1湖南石油化工職業技術學院畢業設計（論文）課題名稱： 年產 30 萬噸氫氧化鈉 設計時間： 2014 年 9 月 系 部： 石化技術工程系 班 級： 應化 3121 姓 名： 學 號： 指導教師： 饒維 2目錄年產 30 萬噸氫氧化鈉畢業設計 .4摘 要 .4第一章 概 述 .61.1 產品介紹 .61.2 相關用途 .61.3 相關性質 .81.4 制作方法 實驗室法 .111.5 測定相關 .121.6 關于儲存 .141.7 環境影響 .151.8 應急處理 .151.9 產業信息 .161.10 其他信息 .17第二章 燒堿的制備原理 .202.1 燒堿的制備原理 .202.2 離子膜電解槽 .202.3 制固體燒堿 .212.4 生產原理 .232.4.1 離子膜燒堿片堿工段概述 .232.5 膜式方法生產燒堿可以分為兩個階段 .232.5.1 下降的沸騰傳熱過程 .232.6 工藝流程及其簡述 .252.6.1 除水及附屬設備說明 .252.6.2 預濃縮 .252.6.3 最終濃縮器 .26第三章 物料衡算及能量衡算 .273.1 物料衡算 .273.1.1 電解工段電解槽內的物料衡算 .273.1.2 CL2處理崗位物料衡算 .303.1.3 淡鹽水脫氧崗位物料衡算 .373.2 能量衡算 .403.2.1 HE-301 的能量衡算 .403.2.2 HE-501 的能量衡算 .423.2.3 HE-502、FT-501 的能量衡算 .453.2.4 干燥塔的能量衡算 .473.2.5 能量衡算表 .483.3 一段洗滌塔的物料衡算 .493.3.1 一段洗滌塔的物料衡算基準 .493.4 一段洗滌塔熱量衡算 .513.4.1 入塔氣體帶入熱量 .513.4.2 冷卻水帶出的熱量 .513.4.3 出塔器氣體帶出熱量 .513.4.4 一段洗滌塔的熱量守恒的計算 .5233.4.5 一段洗滌塔熱量衡算表 .523.5 二段洗滌塔的物料衡算 .533.5.1 物料衡算的計算依據 .533.5.2 物料衡算的計算 .533.6 二段洗滌塔的熱量衡算 .543.6.1 二段進塔氣體熱量的計算 .543.6.2 冷卻水帶出熱量的計算 .543.6.3 二段出塔氣體熱量的計算 .553.6.4 二段洗滌塔的熱量守恒的計算 .553.6.5 二段洗滌塔熱量衡算表 .55第四章 主要設備設計和選型 .574.1 主要設備裝置 .574.1.1 離子膜電解槽 .574.1.2 蒸發器 .574.1.3 濃縮器 .584.1.4 片堿機 .584.1.5 熔鹽爐 .584.2 其他設備說明 .584.2.1 封頭及法蘭的選用 .584.2.2 U 形膨脹節 .594.2.3 管板的設計 .604.2.4 支座的設計 .604.2.5 蒸汽冷凝器的設計 .614.2.6 折流板的選用 .614.2.7 防沖板的位置和尺寸 .624.2.8 液體分布器 .624.2.9 除沫器 .634.3 設備一欄表 .63第五章 主要污染物排放情況及治理措施 .655.1 廢水（廢液） .655.2 廢氣 .665.3 廢渣 .675.4 噪聲 .675.5 對氯堿生產中的 “三廢” 進行綜合治理和利用 .675.6 以下為關于燒堿“三廢”治理的舉例 .685.7 以下為兩種較清潔的制備燒堿工藝 .715.7.1 利用海水制備燒堿的方法 .715.7.2 采用氨鎳法制備燒堿 .71附錄 .73附錄 1（第 3 章） .734年產 30 萬噸氫氧化鈉畢業設計摘 要本次設計的課題項目是年產 30 萬噸 48%的氫氧化鈉，采用的方法是離子膜交換電解法。它生產的氫氧化鈉濃度高，占用空間小，操作簡單。而且污染比較小，在企業利益方面，這種方法很實用。可以節約成本，生產的燒堿直接可以作為產品出售。但是，這種方法對于精制鹽水有很高的要求，需要兩次精制，它采用的電解槽具有選擇透過性。出口的粗堿濃度可達 30-34%左右，再經過蒸發就可以得到用戶所需的成品堿。這種生產方法具有強的競爭力，它必將成為當前的主力軍市場前景很好。本次設計的主要內容就是介紹離子膜法的工藝流程，一次鹽水的精制，二次鹽水的精制，電解設備的簡介。重點工序則是燒堿溶液的濃縮工段，是將 30.6%的堿溶液濃縮到 48%的成品。