烧碱工艺初步设计.doc

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1、目 录 前言错误！未定义书签。一.综述错误！未定义书签。11 氯碱工业简述错误！未定义书签。12 产品及用途错误！未定义书签。13 氯碱工业现状错误！未定义书签。1.3.1 我国的氯碱工业错误！未定义书签。1.3.2世界氯碱工业及其发展趋势错误！未定义书签。 二.原盐及盐水溶液的性质错误！未定义书签。21 原盐的物化性质：错误！未定义书签。22 精盐水的物化性质：错误！未定义书签。三工艺流程的确定错误！未定义书签。31 盐水精制过程简介错误！未定义书签。32 盐水精制流程错误！未定义书签。33工艺条件错误！未定义书签。3. 4工艺分析错误！未定义书签。3.4.1化盐错误！未定义书签。3.4.2

2、精制及精制剂的选取错误！未定义书签。3.4.3 固液分离错误！未定义书签。3.4.4中和及预热错误！未定义书签。35 生产工艺流程选取错误！未定义书签。四 工艺计算错误！未定义书签。41 计算依据错误！未定义书签。42 物料衡算错误！未定义书签。4.2.1 化盐桶的物料衡算：错误！未定义书签。4.2.2 反应桶的物料衡算错误！未定义书签。4.2.3 中和桶的物料衡算错误！未定义书签。4.2.3 盐水精制物料平衡表错误！未定义书签。3.3 能量衡算错误！未定义书签。3.1 化盐桶的热量衡算错误！未定义书签。3.2 反应桶的热量衡算错误！未定义书签。3.3 预热器的热量衡算错误！未定义书签。3.3

3、 盐水精制热量平衡表错误！未定义书签。五 设备计算错误！未定义书签。5.1 化盐桶错误！未定义书签。5.1.1 化盐桶面积的选取错误！未定义书签。5.1.2 化盐桶的其他参数的选取错误！未定义书签。5.2 澄清桶错误！未定义书签。5.3 洗泥桶错误！未定义书签。5.4 主要设备一览表错误！未定义书签。六 建议错误！未定义书签。参考文献3Abstract错误！未定义书签。附录3前 言毕业设计是国家高等工科学校极其重要且必不可少的教学工作之一，是提高和检验学员学习质量的重要手段。其主要目标是全面巩固已学过的基本理论知识，提高实践及创新能力。据教学大纲规定，本专业学生完成所学理论课之后，可培养和检查

4、学生的综合运用所学知识提高理论联系实际的能力和素质，巩固和加深基础知识和基本技能训练，进行本专业知识的初步设计的学习和训练，从而将所学的知识由感性认识提高到理性认识，为以后工作奠定基础该设计参照青海某化工责任有限公司现有的工艺设置及一些经验数据与工艺参数，并在指导老师和小组成员的共同商讨下，我们选择了年产1万吨烧碱化盐工序的初步设计作为本组的课题其中主要包括工艺流程的确定和选择，主要设备的计算和选型，整个工艺的物料衡算和能量衡算。而物料衡算和能量衡算以及主要设备的计算是为进行化工工艺过程设计及经济评价的基本依据，只有这样我们才可以对所设计的流程进行确定，从而完成整个设计。由于自身能力所限，设计

5、中的疏漏在所难免，还望各位老师能给予斧正！年产1万吨烧碱工艺初步设计摘 要原盐经皮带运输机送入溶盐桶，用各种含盐杂水、洗水及冷凝液进行溶解。饱和粗盐水经加热后流入反应槽，并加入精制剂烧碱、纯碱，再进入混合槽加入助沉剂（麸皮），自流入澄清桶。清盐水溢流到自动反洗式砂滤器。出来的精盐水经预热器加热到80，送入重饱和器，在此以蒸发析出的精盐使盐水中的氯化钠增浓至的饱和浓度。饱和精盐水经加热后进入调节槽，加入盐酸调整到值为（酸性盐水时），送入进料盐水槽，再用泵经盐水流量计分别送入电解车间 。在此基础上进行物料衡算和能量衡算，从而确定出主要工艺设备的型号、尺寸及数量，最后绘制带控制点的工艺流程图、设备平

6、面布置图及主要设备图等。关键字：原盐 工艺设计 工艺流程 化盐 精制 中和一. 综述1.1 氯碱工业简介氯碱工业属于基本化工原料工业，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食盐电解产品就占其中的两种，再加上氯和氢可以进一步加工成许多化工产品，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，在轻工、纺织、石油化工、有色冶金和公用事业等领域也均有很大用途。氯碱工业的主要产品烧碱、氯气、氢气还被广泛应用于医药、冶金、电力、国防、军工、建材和食品加工等工业部门，耗碱和耗氯产品，已达数千种。据测算，每万吨氯碱可创造57亿元工业产值。发展氯碱工业，是

