{物料管理}萬(wàn)噸燒堿物料衡算

1、物料管理萬(wàn)噸燒堿物料衡算甲 方:6 萬(wàn)噸離子膜物料衡算（全版 ）一、 項(xiàng)目：新建年產(chǎn)6 萬(wàn)噸燒堿。二、計(jì)算依據(jù)1 、需要的一次鹽水（1）生產(chǎn)1噸燒堿需要消耗的一次鹽水流量：11m 3/h（一次鹽水濃度為 305 ± 5g/l ， 離子膜電解槽淡鹽水濃度工藝控制指標(biāo)為215 ±5g/l ，年工作8000 小時(shí)。（ 2）設(shè)計(jì)生產(chǎn)燒堿能力為6 萬(wàn)噸,每小時(shí)產(chǎn)堿7.5 噸，則消耗的一次鹽水為：7.5X11=82.5 m 3/h一次鹽水管道的確定:鹽水流速范圍:1.02.0m/s, 取 1.5 m/s 計(jì)算s=Q /v=82.5/3600 X1.5=0.01527 m 2管道材質(zhì)為襯

2、PO 管 ,管徑為 0.139 m 。輸送管道選擇？ 159 X6.5的無(wú)縫鋼管襯PO.2 、離子膜系統(tǒng)酸消耗（1） 一次鹽水的含堿濃度：（0.30.6）g/l ,取0.5 g/l計(jì)算；進(jìn)螯 合 樹脂塔前需要調(diào)整到PH ： 9± 0.5， 取 PH 為 9（即體積濃度為：0.0004g /l ）計(jì)算 ,則高純酸消耗：mHc尸（82.5 X0.5 82. 5 X0.0004 ） X36.5/40 = 37.61kg/ h 即酸消 耗為：VHCl=0.109 m 3/h 。高純酸用于調(diào)節(jié)一次鹽水PH 酸管的確定:高純酸輸送為自流,流速取0.5m/s, 取計(jì)算s=Q /v=(0.109/3

3、600)/0.5=0.00006056m2管道材質(zhì)為PVC 管 ,管道直徑為8.78mm 。輸送管道選擇? 25,實(shí)際流速為:0.38 m/s,( 2)鰲合樹脂再生需要的高純酸量鰲合樹脂塔運(yùn)行24 小時(shí)下線，配制酸濃度控制5%6% ，取 5.5%計(jì)算，高純水流量為6 m3/h ，則31%的高純酸流量1.125 m3/h ，再生時(shí)間2.5 小時(shí)，一年中平均每小時(shí)需要31%的高純酸量為：0.117m 3/h 。鰲合樹脂再生高純酸管道管的確定:高純酸輸送為自流,流速取0.5m/s, 取計(jì)算s=Q /v=(1.125/3600)/0.5=0.000625m2 管道材質(zhì)為 CPVC 管，管道直徑為28m

4、m 。輸送管道選擇? 40,實(shí)際流速為:0.324 m/s.( 4)由于復(fù)極式離子膜電解槽為加酸工藝，需要調(diào)整精鹽水的PH：9 ±0.5調(diào)整PH值在25之間，以PH=4計(jì)算。需要消耗的高純酸 量為：82.5 X0.0004 X36.5/40 =0.0301kg/h ,即：0.087 m 3/h。4 =-log 10 (VX1.115 X1000 X0.31 ) /36.5 / (82.5+V)V=8.71 X10 4m3/hV 總 1 = 0.0878 m 3/h輸送高純酸用于調(diào)節(jié)入槽鹽水酸管的確定:高純酸輸送為自流,流速取0.5m/s, 取計(jì)算s=Q /v=(0.0878/3600

5、)/0.5=0.0000488m2管道材質(zhì)為CPVC 管 ,管道直徑為5.57mm輸送管道選擇? 15,實(shí)際流速為:0.310 m/s.( 5)離子膜脫氯塔消耗酸量真空脫氯系統(tǒng)淡鹽水的 PH值工藝指標(biāo)控制：1.21.5,取1.2計(jì)算，出電解槽淡鹽水的流量為44 m3/h ，考慮氯氫處理的氯水11m 3/h ,淡鹽水的PH: 25之間，取4計(jì)算，脫氯塔的處理能力為 55 m 3/h 。淡鹽水 PH=4 化為含酸體積濃度0.00365g/L ， 加酸后淡鹽水PH=1.2化為含酸體積濃度 2.303g/L ,每小時(shí)消耗酸量： 55 X(2.303 0.00365) X10-3=126.46 kg/h

