毕业设计——HE-2 的蒸汽的进口和料液的出口位.doc

注:带控制点的流程图中:HE-2的蒸汽的进口和料液的出口位置交换一下;且蒸汽混合器的出口应在其中下部分;且各罐体下部都应该有排液口; 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，降低能耗始终是电解法的核心问题。因此，提高电流效率，降低槽电压和提高大功率整流器效率，降低碱液蒸发能耗，以及防止环境污染等，一直是氯碱工业的努力方向。隔膜法于1890年在德国首先出现，为了连续有效地将电解槽中的阴、阳极产物隔开，1890年德国使用了水泥微孔隔膜来隔开阳极、阴极产物，这种方法称隔膜电解法。以后，改用石棉滤过性隔膜，以减少阴极室氢氧离子向阳极室的扩散。这不仅适用于连续生产，而且可以在高电流效率下，制取较高浓度的碱液。1892年美国人H.Y.卡斯特纳和奥地利人C.克尔纳同时提出了水银电解法，其特点是采用汞阴极，使阴极的最终产物氢氧化钠和氢气，不直接在电解槽而在解汞槽中生成，以隔离两极的电解产物。这种方法所制取的碱液纯度高、浓度大。1897年英国和美国同年建成水银电解法制氯碱的工厂。20世纪以来，水银法工厂大部分沿用水平式长方形电解槽，解汞槽则由水平式改为直立式，目的在于提高电解槽的电流效率和生产能力。隔膜法电解槽结构也不断改进，如电极由水平式改为直立式，其中隔膜直接吸附在阴极网表面，以降低槽电压和提高生产强度。立式吸附隔膜电解槽代表了20世纪60年代隔膜法的先进水平。第一台水银法电解槽是在1892年取得专利。这不仅适用于连续生产，而且可以在高电流效率下，制取较高浓度的碱液。食盐电解工业发展中的困难，首先是如何将阳极产生的氯气与阴极产生的氢气和氢氧化钠分开，不致发生爆炸和生成氯酸钠，以上两种生产方法都成功地解决了这个难题。前者以多孔隔膜将阴阳两极隔开；后者则以生成钠汞齐的方法使氯气分开。这样，就奠定了两种不同的生产工艺的基础，并一直沿用到现在[2]。 隔膜法制得的碱液，浓度较低，而且含有氯化钠，需要进行蒸发浓缩和脱盐等后加工处理。水银法虽可得高纯度的浓碱，但有汞害。因之离子膜电解法（简称离子膜法）应运而生。u PonT公司开发了化学性稳定的，用语宇宙燃料电池的全氟磺酸阳离子交换膜，即Nafion膜。为离子膜法电解食盐水溶液的工艺的工业化铺平了道路。1.1.2氯碱工业的特点 氯碱工业的特点除原料易得、生产流程较短外，主要还有三个突出问题: （1）．能源消耗大 氯碱生产的耗电量仅次于电解法生产铝．按照目前国内生产水平，每生产1吨100％烧碱需耗电2580度，耗汽5吨，总能耗折标准煤为1.815吨。1988年我国氯碱工业用电量占全国总发电量的1.5％。因此，电力供应情况和电价对氯碱产品的生产成本影响很大。重视选用先进工艺，提高电解槽的电、能效率和碱液蒸发热能的利用率，以降低烧减的电耗和蒸汽消耗，始终是氯减生产企业的一项核心工作[3]。 （2）．氯与碱的平衡 电解食盐水溶液时，按固定质量比例(1:0.85)同时产出烧碱和氯气两种产品。在一个国家和地区，对烧碱和氯气的需求量不一定符合这一比例。因此就出现了烧碱和氯气的供需平衡问题。。在一定情况下，发展中国家在工业发展初期用氯量较少。由于氯气不宜长途运