7、相关产业部门的迫切愿望，其发展水平，在一定程度上反应出一个国家国民经济的发展程度。1.2 氯碱工业的主要产品及其用途 氯碱工业的生产流程、主要产品和用途如下所示：原料盐 烧碱用途：造纸、纺织、制铝、石化等电 氯用途：农药、氯产品、含氯溶剂等电石 氢（副产品）用途：硬化油、炼钨等1.2.1 烧碱 烧碱NaOH，又称苛性碱，学名氢氧化钠，是一种白色半透明状的结晶体。纯的无水氢氧化钠，潮解性极强，易溶于水，溶液呈强碱性。其水溶液由于浓度不同，可以生成含有1、2、3.5、4.5和7个水分子的水合物。氢氧化钠还易溶于乙醇、甘油；但不溶于乙醚、丙酮、液氨。 烧碱的主要用途最早从制造肥皂开始，逐渐用于造纸、

8、纺织、印染等方面；制铝工业及60年代后石油化工的发展，进一步扩大了烧碱的用途。 1.2.2 氯氯在常温常压下为黄绿色气体，经压缩可液化为金黄色液态氯。具有极强的刺激臭味，性甚毒，即使少量吸入，亦足以损害咽喉及肺脏，故战争时用作毒气之一。氯略溶于水，在阳光下，氯水性不稳定，常放出氧，具有氧化作用，广泛用来消毒和杀菌。氯为活泼元素之一，除氧、氮、稀有气体、溴、碘、碳等外，能与一切单质，及多种含氢化合物反应，故用作强氧化剂和氯化剂。氯的用途很广，分为无机氯产品和有机氯产品两大类。 氯最早用于制造漂白粉。含有效氯高且稳定性强的漂粉精（主要组成为次氯酸钙）正逐渐发展，现在世界产量近20万吨。60年代以后

9、，又有氯代异氰尿酸及其盐类高效漂白剂问世，目前世界产量已近8万吨。此外，水消毒用的液氯，及纺织造纸工业用的次氯酸钠和亚氯酸钠，都为常用无机氯产品之一。氯产品的第二个大用户是有机氯农药，含氯和通过氯来合成的农药很多，如速灭威、含氯菊酯等。聚氯乙烯：国外有机氯产品远比无机氯产品为多，其中最大的耗氯产品为聚氯乙烯(PVC)，目前它是仅次于聚乙烯的世界第二大塑料制品，聚氯乙烯的用途日趋广泛，目前其软制品多为日常生活用品和农用薄膜；硬质聚氯乙烯塑料多用于建筑材料，卫生设备等。美国80年代初用于建材的聚氯乙烯塑料已占总量的半数以上。聚氯乙烯能与醋酸乙烯、偏二氯乙烯、丙烯等第二单体共聚，制造塑料、涂料、纤维

10、等用，它的透明度比聚乙烯好，可以注塑。生产聚氯乙烯塑料与同体积产品比，能量消耗仅为钢的1/3，铝的1/4。以石油为原料，生产1吨聚氯乙烯只需要石油1.9吨，而制聚乙烯要2.3吨，因而聚氯乙烯将来有可能超过聚乙烯，成为最大塑料品种。聚氯乙烯加工过程中的改性剂氯化聚乙烯，世界年产量近10万吨，用氯7万吨。含氯溶剂：这种产品自50年代初开始发展，代替易燃而且能耗大的石油系溶剂，发展最快的是美国。含氯溶剂主要是指三氯乙烷(CH3CCl1)，又名甲基氯仿，可用于脱脂清洗衣物、印刷电路等，其毒性小于三氯乙烯、四氯乙烯，生产每吨产品耗氯1吨左右，因此它是很好的平衡氯的产品。在中国三氯乙烷尚处于发展阶段。丙烯

11、系列氯的衍生产品：这一系列的主要产品为环氧丙烷和环氧氯丙烷。环氧氯丙烷全世界产量在50万吨以上，是生产环氧树脂的主要原料。环氧丙烷虽不含氯，但间接消耗大量氯。氯丁橡胶：现在全世界年产约65万吨，用来制做合成橡胶并以耐氯耐油著称。氟氯烃：氟氯烃除用作制冷剂外，还是制聚四氟乙烯的主要原料。1.2.3副产盐酸在生产氯产品过程中，常伴有副产盐酸，各国多用副产盐酸代替硫酸在钢铁工业中清洗钢板，日本、加拿大用盐酸清洗的比例已达75%。中国建设的宝山钢铁公司、武汉钢铁公司亦均用盐酸清洗设备。盐酸还可用来代硫酸分解磷矿石制湿法磷酸，也可制取饲料级磷酸氢钙。近年来国际上已开发成功从副产品盐酸中回收氯的技术，以缓