6、 ,換為體積消耗酸量為 0.1134m 3/h 的高純酸。輸送高純酸用于調(diào)節(jié)入槽鹽水酸管的確定:高純酸輸送為自流,流速取0.5m/s, 取計(jì)算s=Q /v=(0.1134/3600)/0.5=0.000063m2管道材質(zhì)為CPVC 管 ,管道直徑為8.95mm輸送管道選擇? 15,實(shí)際流速為:0.401m/s.離子膜電解系統(tǒng)高純酸總體消耗為：Vhci = 0.427m 3 /h3 、 真空脫氯系統(tǒng)亞硫酸鈉消耗真空脫氯塔后的淡鹽水含游離氯W 70PpM ,按70PpM計(jì)算,加堿調(diào)節(jié)PH 后，用亞硫酸鈉除游離氯為0PPM 。除脫氯后淡鹽水游離氯的化學(xué)反應(yīng)方程式：ClO-+SO32-SO42-+Cl

7、 -(70 X10-3 X55) X126=M X88.5M=5.49Kg/h亞硫酸鈉罐5m 3亞硫酸鈉濃度配制為5% ，即體積濃度為5g/L ：體積輸送流量為：V=1.098m 3 /h 。亞硫酸鈉管道的確定:亞硫酸鈉管道的流速取1.5m/s, 取計(jì)算s=Q /v=(1.098/3600)/1.5=0.000203m2 管道材質(zhì)為無(wú)縫鋼管襯PO,管道直徑為16.09mm輸送管道選擇? 38,襯 PO 后 ,內(nèi)徑為20 mm, 實(shí)際流速為:0.97m/s.4、 離子膜電解系統(tǒng)自用堿消耗( 1 )螯合樹脂再生用堿小消耗：鰲合樹脂塔運(yùn)行24 小時(shí)下線，配制堿濃度控制6%7% ，取7%計(jì)算，高純水流

8、量為6 m 3/h ，31% 的堿，則堿流量為：1.36 m 3/h，再生時(shí)間2.5 小時(shí)，一年中平均每小時(shí)需要消耗31%的堿量為：0.1142m 3/h 。堿輸送管道的確定堿輸送為自流,流速取0.5m/s, 取計(jì)算s=Q /v=(0.1142/3600)/0.5=0.0000634m2管道材質(zhì)為不銹鋼管,管道直徑為8.99mm輸送管道選擇? 15,實(shí)際流速為:0.404m/s.( 2)脫氯后加堿調(diào)節(jié)淡鹽水PH 值堿的消耗脫氯前淡鹽水PH 值取 1.2，脫氯后淡鹽水PH 值工藝控制912,取PH： 11 計(jì)算。淡鹽水 PH 值取1.2，體積濃度為：0.4339g/l, 脫氯塔的處理能力為 55

9、 m 3/h 。加堿中和到PH 為 7,消耗堿為:55 X0.4339 X40/36.5=26.15 kg/h則體積消耗為V1=0.0637 m 3/h調(diào)節(jié)淡鹽水PH 為 11 需消耗堿為:11 =14- log 10 (VX410) /40 / (82.5+V)V2=0.0121m 3/h總體消耗堿:0.0759 m 3/h堿輸送為自流,流速取0.5m/s, 取計(jì)算s=Q /v=(0.0759/3600)/0.5=0.0000422m2管道材質(zhì)為不銹鋼管,管道直徑為7.34mm輸送管道選擇? 15,實(shí)際流速為:0.404m/s.5、 離子膜電解系統(tǒng)蒸汽消耗( 1 )鹽水精制蒸汽消耗(采用板式

10、換熱器)一次鹽水精水溫度為5560 C ,考慮鹽水在輸送過(guò)程中的熱損失，板式換熱器鹽水進(jìn)口溫度為55度計(jì)算，進(jìn)螯合樹脂塔的鹽水溫度工藝指標(biāo)要求控制在60± 5，按 60計(jì)算，查表：一次鹽水55 c 的比熱 Cp = 0.928Kc al/l. C , 一次鹽水 60 c 的比熱 Cp = 0.925 Kcal/l. C,壓力 0.7Mpa ,溫 度為 164.17 C飽和蒸汽給 H1 =659.9 Kcal/kg ,飽和冷凝水的始：H2 = 165.7K cal/kg,采用板式換熱器, 排出的冷凝水的溫度為 80c給：H3=80Kcal/kg,即80c時(shí)，一次 鹽水的流量為：82.5

