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1、 题目 氯碱一次盐水工段精制分析目录摘 要2前言1第一章 原盐的性质及组成11.1 原盐的性质11.1.1氯化钠在水中的溶解度11.1.2氯化钠水溶液的密度11.1.3盐水的电导率11.2原盐的品种11.3选择原盐的主要标准2第二章 盐水的精制32.1盐水的精制原理32.1.1原盐中杂质对电解的影响32.1.2 盐水精制原理42.2 盐水的精制过程52.2.1原盐的融化52.2.2 粗盐水的精制52.2.3混盐水的澄清和过滤62.3影响精制盐水质量的主要因素62.3.1粗分散相形成状态对澄清效果的影响62.3.2影响盐水浓度的因素62.4影响盐泥压滤的因素72.4.1料液的性质72.4.2压滤
2、的推动力7第三章生产流程及主要生产设备73.1生产流程图73.2主要生产设备-。73.2.1澄清设备73.2.2过滤设备103.2.3洗泥设备12第四章物料衡算134.1 采用符号134.2化盐工序物料衡算13参考文献16致 谢1 摘 要本文所依据的是以氯碱生产一次盐水精制工段为原型。主要介绍了一次盐水的生产原料、产品、精制剂以及精制原理及特点，并计算了年处理量为10万吨的一次盐水生产装置反应系统的物料衡算。依据反应系统的生产特点对主要设备的工艺设计及设备选型进行了叙述，主要按照现场实际，并兼顾工艺控制要求与经济合理性。关键词：一次盐水 反应系统 精制剂 设备选型 前言氯碱工业生产过程中，无论
3、采用海盐、湖盐、岩盐或卤水中的哪一种原料，都含有Ca2+、Mg2+、SO42-等无机杂质，以及细菌、藻类残体、腐殖酸等天然有机物和机械杂质。这些杂质在化盐时会被带入盐水系统中，如不去除将会造成离子膜的损伤，从而使其效率下降，破坏电解槽的正常生产，并使离子膜的寿命大幅缩短。盐水中一些杂质会在电解槽中产生副反应，降低阳极电流效率，并对阳极寿命产生影响。因此，必须除去盐水中的大量杂质，生产满足离子膜电解槽运行要求的精制盐水。本文所设计所依据的是以氯碱生产中一次盐水工段为原型，开工周期为8400小时/年，其中主要以原盐为原料，经过加入精制剂碳酸钠，三氯化铁，烧碱等制得符合电解要求的纯净饱和盐水。 在论
4、文中详细的介绍了一次盐水工段生产的工艺，以及主要的生产设备，以及工艺的更新，并依次进行了物料衡算、主要设备的相关介绍，并根据现场绘制了工艺流程图。设备选型方面主要按照现场实际，并兼顾工艺控制要求与经济合理性第一章 原盐的性质及组成1.1 原盐的性质 原盐的主要成分是氯化钠，化学分子式NaCl，分子量58.5，溶解热为7.25kJ/mol。 纯净的氯化钠很少潮解，工业原盐中因为含有氯化钙、氯化镁及硫酸钠等杂质，极易吸收空气中的水分而潮解结块。1.1.1氯化钠在水中的溶解度 温度对氯化钠在水中的溶解度并不大，但提高温度可加速原盐的溶解速度。不同温度下氯化钠在水中的溶解度见表1。表1 不同温度下氯化
5、钠在水中的溶解度温度0C溶解度%g/l1026.35316.72026.43317.23026.56317.64026.71318.15026.89319.26027.09320.57027.30321.88027.53323.39027.80325.310028.12328.0 1.1.2氯化钠水溶液的密度 氯化钠水溶液的密度随溶液温度的升高而降低，随溶液浓度的增大而增大。不同温度及浓度下，氯化钠溶液的密度见表2、表3。1.1.3盐水的电导率 盐水的电导率随温度、浓度的增大而增大。在不同温度下，不同浓度下盐水的电导率见表4。1.2原盐的品种原盐在大自然中蕴含量巨大，分布面极广。根据来源的不同
6、，原盐主要分为海盐、表2不同温度下26%氯化钠水溶液的密度温度 密度 g/cm3温度密度 g/cm301.20709401.18614101.20254501.18045201.19717601.1747251.19443801.1626301.191701001.1492表3 20 时氯化钠水溶液的密度浓度密度，g/cm3%g/l222561.1639232701.1722242841.1804252971.1888263111.197226.43181.2003井盐、湖盐、矿（岩）盐四大类。就氯化钠的含量而言，湖盐质量最佳，氯化钠含量高达96-99%；井盐，矿盐次之，氯化钠含量在93-98
7、%；海盐的氯化钠含量在91-95%左右，海盐的钙镁含量最高。1.3选择原盐的主要标准（1）氯化钠含量要高，一般要求大于90%。（2）化学杂质要少。钙镁离子总量要小于1%。硫酸根离子小于0.5%； （3）不溶于水的机械杂质要少； （4）盐的颗粒要粗，否则容易结块，给运输和使用带来困难。此外盐的颗粒太细时，会使化盐和澄清操作难以进行。每生产一吨100%的NaOH大约需要1.51.8吨氯化钠（理论值为1.462吨）。因此原盐的质量特别是钙镁离子的含量和比值，会直接影响盐水的质量、精制剂的消耗量和设备的生产能力。表4 不同温度下，不同浓度的盐水的电导率NaCLg/l，20 电导率，-1cm-1温度，2