12、和氯气紧张的局面。1.2.4 副产氢 氢是一种无色、无味、无臭易燃的气体。在各种液体中溶解甚微，难于液化，液态氢是无色透明液体，有超导性质。氢是最轻的物质，与氧、碳、氮分别结合成水、碳氢化合物、氨等，在空气中含量为4-47%(体积)时，即形成爆炸性混合气体。氯碱工业副产品氢也是对国民经济发展非常重要的原料。除用于合成HCl制盐酸和PVC外，另一大用途是植物油加氢生产硬化油。还用于炼钨、生产多晶硅等金属氧化物还原，有机化合物的合成加氢等。1.3 氯碱工业生产的特点 氯碱工业的生产特点，除原料易得、生产流程较短外，还有三个突出特征：（） 能源消耗大，主要是用电量大。氯碱生产的耗电量仅次于电解法生产

13、铝，电能是氯碱工业的重要原料之一。在美国，氯碱工业用电量占总发电量的2%，中国氯碱工业生产的耗电量占年总发电量的1.5%。因此，电力供应状况和电价对氯碱产品的生产成本影响极大，各国始终的把降低能耗作为电解法的核心问题。通过运用先进设备，提高电解槽的电能效率和碱液蒸发热能的利用率，来降低烧碱的电耗和蒸汽消耗。因此，开辟节约能源新途径，具有重要意义。（） 氯与碱的平衡。电解食盐水溶液时，按固定质量比例(1:0.85)同时产出烧碱（氢氧化钠）和氯气两种联产品。在一个国家和地区，对烧碱和氯气的需求结构不一定符合烧碱和氯气的供给结构，因此出现了烧碱和氯气的供需平衡问题。一般情况下，发展中国家工业发展的初

14、期用氯量较少，由于氯气又不宜长途运输，所以总是以氯气需用量来决定烧碱产量，往往出现烧碱短缺。在石油化工和基本有机原料发展较快的国家和地区用氯量较大，因此出现烧碱过剩。总之，烧碱与氯气的平衡问题始终是氯碱工业发展中的恒定矛盾。（） 腐蚀和污染。氯碱产品如烧碱、盐酸等具有强腐蚀性，在生产过程中使用的原材料如石棉、汞、含氯废气等都可能对环境造成污染，因此防止腐蚀和环境污染也一直是氯碱工业努力革新的方向。1.4 氯碱工业的发展现状1.4.1 我国氯碱工业的发展现状 .生产能力氯碱工业，在我国国民经济中占有重要的地位。我国各氯碱企业为了提高自身的竞争力，纷纷扩大烧碱装置规模，从1999年开始，掀起了一轮

15、烧碱扩建高潮，到2000年其生产能力已从1998年的6 860 kt/a增至8 000 kt/a，目前我国烧碱的总生产能力已经达到8 620 kt/a，居世界第2位。如此快速的增长，使国内烧碱市场趋于饱和状态，而且这种扩建热潮目前还在继续，齐鲁石化公司氯碱厂正在扩建的200 kt/a的离子膜装置，上海氯碱化工股份有限公司计划再建400 kt/a的装置，其他的一些厂家的计划项目估计还有700 kt/a, 如果这些计划项目得以实施，我国的烧碱生产能力将达到近10 000 kt/a。目前我国的烧碱企业有200多家，装置规模普遍较小，生产能力超过100 kt/a的生产企业只有24家，见表1。表1 我国

16、烧碱主要生产厂家及生产能力kt/a序号单位名称生产能力1上海氯碱化工股份有限公司4002锦化化工（集团）责任有限公司2803齐鲁石化股份有限公司氯碱厂2504天津大沽化工责任有限公司2505天津渤海化工（集团）公司天津化工厂2356浙江巨化股份有限公司电化厂1907沈阳化工股份有限公司1708北京化工股份有限公司1609江西电化厂14010宜宾天原集团有限公司14011自贡鸿鹤化工股份有限公司13012江苏省常州江东化工股份有限公司12013江苏化工农药集团有限公司11014青岛海晶化工集团有限公司10515山东恒通化工股份有限公司10016无锡化工集团股份有限公司10017安徽氯碱化工集团有