11、 m 3 h。需要提供給被加熱鹽水的熱量：Q = 82.5 X60 X925 -55 X928 3 =367.9 xi03Kcal/h蒸汽消耗為:W= Q /(H 1-H 2)= 367.9 X103/(659.9-165.7)W=744.4 kg/ h板式換熱器的換熱面積為:板式換熱器總的傳熱系數(shù)取:3000 Kcal/(m 2.h. ) s= Q/k=367.9 X103/3000 s=122.6 m 2( 2 )陰極電解液板式換熱器5 、 離子膜電解系統(tǒng)高純水消耗( 1 )螯合樹脂塔再生高純水消耗鰲合樹脂塔運(yùn)行24 小時(shí)下線，高純水流量為6 m 3/h ， 酸 .堿各再生時(shí)間 2.5 小

12、時(shí)，高純水用量為:30 m 3 h堿后水洗，酸后水洗，下線后水洗各3小時(shí),流量為10 m 3/h,需要消耗高純水為90 m 3一年中平均每小時(shí)需要消耗高純水為： 3.75m 3/h 。高純水輸送管道的確定高純水的流速取2.5 m 31s。流量為10 m 3/h,s=Q /v=(10/3600)/2.5=0.00111m2管道材質(zhì)為不銹鋼管,管道直徑為37 .6mm輸送管道選擇? 57,實(shí)際流速為:1.421m/s.( 2 )過(guò)濾器反洗用水消耗過(guò)濾器運(yùn)行48 小時(shí)下線,二次全排,三次排 1/3. 過(guò)濾器容積8m 3,則消耗 高 純 水 為 :24m 3, 一 年 中 平 均 每 小 時(shí) 需 要

13、消 耗 高 純 水 為 ： 0.5m 3/h 。高純水輸送管道的確定高純水的流速取2.5 m/s。根據(jù)過(guò)濾器的容積，流量為20m 3/h,0.4小時(shí)充滿.s=Q /v=(20/3600)/2.5=0.00222m2管道材質(zhì)為不銹鋼管,管道直徑為53.2mm輸送管道選擇? 76, 實(shí)際流速為:1.44m/s.(3)配制亞硫酸鈉用水消耗亞硫酸鈉濃度配制為5% ，即體積濃度為5g/L ：體積輸送流量為：V=1.098m 3 /h 。高純水消耗為1.098m 3 /h 。亞硫酸鈉罐5m 3, 高純水的流速取2.5m/s 。要求 10 分鐘充滿.則流量為30 m 3 /h 。高純水管道管徑的確定s=Q

14、/ v=(30/3600)/2.5=0.00333 m 2道材質(zhì)為不銹鋼管,管 道直徑為65.1mm輸送管道選擇? 76, 實(shí)際流速為:2.17m/s.如果以上用一顆管道輸送,保證螯合樹脂塔再生, 過(guò)濾器反洗, 配制亞硫酸鈉用水相互不影響,總體輸送流量為:80 m 3 /h ?？偢呒兯斔凸艿赖拇_定高純水的流速取2.5 m 3/s。流量為60 m 3/h,s=Q /v=(60/3600)/ 2.5=0.00667m2管道材質(zhì)為不銹鋼管,管道直徑為92.17mm輸送管道選擇?108 ,實(shí)際流速為:2.12m/s.( 4)離子膜電解槽電解用水消耗2NaCl +2H2O= 2NaOH + Cl2 +

15、 H27500/40高純水的摩爾量：n h2o =187.5Kmol/hm1 H2O =3 375 Kg/h每個(gè)鈉離子帶4 個(gè)水分子，遷移到陰極室的水的質(zhì)量為：m2 h2o =13500Kg/h成品堿帶走的水的質(zhì)量為：m3 h2o =17500Kg/h氫氣帶走水的質(zhì)量為：查表氫氣在90.時(shí)，水蒸汽分壓525.8 毫米汞柱。p H2O =525.8-115 .69=410.11 毫米汞柱p H2=760-410.11= 349.89 毫米汞柱氫氣中的水份為：m4 H20 = p H20 / p H2 Xn =1044.6 Kg/h需要消耗的高純水量為m H2O =1044.6+17500+337

16、5-1350 0=8420Kg/hv h2o =8.42 m 3/h高純水上水的流速取2.5 m3/s。流量為8.42m 3/h,s=Q /v=(8.42/3600)/2.5=0.00094m2管道材質(zhì)為不銹鋼管 ,管道直徑為34.5mm輸送管道選擇?57 ,實(shí)際流速為:1.19m/s.離子膜系統(tǒng)總體高純水消耗：v h2o =8.42+1.098+0.5+3.75=13.77m3/h6 、 離子膜單槽產(chǎn)堿量、氯氣產(chǎn)量、氫氣產(chǎn)量(1)工藝要求堿濃度控制指標(biāo)為31%,比重 1.284, 溫度為 90,即體積濃度為 410g/L, 小時(shí)產(chǎn)堿量為:V=18.29 m 3 h. 堿液流速為152.5 m

