化工毕业设计书离子膜法制烧碱课程设计书.docVIP

目录 1 概述 1 1.1氯碱工业及其重要性 1 1.1.1氯碱工业发展简介 1 1.1.2氯碱工业的特点 2 1.1.3氯碱工业在国民经济中的地位 3 1.1.4国内氯碱的现状和发展 4 1.2烧碱的生产 6 1.2.1隔膜法制碱及水银法制碱 6 1.2.2离子交换膜电解及其特点 6 1.2.3制固体烧碱 8 2 工艺说明 11 2.1概述 11 2.2生产原理 11 2.2.1离子膜烧碱片碱工段概述 11 2.2.2下降的沸腾传热过程 11 2.3工艺流程及其简述 13 2.4除水及附属设备说明 13 2.4.1预浓缩 13 2.4.2最终浓缩器 13 2.4.3其它控制回路 14 2.4.4 EV—1、 EV—2旁路 14 2.4.5主体设备及其用材 14 2.4.6烧碱管路 14 2.4.7分配装置D—1 14 2.4.8熔盐碱管 15 2.4.9制片碱 15 2.4.10抽气系统 15 2.5主要设备的选定说明 15 2.5.1 蒸发器 15 2.5.2 浓缩器 15 2.5.3片碱机 15 2.5.4 熔盐炉 15 2.6生产能力计算 16 2.6.1以100%NaOH为基准的生产能力 16 2.6.2原材料及产品主要技术规格 16 2.6.3片碱规格 16 2.6.4原材料、动力消耗定额及消耗量 16 2.6.5加热盐—HTS 17 2.6.6进料溶液规格 17 2.6.7蒸汽 17 2.6.8天然气 17 3 蒸发工段计算过程 18 3.1试差计算 18 3.1.1工艺简图 18 3.1.2总的蒸发量 18 3.1.3估算各效溶液的沸点和有效温差 19 3.1.4由于溶液沸点而引起的温度差损失 20 3.1.5由流动阻力引起的温度差损失 20 3.1.6各效料液的温度损失和有效温度差 20 3.1.7各效烧碱溶液的温度 21 3.1.8各效的能量衡算 21 3.2迭代计算 23 3.2.1迭代流程图 23 3.2.2迭带计算最终结果 23 3.2.3各效加热流体的温度 25 3.3蒸发面积的计算 26 3.3.1各效总传热系数的假定 26 3.3.2各效蒸发面积的计算 26 3.4物料衡算和能量衡算 27 3.4.1物料衡算 27 3.4.2能量衡算 27 4 片碱工段主体设备设计 29 4.1各效蒸汽的体积流量 29 4.2各效加热蒸气上升速度 29 4.3液膜厚度的确定 30 4.4蒸汽接管 30 4.5冷凝水出口接管 31 4.6料液进出管口的确定 31 4.7封头及法兰的选用 33 4.8 U形膨胀节 33 4.9管板的设计 34 4.10支座的设计 35 4.11蒸汽冷凝器的设计 35 4.12折流板的设计选用 36 4.12.1折流板的布置 36 4.12.2折流板的选用 37 4.13防冲板的位置和尺寸 37 4.14液体分布器 37 4.15除沫器 38 4.16 分离室的高度H 38 4.17三效主体设备设计 38 4.17.1总的燃烧热 39 4.17.2 HTS物性确定 39 4.18设备一览表 41 5 设 计 评 述 42 6 参考文献 43 7 致 谢 45 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、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。氯碱工业是基本无机化工之一。主要产品是氯气和烧碱（氢氧化钠），在国民经济和国防建设中占有重要地位。随着纺织、造纸、冶金、有机、无机化学工业的发展，特别是石油化工的兴起，氯碱工业发展迅速。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。 生产烧碱和氯气有着悠久的历史，早在中世纪就发现了存在于盐湖中的纯碱，以纯碱和石灰为原料制取NaOH的方法即苛化法： 因为苛化过程需要加热，因此就将NaOH称为烧碱，以别于天然碱。直到19世纪末，世界上一直以苛化法生产烧碱[1]。 采用电解法制烧碱始于1890年，隔膜法和水银法几乎差不多同时发明。电解食盐水溶液同时制取氯和烧碱的方法（称电解法），在19世纪初已经提出，但直到19世纪末，大功率直流发电机研制成功，才使该法得以工业化。第一个制氯的工厂于1890年在德国建成，1893年在美国纽约建成第一个电解食盐水制取氯和氢氧化钠的工厂。第一次世界大战前后，随着化学工业的发展，氯不仅用于漂白、杀菌，还用于生产各种有机、无机化学品以及军事化学品等。20世纪40年代以后，石油化工兴起，氯气需要量激增，以电解食盐水溶液为基础的氯碱工业开始形成并迅速发展。50年代后，苛化法只在电源不足之处生产烧碱。氯碱生产用电量大，降