17、限责任公司10018武汉葛化集团有限公司10019湖南株州化工集团有限责任公司10020杭州电化集团有限公司10021江苏泰兴新浦化学有限公司10022福建省东南电化股份有限公司10023岳阳石油化工总厂环氧树脂厂10024太化股份有限公司氯碱分公司100.产量随着生产能力的不断增加，近年来烧碱的产量也不断增加，2002年全国烧碱产量达8 089 kt，为历史最高纪录，与2001年的7 135.2 kt相比，增长幅度为13.4%。表2列出了我国烧碱产量超过100 kt的生产厂家。目前烧碱的生产方法几乎全部采用电解食盐水的方法，这样，每生产1 t烧碱则联产0.88 t氯气。2001年在生产烧碱的

18、同时，产出氯气6 280 kt；2002年则同时产出氯气7 120 kt。随着离子膜法新装置的建成，造成严重环境污染的水银法已停止生产，苛化法的产量也相当少，我国目前烧碱的主要生产方法是隔膜法和离子膜法。.我国氯碱工业存在的问题（1）规模、技术问题目前我国烧碱每套装置的平均规模在40 kt/a左右。只有24家企业达到了100 kt/a规模，布局分散，规模小，与国外大型烧碱企业差距大，国外氯碱企业的集中度相对较高，日本、欧盟的前5家企业分别集中了它们烧碱生产能力的50%，美国的5家大公司集中了美国烧碱生产能力的80%，而我国前5家企业的生产能力不到全国总生产能力的16%，装置规模小，效益自然差距

19、很大。近几年，我国的氯碱生产工艺虽然有了较大变化，采用先进生产工艺的生产装置逐年增加，但是，总的来说，生产工艺与国外相比相对落后，再加上其他的一些因素，生产成本普遍偏高。目前我国的烧碱生产中，电解法产量已占总产量的99.3%，苛化法仅占0.7%。在电解法烧碱中，隔膜法烧碱产量占74.0%，离子膜法烧碱所占比例占到25.9%，水银法烧碱下降仅为0.1%。（2）氯与碱平衡问题氯与碱的平衡是氯碱工业发展的关键，在20世纪80 年代，是以碱定氯，通常把氯气作为生产烧碱的副产品；而到了20 世纪90年代，由于氯产品的应用越来越广泛，氯碱工业逐步发展为以氯定碱，烧碱逐渐被一些业内人士称为副产品了。近十几年

20、来由于我国氯碱工业的盲目扩建，使烧碱产能增长过快，而下游相关产业发展滞后，氯与碱的需求不平衡问题越来越突显。而且国内市场上氯产品需求旺盛，而烧碱市场疲软，目前我国成为世界上唯一有烧碱过剩需要出口，却需要大量进口氯产品的国家，估计今后这种氯与碱的供求不平衡还将会继续进一步扩大。显然，氯产品的发展是今后氯碱工业所必须关注的一个重要问题，氯产品的开发与生产成为企业今后主要的效益增长点，也是氯碱生产中决定企业经济效益和技术水平的最关键的因素之一，氯产品的生产与发展对氯碱行业的氯碱平衡起着决定性的作用。我国的氯碱工业目前已开始由建国初期的以碱为主的产品结构转向以氯为主的产品结构的新的发展时期。目前国内氯

21、产品市场呈现出需求旺盛而国内生产供应不足的现象，为数不少的氯产品全部或大量从国外进口。因此，如何合理开发生产氯产品，搞好氯碱平衡是当前需深入研究和认真探讨的重要课题 （3） 氯产品的结构问题目前我国的氯产品主要有无机氯产品和有机氯产品。我国氯产品开发与生产最近几年有了很大发展，但是，与国外发达国家相比，我们的差距还相当大。从耗氯结构来看，我国的无机氯产品的耗氯量始终占据全部氯产品耗氯量的主导地位，虽然从1983年我国停止生产耗氯量占12%左右的“六六六”原粉商品后，聚氯乙烯树脂的耗氯量有所增加，尤其20世纪90年代中期，我国开始大力推广使用塑料建材，限制使用木材，使建筑行业以塑代木、以塑代钢得

