化工現(xiàn)代氯堿生產(chǎn)技術(shù)課件總復(fù)習(xí)

現(xiàn)代氯堿生產(chǎn)技術(shù)濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院總復(fù)習(xí)粗鹽水的精制原鹽的融化混鹽水澄清和過(guò)濾鹽泥處理鹽水一次精制過(guò)程工段2003200420052006化鹽桶反應(yīng)桶澄清桶洗泥桶一次精制鹽水的生產(chǎn)我國(guó)原鹽的組成與性質(zhì)

就NaCl含量而言，湖鹽質(zhì)量最佳，NaCl96～99%；井礦鹽次之，NaCl93～98%；海鹽一般含水分2～4%，NaCl91～95%。海鹽中的鈣、鎂含量最高，但重金屬離子則低于湖鹽或井礦鹽。氯化鈉含量要高，一般要求大于93%?；瘜W(xué)雜質(zhì)要少。不溶于水的機(jī)械雜質(zhì)要少。鹽的顆粒要粗。菌、藻、腐殖酸等含量要低。選擇原鹽的主要標(biāo)準(zhǔn)鹽水一次精制基本理論精制原理：鹽水中的可溶性雜質(zhì)，一般采用加入化學(xué)精制劑生成幾乎不溶解的化學(xué)沉淀物，然后通過(guò)澄清、過(guò)濾等手段達(dá)到精制目的。在澄清過(guò)濾的同時(shí)也達(dá)到去除泥沙及機(jī)械雜質(zhì)的目的。精制劑？1.鈣離子的去除鈣離子一般以氯化鈣或硫酸鈣的形式存在于原鹽中，精制時(shí)向粗鹽水中加入碳酸鈉溶液，使Ca2+生成不溶性的碳酸鈣沉淀。其化學(xué)反應(yīng)式為：CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaClCaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4在工業(yè)上一般要Na2CO3過(guò)量，過(guò)量控制在0.25-0.6g/L。理論量的Na2CO3使反應(yīng)慢。2.鎂離子和鐵離子的去除

鎂和鐵一般以氯化物形式存在于原鹽中，精制時(shí)加入燒堿溶液即可生成難溶于水的氫氧化鎂。其化學(xué)反應(yīng)式為：MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaClFeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl

控制氫氧化鈉過(guò)量，在生產(chǎn)中一般將NaOH的過(guò)堿量控制在0.07—0.6g/L。3.硫酸根的去除如果鹽水中SO42-含量大于5g/L，則可用化學(xué)方法除去。常見(jiàn)的方法是在鹽水中加入適量的BaCl2，使SO42-轉(zhuǎn)變?yōu)锽aSO4沉淀析出。其化學(xué)方程式為：Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl

應(yīng)該指出的是氯化鋇加入量不應(yīng)過(guò)多，否則過(guò)量的Ba2+將和NaOH反應(yīng)生成Ba(OH)2沉淀，其結(jié)果不但堵塞膜孔，而且白白浪費(fèi)了電解產(chǎn)物，降低了電流效率，并且還增加了離子交換樹(shù)脂負(fù)荷。總結(jié)

一次鹽水精制工序中，所加入的精制劑氫氧化鈉、碳酸鈉都要過(guò)量。精制反應(yīng)后粗鹽水中的機(jī)械雜質(zhì)一般采用澄清和過(guò)濾的方法除去。在鹽水中加入微過(guò)量的純堿是為了除去鹽水中的鈣離子。除去化鹽桶出來(lái)的粗鹽水中的化學(xué)雜質(zhì)一般采用化學(xué)法和機(jī)械法相結(jié)合。

化鹽桶的結(jié)構(gòu)鐵柵欄的作用：除去原鹽中央帶的草屑等雜質(zhì)。粗鹽水中氫氧化鈉過(guò)堿量通過(guò)熟鹽水用量來(lái)控制。浮上澄清桶助沉劑？浮上澄清桶優(yōu)點(diǎn)：適用于含鎂較高的原鹽，且受溫度影響較小，清液上升速度快，設(shè)備的生產(chǎn)能力也較大。缺點(diǎn)：需加一套加壓裝置，輔助設(shè)備多，消耗的動(dòng)力也較多。三層洗泥桶鹽水精制工段影響鹽水濃度的因素溫度升高可以加速氯化鈉的溶解速度。2.溫度升高還可以加快Ca2+、Mg2+與精制劑的反應(yīng)速度。溫度1.化鹽筒內(nèi)的鹽層高度是保證鹽水濃度的一個(gè)重要指標(biāo)。對(duì)化鹽桶內(nèi)的淤泥，必須定期進(jìn)行清除。鹽層高度鹽水精制工段影響鹽水澄清的因素生產(chǎn)上要求Ca2+/Mg2+的比值大于或等于1，因此時(shí)澄清速率大。在原鹽溶解時(shí)進(jìn)行搭配使用或在鹽水加入適量石灰水以提高Ca2+的含量。性能優(yōu)良的助沉劑使顆粒能在較短時(shí)間內(nèi)凝聚變大，以加快懸浮顆粒的下沉速度。D增大。提高溫度擴(kuò)大鹽水與懸浮物之間的密度差，減小鹽水的粘度，加快懸浮物的下降速度。鹽水中Ca2+/Mg2+的比值