8、5607080901002300.22690.39220.43920.48650.53140.58182400.23060.39950.44800.49650.54500.59352500.23420.40650.45620.50600.55570.60542600.23760.41320.46450.51510.56600.61642700.24090.41950.47230.52310.57550.62592800.24380.42590.47950.53230.58420.63552900.24640.43160.48600.53890.59300.64563000.24850.4374
9、0.19140.54580.60050.65583100.25000.44180.49580.55080.60680.66383200.25080.44410.49830.55370.61030.6680 第二章 盐水的精制2.1盐水的精制原理2.1.1原盐中杂质对电解的影响 （1）Ca2+、Mg2+的影响 如果盐水中Ca2+、Mg2+不除去，则在电解过程中Ca2+、Mg2+将在阴极侧与电解产物氢氧化钠发生反应，生成难溶解的氢氧化钙和氢氧化镁沉淀。这样不仅消耗了氢氧化钠，而且这些沉淀物还会堵塞电解槽碱性一侧隔膜的孔隙，降低隔膜的渗透性，造成电解液碱浓度升高，电流效率下降和槽电压上升等现象。从而
10、破坏了电解槽的正常运行，缩短隔膜的使用寿命。 （2）SO42- 的影响 盐水中SO42-含量较高时，会促使氢氧根在阳极放电而产生氧气。这样不仅消耗电能降低电流效率，而且生成的氧气还要与阳极的石墨作用生成二氧化碳，影响氯气的纯度。此外。如果SO42-含量太高，还会使食盐在水中的溶解度降低和影响蒸发及浓碱沉降的操作。 （3）Fe3+的影响 精制盐水中含有铁离子时，除了在电解中可以与羟基形成氢氧化铁；而沉淀在隔膜上，增加隔膜电压降和降低电流效率外，还会是氯中含氢增加，形成不安全因素。 （4）铵离子及有机氮的影响 在盐水中或者化盐用水中，如果含有铵离子和有机氮化合物，在电解槽内会被氯转化为极易爆炸的N
11、Cl3，伴随氯气在液氯工序积聚而可能发生爆炸。 （5）重金属离子的影响 盐水中存在重金属离子，将会对阳极涂层的电化学活性有相当大的影响。 （6）机械杂质的影响 如果不溶性的泥沙等杂质随盐水进入电解槽中，会堵塞隔膜的孔隙，降低隔膜渗透性。造成隔膜电阻增加时电解槽运行恶化。2.1.2 盐水精制原理 （1）次氯酸钠除菌藻类及其它有机物3 F/ e; o& xY* Z% + ( S- f5 R5 ) F4 D盐水中的菌藻类被次氯酸钠杀死，腐殖酸等有机物被次氯酸钠氧化分解成为小分子。; : Z2 H R$ b, w5 a7 % H# I W, h: A: _2 c（2）碳酸钠除钙离子3. v/ C: Z
12、4 r/ h2 Q在盐水中加入碳酸钠溶液，使其和盐水中的Ca2+反应，生成不溶性的碳酸钙沉淀，其反应式如下：1 cCa2+CO32-CaCO3 为了将Ca2+除净，碳酸钠的加入量必须超过反应式的理论需要量，本工艺碳酸钠的过碱量200400mg/l。; T& x$ （3）氢氧化钠除镁离子2在盐水中加入NaOH溶液，使其和盐水中的Mg2+和Fe3+反应，生成不溶性的氢氧化镁和氢氧化铁沉淀，其反应式如下：( U2 J$ M, A*3 A4 z4 ?/ |( _0 b5 T5 |( DMg2+2OH- Mg(OH)2 Fe3+OH-Fe(OH)3 & w( i: e* P% X 为了将Mg2+除净，N
13、aOH的加入量必须超过反应理论需要量，本工艺氢氧化钠过碱量为100300mg/l。9 H& V8 c# a9 H4 | k# S （4）硫酸根的去除如果盐水中硫酸根离子的含量在5g/l以上可以在盐水中加入适量的氯化钡，使硫酸根离子转化为硫酸钡沉淀析出：SO42-+Ba2+BaSO4 要指出的是氯化钡的加入量不应太多，因为过剩的氯化钡在电解槽中会与氢氧化钠反应生成氢氧化钡沉淀，造成电解槽隔膜堵塞降低电流效率。（5） 去除有机物、不溶性机械杂质5 C6 e& k; q4 k6 O: , W, c % R U( 8 B& G M$ x3 由于工业原盐中存在各种杂质，随化盐过程进入盐水中，盐水中的菌藻
14、类、腐殖酸等天然有机物被次氯酸钠氧化分解成为小分子，最终通过FeCl3的吸附和共沉淀作用，在预处理器中预先除去，一部分不溶性机械杂质也被同时除去。2.2 盐水的精制过程2.2.1原盐的融化原盐用铲车加入到化盐池中，加热过的化盐水经由化盐池底部均匀分布的管道中流出，呈逆向流动状态溶解原盐并成为饱和食盐水。原盐中夹带的草屑等杂质由化盐池上方的铁栅栏除去。为了加快原盐的溶解速度，化盐水温度应加热到五十到六十摄氏度。在化盐池内除去原盐溶解外，原盐中的镁离子及其他重金属离子还与粗盐水中的氢氧化钠反应，生成不溶性的氢氧化物。2.2.2 粗盐水的精制从化盐池出来的盐水，在出口处加入氢氧化钠去除钙镁离子，之后从电解输送来的废水中含有大量硫酸根离子，在氯化钡工段加入氯化钡去除硫酸根离子之后与新的补给自来水一块成为化盐水，对原盐进行溶解。之后再进入预处理器前加入三氯化铁使盐水中的沉淀、杂质聚集成大块有利于在预处理器中沉降