22、到迅速发展，从而推动了聚氯乙烯行业的发展。尽管如此，我国的无机氯产品的耗氯量依然占据我国氯产品耗氯总量的54%（包括盐酸和其他无机氯化物），其余46%用于生产有机氯化物（包括聚氯乙烯、氯乙酸和氯丁橡胶等）。生产聚氯乙烯耗氯量约占氯总消耗量的22%。在耗氯结构这一点上，国外一些发达国家与我国完全不同。美国1995年有机化学品的耗氯量占其整个氯产品耗氯量的76.6%，而无机氯产品仅占12.8%；西欧1995年有机氯产品的耗氯量占其整个氯产品耗氯量的84.1%，无机氯产品耗氯量占氯产品耗氯总量的9.6%；日本1995年有机氯产品耗氯量占整个氯产品耗氯量的55%，无机氯产品耗氯量占整个氯产品耗氯量的9

23、.6%。和国外发达国家相比，我国的有机氯产品所占比例小，但这并不说明我国有机氯产品需求少，事实上，我国这几年进口的有机氯产品占国内总用氯量的20%以上。造成我国有机氯产品大量进口的主要原因在于国内原料路线及生产工艺落后，生产规模小，产品成本高和质量差，竞争不过进口产品。 1.4.2 世界氯碱工业的发展现状（1）世界氯碱工业生产能力及其分布世界氯碱工业中烧碱、氯气的生产能力1993年至1996年稳定在年产4800万吨左右。其中烧碱年产量约4000万吨，美国和欧洲约2500万吨/年，日本400万吨/年。1997年世界烧碱生产能力有所增长，约为5075万吨，产量约为4340万吨，2000年预测生产能

24、力约为5189万吨，产量约为4548万吨，一些老装置将被关闭。美、日、欧三个地区大体上占世界总产量的73%，预计到2000年美国和欧洲的烧碱产量为2170万吨，由原来占63%的比例降为48%。日、美、西欧作为全球氯碱工业的基础，形成三足鼎立之势，引导世界氯碱行业发展的潮流，主宰着氯碱产业的价格动向，平衡动向，是氯碱生产的原动力，这种状况将持续到2000年。（2）西方发达国家氯碱工业的发展趋势： 第一，以技术改造为手段，向节能降耗发展。 世界先进国家大多数彩用离子膜法生产烧碱，日本离子膜法工艺占88%，而我国仅占15%不到。第二，以联合兼并等方式，向大型规模发展。 美国麦道化学、OXY Chem

25、ical、PPG三公司烧碱产量所占全国比例高达65%；前四大氯碱工业企业的产量占全国总产量的80%。而我国烧碱企业有220多家，厂多规模小，布局分散，经营条件差，前四大氯碱工业企业的产量仅占全国总产量的15%，因此，影响了我国氯碱工业企业在国际市场上的竞争力。第三，发展以氯碱为原料的项目，确定精细化工发展战略。美、日、欧大型氯碱企业产品结构向精细化工升级，其长远战略就是发展精细化工，不断提高产品精细化率。英国ICI公司、德国拜耳公司、美国麦道化学公司、日本旭化成公司，转向生产化工、生命科学、电子化工材料、信息化学品、功能高分子等高科技精细化工领域，这些公司2000年产品的精细化率将超过50%。

26、二、原盐及盐水溶液的性质（一）盐的性质（1）原盐的来源世界上的盐大部分存在于海水中，海洋中氯化钠的浓度平均为33-36 g/l。由于地壳变化，海洋的一部分分离内陆海，经过亿万年的自然蒸发，形成盐湖（如大盐湖和死海）和盐池。其沉积在地下的就成为岩盐（矿盐）。因此原盐有海盐；湖盐；井盐和矿盐四种。（2）各国的原盐组成原盐的质量因产地和生产方法的不同，质量不一。就NaCL而言，湖盐质量最佳，NaCL96-99%；井矿盐次之，NaCL93-98%；海盐一般含水分2-4%；NaCL91-95%。海盐的钙镁最高，但重金属离子则低于湖盐或井矿盐。我国原盐的组成见表表中国原盐组成1品种产地NaClCa2+Mg

27、2+SO42H2O水不溶物 海 盐河北长芦94.470.170.130.382.400.14辽宁复州湾93.310.220.140.653.830.96山东青岛94.210.210.110.623.700.15江苏淮北93.030.120.200.754.070.04浙江梅山93.270.140.0.160.294.0福建莆田90.880.120.270.55海南莺歌93.950.170.070.364.00.97湛江马留84.660.170.689.40湖 盐内蒙雅布赖99.050.070.020.210.1050.43内蒙古兰泰96.850.360.031.270.530.60青海茶卡97