17、/s. 取 2.0 m/s. 計(jì)算 .堿總管輸送管道的確定s=Q /v=(18.29/3600)/2.0=0.00254m2管道材質(zhì)為不銹鋼管,管道直徑為56.88mm輸送管道選擇?76 ,實(shí)際流速為:1.32m/s.(2) 氯氣產(chǎn)量.氫氣產(chǎn)量2NaCl +2H2O= 2NaOH +Cl2 + H22117500/40n1 n2n Cl2 =93.75Kmol /h由公式 :pv=nRT 計(jì)算1.0133 X105XV=93.75 X8.315 X103X358V Cl2 =2754.09 m 3/h查表得90時(shí)氯的溶解度為0.0022218Kg/Kg ，飽和水蒸汽分壓為0.4829Kg/cm

18、 2，其它氣體的溶解不計(jì)。有摩爾比等于體積比n C12 /n 總=(p 總-pH2o)Xp 總93.75/ n 總 =(1.0133-0.4829)/1.0133N 總 =179.11 Kmol/h氯氣總管的體積輸送流量為:由公式 :pv=nRT 計(jì)算1.0133 X105XV=179. 11 X8.315 X103X358V Cl2 =5281.7 m 3/hV 混 =69.84 m 3/hV 總 =53 51.54m 3/h氯氣管道確定氯氣流速為1020 m/s. 取 15m/s.計(jì)算 :s=Q /v=(5351 .5/3600)/10=0.1484m2,管道材質(zhì)為 PVC 管,管道直徑為

19、434.8mm輸送管道選擇？480，實(shí)際流速為：9.22m/s.N H2 =93.75Kmol/h1.0133 X105XV=93.7 5 18.315 X103X363V H2 =2792.22 m 3/h氫氣含水為：nH2o =58.03 Kmol /h,1.0133 X105XV=(93.75+58.03) X8. 315 X103X3 63氫氣總管的體積輸送流量為：V H2 =4521.1m 3/ h氫氣管道確定氫氣流速為1020 m/s.取1 5m/s.計(jì)算.s=Q /v=(4521.1/3600)/10=0.12558m2,管道材質(zhì)為 PVC 管,管道直徑為399.9mm輸送管道選

20、擇？480，實(shí)際流速為:7.90m/s.物料組成成分含量組成Kmol/hKg /小時(shí)Cl293.756656.3.H2O187.63376.3O21 .78457.08成分含量組成Kmol/hKg/小時(shí)H293.75187.5H2O58. 0331044.67、真空脫氯系統(tǒng)(1)真空脫氯解吸氯氣解吸氯氣純度為70%,出梢淡鹽水含游離氯 3000PPm,脫氯后淡鹽水含游離氯70 PPm.溫度為:70 C .解吸的氯氣為：m ci2 =55 x(3000-70)/1000=161.2Kg/h.摩爾流量為：nci2 =2.27k mol/h nH2O= 0.215k mol/h真空脫氯的氯氣純度工藝

21、指標(biāo)為70 %計(jì)，濕氯氣中的水的體積含量為:6.6%,濕氯氣中其它氣體以空氣計(jì)，體積含量 23.4%。n其它=0.759 kmol/h解吸氯氣中總摩爾流量為：n混=3.244kmol/h由公式：pv=nRT計(jì)算1.0133 X105XV=3.244 X8.315 X103X343V 混=91.31m 3/h混氯氣流速為510 m/s. 取 5m/s. 計(jì)算 .s=Q /v=(91.31/3600)/5=0.00507m2,管道材質(zhì)為PVC 管 ,管道直徑為71.22mm輸送管道選擇?140 ,實(shí)際流速為:1.64m/s.(5)、鈦冷卻器的物料、熱量衡算進(jìn)入填料塔的淡鹽水濃度為210g/l, 溫度為 85 ,游離氯為3000PPm.真空度為250 毫米汞柱 ,PH 值為1.2。要求解吸后淡鹽水含游離氯為小于 70PPm. 液體流量為55 m 3/h 。解吸的氯氣量nCl2 =2.27kmol/h 即：m Cl2 =161Kg /h查在 85