氯堿生產(chǎn)與操作(張艷君)項(xiàng)目六 成品堿

1、項(xiàng)目六項(xiàng)目六 成品堿成品堿 任務(wù)一任務(wù)一 電解堿液的蒸發(fā)電解堿液的蒸發(fā) 任務(wù)二任務(wù)二 固體燒堿固體燒堿 任務(wù)三任務(wù)三 常見故障及處理常見故障及處理 案例分析案例分析知識(shí)目標(biāo)：知識(shí)目標(biāo)： 能學(xué)會(huì)電堿液蒸發(fā)和固堿的工藝原理。能學(xué)會(huì)電堿液蒸發(fā)和固堿的工藝原理。 能繪制出電解液蒸發(fā)和固堿的工藝流程簡(jiǎn)圖。能繪制出電解液蒸發(fā)和固堿的工藝流程簡(jiǎn)圖。 能說出在電解液蒸發(fā)和固堿中用的主要設(shè)備的名稱及結(jié)構(gòu)。能說出在電解液蒸發(fā)和固堿中用的主要設(shè)備的名稱及結(jié)構(gòu)。 能描述出電解液蒸發(fā)和固堿的開停車操作步驟。能描述出電解液蒸發(fā)和固堿的開停車操作步驟。 能找出在生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障原因，并指出解決的方法能找出在生產(chǎn)中出現(xiàn)的故障

2、原因，并指出解決的方法。能力目標(biāo)：能力目標(biāo)： 先進(jìn)行認(rèn)圖，再學(xué)會(huì)繪制流程簡(jiǎn)圖的能力。先進(jìn)行認(rèn)圖，再學(xué)會(huì)繪制流程簡(jiǎn)圖的能力。 學(xué)習(xí)對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行分析的能力。學(xué)習(xí)對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行分析的能力。 學(xué)習(xí)對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析的能力學(xué)習(xí)對(duì)出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析的能力 學(xué)習(xí)從以往的案例中發(fā)現(xiàn)問題及以后避免再發(fā)生的能力學(xué)習(xí)從以往的案例中發(fā)現(xiàn)問題及以后避免再發(fā)生的能力。 任務(wù)一任務(wù)一 電解堿液的蒸發(fā)電解堿液的蒸發(fā) 子任務(wù)一子任務(wù)一 電解堿液蒸發(fā)的工藝原理電解堿液蒸發(fā)的工藝原理 子任務(wù)二子任務(wù)二 電解堿液蒸發(fā)的工藝流程電解堿液蒸發(fā)的工藝流程 子任務(wù)三子任務(wù)三 電解堿液蒸發(fā)的主要設(shè)備電解堿液蒸發(fā)的主要設(shè)備

3、子任務(wù)四子任務(wù)四 電解堿液蒸發(fā)的崗位操作電解堿液蒸發(fā)的崗位操作 知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接子任務(wù)一子任務(wù)一 電解堿液蒸發(fā)的原理電解堿液蒸發(fā)的原理【任務(wù)描述任務(wù)描述】 能夠掌握電解液蒸發(fā)的生產(chǎn)任務(wù)和原理，能夠了解能夠掌握電解液蒸發(fā)的生產(chǎn)任務(wù)和原理，能夠了解離子膜電解液的特點(diǎn)。離子膜電解液的特點(diǎn)。 能夠分析電解液蒸發(fā)的特點(diǎn)及影響電解液蒸發(fā)的因能夠分析電解液蒸發(fā)的特點(diǎn)及影響電解液蒸發(fā)的因素。素?！救蝿?wù)指導(dǎo)任務(wù)指導(dǎo)】 從離子膜電解槽出來的堿液一般濃度較低，不能作為成品出售，因此必須再通過其他的工序處理將其濃度提高才能得到成品，這里主要涉及的就是電解堿液的蒸發(fā)過程與固堿燒堿的生成過程。一、離子膜電解堿液的特點(diǎn)一、

4、離子膜電解堿液的特點(diǎn)雖然離子膜電解堿液與隔膜電解液相比具有很大的優(yōu)點(diǎn)，但由于各公司采用的離子膜電解設(shè)備不同，使電解得到的堿液的濃度及其他物質(zhì)的含量也不同，目前由幾種主要的離子膜電解設(shè)備得到的堿液。其指標(biāo)如表61所示： 表表61 各公司離子膜電解堿液的標(biāo)準(zhǔn)各公司離子膜電解堿液的標(biāo)準(zhǔn) 指標(biāo)旭化成公司伍德公司旭硝子公司迪諾拉公司ICI公司西方公司NaOH,%303333333533353233NaCl,mg/L30304050504050NaClO3, mg/L_152015515Fe2O3, mg/L_從上表看出，離子膜電解液的特點(diǎn)為：（1）生產(chǎn)的堿液濃度高，含量一般在30%35%。（2）堿液中的

5、含量低，一般為3050mg/L。（3）堿液的鋁酸鹽含量也低，一般為1530mg/L。二、電解堿液蒸發(fā)工段的生產(chǎn)任務(wù)二、電解堿液蒸發(fā)工段的生產(chǎn)任務(wù) 將從電解工段生產(chǎn)出的電解堿液預(yù)熱后，送入蒸發(fā)器，通過蒸汽加熱的方法將電解液中部分水分除去，使電解液濃縮到含氫氧化鈉50以上，成為液堿產(chǎn)品或用于生產(chǎn)固堿，在濃縮過程中同時(shí)將結(jié)晶鹽進(jìn)行分離，用水化成回收鹽水返回化鹽工段進(jìn)行重新循環(huán)使用。三、電解液蒸發(fā)的原理三、電解液蒸發(fā)的原理 電解堿液的蒸發(fā)就是通過加熱（通常為蒸汽）使堿液的溫度升高、將溶液中的水部分汽化，最終提高溶液中堿的濃度的物理過程。四、離子膜電解堿液蒸發(fā)的特點(diǎn)四、離子膜電解堿液蒸發(fā)的特點(diǎn) 1. 流

6、程簡(jiǎn)單，設(shè)備易于操作 在電解液中所含有的鹽是微量的，在整個(gè)蒸發(fā)過程中，無須除鹽。這樣就使得整個(gè)流程大大簡(jiǎn)化，也不會(huì)發(fā)生管道堵塞、系統(tǒng)打水的問題，操作更容易進(jìn)行。 2. 電解液的濃度高，蒸發(fā)的水量少，蒸汽消耗低 離子膜法電解的堿液濃度高，比隔膜法的要高很多，因此在蒸發(fā)時(shí)使用的蒸汽就減少了。以32%的堿為例，若產(chǎn)品濃度為50%，則每噸成品件需蒸出的水為：而如果是隔膜法的堿液同樣蒸發(fā)為50%的成品堿，則需要蒸發(fā)的水量為6.5t。因此，對(duì)于到達(dá)同樣濃度的成品堿，離子膜法比隔膜法的堿液蒸發(fā)的水量要少很多。水）(1125%501000%321000kg五、影響堿液蒸發(fā)的因素五、影響堿液蒸發(fā)的因素1. 蒸發(fā)

7、器的液位控制在循環(huán)蒸發(fā)器的循環(huán)過程中，液位高度的變化，會(huì)引起靜壓頭的變化，會(huì)讓蒸發(fā)過程變的極不穩(wěn)定，液位低，會(huì)讓蒸發(fā)和閃蒸劇烈，夾帶嚴(yán)重，在大氣冷凝器的下水中帶堿甚至跑堿；如果液位高，蒸發(fā)量減小，讓進(jìn)加熱室的料液溫度增高，使傳熱有效溫差降低，同時(shí)也降低了循環(huán)速度，會(huì)導(dǎo)致蒸汽能力的下降。因此，穩(wěn)定液位是蒸發(fā)過程中的重要環(huán)節(jié)。2. 一次蒸汽壓力 一次蒸汽壓力的高低對(duì)蒸發(fā)有很大的影響，通常，一次蒸汽的壓力較高，系統(tǒng)獲得的溫差也較大，單位時(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量也會(huì)增加，裝置的生產(chǎn)能力也會(huì)較大。 但是蒸汽的壓力也不能太高，過高的蒸汽壓力容易造成加熱管內(nèi)的堿液溫度上升過高，使液體在管內(nèi)劇烈沸騰，形成氣膜，降低