28、.560.270.050.670.480.41新疆盐湖96.380.110.040.990.640.65井矿盐四川自贡97.940.180.040.350.790.14四川五通桥96.820.270.010.31安徽宣城92.700.370.160.40.285.4湖北应城94.600.100.03（3）原盐的物理性质纯盐味为氯化钠，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。散重为0.9-1.1/l(确定原盐仓库容积时，堆放重度按1/l计算)。熔点800.8；沸点1465；硬度2.5；折射率1.544；比热容0.853J

29、/(g)；熔解热517J/g；临界湿度（20）75.3%；在1纯水中的熔解热为3.757kJ/。（二）盐水的物理性质氯化纳在水中的溶解度氯化纳易溶于水，温度升高，氯化纳在水中的溶解度略有增加，不同温度下氯化钠在水中的溶解度见下表温度，溶 解 度温度，溶 解 度%g/l%g/l-625.48305.45026.89319.2026.34316.26027.09320.5102635316.77027.30321.82026.43317.28027.53323.33026.56317.69027.80325.34026.71318.110028.12328.0氯化纳水溶液的密度盐水溶液的密度随着所

30、溶盐量的增多而加大。在20时，不同浓度的盐水溶液的密度见下表NaCl浓度密度，g/cm3NaCl浓度密度，g/cm3%g/l%g/l551.71.0345222561.163910107.11.0707232701.172215166.31.1087242841.1804182041.1319252971.1888202301.1478263111.1972212431.155926.23151.2000氯化纳溶液的体积比热 （单位：千卡/升）重量%温 度010203040506001.0061.0020.9770.9930.9910.9890.98620.9810.9830.9850.986

31、0.9860.9850.98340.9730.9740.9760.9770.9760.9760.97460.9660.9670.9680.9600.9680.9670.96580.9600.9610.9610.9610.9600.9590.957100.9540.9550.9560.9560.9540.9520.950120.9500.9500.9510.9490.9480.9460.944140.9460.9460.9470.9450.9430.9420.940160.9440.9440.9440.9420.9400.9380.937180.9420.9420.9420.9400.9380.

32、9360.934200.9410.9400.9380.9380.9360.9340.931220.9400.9390.9380.9360.9340.9320.929240.9390.9380.9360.9340.9320.9300.927260.9380.9370.9340.9330.9300.9280.925280.9370.9360.9320.9320.9290.9270.924三.工艺流程的确定（一）盐水精制概述原盐是氯碱工业的唯一原料。为了保证氯碱电解槽的正常高效运行，必须连续供应纯净的饱和盐水。各种来源地原盐都含有不同数量的不利于电解过程的杂质，如钙，镁，铁，硫酸盐和重金属离子，以及

33、其它不溶物等。含有钙，镁，铁的盐水进入隔膜电解槽时，钙，铁，镁等离子会在隔膜的碱性一侧与阴极产物氢氧化钠反应，生成氢氧化钙，氢氧化镁，氢氧化铁沉淀，堵塞隔膜，降低起渗透率，减少阳极液的流量，使电解液浓度升高，以致降低电流效率，缩短隔膜的使用寿命，影响隔膜电解槽的正常运行，并消耗生成的氢氧化钠。铁离子会使氯中含氢量增加，形成危险因素。硫酸根是原盐或卤水中的主要阴离子，虽然不影响金属阳极电解槽的性能，但含量过高时，促使OH在阳极放电,产生新生态氧,加速石墨阳极的耗蚀与损坏,生成的二氧化碳,还影响氯的纯度.另外,硫酸根的含量过高,会降低NaCl的溶解度,硫酸钠还会因为温度的变化在盐水中结晶,堵塞盐水

34、管路.痕量的钼,钒,镍,钨,铬,钴,等重金属离子在汞阴极电解槽的流动水银中析出,并逐渐积累,形成流动性极差的汞膏(高汞剂)聚集在水银电解槽的电解室的底板上,影响水银的正常流动,同时还会降低汞阴极上的氢释放电位,而在氯气中产生危险数量的氢.原盐,卤水或化盐用水中有时含有铵离子或有机氮化合物,在电解槽中会被氯转化为极易爆炸的NCl3,伴随氯气在液氯工序聚集而可能发生爆炸.离子交换膜电解槽使用的盐水对于杂质的要求更为严格.因为金属氢氧化物在离子交换膜中沉积,会导致其性能急骤下降,甚至破坏离子交换膜而影响正常生产.氯碱生产过程中,由于工艺特点,隔膜法在电解液蒸发浓缩时生成大量的回收盐和碱性盐水,需要加

