化学工程与工艺实习报告范本Word下载.docx

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采用的离子膜电解法。

生产的烧碱可直接销售，经过三效蒸发的生产片碱，加入纯水后循环加入离子膜电解槽中，用于树脂再生剂，氯气可经过洗涤，冷却，干燥，加压液化转化成产品液氯，也可以进一步加工成盐酸，聚氯乙烯等。

氢气可作为生产盐酸的原料，也可作为能源气直接输送到使用部门。

离子膜电解法比隔膜电解法在能耗，产品质量，环境污染等方面具有明显的优势性，且工作环境也进一步提高，以前我国不具备生产离子膜的能力，离子膜仍需依靠进口。

但现在我国已经掌握了离子膜的制造技术，成为世界上第三个国家掌握此技术，对我国的经济发展非常有利。

二、实习内容介绍

1.一次盐水及二次盐水工段简介

神马氯碱公司离叶县的盐矿很近，因此用叶县盐矿直接打过来的盐水既方便又便宜。

由叶县地下盐田化盐后输送过来的300-310g/l的粗盐水溶液首先进入前折流槽，在折流槽的入口处，加入一定量的次氯酸钠溶液，以分解盐水中的藻类等有机物质；

同时在前折流槽的中部加入盐酸，以调节粗盐水中的过碱量。

为使上述反应完全，粗盐水经过前折流槽后还需进入前反应桶。

在前反应桶中，通过不断搅拌，使反应更充分、更完全。

反应完全后的盐水用加压泵经气水混合器送入加压融气罐，并经文丘里混合器与FeCl3充分混合后进入预处理器。

通过加入一定量的压缩空气，使得粗盐水中溶入一定量的空气，可形成气浮效应。

加压罐压力为0.16-0.2Mpa。

盐水从切线方向进入预处理器的凝聚反应室，盐水中的氢氧化镁及其它一些轻质不溶物附在气泡表面上浮到预处理器上面，较重的物质则沉降到处理器底部，清盐水则经溢流管到后折流槽。

盐水进入后折流槽后加纯碱，以除去盐水中的Ca2+，加入亚硫酸钠，以除去盐水中的游离氯。

为了确保反应充分，折流槽后还串联两台后反应桶，并用搅拌器予以充分搅拌，反应后的盐水进入盐水中间槽，并由过滤器进液泵送入HVM膜过滤器进行过滤。

在HVM膜过滤器中，盐水缓慢穿过过滤袋，从过滤器上部清液腔中流出，而盐水中的固体悬浮物则被过滤袋截留在其表面。

经过戈尔膜过滤器过滤后，盐水中固体悬浮物降至≤8ppm。

此时，过滤所得盐水即可送至精盐水贮槽，通过精盐水泵输送，供电解装置使用。

此外，经过滤一段时间后，HVM膜过滤器中的过滤袋表面滤渣达到一定厚度时，HVM膜过滤器进行自动返洗。

在运行一段较长时间后，过滤袋表面会结垢，须在结垢还没有较硬时进行清洗，以防过滤袋硬化损坏。

清洗凯膜过滤器时，先将过滤器内的液体全部排空，并打开过滤器管板上的盲板。

然后将酸液槽中配制的15%左右的盐酸溶液用酸泵（P-510）送入过滤器，要求加入的酸液浸满膜过滤袋，但必须在管板以下。

开启过滤器底部的压缩空气气动阀，用压缩空气鼓泡搅拌45分钟。

基本化学方程式：

CaCl2+NaCO3=CaCO3+2NaCl

CaSO4+Na2C03=CaC03+2Na2SO4

MgCl2+2NaOH=Mg（OH）2+2NaCl

Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCl

2.复极离子膜电解简介

2.1.复极离子膜电解概述

二次精制盐水以一定的流量送往电解槽的阳极室进行电解。

与此同时，纯水加入入槽碱总管，稀释后的碱液进入阴极室。

通入直流电后，在阳极室产生的氯气和流出的淡盐水经分离器分离后，湿氯气送入淡盐水循环槽顶部，湿氯气中的水分被分离，氯气进入氯气总管送到氯氢处理工序，从阳极室流出的淡盐水中一般含：