包括設備的計算和選型，并且會至相關重點的設備，總之，本次設計較為全面的介紹了離子膜工藝關鍵字：離子膜法、電解槽、蒸發、燒堿With an annul output of 300,000 tons of caustic soda project design AbstractThe project designed to issue an annual output of 300,000 tons of caustic soda 48 percent, the method used is the ion exchange membrane. Ion exchange membrane of the law than the exorbitant and metal anodes law, and the production of its high concentration of caustic soda, space small,easy to operate. And pollution is relatively small, in the interests of enterprises , this method is very useful, Can save costs,direct production of caustic soda can as the product sold. However, this method of refined salt water has a high demand, refining needs two, its a cell through sexual selection, The concentration of have crude exports up 30 to 34 percent, to the evaporation can be required by the user base of the finished product. production method has strong competitiveness, it will become the main force, market prospects good.This designs primary coverage is introduced that ion membrane method craft and flow, including to raw material salt request, Introduced a salt water purification with emphasis, two salt water purification, electrolysis equipment synopsis. The key working procedure is burns the alkaline solution the concentration construction section, is concentrates 30.6% lye to 48% end 5products. Including equipment computation and shaping, and draws up the related key equipment, in brief, this design more comprehensive introduction ionic membrane carft.Key worrd : ion exchange membrane, Electrolyzer , Evaporation , Caustic soda. 6第 1 章 概 述1.1：產品介紹NaOH 是一種常見的重要強堿。其固體又被稱為燒堿、火堿、片堿、苛性鈉等，它是一種白色固體，有吸水性，可用作干燥劑，且在空氣中易潮解（因吸水而溶解的現象，屬于物理變化）；溶于水，同時放出大量熱。易溶于水，其水溶液呈強堿性，能使酚酞變紅。氫氧化鈉在空氣中易吸收水蒸氣，對其必須密封保存，且要用橡膠瓶塞。它的溶液可以用作洗滌液。其液體是一種無色，有澀味和滑膩感的液體。