工程
• （一）蒸汽系统 • 1、本装置蒸汽设计流量为25t/h，正常使用量为17.5吨/小时。根据工
艺条件，过热蒸汽需进行减温减压，蒸汽减温后的参数为： P=0.4MPa(G)；T=152℃。 • 2、蒸汽的主要用途： • 用于卤水预热、化盐水预热、过滤盐水预热、电解阴阳极液预热及氯 酸盐分解等。
防水泵，与消防水管网并列运行形成整个园区公用消防水系统，提供 0.8-1.4Mpa压力的消防水，消防泵设置连锁装置，保证消防水系统水压 水量，满足园区应急需求。
• 离子膜烧碱装置内设有11具消防水炮，39个室外消火栓，206个灭火器 材箱，35个戊型单栓室内消火栓。
• （七）配电系统 • 1.35KV变电站装设3台主变，每台容量40MVA。一期装设2台。一期供
离子膜烧碱知识
一 离子膜生产规模
一、正常年操作：8000小时。
二、生产规模确定：
• 装置生产能力：20万t/a(折100%NaOH计)；氯氢处理：配套20万 t/aNaOH；
• HCl合成：15万t/aHCl； • 氯气（折100%）：17.75万t/a，根据市场调节液氯产量； • 氢气（折100%）：5000t/a； • 10%次氯酸钠：2万t/a。
•
5#
21#
• 2#
•
pvc 6#
水处理
•
22#
•
4# 7#
1#
预留 3#
8# 烧碱
凉水塔 12#
9#
• 2.离子膜烧碱项目界区内3处连通阀与园区一次水管网相连，既满足界 区生产要求，又可向管网供水。
• 3.离子膜烧碱项目一次水主要用于凉水塔供水，另外还用于工业盐酸和 次氯酸钠生产。
• （六）消防水系统： • 离子膜烧碱装置循环水泵房安装一台540m3/h，一台180m3/h的消
• 1、污水处理总流程
泵
厂区废水 调节池 气浮池 厌氧反应池 浮渣
缺氧反应池 缺氧沉淀池 剩余污泥 剩余污泥
组合式一体化氧化沟
事故池
干污泥外运
回流
泵
出水
清水池 快滤池
污泥脱水
中间水池
浓缩池 污泥
I-BAF固定化 微生物滤池
化学氧化沉淀池
中水回用
• 2、进出水水质、处理水量
• 2.1、进水水质
pH
=6~9
4#塔，一旦出现故障，可开启H轴处连通阀使用1#、2#塔循环水。 • 离子膜烧碱循环水工段配置1600KW循环水泵3台，800KW一台，流量
分别为12000方和8000方每小时。
2.循环水主要用途： 主要用于换热设备的冷却降温和机泵冷却水。
（五）一次水系统：
1. 氯碱化工分公司离子膜烧碱项目负责西园区1#、2#、3#、4#、 5#、6#、7#、8#、9#、12#、21#、22#一次水源井（后附一 次井分布示意图）：
状况：连续；氮气纯度：99.5% • 2. 主要用途： • ⑴空压气主要用于一次盐水单元配水、预处理和盐泥压滤。 • ⑵氮气主要用于电解单元氢气系统充压、氯氢系统置换。 • ⑶仪表气主要用于DCS气动阀的调节。 • （四）循环水系统： • 1. 西园区凉水塔共有四座，六厂负责1#、2#塔，我们负责和使用的3#、
• （二）脱盐水系统 • 1.脱盐水由动力公司供给，需求量为87.5t/h 。 • 2.用途： • 离子膜装置脱盐水主要用于电解单元和氯化氢合成单元，另外，少部
分用于减温减压及机泵用冷却水等。在电解单元设有 298m3脱盐水储 罐。
• （三）空压气、氮气、仪表气系统 • 空压气、氮气、仪表气来自硅化工分公司空压站。进入离子膜界区后
• 3、主要工艺简介 组合式一体化氧化沟是本工艺的重要部分之一，也是本工艺的主要特色。
组合式一体化氧化沟是指集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一 体，无需建造单独沉淀池的氧化沟。这种氧化沟设有专门的固液分离装 置和措施。它既是连续进出水，又是合建式，且不用倒换功能，从理论 上讲最经济合理，且具有很好的脱氮除磷效果。在好氧池中，在进行氨 化作用和硝化作用的同时，废水中的有机污染在微生物的作下经生化降 解但N分2而随离，继着。并续硝提下化高降过溶；程解有使氧机得浓氮N度O被使3氨-得N化反的继硝浓而化度被作增硝用加化停。，止另使，外得以，N便还H污可3-泥吹N浓在脱度沉反显淀硝著池化下中造降沉成，降的
COD ≤500mg/L
SS ≤500mg/L
NH3-N ≤100mg/L S2- ≤15mg/L
石油类 ≤18mg/L
2.2、出水水质
pH
=6~9
COD ≤60mg/L
SS ≤70mg/L
NH3-N ≤15mg/L S2- ≤1.0mg/L
石油类 ≤4.0mg/L
2.3、污水处理规模为12000m3/d，每天24小时连续运行
• 3.变电整流 • 整流变压器共三台。型号： ZHSFPT-27500／35；容量
27500KVA；额定电压：35KV； • 离子膜烧碱装置由12台电解槽组成，每2台电解槽组成一个回路，
共6个回路。 • （八）应急电源 • 1.DCS系统、35KV变电站设有UPS电源，可以在停电后进行相应
操作。
• 2.除害塔循环泵75KW、尾气风机18.5KW、吸收塔循环泵11KW 设有EPS电源，可在停电后启动。
电电源自现有热电系统机组配电室出线，C25、C50机组35KV配电室各 出一路，用630mm2的电缆输送到新园区35KV变电站。 • 2.离子膜烧碱配电 • 烧碱装置区设置两个配电室： • 盐水配电室，整体运行负荷约在1600KW（包括检修电源和照明 100KW)。
• 烧碱配电室：安装两台2000KVA干式变压器，内设10KV高压室 和 400V低压室。整体运行负荷在1800KW （包括检修电源和照 明100KW）总动力负荷约为12000KW，正常运行负荷5600KW； 整流总负荷在50000 KW，共计60000 KW左右。