NaCl200~220g/l,还有少量铝酸盐，次铝酸盐及溶解氧。

一小部分返回电解槽的阳极室，另一部分进入淡盐水循环槽，进入脱氯塔经脱氯后送到界区外。

在电解槽阴极室产生的氯气和浓度为3%左右的高纯液碱，同样也经过分离器分离后，湿氯气送入碱液循环槽顶部，湿氯气中的水分被分离，氯气进入氯气总管送至氯氢处理工序。

32%的高纯液碱一部分作为商品碱出售，或送到蒸发工序浓缩。

另一部分则加入纯水后回流到电解槽的阴极室。

2.2.工艺流程

从树脂塔出来的二次精制盐水经过树脂捕集器后进入精制盐水储罐，再由精制盐水泵送至盐水高位槽，然后自流入电解槽、进入每台电解槽的阳极液进料总管，然后经软管进入每个阳极室，精制盐水在阳极室中进行电解，产生氯气和淡盐水，此时淡盐水的浓度降低，电解后产生的氯气和淡盐水的混合物通过软管汇集排入阳极液出口总管，并在总管中进行气体和液体的初步分离。

淡盐水在淡盐水总管汇集后进入淡盐水循环槽，有淡盐水泵送至脱氯塔，氯气在脱氯塔顶部经过氯气冷却器被真空泵抽走，冷却下来的氯水被送入阳极液排放槽，被分离出的氯气进入氯气总管，脱氯后的淡盐水（加碱32﹪），由脱氯盐水泵送回至一次盐水工段（加亚硫酸钠11﹪），一少部分淡盐水被送回精制盐水管道与精制盐水一同进入电解槽，氯气在氯气总管中汇集后送入淡盐水循环槽顶部，经氯气总管送出界区。

阴极液由碱液高位槽自流入电解槽，进入每台电解槽的阴极液进料总管，然后经软管进入每个阴极室（为了确保碱浓度在规定值，入槽前加入一定量的纯水），碱液在阴极室中进行电解产生氢气和烧碱，点解产生的氢气和烧碱的混合物通过软管汇集排入阴极出口总管，并在总管中进行气体和液体的初步分离，碱液会合后进入碱液循环槽，一部分碱液由碱液循环泵送至碱液冷却器加热至工艺要求温度（82℃-88℃），然后送入碱液高位槽自流入电解槽；

另一部分碱作为成品碱被送至成品碱冷却器进行冷却，冷却后送出界区。

2.3.电解原理

精制盐水在电解槽内，经电解阳极析出Cl2以及NaOH，阴极析出H2，方程式是这样的：

NaCl+H2O

H2

+Cl2

+NaOH

2.4.复极离子膜电解工艺指标

电解槽入口阳极液工艺指标：

入口阳极液酸度：

0.15mol/L

电解槽出口阳极液工艺指标：

NaCl浓度：

210

10g/L

淡盐水pH：

2~5

出口阳极液酸度：

0.0005~0.001

电解出口阴极液工艺指标：

出槽温度：

85~90

碱中含盐：

0.01%

成品碱浓度：

32~32.5%

氯、氢气总管工艺指标：

氯气纯度：

98氯中含氢：

0.4%

氢气纯度：

99%

3.氯氢厂工艺简介

氯氢厂共有三个工段：

盐酸工段、液氯工段和次氯酸钠工段，我们主要了解的是盐酸工段。

3.1盐酸工段

主要任务：

通过调节进入合成炉的氢气与氯气的流量配比，合成合格的氯化氢气体，供聚氯乙烯厂氯乙烯工段作为原料，或用水吸收氯化氢气体，调节吸收水量，制成合格盐酸出售。

工艺流程简述：

来自氯氢处理工段的氯气、氢气，经过冷却器、缓冲器、分配台、调节阀（二合一炉还经过孔板流量计、自控调节阀、快速切断阀）、阻火器进入合成炉灯头混合燃烧，生成氯化氢气体自炉顶排除，经空气冷却器（二合一炉通过浸泡在水槽中的石墨管）进入石墨冷却器，冷却后氯化氢气体通过分配台经过氯化氢预冷器送氯乙烯工段作原料，多余的部分（或氯乙烯工段停车时全部）用水吸收制成盐酸。