8、傳熱系數(shù)，使裝置能力受到影響。同樣，如果蒸汽的壓力太低，經(jīng)過加熱器的堿液不能達(dá)到需要的溫度，使單位時(shí)間內(nèi)的蒸發(fā)量減少，降低了蒸發(fā)強(qiáng)度。因此必須保持合適的蒸汽壓力。同樣要保持蒸汽的飽和度，這樣也可以保持蒸汽的壓力穩(wěn)定。3. 真空度 提高真空度是提高蒸發(fā)能力、降低氣耗的有效途徑。真空度提高，二次蒸汽的飽和溫度降低，有效的溫度差就會(huì)提高同時(shí)蒸汽冷凝水的溫度也會(huì)降低，這樣就可以更充分的利用熱源，還會(huì)使蒸汽消耗降低。 目前提高真空度的途徑之一是：降低大氣冷凝器下水的溫度；途徑之二是最大限度的排除不凝氣體。常用的方法是采用機(jī)械真空泵；采用蒸汽噴射泵；采用水噴射器。4. 電解堿液濃度和溫度 如果離子膜電解堿

9、液的濃度太高，對(duì)濃縮蒸發(fā)會(huì)很有利，氣耗會(huì)低。同時(shí)要使進(jìn)入蒸發(fā)器的堿液溫度下降，增加能源消耗。5. 蒸發(fā)器的效數(shù) 采用多效蒸發(fā)可以降低蒸汽消耗，但是，它受到設(shè)備投資的約束。目前大多數(shù)氯堿廠都采用雙效流程，但是由于能源的價(jià)格不斷上漲，越來越多的企業(yè)選擇三效蒸發(fā)流程?！救蝿?wù)訓(xùn)練任務(wù)訓(xùn)練】 1. 描述電解液蒸發(fā)的生產(chǎn)任務(wù)和工藝原理。 2. 敘述離子膜電解液的特點(diǎn)及電解液蒸發(fā)的特點(diǎn)。 3. 電解液蒸發(fā)有哪些影響因素？子任務(wù)二子任務(wù)二 電解堿液蒸發(fā)的工藝流程電解堿液蒸發(fā)的工藝流程【任務(wù)描述任務(wù)描述】 能夠明白電解液蒸發(fā)流程的選擇依據(jù)，并熟知電解堿液蒸發(fā)的工藝流程?！救蝿?wù)指導(dǎo)任務(wù)指導(dǎo)】 目前對(duì)于電解堿液蒸發(fā)

10、的工藝流程主要有單效升膜蒸發(fā)、單效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)、雙效順流蒸發(fā)、雙效逆流蒸發(fā)、降膜式雙效逆流蒸發(fā)、三效順流強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)、三效逆流強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)、三效降膜逆流蒸發(fā)八種，但是流程的選用還有一定的依據(jù)。一、蒸發(fā)流程選用的依據(jù)一、蒸發(fā)流程選用的依據(jù) 目前氯堿企業(yè)對(duì)于離子膜電解液的蒸發(fā)流程的需用主要從以下幾個(gè)方面考慮。 1效數(shù)的選擇 對(duì)于蒸發(fā)流程的效數(shù)選擇從理論上來說，蒸發(fā)器的效數(shù)越多，則蒸汽被利用的次數(shù)就越多，氣耗越低（效數(shù)與氣耗的關(guān)系見表62），生產(chǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用越低，產(chǎn)品的成本就越少，反之，效數(shù)越多，一次投資增加，折舊及產(chǎn)品成本也就越高。因此，氯堿企業(yè)就是要在投資的回收率最佳的情況下，盡可能的選擇效數(shù)多的

11、蒸發(fā)器，達(dá)到生產(chǎn)成本最低，獲得的經(jīng)濟(jì)效益最大。 表表62 蒸發(fā)蒸發(fā)1t水耗氣量與效數(shù)的關(guān)系水耗氣量與效數(shù)的關(guān)系 效數(shù)單效雙效 三效氣耗，t1.11.150.60.650.40.45國(guó)內(nèi)的大多數(shù)氯堿企業(yè)對(duì)離子膜電解液的蒸發(fā)采用的是雙效流程，但如果仔細(xì)分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，采用三效在經(jīng)濟(jì)上是合理的。 我們可以用一個(gè)例子來進(jìn)行粗略的估算：2萬t/a離子膜電解液的蒸發(fā)，所用的鎳蒸發(fā)器價(jià)格為100萬，從表二可以看出，三效蒸發(fā)比雙效蒸發(fā)1t水可節(jié)約0.2t蒸汽，那么對(duì)于堿液從32%濃縮至50%時(shí)刻節(jié)約的蒸汽為：t225. 02 . 0)%501000%321000(若蒸汽的價(jià)格為60元/t，則所節(jié)約的蒸汽價(jià)值為：

12、萬元2760225. 020000 2蒸發(fā)器的選擇對(duì)常用的蒸發(fā)器按照循環(huán)方式進(jìn)行分類，可分如下，在對(duì)蒸發(fā)器進(jìn)行選擇時(shí)，要綜合具體情形及條件進(jìn)行全面考慮，才能取得最佳的經(jīng)濟(jì)效果。下面是對(duì)蒸發(fā)器的一個(gè)分類。內(nèi)熱式 降模式外熱式自然循環(huán)強(qiáng)制循環(huán)內(nèi)循環(huán)式外循環(huán)式循環(huán)不循環(huán)蒸發(fā)器升模式直流式 旋轉(zhuǎn)刮板式 目前所用的蒸發(fā)器中，循環(huán)的蒸發(fā)器用的較多的是自然循環(huán)外熱式蒸發(fā)器和強(qiáng)制循環(huán)外循環(huán)式蒸發(fā)器。近幾年開始廣泛使用的不循環(huán)式蒸發(fā)器具有較高的傳熱效率，同時(shí)對(duì)于設(shè)備的加工制造和維修也比較容易。3逆順流工藝的選擇 設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行逆順流工藝的選擇時(shí)，大多數(shù)趨向于逆流工藝，原因如下：（1）可以更充分的利用加熱蒸汽的熱

13、量逆流的次級(jí)效蒸發(fā)器的堿液沸點(diǎn)較低，利用前效加熱器的蒸汽冷凝液對(duì)本效的堿液進(jìn)行預(yù)熱，利用閃蒸蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽，用于次級(jí)效加熱，可相應(yīng)增加各效的加熱蒸汽量。再者是末效排除的蒸汽冷凝液溫度更低，這樣就增加了溫差，使蒸汽的熱利用率得到提高。（2）由于是逆流流向，使得低粘度的堿液在低溫下沸騰，而高濃度、高粘度的堿液在高溫下沸騰，提高了傳熱系數(shù)，減少了設(shè)備的加熱面積，減少了投資。同時(shí)在逆順流選擇時(shí)還要考慮材質(zhì)，對(duì)于逆流的濃效蒸發(fā)器是處于高溫、高濃度堿的條件下，這就需要選用優(yōu)質(zhì)金屬材料，這樣就使設(shè)備投資增加了。 雖然從理論上講，逆流優(yōu)于順流，但當(dāng)投資較少的情況下可采用順流工藝，利用強(qiáng)制循環(huán)來彌補(bǔ)傳熱系數(shù)不

14、足的缺點(diǎn)。但一般情況下建議采用逆流工藝。4循環(huán)方式的選擇 強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器相比于自然循環(huán)蒸發(fā)器，能獲得較高的傳熱系數(shù)。但是今年來新出現(xiàn)的不循環(huán)蒸發(fā)器，即升膜、降膜或旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器，具有優(yōu)良的工藝操作性能，因此越來越被廣泛采用。綜合以上四個(gè)方面，在離子膜蒸發(fā)工藝中推薦采用的流程和設(shè)備如表63。表表63 推薦使用的蒸發(fā)流程和設(shè)備推薦使用的蒸發(fā)流程和設(shè)備序號(hào)項(xiàng)目名稱內(nèi)容備注1效數(shù)雙效或三效三效最佳循環(huán)方式采用強(qiáng)制循環(huán)或不循環(huán)的膜式蒸發(fā)逆順流方式盡可能采用逆流工藝2蒸發(fā)器強(qiáng)制循環(huán)、升膜、降膜、旋轉(zhuǎn)薄膜3真空設(shè)備蒸汽噴射泵、水噴射器4循環(huán)泵軸流式5換熱器板式換熱器二、蒸發(fā)的工藝流程二、蒸發(fā)的工藝流程 在我

15、國(guó)的氯堿企業(yè)中，對(duì)于生產(chǎn)30的液體燒堿大多采用自然循環(huán)的蒸發(fā)器組成雙效順流或三效順流流程。而對(duì)于生產(chǎn)42的液體燒喊的工廠則一般采用的是雙效順流、三效順流強(qiáng)制循環(huán)、三效逆流強(qiáng)制循環(huán)或三效四體的流程。在蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品鹽通過離心機(jī)或集鹽箱進(jìn)行分離?，F(xiàn)主要介紹一下三效順流和三效逆流的工藝流程。1三效順流流程 雖然目前氯堿行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的是雙效流程，但是受到能源價(jià)格提高的影響，三效蒸發(fā)工藝也開始逐漸被采用。其主要的特點(diǎn)是對(duì)設(shè)備的材質(zhì)要求不苛刻，一次投資的費(fèi)用較低同時(shí)可多次利用蒸汽，使得氣耗低。圖61 三效順流工藝流程圖1電解液貯槽；2電解液預(yù)熱循環(huán)槽；3加料泵； 4預(yù)熱器； 5蒸發(fā)器；6捕沫器