助沉劑鹽水的溫度Mg(OH)2

在PH=8時(shí)開(kāi)始沉淀，而在PH=10.5—11時(shí)反應(yīng)完全。過(guò)堿量判斷：提高化鹽溫度可以提高食鹽溶解速度及鹽水濃度，所以盡量提高化鹽溫度。澄清前加入助沉劑是為了提高顆粒的直徑?？偨Y(jié)“鹽水二次精制工序段”鹽水中次氯酸鈉的去除二次鹽水過(guò)濾調(diào)節(jié)PH值樹(shù)脂塔吸附鹽水二次精制重點(diǎn)內(nèi)容

在用炭素管過(guò)濾器過(guò)濾時(shí)，過(guò)濾前必須在炭素管的外表面，預(yù)先涂上一層厚薄均勻的助濾劑α纖維素，以防鹽水中的懸浮物堵塞炭素管表面的微孔，以提高過(guò)濾器的過(guò)濾性能。鹽水流經(jīng)螯合樹(shù)脂塔時(shí)發(fā)生離子交換反應(yīng)，鹽水中的鈣離子/鎂離子被除去。螯合樹(shù)脂的再生：酸洗、堿洗酸洗的目的是：鈣（鎂）型樹(shù)脂變成氫型樹(shù)脂。進(jìn)入螯合樹(shù)脂塔的鹽水PH值控制在8-10之間，并不是越低越好。螯合樹(shù)脂除去雜質(zhì)的種類？電解基本理論電解的過(guò)程實(shí)質(zhì)是電解質(zhì)溶液在直流電的作用下，溶液中的離子在電極上分別放電而進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率與溶液的濃度、溫度有關(guān)。平衡電極電位與電流的強(qiáng)度大小無(wú)關(guān)。

槽電壓的組成電解時(shí)電解槽的實(shí)際分壓理論分解電壓過(guò)電壓第一類導(dǎo)體中的電壓降電解質(zhì)溶液電壓降膜電壓降接觸電壓降

離子膜的特性

離子膜是高分子聚合物制成的，對(duì)離子通過(guò)具有選擇性的陽(yáng)離子的交換膜，它能讓陽(yáng)離子通過(guò)，而能阻止陰離子透過(guò)。判斷題:離子膜是一種只允許鈉離子通過(guò)的膜。全氟磺酸/羧酸復(fù)合膜，在電解時(shí)較薄的羧酸層面向陰極，較厚的磺酸層面向陽(yáng)極。精制鹽水的進(jìn)口？純水的進(jìn)口（可調(diào)節(jié)氫氧化鈉的濃度？產(chǎn)品氫氧化鈉和氫氣的流出方位？淡鹽水的流出方位？

離子膜電解制堿原理

每臺(tái)電解槽都是由若干個(gè)電解單元組成。每個(gè)電解單元都有陽(yáng)極、陰極和離子交換膜。離子膜電解槽有單極式和復(fù)極式兩種型式。

離子膜電解槽單極槽

單極槽內(nèi)部的各個(gè)單元槽是并聯(lián)的，而各個(gè)電解槽之間的電路是串聯(lián)的。在單極槽內(nèi)通過(guò)各個(gè)單元槽的電流之和即為通過(guò)一臺(tái)單極槽的總電流。而各個(gè)單元槽的電壓則是和單極槽的電壓相等。所以每臺(tái)單極槽運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)是低電壓、大電流。

I=I1+I2+……+InV=V1=V2=……=Vn復(fù)極槽

在槽內(nèi)各個(gè)單元槽之間是串聯(lián)，而電解槽之間為并聯(lián)。通過(guò)各個(gè)單元槽的電流是相等的，其總電壓則是各個(gè)單元槽的電壓之和。每臺(tái)復(fù)極槽運(yùn)轉(zhuǎn)的特點(diǎn)是低電流、高電壓。

