年产5万吨烧碱工艺流程初步设计.docx
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年产5万吨烧碱工艺流程初步设计
年产5万吨烧碱工艺流程初步设计
北京化工大学 毕业设计 年产5万吨烧碱洗涤工艺设计 学 院继续教育学院 专业名称 化工工艺 班 级 11化工班 姓 名 毛宏秀 指导教师 王广菊 诚信承诺书 本人郑重承诺:
我所呈交的毕业设计《年产5万吨烧碱洗涤工艺设计》是在指导教师的指导下,独立开展研究取得的成果,文中引用他人的观点和材料,均在文后按顺序列出其
目录 第1章烧碱的制备工艺简介............................................4 整流................................................................5盐水精制............................................................5电解................................................................6氯氢处理............................................................7液碱蒸发............................................................8固碱产生............................................................8 第2章烧碱生产概述...................................................9 烧碱生产的主要方法..................................................9氢气的性质及其用途................................................9物理性质........................................................9化学性质........................................................9氢气的用途......................................................9烧碱氢气处理的目的.................................................10烧碱氢气处理的工艺流程.............................................10烧碱烧碱氢气处理工艺流程简图.......................................11烧碱氢气处理中的工艺指标...........................................11第3章工艺计算.......................................................12一段洗涤塔的物料衡算...............................................12一段洗涤塔的物料衡算基准......................................12一段洗涤塔的储存槽氢气中水冷含量.........................12一段洗涤塔的物料衡算计算.......................................13一段洗涤塔热量衡算.................................................14入塔气体带入热量...............................................15 冷却水带热量...................................................15出塔气体带出热量...............................................15一段洗涤塔的热量守恒的计算.....................................16一段洗涤塔热量衡算.............................................16二段洗涤塔的物料衡算...............................................17物料衡算的计算依据.............................................17物料衡算的计算.................................................17二段洗涤塔的热量衡算...............................................18二段进塔气体热量的计算.........................................18冷却水带出热量的计算...........................................18二段出塔气体热量的计算.........................................19二段洗涤塔的热量守恒的计算.....................................19二段洗涤塔热量衡算表...........................................24气体中氢气含量的计算...............................................20气体中氢气含量的计算...........................................20干气体中氢气的百分数...........................................20第4章主要设备的工艺计算...........................................21一段洗涤塔的相关计算...............................................21一段洗涤塔的气体流量的计算.....................................21一段洗涤塔的冷却水喷淋量及管经的计算...........................22一段洗涤塔塔经的计算...........................................23一段洗涤塔塔高度的确定.........................................26喷嘴输送的确定.................................................26一段洗涤塔管经的计算...........................................26二段洗涤塔的相关计算...............................................27二段洗涤塔进塔气体和出塔气体流量的计算.........................27,2二段洗涤塔冷却水喷淋量及管经的计算.............................27二段洗涤塔塔经的计算...........................................28二段洗涤塔高度的确定...........................................31 二段洗涤塔的喷嘴数的确定......................................31二段洗涤塔气体进口管经和出口管经的计算........................31氢气缓冲罐的计算..................................................32 附录....................................................................33
北京化工大学毕业设计 二次盐水精制:
二次盐水精制采用螯合树脂塔进行吸附。
图3盐水二次精制流程图 一次盐水工段送来的一次精制盐水中钙、镁等离子可以被螯合树脂选择性吸附,而吸附的饱和树脂可用盐酸、氢氧化钠进行再生,从而使树脂达到重复使用的目的。
盐水精制工序的能耗主要是加热溶解固体盐的蒸汽和动力电耗,它们分别约占吨碱电耗和吨碱汽耗的%和12%。
因此,在此工序,节能措施主要是如何利用工厂的余热来加热溶解固体盐,而采用盐水自流流程无疑也会节约动力电消耗。
电解 盐水二次精制后,添加部分淡盐水经阳极液进料总管以及软管送入各单元槽的阳极室中。
阳极液电解产生淡盐水和氯气,经阳极分离器后,氯气从淡盐水中被分离出来送氯气处理工序,淡盐水流到淡盐水循环槽泵送去脱氯塔。
3 北京化工大学毕业设计 图4精制盐水电解示意图 图5电解反应方程式 能耗主要是电解直流电耗,影响直流电耗的因素是槽电压和电流效率,直流电耗 与槽电压成正比,与电流效率成反比。
因此,降低电解槽的槽电压和提高电流效率是电解工序的主要节能途径。
氯氢处理 氯气处理工序均包括氯气洗涤、冷却除雾、干燥、压缩;氢气处理均包括氢气洗涤、压缩、脱氧、干燥。
离子膜法制碱时,建议氯气处理工艺方案:
湿氯气经氯水洗涤,钛管换热器,氯气除盐、降温后经一段填料塔、二段泡罩塔干燥,使氯气含水量≤50wtppm,氯气输送选用大型离心式氯气压缩机。
通常根据氯气压缩机压力的不同,将氯气液化方式分为高压法、中压法和低压法三种。
高压法消耗冷冻量少,不需要制冷机,能耗低。
但对氯气处理工艺、氯气输送设备的要求高,增加投资费用。
因此,国内一 4 北京化工大学毕业设计 般采用中、低压液化方法生产液氯。
如下图所示。
建议氢气处理方案:
选择氢气洗涤塔直接洗涤冷却降温、列管换热器间接冷却,水环式氢气压缩机输送。
图6电解后氯气处理示意图 1-氯气洗涤塔;2-鼓风机;3-Ⅰ段冷却器;4-Ⅱ段冷却器;5-水雾捕集器; 6-填料干燥塔;7-泡罩干燥塔;8-酸雾捕集器;9-氯压机 1.5液碱蒸发 将电解槽生产的液碱通过蒸发系统用蒸汽加热将一部分水蒸出,并将绝大部分盐预热物料至沸点所需热量;
(2)蒸发水分所需热量;(3)碱液的浓缩热;(4)氯化钠析出结晶热; 第2章烧碱生产概述烧碱生产的主要方法简介 目前烧碱生产方式主要采取:
水银电解法、隔膜电解法、苛化法、离子膜法三种方法制烧碱。
我国主要采取隔膜电解法和离子膜电解法。
在这次年产5万吨烧碱氢处理工序初步设计中我采取的是隔膜法制烧碱的氢气处理方法。
隔膜法电解总反应方程式:
2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑ 氢气的性质及其用途 物理性质 760mmHg时为/l,沸点为-℃;结晶温度是-℃;与空气之比重是或?
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在水中溶解度很小,标准状态下溶于水中之氢气体积为。
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