35、以利用.水银法和离子交换膜发都有饱和氯气的淡盐水从电解槽流出,均需脱除氯气并通过固体盐层成为饱和盐水后,才能循环使用.在卤水丰饶而不易获得固体盐的地区,有时采用联合法生产.即同时设置隔膜法和水银法装置,利用隔膜法碱液蒸发浓缩时所得的固体盐,重新饱和水银电解槽脱氯后的淡盐水,以满足水银法对固体盐的需要。近年来也有隔膜法与离子交换膜法联合生产的，其流程示意图如图。这种流程的优点是蒸发回收的固体盐不直接用于离子交换膜电解槽，防止硫酸盐等杂质在离子交换膜电解槽的盐水中积累。二次精制离子膜电解槽隔膜电槽重饱和脱氯蒸发50%烧碱产品蒸发一次精制原盐质量较差时，盐水精制过程中会有相当数量的盐泥（CaCO3,

36、 Fe(OH)3,Mg(OH)2及水不溶物）排出，需经充分洗涤，并利用洗泥后的回收盐水（洗泥水）以节省原盐。对于水银法的盐泥，回收水银后，剩余的渣滓中还需加入少量硫化钠，使残余的微量汞生成HgS，然后再经混凝土固化成块，再排入远洋深海，以免损害农田，污染水源及环境。通常盐水工序的基本建设投资约占氯碱厂总投资的5%-10%，但是原盐费用占生产成本费用的20%-30%，是仅次与能源的主要费用。由于每生产1吨烧碱（100%,NaOH）和0.88吨氯约消耗1.5-1.6吨（理论值为1.462吨）原盐（100% NaCl）。为了节省运输费用，氯碱厂址多选在原盐资源的附近，或具有盐矿，盐井的地面上。总之，

37、盐水工序是保证氯碱厂正常生产，取得经济效益的重要工序。其任务是通过固体盐的溶化，粗盐水的化学精制，沉淀及不溶物的沉降，精制盐水的过滤与中和，供应符合电解槽需要的高纯度的饱和盐水，并合理处理盐泥，尽量减少对于生态环境的影响。（二）流程介绍盐水精制大致上经过化盐、精制澄清、过滤、重饱和及预热，中和以及盐泥洗涤处理等过程，制得纯净的精制盐水供隔膜电解槽使用。概述如下： 用抓斗吊车从盐库内运送原盐，计量后，送入盐斗，经皮带运输机加入化盐桶内。通过自动开关控制皮带运输机的运行，以便化盐桶内盐层高度经常维持在2.5m以上。来自蒸发工段的回收盐水以及来自洗泥桶的洗泥水等在配水槽内配成化盐水，由泵送往化盐桶化

38、盐，化盐水经桶底分配管均匀流出，通过盐层逆流而上，溶解原盐成为饱和的粗盐水，从化盐桶上部溢流出来。经反应器与精制剂反应是粗盐水中的杂质离子生成不溶物而分离出来。为了保证反应完全，严格控制碳酸钠的量大于理论用量。带有悬浮沉淀物的粗盐利用位差流入澄清桶的中间筒，与此同时，加入苛化麸皮作为助沉剂，使细小的沉淀凝聚为较大的絮团，借重力作用向下沉到桶底，澄清的盐水则上升并从澄清桶的溢流堰溢流出来，进入重力式沙滤器，盐水通过颗粒大小不一的石英砂和软石层，其携带的细微悬浮颗粒被截留。过滤后清盐水中悬浮物的含量可降低1ppm以下。再经预热器预热到70度左右，进入重饱和槽。通过蒸发回收盐层，得到含NaCl320

39、g/l以上的重饱和精盐水，再经预热器加热到80度以上，进入中和罐用盐酸中和到pH为7-8，然后在精盐水贮槽内贮存，一般贮存量可供12小时使用。通过精盐水泵送往电解工序。 澄清桶底部的盐泥泥由浆泥耙集中后，定期排入泥浆中间槽，由泥浆泵送到三层洗泥桶，利用蒸发工序送来的蒸气冷凝水洗涤，回收盐泥中的氯化钠。洗泥水进入洗泥水贮槽与淡水混合后送化盐桶配水桶用来化盐。洗涤后的盐泥在自动板框式压滤机内压滤，得到含NaCl 5.0%左右（盐水的NaCl浓度小于2g/l）的盐泥滤饼，并供进一步加工利用或作为填充物废弃。通常盐水工序设置一个盐水回收池，处理盐水系统任何失常，盐水泥浆或不合格的盐水送到回收池内，上部