氯化氢气体经石墨冷却器冷凝下来的盐酸流入冷凝酸贮槽。

并定时压送到大冷凝酸槽，然后用泵输送到成品贮酸槽。

反应为：

Cl2+H2

2HCl+Q

3.2工艺简要流程图

3.3生产要求及指标

（1）开车具备条件：

90%氯含氢：

氯气压力：

0.11

0.13MPa

氯气纯度：

98%氢含氯：

氢气压力：

0.05

0.079MPa

夹套炉：

炉内含氢：

0.4%合成炉出口含氢:

0.4%水压：

0.3MPa

二合一炉：

炉内含氢;

0.4%合成炉出口含氢：

0.3MPa炉内氢气管含氧：

1%进炉氢气管含氢：

0.4%含氢：

3%

（2）生产控制指标

A、原氯：

纯度：

95%（分析8次/班）含氢：

0.4%

含水：

300ppm

尾氯：

85%含氢：

氯气压力：

0.13MPa

B、氢气：

98%（分析8次/班）含氧：

压力：

0.05~0.079MPa

C、夹套合成炉：

出口压力：

0.026~0.06MPa石墨冷却器进口温度：

108

180

出口压力：

60kPa石墨冷却器进口口温度：

360~400

氯化氢出口温度：

400

D、吸收塔：

出口温度：

50

E、冷却水：

冷却水进口温度：

85

冷却水出口温度：

90~95

水压：

压力：

上部循环水出口温

（3）产品技术指标

氯化氢：

93%（分析8次/班）氢气过量：

5%过氯量：

0.004%

盐酸：

HCl含量:

31%（每小时测一次比重、温度，8次/班）

4.乙炔工段简介

4.1乙炔生成原理

在湿式发生器中电石加入液相水中，即水解反应生成乙炔气体，其反应式如下:

CaC2+2H2O→Ca（OH）2+C2H2↑+13OkJ/mol

由于工业品电石有杂质，在发生器水相中也相应发生副反应，生成磷化氢，硫化氢等杂质气体，其反应式如下:

CaO+H2O→Ca（OH）2+63.6KJ/mol

CaS+2H2O→Ca（OH）2+H2S↑

Ca3N2+6H20→3Ca（OH）2+2NH3↑

Ca3P2+6H20→3Ca（OH）2+2PH3↑

Ca2Si+4H20→2Ca（OH）2+SiH4↑

Ca3As2+6H20→3Ca（OH）2+2AsH3↑

因此，发生器排出的粗乙炔气体中含有上述副反应产生的磷化氢、硫化氢、氨等杂质气体。

水解反应生成大量的氢氧化钙副产物，使系统呈碱性。

由于硫化氢在水中溶解度大于磷化氢，使粗乙炔气中有较多的磷化氢（如数百PPm）及较少的硫化氢（数十至数百PPm），磷化物尚能以P2H4形式存在，它在空气中自燃。

由于湿式发生器温度控制在80℃以上，有双分子乙炔加成反应生成乙烯基乙炔及乙硫醚的可能，这两种杂质一般可达到数十PPm以上。

在85℃反应温度下由于水的大量蒸发汽化，使粗乙炔气夹带大量的水蒸汽。

一般水蒸汽:

乙炔≈1:

1。

4.2影响反应的主要因素

1）电石的粒度：

电石的水解反应是液固相反应，电石与水的接触面积越大，即电石粒度越小时，其水解速度也加快。

有人在较低温度下得到如下的结果。

但粒度也不宜过小，否则水解速度太快，使反应放出的热量不能及时移走，易发生局部过热而引起乙炔分解和热聚，进而使温度剧升而发生爆炸。

粒度过大，则水解反应缓慢，发生器底部间歇排出渣浆中容易夹带未水解的电石，造成电石消耗上升。

因此为了防止事故和保证电石水解完全,所以对电石的粒度有一定的要求。

2）电石的纯度：

电石纯度越高，水解速度越快。

3）水温与水量：

水温高水解速度大,损失小。

但是水温过高又有发生爆炸的危险,因此必须连续通入新鲜水,及时移走反应热和补充被乙炔气带走的水分.但是水量不宜过大,以免过分降低温度,影响水解速度增加乙炔损失。

4）搅拌：

搅拌的目的是破坏反应过程中生成的氢氧化钙对电石的包围,使接触面及时更新,提高水解速度.同时搅拌可使料分布均匀,防止局部过热。

搅拌速度适中,速度过快反应不完全,易排除生电石,速度太慢反应时间长。

5）发生器结构：

发生器的结构（如挡板层数、搅拌转速、耙齿角度等）对电石在发生器中停留时间有较大影响，所以对一定粒度的电石,必须保证其完全水解的停留时间，并使每次电石表面覆盖的Ca（OH）2及时移去，使电石表面与水有良好的接触。

