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1、北京化工大学毕业设计（论文）北京化工大学毕业设计（论文）年产5万吨烧碱洗涤工艺设计学 院 专 业 名 称 化工工艺 班 级 姓 名 指 导 教 师 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参考文献，设计使用的数据真实可靠。承诺人签名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 年产5万吨烧碱洗涤工艺设计 函授站： 专业： 班级： 学生姓名： 指导教师（含职称）： 1设计（论文）的主要任务及目标 （1）现代工业主要通过电解饱和NaCl溶液来制备烧碱，主要采取
2、隔膜电解法和离子膜电解法。 （2）主要通过对隔膜法制烧碱的介绍以及烧碱工艺洗涤段作出细的致的计算，得出结论。 （3）明确生产的步骤，注意事项，更深层次的了解烧碱的生产过程。2设计（论文）的基本要求和内容 (1)摘要（200300字）； (2)目录； (3)文献综述（20003000字）； (4)性质及用途（20003000字） ； (5)生产原理（500800字）； (6)工艺计算（40005000字） ； (7)总结（5001000字） ； (8)参考文献（10篇以上） ； (9)致谢；3主要参考文献 (1) 李相彪，俞慧玲主编烧碱生产技术（下册）M.2005年7月 (2)张浩勤、陆美娟主编
3、化工原理新版（上、下册），M.化学工业出版社，2008 年4月 (3)王振中编化工原理（上册）M.1986年6月第1版 (4)汤善甫、朱思明主编化工设备机械基础，M.华东理工大学出版社，2004年12月 (5)邹安丽、张怀安主编化工机器与设备，M.化学工业出版社，1991年6月第1版 (6)化工设备设计全书编辑委员会，塔设备设计，M.上海科学技术出版社，1988 (7)陈声宗主编，化工设计，M.化学工业出版社，2001 (8)王德祥，新式氯气处理工艺简介，氯碱工业M.2000年1月第一期4 进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1图书馆查阅，上网搜集资料2012年12月10日2012年1
4、2月30日2资料整理2013年1月1 日2013年2月10日3相关的物料计算、能量计算2013年2月11日2013年3月5日4设计说明书初稿的设计2013年3月6日2013年3月9日5导师审阅，指导，定稿2013年3月10日2013年5月5日摘要NaOH是一种常见的重要强碱。其固体又被称为烧碱、火碱、片碱、苛性钠等，是一种白色固体，有吸水性，可用作干燥剂，且在空气中易潮解（因吸水而溶解的现象，属于物理变化）；溶于水，同时放出大量热。其液体是一种无色，有涩味和滑腻感的液体。氢氧化钠的用途十分广泛，在化学实验中，除了用做试剂以外，由于它有很强的吸湿性，还可用做碱性干燥剂。烧碱在国民经济中有广泛应用
5、，许多工业部门都需要烧碱。使用烧碱最多的部门是化学药品的制造，其次是造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业。另外，在生产染料、塑料、药剂及有机中间体，旧橡胶的再生，制金属钠、水的电解以及无机盐生产中，制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等，也要使用大量的烧碱。工业用氢氧化钠应符合国家标准 GB 209-2006；工业用离子交换膜法氢氧化钠应符合国家标准 GB/T 11199-89；化纤用氢氧化钠应符合国家标准 GB 11212-89；食用氢氧化钠应符合国家标准 GB 5175-85。在工业上，氢氧化钠通常称为烧碱，或叫火碱、苛性钠。这是因为较浓的氢氧化钠溶液溅到皮肤上，会腐蚀表皮，造成烧伤。它
6、对蛋白质有溶解作用，有强烈刺激性和腐蚀性（由于其对蛋白质有溶解作用，与酸烧伤相比，碱烧伤更不容易愈合）。用0.02%溶液滴入兔眼，可引起角膜上皮损伤。小鼠腹腔内LD50: 40 mg/kg，兔经口LDLo: 500 mg/kg。粉尘刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔；溅到皮肤上，尤其是溅到粘膜，可产生软痂，并能渗入深层组织，灼伤后留有瘢痕；溅入眼内，不仅损伤角膜，而且可使眼睛深部组织损伤，严重者可致失明；误服可造成消化道灼伤，绞痛、粘膜糜烂、呕吐血性胃内容物、血性腹泻，有时发生声哑、吞咽困难、休克、消化道穿孔，后期可发生胃肠道狭窄。由于强碱性，对水体可造成污染，对植物和水生生物应予以注意。固体氢氧化钠