16、；7冷凝器；8旋液分離器；9循環(huán)泵；10-鹽堿高位槽；11離心機(jī)；12化鹽池；13母板槽；14洗滌水池；15鹽堿泵；16冷卻澄清槽；17冷卻泵；18冷卻器；19濃堿貯槽；20成品堿泵2三效逆流強(qiáng)制循環(huán)流程 圖62 三效逆流蒸發(fā)流程1效蒸發(fā)器；2，7，12循環(huán)泵；3，5，10氣液分離器；4熱水貯罐；6，11，16板式換熱器；8效蒸發(fā)器；9I效凝水貯罐；13I效蒸發(fā)器；14熱堿貯罐；15濃堿泵；17水噴射器；18冷卻水貯罐工藝流程見圖62。這種工藝流程的組成與三效順流的基本相同，唯一的區(qū)別是三個(gè)蒸發(fā)器的順序不同，依次為效、效、I效。電解液從貯槽內(nèi)通過加料泵送入預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱至100以上，送入效蒸發(fā)

17、器；從效蒸發(fā)器出來的料液用過料泵送入效蒸發(fā)器，效蒸發(fā)器的出料液經(jīng)旋液分離器進(jìn)行分離后送入1效蒸發(fā)器，1效蒸發(fā)器出來的成品堿液送入濃堿冷卻澄清桶，由冷卻泵送至冷卻器進(jìn)行循環(huán)冷卻至溫度40以下，經(jīng)澄清后的堿液送濃堿貯槽，通過成品堿泵送至包裝銷售處。蒸汽仍然是首先通入I效蒸發(fā)器，從其中出來的二次蒸汽在進(jìn)入效蒸發(fā)器，其中產(chǎn)生的蒸汽最后通入效蒸發(fā)器。這種流程的主要特點(diǎn)就是傳熱溫度差大、傳熱效率高、設(shè)備能力大。三、其它蒸發(fā)工藝流程三、其它蒸發(fā)工藝流程 1單效蒸發(fā)工藝流程單效蒸發(fā)流程一般適用于蒸汽壓力低（0.4Mpa），離子膜燒堿的產(chǎn)量較少（1萬t/a）,產(chǎn)品的濃度要求較低（如42%45%）以及蒸汽的價(jià)格較

18、便宜的情況。目前對(duì)于單效蒸發(fā)流程主要有：?jiǎn)涡ふ舭l(fā)流程和單效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)流程兩種。這兩種蒸發(fā)流程是液堿只經(jīng)過一次蒸發(fā)過程，單效升膜蒸發(fā)流程的蒸發(fā)器就是升膜蒸發(fā)器，而另外一種就是應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器。2雙效順流流程 雙效順流工藝流程是國(guó)內(nèi)目前較常使用的流程，其主要的特點(diǎn)是對(duì)設(shè)備的材質(zhì)要求不高，使得投資造價(jià)較低，整個(gè)工藝易于操作和控制。 從離子膜電解槽出來的堿液進(jìn)入效蒸發(fā)器，通過外加熱器中表壓大于0.5Mpa的飽和蒸汽進(jìn)行加熱，當(dāng)堿液沸騰后再蒸發(fā)室中蒸發(fā)，產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入效蒸發(fā)器的加熱室，使效蒸發(fā)器中的堿液濃度控制在37%39%，由于壓力差使堿液進(jìn)入到效蒸發(fā)器，被二次蒸汽加熱沸騰，蒸發(fā)濃縮到產(chǎn)

19、品的濃度（42%、45%、50%）。效的二次蒸汽進(jìn)入到噴射冷凝器中通過冷卻水冷凝，將冷卻水送入冷卻水的貯槽。從效蒸發(fā)器出來的產(chǎn)品堿至熱堿貯罐，通過濃堿泵經(jīng)熱交換器冷卻后送入貯罐，送往各用戶單位。 在效、效的蒸汽冷凝水通過氣液分離器分別送入熱水貯罐，但是由于兩效的冷凝水的質(zhì)量不同（在效中可能含有微量的堿，且水的溫度較低），因此應(yīng)分別進(jìn)行貯存和使用。3雙效逆流蒸發(fā)流程 雙效逆流和順流的流程圖基本一樣，唯一的區(qū)別是蒸發(fā)器的順序不同，效在前，I效在后，蒸汽還是先進(jìn)入I效蒸發(fā)器，在其中產(chǎn)生的二次蒸汽再送入效蒸發(fā)器使用。實(shí)際生產(chǎn)過程中，為了提高過程的傳熱系數(shù)，通常在兩效蒸發(fā)器循環(huán)中采用強(qiáng)制循環(huán)而不是自然循

20、環(huán)，提高多效的堿液循環(huán)速度，提高了蒸發(fā)能力。4降膜式雙效逆流蒸發(fā)流程 此種工藝流程與雙效逆流的區(qū)別就是所使用的蒸發(fā)器為降膜式蒸發(fā)器，其主要特點(diǎn)就是能力大、強(qiáng)度高、工藝操作簡(jiǎn)單。這種工藝流程目前已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外的離子膜燒堿蒸發(fā)中被采用。5三效降膜逆流強(qiáng)制循環(huán)流程 該種工藝流程與三效逆流強(qiáng)制循環(huán)是相同的，區(qū)別就在于所使用的蒸發(fā)器為降膜蒸發(fā)器。其特點(diǎn)是能耗低、設(shè)備能力大。但是一般在國(guó)外能耗費(fèi)用高的地區(qū)使用該流程，在國(guó)內(nèi)目前沒有使用該流程的企業(yè)?！救蝿?wù)訓(xùn)練任務(wù)訓(xùn)練】1你認(rèn)為如何選擇電解液蒸發(fā)的流程？2試著敘述幾種電解液蒸發(fā)的主要工藝流程過程，并能繪制出簡(jiǎn)圖。3. 說出電解液蒸發(fā)的主要工藝控制指標(biāo)？子任務(wù)三

21、子任務(wù)三 電解堿液蒸發(fā)的主要設(shè)備電解堿液蒸發(fā)的主要設(shè)備【任務(wù)描述任務(wù)描述】 能夠描述離子膜堿液蒸發(fā)中的主要設(shè)備的作用、結(jié)構(gòu)和功能?！救蝿?wù)指導(dǎo)任務(wù)指導(dǎo)】 一、主要設(shè)備及作用一、主要設(shè)備及作用 (一) 蒸發(fā)器 蒸發(fā)器是電解液蒸發(fā)過程中的主要設(shè)備，蒸發(fā)器性能的好壞直接影響裝置的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量和能源的消耗。 蒸發(fā)器一般是由蒸發(fā)室、加熱室和循環(huán)系統(tǒng)三部分構(gòu)成的。目前常見的蒸發(fā)器主要有標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器、懸框式蒸發(fā)器、列文式蒸發(fā)器、結(jié)晶外加熱式蒸發(fā)器、強(qiáng)制外循環(huán)式蒸發(fā)器、強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)式蒸發(fā)器、升膜蒸發(fā)器、降膜蒸發(fā)器和旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器等。但是不管是哪種，其主要的結(jié)構(gòu)和工作原理是相同的。下面先就幾種常用且簡(jiǎn)單的做一

22、下介紹。1標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器 這種蒸發(fā)器是圓柱形筒體，在加熱室的中央有一根直徑較大的循環(huán)管，由于中央循環(huán)管的截面積較大，使得循環(huán)管的傳熱表面遠(yuǎn)比加熱管內(nèi)傳熱表面小得多。在進(jìn)行加熱時(shí)，由于中央循環(huán)管和加熱管內(nèi)的受熱程度不同，引起堿液比重不同，同時(shí)在蒸汽上升抽吸的作用下，使電解液由中央循環(huán)管下降再?gòu)募訜峁苌仙牟粩嘌h(huán)，從而保證了蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)和生產(chǎn)強(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器見圖66。標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱條件良好，投資少的優(yōu)點(diǎn)，但也存在循環(huán)速度小、檢修不方便等缺點(diǎn)。它一般比較適合于生產(chǎn)規(guī)模較小的氯堿企業(yè)。圖66 標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器 2懸框式蒸發(fā)器 懸框式蒸發(fā)器實(shí)際上就是標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器的改進(jìn)，其結(jié)構(gòu)如圖67所