4.3.乙炔清净原理

由于粗乙炔气由于电石内杂质常含有硫化氢、磷化氢、氨、砷化氢等杂质气体。

它们会对氯乙烯合成的氯化高汞催化剂进行不可逆吸附，破坏其“活性中心”加速催化剂活性的下降，其反应如下:

H2S+HgCl2→HgS+2HCl

PH3+3HgCl→（HgCl）3P+3HCl

其中磷化氢（特别是P2H4）会降低乙炔气自燃点，与空气接触会自燃，因此从生产及安全角度上看都必须除去乙炔气中的杂质。

4.3.1清净机理

净制乙炔的方法很多其原理是一样的，即利用氧化剂以氧化除去乙炔中的杂质。

目前多数工厂均采用次氯酸钠液体清净剂。

次氯酸钠分子式:

NaCLO，分子量:

74.5。

在受热时易分解，是一种强氧化剂，有强烈的刺激性对人体有害。

NaCLO作清净剂的原理是:

利用NaCLO的氧化性将乙炔中的硫化氢、磷化氢等杂质氧化成酸性物质而除去，其反应式如下:

PH3+4NaCLO→H3P04+4NaCL

H2S+4NaCLO→4H2S04+4NaCL

SiH4+4NaCLO→Si02+2H20+4NaCL

AsH3+4NaCLO→H3AsO4+4NaCL

清净过程的反应产物磷酸，硫酸等，经过中和塔碱洗中和为盐类，再由废碱液排出:

2NaOH+H2S04→Na2S04+2H2O

3NaOH+H3P04→Na3P04+3H2O

3NaOH十H3AsO4→Na3AsO4+3H2O

2NaOH+Si04→Na3Si04+H2O

2NaOH+CO2→Na2C03+H2O

4.4.生产工艺过程简述

由电石贮运来的装满电石的吊斗送到吊料孔的位置，由电动葫芦将吊斗吊到加料，电石经第一贮斗、第二贮料斗进入乙炔发生器，在乙炔发生器内与废次氯酸钠溶液反应生成乙炔气和电石渣浆，反应温度控制在85土5℃，压力约0.0052MPa（4OmmHg）。

乙炔气由发生器上部输出，经正水封进水洗塔，由废次氯酸钠预冷到45℃左右，再经冷却塔用水喷淋降温到25℃，并洗去乙炔气中的固体杂质，部分乙炔气送入乙炔气柜予以储存、缓冲，部分乙炔气经水环压缩机将乙炔气压缩到一定压力（小于0.lMPa），送入清净塔进一步净化，在清净塔中乙炔被含有效氯0.085-0.10%的次氯酸钠溶液洗涤氧化，除去S、P杂质，再经中和塔被15%的碱液中和掉酸雾。

由中和塔顶出来的乙炔气在乙炔冷却器中冷却到1O℃左右送到氯乙烯合成工段。

乙炔发生器产生的电石渣分别由溢流管和排渣口注入溢流液贮槽和排渣池内，溢流液贮槽内的渣浆用排浆泵打倒环保工序进行处理。

本厂来的30％浓碱存放于浓碱贮槽中，从浓碱贮槽中取一定量浓碱于稀碱配制槽中，加水配制成1.4-1.7％稀碱溶液，由碱泵将稀碱打到稀碱高位槽中，稀碱高位槽中的稀碱再由底部流出，进入文丘里配制器，在文丘里与水、氯气按一定的配比（由转子流量计计量）混合，配制的有效氯含量在0.O5-0.100%的次氯酸钠溶液进入次氯酸钠贮槽，然后由泵打到次氯酸钠高位槽内，次氯酸钠由高位槽底部流出经泵打入2#清净塔内，再打入1#清净塔内，此时由1号清净塔顶流出的有效氯含量低的次氯酸钠由次氯酸钠泵打到水洗塔内起预清净作用，水洗塔底部的废次氯酸钠进入废次氯酸钠贮槽，用废次氯酸钠泵打到乙炔发生器内。