I=I1=I2=……=In；V=V1+V2+……+Vn復(fù)極槽的電流比電極槽均勻。單極槽電流分布均勻性差，耗用導(dǎo)電銅材多。

淡鹽水脫氯的意義:

會(huì)引起二次鹽水精制所用的螯合樹(shù)脂中毒失效，又會(huì)降低碳素?zé)Y(jié)管過(guò)濾器的使用性能。主要是游離氯將與濾材中的碳起反應(yīng)生產(chǎn)二氧化碳；使螯合樹(shù)脂塔中的螯合樹(shù)脂被氧化。

淡鹽水脫氯淡鹽水脫氯的方法：

真空脫氯：在一定真空度下使較高溫度的淡鹽水處于沸騰狀態(tài)，產(chǎn)生水蒸氣，利用生成的氣泡帶走氯氣。

吹除法脫氯：將空氣加壓通入脫氯塔內(nèi)，在填料表面空氣和淡鹽水接觸脫氯。吹除法脫氯，工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備少、易操作，但是一般來(lái)說(shuō)，必須配氯氣吸收裝置，吸收廢氣中的氯氣，復(fù)合環(huán)保要求后排放。氯氣回收率低于真空脫氯法。氯氣/氫氣的處理

氯氣的性質(zhì)氯氣不僅能在氧氣里燃燒，而且還能在氯氣里燃燒放出大量的熱。氯氣是一種易于液化的氣體。氯氣能溶于水，但溶解度不大，溫度越高，氯氣在水中的溶解度越小。氯氣處理系統(tǒng)的任務(wù)及方法氯氣冷卻濕氯氣干燥將干燥后的氯氣壓縮輸送給用戶穩(wěn)定和調(diào)節(jié)電解槽陽(yáng)極室的壓力，保證電解工序的勞動(dòng)條件和干燥后的氯氣純度氯氣冷卻原理

在同一壓力下，溫度愈高，含水量愈大，其水蒸汽分壓也愈高。見(jiàn)表4-3。

降低濕氯氣的溫度，可以將其中大部分水分除去（99.5%），從而可以大大降低干燥的負(fù)荷，減少硫酸的消耗。溫度一般控制在12—15℃。氯氣的干燥原理

將氯氣中的水分進(jìn)一步除去的目的：為了使氯氣能用鋼鐵材料制成的設(shè)備及管道進(jìn)行輸送或處理，要求氯氣的含水量小于0.05%。在工業(yè)上，均采用濃硫酸來(lái)干燥氯氣。為什麼能用濃硫酸來(lái)干燥氯氣？

（1）不與氯氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

（2）氯氣在硫酸中的溶解度?。?/p>

（3）濃硫酸有強(qiáng)烈的吸水性；

（4）價(jià)廉易得；

（5）濃硫酸對(duì)鋼鐵設(shè)備不腐蝕；

（6）稀硫酸可以回收利用

用濃硫酸干燥氯氣，其干燥效果決定于硫酸溶液液面上方的水蒸汽壓力。硫酸濃度硫酸溫度見(jiàn)圖4-1用濃硫酸干燥濕氯氣的影響因素：（1）硫酸的濃度（2）硫酸溫度（3）硫酸與氯氣的接觸面積和接觸時(shí)間。在操作中一般將硫酸溫度控制在不低于10℃。氯氣/氫氣的處理設(shè)備液氯的生產(chǎn)高于臨界溫度的任何氣體都只能處于氣態(tài)。液氯的生產(chǎn)方法：高溫高壓法

中溫中壓法

低溫低壓法液化效率:會(huì)計(jì)算氯氣的液化效率并不是越高越好，為什麼？堿液蒸發(fā)

由隔膜電解槽陰極室流出的電解液中含氫氧化鈉10%左右；離子膜電解液出槽濃度已達(dá)NaOH≥30%。堿液蒸發(fā)理論準(zhǔn)備蒸發(fā)的一般形式：自然蒸發(fā)和沸騰蒸發(fā)：沸騰蒸發(fā)速度比自然蒸發(fā)快。

減壓蒸發(fā)特別適用于在高溫下易分解的溶液的蒸發(fā)。單效蒸發(fā)：凡溶液在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)時(shí)，所產(chǎn)生的二次蒸汽不再利用。蒸汽利用率低。