23、示。主要是把加熱室改進(jìn)成可整體裝拆的并將其懸吊在蒸發(fā)器中，便于檢修。但是其循環(huán)通道比標(biāo)準(zhǔn)式的大，可以產(chǎn)生較大的循環(huán)速度和傳熱系數(shù)，由于循環(huán)通道位于外周，因此熱損失小。但也存在制造費(fèi)用較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點(diǎn)。它一般應(yīng)用在大、中型的氯廠。 圖67 懸框式蒸發(fā)器 3列文式蒸發(fā)器列文蒸發(fā)器也屬于自然循環(huán)式蒸發(fā)器，其主要結(jié)構(gòu)(見圖68)特點(diǎn)是： 圖68 列文式蒸發(fā)器圖 （1）在加熱室的上方新增加了一段液柱，作用是使堿液的沸騰區(qū)移至加熱室外面，從而減少加熱室的結(jié)鹽機(jī)會(huì)。 （2）這種的循環(huán)管通道更大，可以提高循環(huán)速度，也可以相應(yīng)的提高傳熱系數(shù)。 （3）它的缺點(diǎn)也是同樣存在設(shè)備龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝要求高等問題，

24、一般在大、中型氯堿企業(yè)中使用。 (二) 旋液分離器(圖6-10)旋液分離器的結(jié)構(gòu)見圖610， 圖610 旋液分離器其工作機(jī)理為：當(dāng)含結(jié)晶鹽的液堿料液經(jīng)切向高速進(jìn)入旋液分離器后，液體就以螺旋向下的外捅流和錐底螺旋上升的內(nèi)渦流的形式開始運(yùn)動(dòng)。當(dāng)料液(懸浮液)螺旋下行至圓錐部分時(shí)，所受到的離心力作用加劇。將固體鹽顆粒在離心力的作用下拋向器壁，并沿外螺旋下降至底部出口排出，而清液帶著細(xì)小的顆粒，將會(huì)隨內(nèi)渦流旋轉(zhuǎn)上升至頂部的溢流管排出。旋液分離器的特點(diǎn)是：體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)能力大和投資少，并可連續(xù)生產(chǎn)，其分離顆粒的直徑范圍廣，被廣泛運(yùn)用于氯堿生產(chǎn)中。二、其他主要設(shè)備二、其他主要設(shè)備目前國(guó)內(nèi)的各氯堿廠

25、家對(duì)于在蒸發(fā)過程中分離出來的鹽泥主要是采用濾鹽器(亦稱鹽箱)或離心機(jī)集中處理。1濾鹽器其主要由花板、鑲絲濾網(wǎng)、噴嘴等部件構(gòu)成（見圖6-11）。這種設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢修方便，投資少，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。圖611 濾鹽器結(jié)構(gòu)圖 2離心機(jī) 在氯堿廠進(jìn)行分離鹽泥使用的是刮刀卸料式離心機(jī)，它主要由主軸、機(jī)殼、轉(zhuǎn)鼓、刮刀等部件構(gòu)成（見圖612）。 圖612 離心機(jī)結(jié)構(gòu)圖在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓壁上鉆有直徑810mm的小孔，開孔率為5左右，在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上襯有鎳絲濾網(wǎng)，供截留結(jié)晶固體鹽用。離心機(jī)的特點(diǎn)是：操作勞動(dòng)強(qiáng)度低、可采用計(jì)算機(jī)中多臺(tái)自控管理；是一種高效率處理堿、鹽的分離設(shè)備；存在刮刀卸料不徹底的缺點(diǎn)；

26、可使工作周期內(nèi)的過濾阻力逐漸增大；必須定期進(jìn)行清洗；投資費(fèi)用較大。離心機(jī)主要操怍步驟：多次加料甩干洗滌甩干刮料溶鹽。 目前一臺(tái)WG1600型離心機(jī)處理蒸發(fā)過程分離出來的鹽泥能力可平衡年產(chǎn)23萬噸燒堿的規(guī)模。一臺(tái)WG1800型離心機(jī)年處理能力可平衡3.5萬噸燒堿的規(guī)模?！救蝿?wù)訓(xùn)練任務(wù)訓(xùn)練】1用自己的話描述幾種常用的蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)及工作原理。2描述濾鹽器及離心機(jī)的結(jié)構(gòu)。子任務(wù)四子任務(wù)四 電解堿液蒸發(fā)的崗位操作電解堿液蒸發(fā)的崗位操作【任務(wù)描述任務(wù)描述】 離子膜堿液蒸發(fā)的正常操作要點(diǎn)、開停車操作【任務(wù)指導(dǎo)任務(wù)指導(dǎo)】一、離子膜堿液蒸發(fā)的正常操作一、離子膜堿液蒸發(fā)的正常操作 在離子膜堿液的蒸發(fā)過程中，必

27、須嚴(yán)格按照工藝規(guī)程進(jìn)行均衡平穩(wěn)的操作，這樣才可以達(dá)到裝置的生產(chǎn)能力最大，氣耗最低的效果。一般的正常操作要點(diǎn)為：（1）對(duì)進(jìn)入各蒸發(fā)器加熱室的蒸汽壓力要嚴(yán)格控制，必須保持平穩(wěn)而波動(dòng)少，讓蒸發(fā)器在規(guī)定的壓力條件下工作。（2）保證各蒸發(fā)器的液面在設(shè)定的規(guī)定值內(nèi)，使其穩(wěn)定、不過高、過低、）保證各蒸發(fā)器的液面在設(shè)定的規(guī)定值內(nèi)，使其穩(wěn)定、不過高、過低、或頻繁大幅度的波動(dòng)?；蝾l繁大幅度的波動(dòng)。（3）嚴(yán)格控制真空效的蒸發(fā)器的蒸發(fā)度，保證水壓和下水溫度符合設(shè)計(jì)的）嚴(yán)格控制真空效的蒸發(fā)器的蒸發(fā)度，保證水壓和下水溫度符合設(shè)計(jì)的要求，密切注意真空的波動(dòng)，如有問題及時(shí)查找原因并進(jìn)行處理。要求，密切注意真空的波動(dòng)，如有問題

28、及時(shí)查找原因并進(jìn)行處理。（4）對(duì)進(jìn)出蒸發(fā)器的堿液流量要嚴(yán)格控制，隨時(shí)注意觀察并記錄各蒸發(fā)器）對(duì)進(jìn)出蒸發(fā)器的堿液流量要嚴(yán)格控制，隨時(shí)注意觀察并記錄各蒸發(fā)器中的堿液的濃度、溫度。中的堿液的濃度、溫度。 (5) 要定時(shí)進(jìn)行巡回檢查。要定時(shí)進(jìn)行巡回檢查。（6）對(duì)崗位的生產(chǎn)記錄要按時(shí)填寫。）對(duì)崗位的生產(chǎn)記錄要按時(shí)填寫。二、離子膜堿液蒸發(fā)的開、停車操作二、離子膜堿液蒸發(fā)的開、停車操作1開車前的檢查工作開車前的檢查工作2開車條件確認(rèn)開車條件確認(rèn)3開車操作開車操作4停車操作停車操作 【任務(wù)訓(xùn)練任務(wù)訓(xùn)練】 1說出堿液蒸發(fā)過程的開、停車操作步驟。 2描述堿液蒸發(fā)過程的安全操作要點(diǎn)有哪些？任務(wù)二任務(wù)二 固體燒堿固體

29、燒堿 子任務(wù)一子任務(wù)一 固體燒堿生產(chǎn)的工藝原理固體燒堿生產(chǎn)的工藝原理 子任務(wù)二子任務(wù)二 固體燒堿生產(chǎn)的工藝流程固體燒堿生產(chǎn)的工藝流程 子任務(wù)三子任務(wù)三 固體燒堿生產(chǎn)的主要設(shè)備固體燒堿生產(chǎn)的主要設(shè)備 子任務(wù)四子任務(wù)四 固體燒堿生產(chǎn)的崗位操作固體燒堿生產(chǎn)的崗位操作 子任務(wù)一子任務(wù)一 固體燒堿生產(chǎn)的工藝原理固體燒堿生產(chǎn)的工藝原理【任務(wù)描述任務(wù)描述】 能夠熟知固體燒堿的種類及固體燒堿的生產(chǎn)原理。【任務(wù)指導(dǎo)任務(wù)指導(dǎo)】一、離子膜固體燒堿的種類一、離子膜固體燒堿的種類1桶狀固堿 一般是用0.5mm的薄鐵皮制成的容器裝入離子膜固堿而得，常用的桶重200kg。生產(chǎn)的工藝就是通過大鍋熬制而成的。使用的桶堿的外包裝

