合肥工业大学化工实习d

化学工程与工艺系实习地点安徽氯碱集团姓名（学号）专业（班级）指导教师王忠兵、王百年、徐超实习时间2010. —— 2010.前言氯碱工业是生产烧碱、氯气和氢气以及由此衍生系列产品的基本化学工业，其产品广泛用于国民经济各部门，对国民经济和国防建设具有重要的作用。

科学技术总是不断创新，不断前进，永不停步、永无止境的。

作为当代大学生，我们不但要牢固掌握课本上的理论知识，更要将其熟练应用于实际的生产与生活中。

实习是每一个大学生的必修课，它不仅让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识,还使我们开阔了视野，增长了见识，为我们以后更好把所学的知识运用到实际工作中打下坚实的基础。

参观实习是大学生学习过程中很重要的实践环节。

通过这次参观实习，使我对对化工企业生产的基本流程有了一个初步的了解和认识。

通过这次实习报告的撰写，使我学会了综合应用所学知识，提高分析和解决专业问题的能力。

本次实习的地点是安徽氯碱化工集团，实习的主要目的是了解：基本的化工安全知识；氯碱生产的单元操作，工艺流程和基本原理；各设备的结构和仪表控制情况；设备厂区的总体布局。

概述一、烧碱的性质和用途以电解食盐水溶液的方法，同时制取氯气、氢气和烧碱的工业，成为氯碱工业。

它属于化学工业中极为重要的基本工业，也是最为重要的电化学工业之一，在国名经济中占有重要地位。

氯碱工业的三种产品都是重要的基本化工原料，烧碱、氯气尤为重要。

1、碱的物理化学性质烧碱即氢氧化钠，又称苛性钠，为白色不透明的羽状结晶，相对密度 2.1，熔点3280C,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、纸张等腐蚀剧烈；易吸收空气中的二氧化碳变为碳酸钠；2NaOH + CO2=Na2CO3 + H2O与酸起中和作用而生成盐。

其产品可分为固体烧碱（简称）液体烧碱（简称液碱）及片状烧碱（简称片碱）。

2、烧碱的用途烧碱是基本的化工原料“三酸两碱”中的一种，是一种基本的无极化工产品，广泛应用与造纸、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。

二、烧碱生产方法简介工业上生产烧碱的方法主要有苛化法和电解法。

1、苛化法将10%~12%纯碱溶液加入石灰乳后起苛化反应，制取碱（苛性钠）。

Na2CO3 + Ca（OH）2 = 2NaOH + CaCO3↓苛化后的液体经静置沉降、分离等工序，即得到烧碱溶液，含NaOH近于10%。

若再经蒸发浓缩、熬固等工序可得到固体烧碱。

2、电解法电解法生产烧碱是应用电化学原理，在直流电作用下使食盐水溶液发生如下反应2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑制取烧碱、氯气和氢气。

因此，电解法生产烧碱又称为氯碱工业。

根据选用电极材料的不同，又分为隔膜电解法、水银电解法（又称汞阴极法）和离子膜法。

由于近代化工行业的飞速发展，对高纯度烧碱和率的迫切要求，苛化法已被电解法所取代。

（1）隔膜法隔膜法电解是利用多孔渗透性的隔膜材料作为隔层，把阳极产生的氯与阴极产生的氢氧化钠和氢分开，以免它们混合后发生爆炸和生成氯酸钠。

由于过程产生的氯和烧碱是强腐蚀性物质，因此阳极材料和隔膜材料的选择是隔膜法工业生产中的关键性问题。

隔膜法电解槽制得的电解液含NaOH10%左右，经蒸发后可获得含NaOH50%左右的液碱，该法能耗较大，而且石棉隔膜使用寿命短且有害。

（2）水银法水银电解槽由电解室和解汞室组成。

在汞阴极上，Na+放电生成金属钠，立即与汞作用得到钠汞齐。

Na+ + nHg + e→NaHg n钠汞齐从电解室排出后，在解汞室中与水作用生成氢氧化钠和氢气 NaHgn + H2O→NaOH+1\2H2+nHg由于在电解室中产生氯气，在解汞室中产生氢氧化钠和氢气，因而阳极产物和阴极产物分开的关键问题得以解决。