中文名 氫氧化鈉 相對分子量 40.01 化學品類別 無機強堿 密 度 2.130 g/cm3 危險品運輸編號 UN 1824 8/PG 2 CAS 登錄號 1310-73-2 沸 點 1388 C (1663 K) 熔 點 318 C (591 K) 外 觀 片狀或顆粒 英文名 Sodium hydroxide 安全性描述 腐蝕品 .外文名 Sodium hydroxide (lye、caustic soda)化學式 NaOH管制信息 受管制堿 性 強堿性別 稱 燒堿、火堿、苛性鈉、哥士的水溶性 111 g (20 C)閃 點 176-178C分子量 39.9971EINECS 登錄號 215-185-5危險性符號 36/38-35-34氫氧化鈉（sodium hydroxide) （腐蝕），也稱苛性蘇打，俗稱火堿、燒堿、苛性鈉，為白色固體。該品根據 危險化學品安全管理條例受公安部門管制。1.2 相關用途 7氫氧化鈉氫氧化鈉的用途十分廣泛，在化學實驗中，除了用做試劑以外，由于它有很強的吸水性和潮解性，還可用做堿性干燥劑。氫氧化鈉在國民經濟中有廣泛應用，許多工業部門都需要氫氧化鈉。使用氫氧化鈉最多的部門是化學藥品的制造，其次是造紙、煉鋁、煉鎢、人造絲、人造棉和肥皂制造業。另外，在生產染料、塑料、藥劑及有機中間體，舊橡膠的再生，制金屬鈉、水的電解以及無機鹽生產中，制取硼砂、鉻鹽、錳酸鹽、磷酸鹽等，也要使用大量的燒堿?；瘜W工業 2氫氧化鈉的特性決定了這一產品在大量的化學反應中是不可缺少的重要物質。氫氧化鈉是生產聚碳酸酯，超級吸收質聚合物，沸石，環氧樹脂，磷酸鈉，亞硫酸鈉和大量鈉鹽的重要原材料之一。吸收二氧化碳氣體中性，堿性氣體中混有 CO可用下面的反應除雜CO+2NaOH = NaCO+HO紙漿和造紙氫氧化鈉在造紙工業中發揮著重要的作用。由于其堿性特質，它被用于煮和漂白紙頁的過程。8食品工業氫氧化鈉可以被廣泛使用于下列生產過程： 容器的清洗過程；淀粉的加工過程；羧甲基纖維素的制備過程；谷氨酸鈉的制造過程。人造纖維和紡織在紡織工業中，氫氧化鈉被用于纖維的最終處理和染色。主要用途 ：絲光處理法人造纖維。冶金術氫氧化鈉被用于處理鋁土礦，在鋁土礦中含有氧化鋁，鋁金屬即存在于氧化鋁中。由于工藝技術的提高，氧化鋁（礬土）是世界上使用第二多的金屬。 氫氧化鈉還被用于生產鋅合金和鋅錠。肥皂和洗滌氫氧化鈉一直被用于傳統的生活用途，直到今天，肥皂、香皂和其它種類的洗滌用品對燒堿的需求量依然占燒堿的 15%左右。主要用途 ：肥皂：制造肥皂是燒堿最古老和最廣泛的用途，在制造肥皂的過程中，燒堿被用來中和脂肪酸。洗滌劑：氫氧化鈉被用于生產各種洗滌劑，甚至如今的洗衣粉也是由大量的燒堿制造出來的，燒堿被用于硫化反應后對過剩的發煙硫酸進行中和。食品生產在食品生產中，氫氧化鈉有時被用來加工食品。氫氧化鈉甚至是一道名菜的必要調料。注意，此時氫氧化鈉的使用是嚴格控制的；而一些不法商販會過量使用氫氧化鈉從而使食品更“好看”，但這樣的食品能致病。1.3 相關性質物理氫氧化鈉為白色半透明，結晶狀固體。其水溶液有澀味和滑膩感。9密度：2.130g/cm,熔點：318.4,沸點：1390溶解性：極易溶于水、甲醇、乙醇以及甘油。（氫氧化鈉具有吸水性和潮解性）氫氧化鈉在水中的溶解度如下：氫氧化鈉溶解度溫度（C） 溶解度（g）0 4210 5120 10930 11940 12950 14560 17470 29980 31490 329100 347分子量：40.01化學氫氧化鈉氫氧化鈉于水中會完全解離成鈉離子與氫氧根離子，所以它具有堿的通性。它能與指示劑發生反應：氫氧化鈉溶液通常遇石蕊試液變藍，遇酚酞試液變紅它可與任何質子酸進行酸堿中和反應，以鹽酸為例：NaOH + HCl = NaCl + HO同樣，其溶液能夠與鹽溶液發生復分解反應：10NaOH + NHCl = NaCl +NHHO2NaOH + CuSO= Cu(OH)+ NaSO2NaOH+MgCl= 2NaCl+Mg(OH)另外，于許多的有機反應中，氫氧化鈉也扮演著催化劑的角色，其中，最具代表性的莫過于皂化反應：RCOOR + NaOH = RCOONa + ROH之所以氫氧化鈉于空氣中容易變質，是因為空氣中含有二氧