30、材料價(jià)格較高，在使用的時(shí)候需要破碎桶，一般是麻煩又不安全。但這種仍然是國(guó)內(nèi)的一種主要的固堿生產(chǎn)包裝方式。 對(duì)于離子膜桶狀固堿的質(zhì)量指標(biāo)目前還沒有標(biāo)準(zhǔn)，常通過企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。表65為某企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。表表65 離子膜桶狀固堿的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)離子膜桶狀固堿的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目名稱規(guī)格級(jí)級(jí)級(jí)NaOH含量，%999897NaCl含量，%0.040.040.04Na2CO3含量，%0.50.50.5Fe2O3, %0.0050.0050.005顏色白色白色白色2片狀固堿 由鍋式法和膜式法生產(chǎn)的熔融燒堿，經(jīng)過片堿機(jī)生產(chǎn)為片狀固堿。片堿的厚度和溫度會(huì)隨著片堿機(jī)刮刀調(diào)節(jié)的距離和冷卻水的冷卻狀況不同而不同。一般堿片的厚度在0

31、.51.5mm,溫度一般控制在6090。對(duì)于進(jìn)口的片堿機(jī)制出的厚度在0.81.2mm，塊狀的大小是0.31.2cm2，而使用的溫度為60。 對(duì)于國(guó)內(nèi)的片狀固堿也沒有統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，還是按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。表66和表67為某企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目名稱規(guī)格級(jí)級(jí)級(jí)含量，%999897含量，%0.040.040.04含量，%0.50.50.5, %0.0050.0050.005,%0.07-，%0.008-，%0.006-，%0.003-顏色白色白色白色NaOHNaCl23Na CO23Fe O24Na SO2+Ca2SiOCu表表66 片堿的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)片堿的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)NaOH23Na CONaClFe指標(biāo)名稱規(guī)格

32、指標(biāo)名稱規(guī)格 含量，%98.7（質(zhì)量） 含量，%0.15（質(zhì)量） 含量，%0.012（質(zhì)量） %0.015（質(zhì)量）表表6-7 某引進(jìn)裝置的片堿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)某引進(jìn)裝置的片堿質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)3粒狀固堿將熔融的堿通過造粒塔制成0.251.3mm的小粒，進(jìn)行自由落體與塔底進(jìn)入的干燥空氣進(jìn)行逆向流動(dòng)，進(jìn)行冷卻凝固得到的就是粒狀固堿。粒狀固堿具有包裝小，使用方便的特點(diǎn)，目前更適合于一些小用戶，以后會(huì)有大的市場(chǎng)空間。二、固堿的生產(chǎn)原理二、固堿的生產(chǎn)原理 本工序的主要任務(wù)是將蒸發(fā)得到的液堿濃縮至 98.6%的熔融堿后通過制片機(jī)生產(chǎn)出合格的固堿。對(duì)于制得得堿的種類，根據(jù)企業(yè)的需求選擇合適的制片機(jī)。 目前對(duì)于固體燒堿熔融的生

33、產(chǎn)方法主要有大鍋熬制法和膜式法兩種，現(xiàn)就兩種方法的原理介紹如下：（一）大鍋熬制法 大鍋進(jìn)行熬制的過程是一個(gè)物理化學(xué)過程，首先通過直接火進(jìn)行加熱，當(dāng)達(dá)到沸點(diǎn)以后，進(jìn)行常壓的蒸發(fā)，將堿液中的水分脫掉，使堿液的濃度升高，同時(shí)堿液的溫度也不斷升高，其中所含有的氯酸鹽也會(huì)隨著溫度的升高而不斷分解，但是在這個(gè)過程中會(huì)對(duì)鍋產(chǎn)生腐蝕，并且由于不同溫度下，氧化還原的離子價(jià)位和種類的不同，導(dǎo)致了堿液發(fā)生顏色的變化。為了將這些雜質(zhì)離子除掉，在熬制的前期加入硝酸鈉，后期也就是?；鸷螅尤肓蚧呛碗s質(zhì)進(jìn)行氧化還原劑反應(yīng)生成沉淀，經(jīng)過降溫，沉淀過程，把上部的熔融堿進(jìn)行包裝得到成品固堿。 在這個(gè)過程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)有：(

34、1) 除鐵反應(yīng) 鐵鍋腐蝕： 熬制過程： 加硫過程：222Fe2H OFe OHH3222310Fe OH2NaNO6H O10Fe OH2NaOHN 23232Fe OHFe O3H O 222326NaOH4S2Na SNa S O3H O222438Fe OH9Na S8FeS4H ONa SO16NaOH在進(jìn)行除鐵的過程中，一般采用的先加硝酸鈉氧化再用硫還原的工藝，這樣可以得到顆粒大又容易沉降的三價(jià)鐵。一般硝酸鈉是在開始時(shí)加入的，它的主要作用是使鐵鍋的表面鈍化，緩解并減少腐蝕，同時(shí)還能讓融在堿液中的離子氧化。（2）除錳反應(yīng)2242242Na S4Na MnO4H ONa SO8NaOH4

35、MnO223242242Na S O4Na MnO3H O2Na SO6NaOH4MnO 在加硫進(jìn)行“調(diào)色“的過程中，一定要控制溫度在420440.如果加入的硫過量，可以通過加入硝酸鈉進(jìn)行反調(diào)。 主要反應(yīng)為：222245Na S4MnO4H ONa SO8NaOH4MnS粉色322242NaNOMnSMnONNa SO 若堿液的顏色為藍(lán)綠色，這可能是的顏色，要補(bǔ)加硫磺。（二）膜式固堿法 這種方法就是利用堿液與加熱源的沸騰傳熱蒸發(fā)過程在薄膜傳熱狀態(tài)下進(jìn)行。一般采用熔鹽進(jìn)行加熱，過程可在升膜或降膜狀態(tài)下進(jìn)行，并進(jìn)行真空蒸發(fā)。1原料的性質(zhì)和用途 本工藝所用原輔材料有：液堿、糖、氮?dú)?、熔鹽、天然氣。（

36、1）熔鹽主要成分：亞硝酸鈉（NaNO2）40%、 硝酸鈉(NaNO3）7%、硝酸鉀（KNO3）53%還可能的成分：S、Na2O（量很少）用途：片堿生產(chǎn)的載熱體。性質(zhì)：這種熔融硝酸鹽的混合物具有均熱性、導(dǎo)熱性、流動(dòng)性及化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)上普遍采用，這一特定的配方又稱為“HTS”。HTS的熔點(diǎn)為142.2。溫度升高會(huì)加速熔鹽的分解和對(duì)容器材料的反應(yīng)。熔鹽分解的主要反應(yīng)是： 23225NaNO3NaNONa ON 在HTS中，單鹽的熱分解溫度分別為KNO3， 550、 NaNO3， 535、 NaNO2，430；而混合鹽的熱穩(wěn)定性優(yōu)于單純鹽。一般HTS在427以下非常穩(wěn)定，可連續(xù)使用多年而不變

37、質(zhì)，只是對(duì)碳鋼和不銹鋼僅有輕微腐蝕，當(dāng)超過450開始有緩慢分解，達(dá)到550以上開始加速分解，600以上分解明顯，同時(shí)熔點(diǎn)升高，顏色從透明的琥珀色變成棕黑色。所以在使用中要控制上限溫度，以減緩熔鹽的分解。HTS的熱分解與表面材料互有影響，它在碳鋼和低合金鋼中，比在不銹鋼中分解顯著。當(dāng)達(dá)到熱分解溫度時(shí)，硝酸鹽放出的氧氣，可加速分解反應(yīng)并腐蝕容器與管道。如果KNO3過熱，它與鐵或鑄鐵產(chǎn)生激烈的放熱化學(xué)反應(yīng)，會(huì)引起爆炸。 因此，無論從HTS的熱穩(wěn)定性還是從和與一般材料的反應(yīng)來看，使用溫度以低于540為宜。同時(shí)HTS是一種強(qiáng)氧化劑，在使用時(shí)不得混入煤粉、焦碳、木屑、布片紙張、有機(jī)物及鋁屑等，否則會(huì)引起燃