7、可装入0.5毫米厚的钢桶中严封，每桶净重不超过100 公斤；塑料袋或二层牛皮纸袋外全开口或中开口钢桶；螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶（罐）外普通木箱；螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶（罐）外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱；镀锡薄钢板桶（罐）、金属桶（罐）、塑料瓶或金属软管外瓦楞纸箱。包装容器要完整、密封，应有明显的“腐蚀性物品”标志。铁路运输时，钢桶包装的可用敞车运输。起运时包装要完整，装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏，防潮防雨。如发现包装容器发生锈蚀、破裂、孔洞、溶化淌水等现象时，应立即更换包装或及早发货使用，容器破损可用锡焊修补。严禁与易燃物
8、或可燃物、酸类、食用化学品等混装混运。运输时运输车辆应配备泄漏应急处理设备。不得与易燃物和酸类共贮混运。失火时，可用水、砂土和各种灭火器扑救，但消防人员应注意水中溶入烧碱后的腐蚀性。目 录第1章 烧碱的制备工艺简介41.1整流51.2盐水精制51.3电解61.4氯氢处理71.5液碱蒸发81.6固碱产生8第2章 烧碱生产概述92.1烧碱生产的主要方法92.2氢气的性质及其用途 92.2.1物理性质92.2.2化学性质92.2.3氢气的用途92.3烧碱氢气处理的目的102.4烧碱氢气处理的工艺流程102.5烧碱烧碱氢气处理工艺流程简图112.6烧碱氢气处理中的工艺指标11第3章 工艺计算123.1
9、一段洗涤塔的物料衡算123.1.1一段洗涤塔的物料衡算基准 123.1.2一段洗涤塔的储存槽氢气（80）中水冷含量123.1.3一段洗涤塔的物料衡算计算133.2一段洗涤塔热量衡算143.2.1入塔气体带入热量153.2.2冷却水带热量153.2.3出塔气体带出热量153.2.4一段洗涤塔的热量守恒的计算163.2.5一段洗涤塔热量衡算163.3二段洗涤塔的物料衡算173.3.1物料衡算的计算依据173.3.2物料衡算的计算173.4二段洗涤塔的热量衡算183.4.1二段进塔气体热量的计算183.4.2冷却水带出热量的计算183.4.3二段出塔气体热量的计算193.4.4二段洗涤塔的热量守恒的
10、计算193.4.5二段洗涤塔热量衡算表43.5气体中氢气含量的计算203.5.1气体中氢气含量的计算203.5.2干气体中氢气的百分数20第4章 主要设备的工艺计算214.1一段洗涤塔的相关计算214.1.1一段洗涤塔的气体流量的计算214.1.2一段洗涤塔的冷却水喷淋量及管经的计算224.1.3一段洗涤塔塔经的计算234.1.4一段洗涤塔塔高度的确定264.1.5喷嘴输送的确定264.1.6一段洗涤塔管经的计算264.2二段洗涤塔的相关计算274.2.1二段洗涤塔进塔气体和出塔气体流量的计算274.2,2二段洗涤塔冷却水喷淋量及管经的计算274.2.3二段洗涤塔塔经的计算284.2.4二段洗
11、涤塔高度的确定314.2.5二段洗涤塔的喷嘴数的确定314.2.6二段洗涤塔气体进口管经和出口管经的计算314.3氢气缓冲罐的计算32附录33参考文献34致谢35第1章 烧碱的制备工艺简介现代工业主要通过电解饱和NaCl溶液来制备烧碱。电解法又分为水银法、隔膜法和离子膜法，我国目前主要采用的是隔膜法和离子膜法，这二者的主要区别在于隔膜法制碱的蒸发工序比离子膜法要复杂，而离子膜法多了淡盐水脱氯及盐水二次精制工序。目前我国主要采取隔膜电解法和离子膜电解法。在这次年产五万吨烧碱工艺流程序初步设计中我采取的是隔膜法制烧碱的氢气处理方法，并简要讨论工艺中的能耗情况。原料为粗盐（含大量杂质的氯化钠），根据
12、生产工艺中的耗能情况，将烧碱制法分为整流、盐水精制、盐水电解、液碱蒸发、氯氢处理、固碱生产和废气吸收工序等七个流程。据测算，电解法烧碱生产吨碱综合能耗在各工序的分布如下: 整流2.0%；盐水精制3.9% ; 电解53.2%；氯氢处理1.2%；液碱蒸发25.1%；固碱生产14.6%。从上述可知,电解和液碱蒸发是主要耗能工序。电解工序中的电耗约为吨碱电耗的90%，碱蒸发中的蒸汽消耗占吨碱蒸汽消耗的74%以上。1-整流2-盐水精制3-电解4-氯氢处理5-液碱蒸发6-固碱生产图1烧碱工艺总流程示意图1.1整流整流是将电网输入的高压交流电转变成供给电解用的低压直流电的工序，其能耗主要是变压、整流时造成的
13、电损，它以整流效率来衡量。整流效率主要取决于采用的整流装置，整流工序节能途径是提高整流效率。当然减少整流器输出到电解槽之间的电损也是不容忽略的。1.2盐水精制将工业盐用水溶解饱和并精制(除去Ca2+、M g2+、S 02-4等有害离子和固体杂质)获得供电解用精制饱和盐水,是盐水精制工序的功能。一次盐水精制：采用膜过滤器（不预涂）图2 盐水一次精制流程图二次盐水精制：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0.2%和12%。因此，在此工序，节能措施主要是如何利用工厂的余热（废蒸汽或热水）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。1.3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由泵送去脱氯塔。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
