离子膜降膜片碱生产中片碱板结问题研究及预防方法

新疆大学成人高等教育毕业论文(设计)

题目：离子膜降膜片碱生产中片碱板结

问题研究及预防方法

指导老师: __________张亚新____________学生姓名：杜金

所属院系：_________成人教育学院_______ 专业：化学工程与工艺

学习形式：成人教育

班级：化工H11-1

完成日期：2014年1月20日

新疆大学成人教育学院制

声明

郑重声明：本论文系本人在相关教师指导下独立完成，本人拥有自主知识产权，没有抄袭、剽窃他人成果，由此造成的知识产权纠纷由本人负责。

摘要

本文介绍了离子膜降膜片碱生产工艺中各环节对片碱板结的影响以及预防片碱板结的方法。

关键词降膜；板结；片碱（NaOH 98.5%）

Abstract

This paper describes the effects of each part of the production process of ionic membrane caustic soda flakes falling film of compaction and compaction method to prevent caustic soda.

Keywords falling film; hardening; protopine (NaOH 98.5%)

目录

1.1降膜固碱生产原理 (1)

1.1.1基本原理 (1)

1.1.2降膜浓缩器中的蒸发传热过程 (2)

1.2降膜固碱工艺流程简述 (3)

1.2.1浓缩单元流程 (3)

1.2.2 二次蒸汽流程 (4)

1.2.3 制片单元/包装和称重单元 (4)

1.2.4 熔盐单元 (4)

二降膜片碱板结的原因 (5)

2.1片碱板结的定义 (5)

2.2片碱板结原因分析 (5)

三工艺中影响片碱板结的因素 (6)

3.1工艺对比分析 (6)

3.2工艺原因分析 (6)

四所采取的措施 (6)

4.1更换转鼓 (6)

4.2闪蒸器改造 (10)

4.3其他措施 (11)

4.4操作参数调整 (11)

五后继即将进行的工作 (12)

附录 (1)

致谢 (1)

前言

片碱性状是白色半透明片状固体，片碱是基本化工原料，广泛用于造纸、合成洗涤及肥皂、粘胶纤维、人造丝及绵织品等轻纺工业方面，农药、染料、橡胶和化学工业方面、石油钻探，精炼石油油脂和提炼焦油的石油工业，以及国防工业、机械工业、木材加工、冶金工业，医药工业及城市建设等方面。还用于制造化学品、纸张、肥皂和洗涤剂、人造丝和玻璃纸，加工铝矾土制氧化铝，还用于纺织品的丝光处，水处理等。新疆中泰化学阜康能源有限公司引进瑞士博特公司7.5万/套（共8套）降膜浓缩固碱装置。装置开车至今运行一年多，片碱板结问题一直存在。及98.5%熔融碱经片碱机转鼓冷却成片状后由刮刀刮下经半自动包装秤下料称重后码垛。但是片碱经过运输过程中的挤压，片碱袋中结成硬块，硬块不易散开，影响用户使用。

—降膜固碱的生产工艺

1.1降膜固碱生产原理（流程图见附录）

1.1.1基本原理

降膜蒸发器在设计上如同一管束式降膜换热器，浓缩器则是单元式设计，它可根据不同规模配用不同规格的管子与管数。料液由管子顶部经液体分配器均匀进入。料液在加热管内成膜状流动并与管外载热体进行对流换热，料液中的水份被蒸发，产生二次蒸汽与浓缩后的物料一齐向下流动，在底部流入汽液分离器。浓缩液经分离器底部排出，二次蒸汽将作为下一效的加热源或被冷凝后排出界区。

进入降膜蒸发器的料液是在分配器帮助下，利用本身重力作用，使料液沿垂直的管壁，呈均匀的液膜向下流动。因此它能在较小的流量下，具有较高的给热系数，同时料液在蒸发过程中在管内停留时间短，液层薄，加热介质与蒸发料液之间的温差得以有效利用。它也适用于粘度较大而少发泡的物料，产生的二次蒸

汽在空管内流动，阻力极小，能平稳地由液膜产生蒸汽。在较小直径的管内加热时，需管内一面所夹带的泡沫能被对面的液膜所吸收，降膜管的长径比（L/D）一般在100以下。降膜蒸发如料液进口温度低于饱和温度，则应增加管子的长度以增加料液的预热段。

1.1.2降膜浓缩器中的蒸发传热过程

在熔盐作载热体的降膜法制固碱的工艺流程中，降膜蒸发器是最主要的设备。因此强化降膜蒸发器的传热效率，就能提高整个装置的生产能力。可以从传热公式Q=K·F·Δtm进行分析，提高传热系数K值，增加传热面积F和提高传热温差Δtm，三者能增加热量Q值，也就是提高降膜蒸发器的生产能力。现实工艺条件下提高传热系数K值，增加传热面积F和提高传热温差Δtm的分析。（1）提高平均温差Δtm

要提高Δtm就必须提高熔盐进口温度，降低熔盐出口温度，但熔盐进出口温差现有装置上仅为30～50℃。而凡是采用熔盐作载热体的，均无法使熔盐的温度再升高，因为熔盐在427℃以下比较稳定，在450℃以上开始缓慢分解，550℃以上则加速分解，在600℃以上显著分解。因此其使用温度应低于450℃，这对缓解熔盐分解与减少降膜管的腐蚀是十分有利的。

（2）增大传热面积F

增加传热面积的方法有两种，一种是增加降膜管根数，这样可以增加传热面积，但带来了在生产装置上如何合理分配熔盐和碱液流量的问题，如分配不当，不但影响传热，还直接影响成品碱质量的稳定；另一种是选择较大口径管材作降膜管的方法来增大传热面积，当降膜管径不大于50mm时，则只要有适宜的碱分配器就可以较稳定地成膜生产。因为在较小管径的管内加热时，管内由于沸腾而造成液滴使二次蒸汽核心的强烈夹带而脱离壁面，但因管子直径较小它又能很快地被对面的液膜所吸收而继续成膜下流。如管径较大时，一般的分配器就不适用了，而管径越大成膜越差。所以在选用75mm和100mm管做降膜管时，必