多效蒸發(fā)：前一效蒸發(fā)器所產(chǎn)生的二次蒸汽作為下一效蒸發(fā)器的熱源的操作。在多效蒸發(fā)器中，效數(shù)等于二次蒸汽利用次數(shù)加1。？多效蒸發(fā)的目的蒸發(fā)過(guò)程中加熱蒸汽所供給的熱量主要消耗于溶液的預(yù)熱、水的蒸發(fā)和設(shè)備的散熱。傳熱基本方程式

Q=KF(t1-t2)=KF△t

傳熱系數(shù)表示當(dāng)兩流體間的傳熱溫差為1℃，傳熱面積為1m2時(shí)，每小時(shí)所傳遞的熱量。

影響蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的因素：傳熱面積、傳熱溫度、傳熱系數(shù)。傳熱系數(shù)的倒數(shù)等于？蒸汽在傳熱壁面上冷凝有兩種方式：膜狀冷凝和滴狀冷凝。在生產(chǎn)中解決蒸發(fā)器壁面結(jié)構(gòu)的措施：電解堿液蒸發(fā)的特點(diǎn)

堿液沸點(diǎn)的升高：氫氧化鈉溶液的沸點(diǎn)隨著濃度的升高而增高，因此在生產(chǎn)中可以利用堿液的沸騰溫度來(lái)判斷堿液的濃度。堿液的粘度：隨濃度的提高而增加，隨溫度的升高而降低。雙效順流流程在蒸發(fā)過(guò)程中，較高的真空度可以增大末效及整個(gè)蒸發(fā)系統(tǒng)的并提高裝置的。雙效逆流流程

真空度：在堿液蒸發(fā)的真空系統(tǒng)中，要盡量減少管道過(guò)長(zhǎng)，彎頭過(guò)多等因素，以減少不必要的真空度損失。在電解液蒸發(fā)過(guò)程中，適當(dāng)?shù)靥岣唠娊庖褐袣溲趸c的濃度，可以降低蒸汽消耗，提高裝置的生產(chǎn)能力。蒸發(fā)器循環(huán)蒸發(fā)器不循環(huán)蒸發(fā)器自然循環(huán)型

蒸發(fā)器強(qiáng)制循環(huán)型

蒸發(fā)器標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器懸筐式蒸發(fā)器列文蒸發(fā)器外加熱室蒸發(fā)器強(qiáng)制外循環(huán)蒸發(fā)器強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)蒸發(fā)器升膜蒸發(fā)器降膜蒸發(fā)器旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器內(nèi)熱式？外熱式？單程？多程？標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器1-外殼；2-加熱室；3-中央循環(huán)管懸框式蒸發(fā)器1-外殼；2-加熱蒸氣管；3-除沫器；列文蒸發(fā)器水噴射冷凝器間歇鍋式蒸煮法中所制得的固堿中碳酸鈉含量高的原因：（1）熬煮時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，使堿液吸收空氣中的CO2（2）用壓縮空氣破壞泡沫時(shí)，空氣中CO2帶入堿液（3）鍋蓋沒(méi)蓋好，爐膛內(nèi)煙道氣中大量的CO2竄到鍋臺(tái)上而被堿液吸收（4）鍋底堿未洗凈；（5）排氣筒未洗凈，排氣筒內(nèi)積存的Na2CO3落入鍋內(nèi)。簡(jiǎn)述間歇法鍋式蒸煮固堿中加入硝酸鈉的目的：

硝酸鈉是一種強(qiáng)氧化劑，在熬煮堿液前先加入適量硝酸鈉，是為了使熬堿鍋表面預(yù)先生成一層氧化物保護(hù)膜，以減緩高溫濃堿對(duì)鍋的腐蝕作用；另一個(gè)目的是使堿液中還原性物質(zhì)（如二價(jià)鐵）被加速氧化，生成易沉淀的氧化物（如三氧化二鐵）：Fe+2H2O=Fe(OH)2+H210Fe(OH)2+2NaNO3+6H2O=10Fe(OH)3+2NaOH+N22Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O在蒸煮固堿時(shí)，熬堿鍋內(nèi)堿液為什麼要保持一定的高度？

固堿熬煮過(guò)程中，由于堿液中水分的蒸發(fā)使液面下降，如果不及時(shí)補(bǔ)加堿液，會(huì)使熬堿鍋因局部過(guò)熱而產(chǎn)生應(yīng)力，以致降低熬堿鍋的壽命，所以在熬制過(guò)程中要不斷補(bǔ)加堿液，以維持一定液面。在鍋式法固堿生產(chǎn)中加入硫磺的原因：

在鍋式法固堿生產(chǎn)中，由于