38、燒，甚至發(fā)生爆炸等。在熔鹽貯槽內(nèi)通入封閉保護(hù)，可減少HTS中的氧化，熔鹽一般可用34年。若不通入保護(hù)一般只能使用半年或1年就全部更換熔鹽，否則熔點(diǎn)可升至210以上。（2）蔗糖一般可用食品級(jí)砂糖，配制成10%的水溶液，加在燒堿中，可防止高溫熔融堿對(duì)鎳制設(shè)備的腐蝕。（3）天然氣規(guī)格：95.9% 、3%、總20mg/Nm3 熱值為：31800-32800KJ/Nm3用途：主要用于熔鹽的加熱。（4）氮?dú)饪墒褂霉霉こ痰募兊獨(dú)猓饔弥饕敲荛]熔鹽槽，保護(hù)熔鹽，避免遇到空氣使熔鹽氧化分解，減短熔鹽使用壽命。2沸騰傳熱過程的原理 當(dāng)堿液進(jìn)入蒸發(fā)器中垂直的加熱管內(nèi)，加熱源將液體（蒸汽或熔鹽）加熱而達(dá)到沸騰。在

39、沸騰的流體中，液體和蒸汽形成二相混合流動(dòng)，是二相流動(dòng)的沸騰給熱的過程。 在液體的蒸發(fā)過程中，在液體的加熱面上有足夠的熱流強(qiáng)度或壁面溫度超過液體溫度一定值時(shí)，液體和加熱面之間就會(huì)產(chǎn)生一層極薄的液層（滯流熱邊界層）而形成溫差，這極薄的液層（膜）受熱就會(huì)發(fā)生相變，吸收潛熱而蒸發(fā)，從而管內(nèi)液體不必全部達(dá)到飽和溫度，在加熱面上產(chǎn)生氣泡而沸騰，這時(shí)氣泡的過熱度超過從膜內(nèi)傳熱的溫差，使得蒸發(fā)過程完全是在膜表面進(jìn)行的，這種沸騰就是表面沸騰。表面沸騰的蒸發(fā)，必須具備的兩個(gè)條件： （1）液體必須過熱當(dāng)堿液在表面沸騰進(jìn)行蒸發(fā)時(shí)，液體就從壁面獲得熱量升高溫度，達(dá)到形成氣泡的過熱度時(shí)，緊貼在加熱面上的液體薄膜層內(nèi)存在著

40、很大的溫度梯度，就會(huì)使液體汽化，蒸發(fā)形成氣泡，氣泡內(nèi)的液體隨壁面的過熱度的增加而增大，使氣泡不斷的從壁面上產(chǎn)生、長(zhǎng)大和脫離，最終形成表面沸騰。（2）有汽化核心 產(chǎn)生汽化核心的原因是在加熱面上有細(xì)小凹坑所形成的空穴，以及空穴中所密封的氣體或蒸汽，汽化核心在加熱面上所產(chǎn)生時(shí)是很小的，在開始成長(zhǎng)時(shí)，由于受到慣性效應(yīng)和表面張力效應(yīng)的支配，在氣液交界面上加劇了蒸發(fā)和傳熱程度。這是由于生成的氣泡壓力和溫度始終大于周圍液體的壓力和溫度。當(dāng)周圍液體達(dá)到了飽和溫度，沸騰就轉(zhuǎn)為飽和泡核沸騰。在進(jìn)行蒸發(fā)濃縮的過程中，由于形成的二次蒸汽的流速很高，使液體形成一層薄膜，由于流動(dòng)速度很快，在環(huán)狀流中有一個(gè)高速的蒸汽中心和

41、一個(gè)流體環(huán)，在氣液界面上受到高流速的蒸汽干擾，使紊流得程度劇烈，讓壁面的傳熱機(jī)理由飽和泡核沸騰給熱轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^液膜的強(qiáng)制對(duì)流給熱，熱量的傳遞方式變?yōu)橥ㄟ^薄膜液層在液膜表面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的蒸發(fā)，稱為薄膜蒸發(fā)。3加糖原理及反應(yīng)機(jī)理 在片堿的生產(chǎn)中，高溫的濃堿對(duì)鎳設(shè)備會(huì)有一定的腐蝕性。原因主要是堿液中所含的氯酸鹽在250以上會(huì)逐步分解，放出新生態(tài)的氧與鎳材發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鎳層。氧化鎳易溶于濃堿中而被堿液帶走。這樣的過程在濃堿蒸發(fā)中如果反復(fù)進(jìn)行就而導(dǎo)致鎳制設(shè)備的腐蝕損壞。離子膜堿雖然含氯酸鹽僅有20-30mg/L，一般為了保持設(shè)備的長(zhǎng)期壽命，仍需要除去氯酸鹽的操作。常用的處理方法是在原料液中加入糖液。這種

42、方法比其他方法如離子交換法、亞硫酸鈉法優(yōu)越的多，其主要原因是操作簡(jiǎn)單、無須用許多設(shè)備，另外糖資源易得，而且價(jià)格低廉。其反應(yīng)機(jī)理為： 122211322C H O8NaClO8NaCl12CO11H O生成的CO2即與NaOH反應(yīng)： 2232CO2NaOHNa COH O在實(shí)際生產(chǎn)中加入的糖量是理論量的2倍,有的甚至是建議值的68倍，這樣做會(huì)使反應(yīng)進(jìn)行的很完全。但是由于在反應(yīng)過程中產(chǎn)生，因此在堿產(chǎn)品中的含量會(huì)增加一些，當(dāng)然也就增加了產(chǎn)品中的含量。4真空蒸發(fā)的原理 一般在液體表面的壓力越低，沸點(diǎn)就越低。因此，在無法增大供汽能力和設(shè)備生產(chǎn)能力的情況下，可采用真空裝置（在效體后設(shè)置真空泵）來降低液體內(nèi)

43、堿液表面的壓力，從而達(dá)到增加傳熱溫差，加快蒸發(fā)速度的目的。在氯堿的生產(chǎn)過程中，可為了降低液體的沸點(diǎn)、提高溫差、加速二次蒸汽的逸出，使蒸發(fā)器在負(fù)壓下工作。【任務(wù)訓(xùn)練任務(wù)訓(xùn)練】 1試著互相講述固堿的生產(chǎn)原理。 2指出目前固體燒堿的種類有哪些？子任務(wù)二子任務(wù)二 固體燒堿生產(chǎn)的工藝流程固體燒堿生產(chǎn)的工藝流程【任務(wù)描述任務(wù)描述】 固堿生產(chǎn)的工藝流程【任務(wù)指導(dǎo)任務(wù)指導(dǎo)】 目前在進(jìn)行固堿生產(chǎn)以前先要將堿液熔融，而熔融的工藝方法主要是大鍋熬制法和膜式法兩種，現(xiàn)將這兩種方法的工藝流程介紹如下。一、大鍋熬制法的工藝流程一、大鍋熬制法的工藝流程 1大鍋熬制固堿的工藝操作條件 在用大鍋進(jìn)行熬制固堿的過程中，主要的工藝

44、條件見表68：表表68 主要工藝控制指標(biāo)主要工藝控制指標(biāo)項(xiàng)目名稱控制指標(biāo)項(xiàng)目名稱控制指標(biāo)原料堿液NaOH的含量32%、45%、50% 均可固堿桶包裝溫度340355鍋的預(yù)熱溫度130180燃?xì)鋰娮靿毫?00500Pa分解和補(bǔ)液的溫度230280燃油壓力0.20.3MPa反應(yīng)期溫升1015/h油預(yù)熱溫度7080止火后的沉降時(shí)間12h霧化蒸汽壓力0.20.3MPa止火溫度450460片堿袋溫度60 2大鍋熬制的工藝流程大鍋熬制的工藝流程見圖613。 圖613 大鍋熬制法的流程圖1預(yù)熱鍋；2熬堿鍋；3加熱爐膛；4出堿溜槽；5固堿桶；6片堿機(jī)；7袋裝片堿；8煙囪；9煙道；10H2阻火器；11H2水封罐

45、；12重油貯槽；13過濾器；14油齒輪泵；15油預(yù)熱器；16燃燒噴嘴；17二次蒸汽煙囪 把離子膜堿液送入預(yù)熱鍋中，爐膛內(nèi)的煙道氣將其預(yù)熱，使溫度升至130170，之后堿液通過臨時(shí)液下泵送到清洗干凈的熬堿鍋內(nèi)，用直接火加熱堿液；當(dāng)進(jìn)行燃?xì)鋾r(shí)，氫氣依次經(jīng)過沙礫阻火器、水封罐至噴嘴處燃燒；重油先進(jìn)過濾器，再經(jīng)過油預(yù)熱器預(yù)熱后由齒輪泵送至燃燒器燃燒。堿液經(jīng)過加熱后溫度升高發(fā)生沸騰，水分被蒸發(fā)，煙囪將水蒸汽排 出，由于水分的不斷蒸發(fā)出，堿液的濃度升高，堿液的溫度也不斷升高，當(dāng)溫度升高到止火溫度后?；?，進(jìn)行靜置沉降，降溫，當(dāng)達(dá)到出料溫度時(shí)，通過移動(dòng)出鍋泵抽出上部的清液，經(jīng)硫槽裝入桶內(nèi)，或直接送入片堿機(jī)制成