水银法的优点是电解槽流出的溶液产物中NaOH浓度较高，可达50%（质量分数），不需蒸发增浓。

产品质量好，含盐低，约0.003%（质量分数）。

因水银是有害物质，此法已逐渐被淘汰。

（3）离子交换膜法该法用离子膜将电解槽的阳极室和阴极室隔开，在阳极上和阴极上发生的反应与一般隔膜法电解相同。

但离子膜的性能好，不允许Cl-透过。

因此，阴极室得到的烧碱纯度高，其电能和蒸汽消耗与隔膜法和水银法相比苛节约20%~25%,而且建设投资、环境保护等方面均优于其他方法。

因此，离子膜法是氯碱工业的发展方向。

三、烧碱工业概况早在19世纪初，人们已经研究烧碱生产的工业化问题。

1884年开始在工业上采用石灰乳苛化纯碱溶液生产烧碱，但其产量较小，目前仅有个别小厂还用此法。

1890年德国在哥里斯姆建成的世界上第一个工业规模的隔膜电解槽装置投入生产；1892年美国人卡斯勒发明汞阴极电解槽。

第二次世界大战后，随着氯碱产品从军用生产转入民用生产，以后石油化工的迅速发展，氯的需求量大幅度增加，更加促进了氯碱工业的发展。

1966年美国开发出宇宙技术燃料电池用的全氟磺酸金属阳极的隔膜电解槽，为隔膜电解槽工艺技术的发展开辟了新纪元。

1975年世界上第一套离子交换膜法电解装置在日本旭化成公司投入运转。

中国最早的隔膜法氯碱工厂是1929年投产的上海天原电化厂。

国内第一家汞阴极法氯碱工厂是锦西化工厂，并于1952年投产。

1974年我国在上海天原化工厂首次采用的金属阳极电解槽投入工业化生产。

1986年我国甘肃盐锅峡化工厂引进第一套离子膜烧碱装置投产，1990年上海又建成年产15万吨烧碱装置，并投入云装。

离子交换膜法电解烧碱技术在我国已迅速发展起来。

氯碱工业的发展趋势体现在两个方面。

一方面是氯产品的发展是氯碱工业发展的主要推动力，其发展过程主要是由无机氯产品向有机氯产品的方向变化。

另一方面的趋势是电解生产法的发展，其核心设备—电解槽的发展总趋势受环保和节能两个主要因素的制约。

因离子膜法能耗低，质量高，又无汞和石棉的污染，将是氯碱工业的发展方向。

1949年中国烧碱年产量仅为1.5万吨，到1995年烧碱的总生产能力为450万吨，其中离子膜烧碱占55%以上。

本次实习主要在安徽氯碱集团的电化工段进行，电化工段主要布置如下化盐隔膜法电解离子膜法电解蒸发片碱氢气处理氯气处理液化灌装灌装合成氯化氢合成PVC整流本次实习主要对其中的化盐；隔膜法电解；离子膜法电解；氯气、氢气处理；片碱工段进行参观和学习。

一、化盐工段一、实习任务：1、掌握盐水处理工段的工艺原理；2、掌握盐水处理工段的工艺流程和工艺指标；3、掌握盐水处理工段生产设备的作用及工作原理。

二、工艺原理：天然的矿盐中的主要杂质包含不溶性固体杂质、Ca2+、Mg2+、SO42-。

盐水处理工段的主要目的就是除掉盐中的这些杂质。

不溶性固体杂质的除去比较简单，可以直接在澄清桶中沉降，而对于Ca2+、Mg2+、SO42-则需要通过各种化学、物理的方法除去。

盐水处理工段中首先是是将固体矿盐溶解，在盐水中加入沉淀剂，先加入的是Na2CO3发生如下的化学反应：Ca2+ + CO32+ == CaCO3↓Mg2++ CO32+ == MgCO3 ↓这样可将大部分的Ca2+及部分的Mg2+转化为CaCO3、MgCO3沉淀，然而由于MgCO3的溶解度较大，还有相当一部分Mg2+未除去，可再加入NaOH溶液，发生以下化学反应：Mg2++ 2OH- == Mg (OH)2 ↓对于SO42-可以通过两种方法来除去，老的化学方法是加BaCl2溶液，较新的先进的方法是冷冻膜分离法。