40、澄清的盐水回收化盐，下部的盐泥送往洗泥桶，以保证盐水的质量减少原盐的损失。皮带输送机铲车下料斗化盐桶精制反应器重饱和槽砂滤器澄清桶换热器预热器中和槽三层洗泥桶盐泥中间槽化盐水泵泥浆泵精盐水贮槽板框式压滤机精盐水泵配水槽 （三）工艺条件该公司氯碱生产采用的是湖盐.由于原盐中含有离子Ca2+、Mg2+等杂质离子,直接影响了盐水质量,而盐水质量好坏不仅制约着现有精制工艺和设备能力的发挥, 更主要的是影响电槽的使用寿命及技术经济指标的实现。该公司粗盐水中悬浮物含量较高,一直是困扰生产的重要难题,隔膜法制碱进槽盐水Ca2+、Mg2+总量的行业标准为不大于6 mg/l ,而该公司粗盐水中的Ca2+、Mg2

41、+总量平均在10mg/l 以上,尤其是其中镁离子含量过高, 由于其反应形成的Mg(OH)2胶状絮凝物难以沉降和过滤,使隔膜电解槽的隔膜易堵塞,造成槽电压过高、电流效率下降、运转周期缩短,影响了正常的修槽(除槽) 周期, 每年需投入大量的人力、物力抢修电槽;另外离子膜二次盐水的精制工序由于一次盐水质量太差而造成盐水过滤器反洗频繁,效率下降。所以提高盐水质量、改善隔膜碱生产的技术经济指标,降低生产成本,将是我们在盐水生产工艺上进行革新的重点。厂区所在地的气象资料1 空气动力学条件基本风压35kgf/;长年风向：西南风年平均风速2m/s; 年最大风速15.7m/s2 降水量年平均降水量362mm；积

42、雪厚度13cm；3大气压春季平均大气压;夏季平均大气压；秋季平均大气压；冬季平均大气压；4气温年平均气温3.1；年平均最高气温11.5年平均最低温度-4.1；绝对最高气温29.3绝对最低气温-27.6；5湿度年最大绝对湿度21.1mba；年平均绝对湿度6.1mba年平均相对湿度55%6水文及地质条件地下水的温度 夏季平均15；夏季最高25；冬季平均4；冻土层厚度1.3m；地震基本烈度为7度该厂位于海拔2400米的西宁盆地北缘北川河冲积平原上。装置区地势平坦，地形大致为西北高，东南低平均坡度为1%-2% 。（四）工艺分析 原盐经皮带运输机送入溶盐桶，用各种含盐杂水、洗水及冷凝液进行溶解。饱和粗盐

43、水经加热后流入反应槽，在此加入精制剂烧碱、纯碱，再进入混合槽加入助沉剂（苛化淀粉或聚丙烯酸钠），自流入澄清桶。清盐水溢流到盐水过滤器（自动反洗式砂滤器）。出来的精盐水经预热器加热到，送入重饱和器，在此以蒸发析出的精盐使盐水中的氯化钠增浓至的饱和浓度。饱和精盐水经加热后进入调节槽，加入盐酸调整到值为（酸性盐水时），送入进料盐水槽，再用泵经盐水流量计分别送入各台电解槽的阳极室。（a）原盐溶化原盐溶化在化盐桶内进行。化盐桶为一圆柱体设备，立式钢制内衬橡胶。 化盐时，原盐的溶解是固相盐向盐水扩散传质过程。从查得的数据分析证实，液膜的扩散速度非常快，属于固相膜扩散控制过程。为简化计，避开烦琐的颗粒表面积

44、，粒度分布等计算，采用宏观反应动力学原理，控制总括原盐溶解时间，也就是控制原盐在化盐桶内的停留时间，而其它推动力等尽量保持一致。该厂查定数据表明，对一般颗粒的湖盐而言，停留时间为20-30min，平均为25 min。为安全计，选用30min，以保证满足饱和的条件。（b）盐水精制及精制剂的选取 原盐溶解后的粗盐水中含有钙、镁、硫酸根等杂质，对电解有害。一般用 加入精制剂的方法使杂质成为溶解度很小的沉淀而分离除去。a. 钙离子一般是以硫酸钙或氯化钙的形式存在于粗盐水中，精制时，向粗盐水中加入碳酸钠溶液，使盐水中的Ca2+生成不溶性的碳酸钙沉淀，其化学反应为Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3+ 2NaCl ; 25时，CaCO3的浓度积为。若加入超过理论用量的0.8g/l时，反映在15分钟内完成90%，在不到1小时的时间内就能完成并使溶解的钙离子浓度降低的1ppm以下，不同温度下，浓度为310g/l NaCl的盐水中CaCO3 的溶解度与过量的NaCO3的关系如下图所示；设