46、片堿固堿后裝袋，鍋底的堿及洗鍋液送至貯罐。二、膜式法的工藝流程二、膜式法的工藝流程目前利用的比較典型的膜式法的工藝流程主要有三種，升膜降膜流程、雙效降膜流程和升膜閃蒸流程。 1工藝流程（1）升膜降膜工藝流程（見圖614） 從蒸發(fā)工段過來的堿液先進(jìn)入升膜蒸發(fā)器，由蒸汽加熱至沸騰，經(jīng)過蒸發(fā)后的堿液由濃堿泵送入降膜蒸發(fā)器，在降膜管中液體被高溫熔鹽加熱，沸騰、濃縮得到熔融濃堿。將該堿液用氣液分離器分離后送入堿片機(jī)，制得片堿，經(jīng)過秤將片狀的固堿稱量后包裝入袋，由封口機(jī)封口后即得成品。圖614 升膜降膜流程圖1鼓風(fēng)機(jī)；2余熱交換器；3熔鹽爐；4熔鹽貯罐；5降膜濃縮器；6，13氣液分離器；7,18熱交換器；

47、8,11水噴射泵；9過料泵；10升膜蒸發(fā)器；12冷卻水槽；14片堿機(jī)；15稱；16封袋機(jī)；17熔鹽泵；19油輸送泵；20重油貯罐；21煙囪（2）雙效降膜濃縮流程（見圖615）圖615 雙效降膜流程圖1降膜蒸發(fā)器；2降膜濃縮器；3片堿機(jī)；4分離器；5包裝稱；6封口機(jī)；7熔鹽罐；8熔鹽爐；9余熱交換器；10煙囪；11鼓風(fēng)機(jī)；12重油貯罐；13油泵；14熱交換器；15熔鹽泵；16過料堿泵；17冷卻水罐；18直接冷卻器；19表面冷卻器；20蒸汽噴射泵 從蒸發(fā)工序過來的堿液先進(jìn)入最終效降膜蒸發(fā)器，經(jīng)過加熱蒸發(fā)后加入糖液，用通過堿泵送入最終效降膜濃縮器，用高溫融鹽進(jìn)行加熱濃縮至。最終將從降膜器產(chǎn)出的熔融堿

48、送入堿分配器再送入片堿機(jī)，經(jīng)片堿機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)后，再用循環(huán)水將轉(zhuǎn)鼓上的堿冷卻，由刮刀制片后送入料倉(cāng)落到包裝機(jī)內(nèi)，自動(dòng)包裝后送往成品倉(cāng)庫(kù)貯存。在包裝系統(tǒng)產(chǎn)生的堿粉塵等雜質(zhì)空經(jīng)除塵系統(tǒng)除去。 雙效降膜濃縮工藝中則是從效降膜濃縮器產(chǎn)生的二次蒸汽作為效降膜濃縮器蒸發(fā)的熱源,產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)表面冷凝器冷凝后的冷凝水進(jìn)入工藝?yán)淠?，送至脫鹽水站。未被冷凝的蒸汽及濃縮過程中產(chǎn)生的不凝性氣體通過真空泵抽吸放空。（3）升膜閃蒸工藝流程 升膜閃蒸工藝流程見圖616。 這種流程主要采用連體的兩段升膜蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，下段通過蒸汽進(jìn)行加熱，上段通過熔融鹽作熱源進(jìn)行加熱。從蒸發(fā)工段過來的堿液先進(jìn)入兩段的升膜蒸發(fā)器，經(jīng)過加熱

49、蒸發(fā)濃縮后，出來的堿液進(jìn)入閃蒸罐進(jìn)行閃蒸，得到熔融固堿再送入制片機(jī)制得片狀固堿。 升膜閃蒸工藝則是利用上下段的不同熱源產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行加熱。所產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)表面冷凝器冷凝后的冷凝水進(jìn)入工藝?yán)淠?，送至脫鹽水站。未被冷凝的蒸汽及濃縮過程中產(chǎn)生的不凝性氣體通過真空泵抽吸放空。圖616 升膜閃蒸流程圖1閃蒸罐；2二段升膜蒸發(fā)器 在原始開車時(shí)，將熔鹽一次性投入熔鹽貯槽，通過過熱的蒸汽（壓力0.81.0Mpa，溫度142.2）熔化，用熔鹽泵將其送至熔鹽加熱爐，當(dāng)加熱到使用溫度（420）送往蒸發(fā)器。從濃縮器出來的被冷卻的熔鹽仍送回到熔鹽貯槽；如果熔鹽沒有加熱到規(guī)定的使用溫度，則仍舊送回到熔鹽貯槽，繼續(xù)用熔鹽

50、泵送到熔鹽加熱爐加熱，熔鹽可循環(huán)使用。2工藝控制指標(biāo) 在膜式法中三種工藝流程在實(shí)際生產(chǎn)中需要控制的工藝指標(biāo)是不同的。（1）升膜降膜流程工藝控制指標(biāo)（見表69）名稱項(xiàng)目指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)原料液成分NaOH45%50%NaCl50mg/LNa2ClO330mg/LFe10mg/L升膜蒸發(fā)器蒸汽壓力0.30.4MPa冷卻下水溫度38出料堿濃度60%出料堿溫110真空度80.0kPa將膜濃縮器熔鹽進(jìn)濃縮器溫度500530堿液進(jìn)濃縮器溫度120140熔鹽出濃縮器溫度460490堿液出濃縮器溫度360380片堿機(jī)（國(guó)內(nèi)）堿液進(jìn)料溫度340350片堿出料溫度6080進(jìn)口冷卻水溫度2528出口冷卻水溫度3236表表

51、69 工藝控制指標(biāo)工藝控制指標(biāo)（2）雙效降膜流程（見表610）名稱項(xiàng)目指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)原料液成分NaOH45%50%NaCl50mg/LNa2ClO330mg/LFe10mg/L二效降膜蒸發(fā)器二次蒸汽壓力0.1MPa冷卻下水溫度36出料堿濃度60%出料堿溫9698真空度86.790.7kPa噴射泵進(jìn)口壓力0.30.4MPa降膜濃縮器熔鹽進(jìn)濃縮器溫度430堿液進(jìn)濃縮器溫度9698熔鹽出濃縮器溫度410堿液出濃縮器溫度413416片堿機(jī)（引進(jìn)）堿液進(jìn)料溫度400405片堿出料溫度5560進(jìn)口冷卻水溫度2528出口冷卻水溫度3236表表610 工藝控制指標(biāo)工藝控制指標(biāo)(3) 升膜閃蒸流程（見表611）名

52、稱項(xiàng)目指標(biāo)項(xiàng)目指標(biāo)原料液成分45%50%50mg/L30mg/L10mg/L升膜蒸發(fā)器堿液進(jìn)蒸發(fā)器濃度50%堿液出蒸發(fā)器濃度98.5%熔鹽進(jìn)蒸發(fā)器溫度430440熔鹽出蒸發(fā)器溫度410420加糖溶液濃度10%15%蒸汽進(jìn)蒸發(fā)器壓力0.7MPa閃蒸罐堿液出閃蒸罐濃度99.5%大氣冷凝氣真空度13.3kPa二次蒸汽溫度360370片堿機(jī)（引進(jìn)）堿液進(jìn)料溫度400405片堿出料溫度5560進(jìn)口冷卻水溫度2528出口冷卻水溫度3236表表6-11 工藝控制指標(biāo)工藝控制指標(biāo)三、產(chǎn)品的性質(zhì)和規(guī)格三、產(chǎn)品的性質(zhì)和規(guī)格一般生產(chǎn)的固堿的濃度為98.5%，其分子式為： ，分子量為：40.005。1固堿的性質(zhì) 固堿

53、即燒堿又名火堿、苛性鈉，純品是無色透明的晶體，密度為2.130，熔點(diǎn)為318.4，沸點(diǎn)為1390。在空氣中易吸收水分而發(fā)生潮解。燒堿使得粉塵對(duì)人體危害很大。固體燒堿及其水溶液對(duì)動(dòng)物及植物等有機(jī)物質(zhì)有強(qiáng)烈的腐蝕作用，也能從空氣中吸收二氧化碳而變成碳酸鈉，因此，必須存放在密閉的鐵罐或塑料的包裝容器中。2燒堿的用途 固堿和液堿是用途極廣的基本化工原料。主要可應(yīng)用于：輕紡工業(yè)，如造紙、印染、皮革、制皂等?；瘜W(xué)工業(yè)，如農(nóng)藥、染料等。石油工業(yè)，如精煉石油，油脂等。還可用于國(guó)防、機(jī)械、醫(yī)藥工業(yè)等。NaOHNaOH【任務(wù)訓(xùn)練任務(wù)訓(xùn)練】 1描述固堿的主要工藝流程過程，繪制出流程簡(jiǎn)圖。 2. 指出固堿主要工藝流程