30％的碱液加水配成14-17％的碱液，用配碱泵在中和塔内打循环，当碱浓度低于5％或冬季Na2C03含量>

12％时应换碱，废碱放掉用来中和酸性污水。

4.5.生产工艺条件及生产控制指标

4.5.1生产设备及设备参数

序号

设备名称

工艺条件

单位

控制范围

计量仪表

l

气柜

容量

m3

400-800

报警设定器

2

气水分离器

出口温度

℃

<

40

电流指示仪

3

给料机

电流

A

10

电流表

4

正水封

液面

㎜

100-150

5

逆水封

mm

6

安全水封

140

7

乙炔冷却器

温度

8

乙炔发生器

85±

压力

mmH2O

50-1300

中位

9

水环循缩机

入口压力

mmHg

＞20

U型压差计

出口压力

500

第一贮斗

充N2压力

20-40

充N2时间

＞3

N2纯度

％

N2>

9702<

4.5.2生产工艺参数

控制名称

控制项目

控制目标

取样地点

分析周期

分析法

1

电石

粒度（mm）

50-80

贮运

1次/批

水解法

N2

纯度（％）

N2缓冲罐

1次/hr

吸收法

新NaClO

有效氮（％）

0.085-0.12

NaClO泵入口

滴定法

PH

7-9

显色法

废NaClO

0.005-0.03

1#清净塔

液相出口

中和塔碱液

浓度（％）

14-17

中和塔底部

中和摘定

稀碱

NaOHl.4-1.7

中和滴定

乙炔气

99

乙炔砂封

色谱法

含02（％）

0.1

S、P

无

气相出口处

5.氯乙烯工段

5.1氯乙烯工段简介

（1）工段任务：

将乙炔、氯化氢按一定比例混合，经脱水、预热后进入转化器（氯化汞）合成粗氯乙烯气体，经水洗、碱洗、加压、精馏制得纯度达99.99%以上的氯乙烯单体，供聚合工段使用。

（2）工艺流程简介：

HCl+乙炔—→混合器—→石墨冷却器—→除雾器—→总除雾器—→预热器—→转化器—→冷却器—→除汞器—→组合塔—→水洗塔—→碱洗塔—→汽水分离器—→机前冷却器—→压缩机—→机后冷却器—→全凝器—→尾冷器—→水分离器—→低沸塔—→高沸塔—→成冷器—→单体储罐

（3）主要反应原理：

干燥的混合气进入转化器，在氯化汞触媒的情况下，氯化氢和乙炔反应生成氯乙烯，反应方程式如下：

HCl+C2H2→CH2=CHCl+124.6KJ/mol

其反应机理是乙炔先于氯化汞反应生成中间物氯乙烯氯汞；

C2H2+HgCl2→CCl=CH-HgCl

（4）工艺指标：

合成反应温度：

80

180℃；

冷却器温度：

30

40℃

分子比：

1:

1.05

1.18；

转化器温度：

130℃

石墨冷却器前台：

-8

-12℃；

后台：

-14

-18℃

预热器出口温度：

75

98℃；

压缩机：

0.55MPa

粗氯乙烯纯度：

≥92%；

单体储罐：

0.406MPa

混合器温度：

≤45℃（夏）；

≤30℃（冬）

转化率：

≥99%；

HCl纯度：

≥93%

5.2工艺简要流程图

6.氯乙烯厂聚合工段

6.1工段任务

聚合釜是利用脱盐水、氯乙烯单体、引发剂、分散剂等助剂，在规定的压力、温度下聚合反应生产PVC悬浮液。

聚合反应后的浆料经气提脱析出未反应的单体，将合格的浆料送到离心干燥工段。

回收的氯乙烯气体去气柜，提高单体收率，减少污染。

6.2釜内主要反应原理和化学方程式

氯乙烯悬浮聚合属于非均相的游离基型加聚连锁反应，反应的活性中心是游离基。

单体分子借助于引发剂预热，吸收了一定量的能量而变成活性分子，然后于未经活化的单体分子进行聚合，生成的中间产物仍是活性的，其原有能量并未消失，因此，再进一步与另一个未经活化的单体分子进行聚合，这样连续进行下去，直到能量消失，反应才终止。

再有引发剂的作用下的连锁聚合也称引发聚合。

引发剂是在聚合反应中能引起单体分子