（安徽氯碱厂原来用加BaCl2溶液的方法，但现在的原料盐里的SO42-含量较少，可以不去除，故现在不加BaCl2了）这样盐水中的大部分的杂质都是以难溶物的形式存在于粗盐水中，再将粗盐水引入澄清桶中，在固体颗粒自身重力和助沉剂聚丙烯酸钠的作用下进行沉降。

但是由于澄清桶是通过固体颗粒自身的重力进行沉降的，所以从澄清桶中出来中出来的盐水仍含有很多没有沉降的细小的杂质颗粒。

这样一些小颗粒的去除就用到了一个过滤装置——无阀滤池（其结构和工作原理在后面会叙述），它可将从澄清桶中出来一盐水进行进一步的除杂，得到精盐水。

三、主要工艺指标一次盐水工艺指标NaCl 305±5g/l（15℃）钙镁离子≤10mg/lSi ≤2.3mg/lAl ≤0.1mg/lI ≤0.2mg/lBa ≤0.2mg/lSr ≤2.5mg/lFe ≤1mg/lNi ≤0.01mg/lSO4≤5g/lNaCLO3≤5g/l游离氯 0SS ≤1mg/l有机物（折TOC）≤10mg/l pH 9~11温度≥50℃比重1.179四、主要工艺流程五、主要生产设备的作用和工作原理1、无阀滤池主要作用：从澄清捅溢流出来的精制盐水，有时仍有少量细微的悬浮物，需要经过无法滤池进一步净化。

无阀滤池的工作原理：无阀滤池由过滤器本体(A)，洗水贮格(B)和虹吸系统(C)组成。

虹吸系统是进行自动过滤的主要部件。

过滤器的上部由集水管2连通洗水贮糟，过滤器内花板上为滤料层，滤料一般用河砂或石英砂，层高约600 mm ，花板开孔内有许多薄片组成的滤头防止细砂下漏。

过滤时(图4-12(a))，来自澄清捅的清盐水经进水管1进入过滤器本体，自上而下通过滤料层。

盐水中悬浮的细微颗粒被截留在滤料中，过滤后的清盐水通过集水管2向上进人洗水贮槽(B)。

洗水储存一定容积后，液面升高，由清盐水出口管4流出去精饮水贮槽。

反洗时(见图4-2(b))，随着过滤时间的延长，滤料层截留的杂质增多，阻力加大，虹吸反洗管内的液面不断上升，当液位上升至C 处，化盐桶 折流槽盐酸 Na 2CO 3 NaOH 澄清桶盐无阀滤精盐水 聚丙烯酸钠 卤水洗涤水淡盐水有一小股盐水从虹吸辅辅助管5流出，虹吸反洗管中的空气被辅助管5中的液体带出。

当虹吸反洗管的下液管内真空达到一定程度时，大量盐水流下，形成虹吸作用，洗水贮槽贮存的清盐水通过集水管2、滤料层：虹吸反洗管的上升管和下降管，经水封槽D而流出去盐水收集槽。

当池水贮格的液位降低到E点时，空气从虹吸辅助管5进入反洗管的下降管；破坏了真空，虹吸中断，反洗停止。

过程自动进入下一个过滤阶段2、澄清桶澄清桶原理图如右图，它是除去大部分的杂质的装置。

粗盐水从中间锥形进入澄清桶，由于澄清桶的体积较大，盐水进入后流动缓慢，较大的粗盐水入口溢流盐水折流槽固体颗粒就慢慢沉降下来。

加入的助沉剂聚丙烯酸钠可以起到吸附固体颗粒，使固体颗粒聚集变大，更加易于沉降。

盐水是通过外桶的溢流出水。

在澄清桶中沉降下来的固体颗粒称为盐泥，由于盐泥的含盐里较高，不能直接排放，所以需先进行洗涤，再用板框压滤机压滤，最后进行填埋处置。

该工段有三个澄清桶，有两个工作。