54、有哪些相關(guān)的工藝控制指標(biāo)？ 3說出固體燒堿的性質(zhì)和用途。子任務(wù)三子任務(wù)三 固體燒堿生產(chǎn)的主要設(shè)備固體燒堿生產(chǎn)的主要設(shè)備【任務(wù)描述任務(wù)描述】 固體燒堿生產(chǎn)的主要設(shè)備【任務(wù)指導(dǎo)任務(wù)指導(dǎo)】 一、大鍋一、大鍋熬堿的大鍋目前仍然是國(guó)內(nèi)固堿生產(chǎn)中的主要設(shè)備，一般使用的大鍋的主要規(guī)格如下表612所示。項(xiàng)目規(guī)格項(xiàng)目規(guī) 格生產(chǎn)能力18t/臺(tái)外形尺寸3096mm,高2155mm運(yùn)轉(zhuǎn)壽命120150次鍋體自重11.6t容積11m3材質(zhì)C,% Si,% Mn,% P,% S,%2.83.4 1.42.0 0.50.9 0.3 0.12表表612 大鍋的規(guī)格大鍋的規(guī)格二、片堿機(jī)二、片堿機(jī) 片堿機(jī)的結(jié)構(gòu)（見圖617）主要

55、包括：滾筒結(jié)構(gòu)、冷卻結(jié)構(gòu)、刀架結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和卸料結(jié)構(gòu)。滾筒結(jié)構(gòu)主要有鼓面、端蓋和端軸組成。在滾筒和弧形堿槽有接觸堿的部分是有鎳材料制成的，而使用的刮刀則是由特種的合金制成的。在滾筒的表面有一個(gè)上寬4.5mm，下款6mm，深3mm的燕尾槽，這個(gè)槽的作用是讓堿膜能更好的附著在滾筒的表面上，不容易鼓起，從而更有利于冷卻。圖617 片堿機(jī)的結(jié)構(gòu)組成圖 冷卻結(jié)構(gòu)主要由進(jìn)、出水管和分布水的噴嘴組成。在片堿機(jī)內(nèi)的冷卻水采用噴淋式的供給方式。從滾筒的中心將冷卻水引入，到達(dá)管上面的噴嘴后就呈120的扇形噴出，這樣就可以在滾筒的內(nèi)壁上形成一層持久的連續(xù)冷卻膜，就大大提高了冷卻液膜的給熱系數(shù)。片堿機(jī)的刀架結(jié)構(gòu)主要

56、有刀片和刀片調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。刀片一般采用的是45號(hào)鋼制作。目的是為增加刀片的硬度, 通常需要淬火熱處理。通常使用的硬度一般控制在HB為5左右,如果刀刃太軟容易造成磨損和變形,而太硬則對(duì)轉(zhuǎn)鼓磨損太大。對(duì)于刀片的調(diào)節(jié)系統(tǒng),就要能使刀片能上、能退的來回調(diào)節(jié)，又能固定刀片，這樣就防止刀片工作時(shí)發(fā)生向后退刀,此外還要能對(duì)刀片進(jìn)行細(xì)微調(diào)節(jié),來控制刀刃線與鼓面的接觸吻合且均勻。在刀刃與轉(zhuǎn)鼓的接觸角度一般非常重要(見圖618)。應(yīng)為這會(huì)影響燒堿在轉(zhuǎn)鼓上的冷卻時(shí)間,p角則會(huì)直接影響到刀刃對(duì)轉(zhuǎn)鼓的作用力大小和方向。圖618 滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的受力分析1刀片；2螺桿式刀片調(diào)節(jié)桿；3轉(zhuǎn)鼓片堿機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括：電機(jī)、減速機(jī)

57、、變速機(jī)和傳動(dòng)齒輪以及轉(zhuǎn)動(dòng)軸承。而卸料機(jī)構(gòu)則主要由底鍋、片堿卸料槽、溢流槽和罩殼組成的。此外對(duì)于一般的片堿機(jī)的冷卻滾筒是一個(gè)回轉(zhuǎn)的圓筒，一般采用下給料的方式進(jìn)行給料，這種方式與上給料的區(qū)別是會(huì)有更長(zhǎng)的冷卻時(shí)間和有效的冷卻面積。 另外，片堿機(jī)還具有密封性好的特點(diǎn)，這樣就可以避免進(jìn)入空氣，造成二氧化碳和堿的反應(yīng)，最終使得成品堿中的碳酸鈉含量升高，或者吸入的水分使產(chǎn)品潮解，影響產(chǎn)品質(zhì)量。三、降膜濃縮器三、降膜濃縮器 降膜濃縮器一般是由降膜單元組成的，而每個(gè)降膜單元是由兩層套管所組成的，一般熔鹽走外層，堿液走內(nèi)層，兩種流體進(jìn)行逆流接觸并進(jìn)行傳熱。傳熱使用的加熱管使用的材料一般是鎳管或超純鐵素體高鉻鋼管

58、，一般管徑為50100mm。一般采用的長(zhǎng)徑比為L(zhǎng)/D120。對(duì)于現(xiàn)在的國(guó)產(chǎn)濃縮器的單元日產(chǎn)堿的能力一般在12.5t/(單元.日)。一套濃縮器可以根據(jù)企業(yè)的具體生產(chǎn)能力由幾個(gè)單元進(jìn)行組合。降膜濃縮器的結(jié)構(gòu)見圖619、國(guó)產(chǎn)降膜單元的結(jié)構(gòu)見圖620所示。圖6-19 降膜濃縮器 圖6-20 國(guó)產(chǎn)降膜單元結(jié)構(gòu)四、熔鹽爐四、熔鹽爐 目前使用的熔鹽爐有很多形式，以高效立式熔鹽爐為例（結(jié)構(gòu)見圖621）。主要結(jié)構(gòu)包括：殼體、內(nèi)外盤管。此熔鹽爐的加熱盤共有兩層，分布在爐的內(nèi)外側(cè)。從上部的燃燒入口進(jìn)入燃燒的燃料，從下部的燃燒氣出口將燃燒后的氣體導(dǎo)出，從熔鹽入口先將熔鹽送入內(nèi)盤管，進(jìn)行加熱后從外盤管從熔鹽出口排出，一

59、般使用的盤管是用153管盤制再由加熱處理而成的。這種熔鹽爐的特點(diǎn)就是熱利用率高，體積小，但是在國(guó)內(nèi)用的比較少。【任務(wù)訓(xùn)練任務(wù)訓(xùn)練】 1指出在固堿過程中有哪些常用的設(shè)備？ 2分組描述幾種常用設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)及工作原理，每組描述一種。子任務(wù)四子任務(wù)四 固體燒堿生產(chǎn)的崗位操作固體燒堿生產(chǎn)的崗位操作【任務(wù)描述任務(wù)描述】 固體燒堿的正常操作要點(diǎn)、開停車操作【任務(wù)指導(dǎo)任務(wù)指導(dǎo)】一、正常操作點(diǎn)一、正常操作點(diǎn)1大鍋熬制法的正常操作點(diǎn)2片狀離子膜固堿的正常操作點(diǎn)二、雙效降膜法固堿裝置的開車操作二、雙效降膜法固堿裝置的開車操作1片堿系統(tǒng)的開車操作2片堿包裝開車3緊急停車操作三、停雙效降膜法固堿裝置的停車操作三、停雙

60、效降膜法固堿裝置的停車操作1固堿系統(tǒng)正常停車操作2長(zhǎng)期停車操作【任務(wù)訓(xùn)練任務(wù)訓(xùn)練】 1描述固堿過程的開、停車操作步驟。 2說出固堿過程有哪些正常操作要點(diǎn)？任務(wù)三任務(wù)三 常見故障及處理常見故障及處理【任務(wù)描述任務(wù)描述】 固體燒堿生產(chǎn)中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象及處理方法【任務(wù)指導(dǎo)任務(wù)指導(dǎo)】 在固體燒堿的生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)的異常現(xiàn)象見表613，614，615，這就需要我們能及時(shí)找到原因并找到解決的方法?！救蝿?wù)訓(xùn)練任務(wù)訓(xùn)練】 1說出在大鍋熬制法中經(jīng)常出現(xiàn)的異常現(xiàn)象及處理方法。 2說出在片堿生產(chǎn)中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象及處理辦法。 3說出在包裝系統(tǒng)出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象及處理方法。案案 例例 分分 析析【任務(wù)描述任務(wù)描述】 離子