面培养和检查了我们综合运用所学知识提高理论联系实际的能力和素质，巩固和加深了基础知识和基本技能训练。通过进行化工专业知识的初步设计的学习和训练，从而将所学的知识由感性认识提高到理性认识，为以后工作奠定基础由于自身能力所限，设计中的疏漏在所难免，敬请各位老师能给予批评和指正,第章概述氯碱工业简述氯碱工业是生产烧碱氯气和氢气以及此衍生系列产品的基本化学工业，其产品广泛用于国民经济各个部门，对国民经济和国防建设具有重要的作用。随着国民经济的快速发展，氯碱工业及其相关产品涉及国民经济和人民生活的诸多领域，除应用于化学工业本身外，在轻工纺织石油化工有色冶金和公用事业等领域也均有很大用途。氯碱工业的主要产品如烧碱氯气氢气还被广泛应用于医药冶金电力国防军工建材和食品加工等工业部门，耗碱和耗氯产品，已达数千种。为此，拟在呼和浩特市新建烧碱的氯碱厂，以满足周边市场的需求。设计项目概况本次设计是年产离子膜制碱项目。建厂地址选在呼和浩特市，年平均气温。在生产过程中产生的液碱可以直接销售，也可浓缩为片碱产品副产品氯气和氢气主要合成氯化氢气体供生产聚氯乙稀及产高纯酸，剩余的氯气生产液氯。烧碱的物化性质化学式分子量比重。在熔融状态下，当温度为时其重度为。烧碱溶液的比重随浓度的提高而增加。外观纯净的烧碱为白色，呈羽毛状，为不透明固体结晶。般工业品含有少量氯化钠和碳酸钠，呈白色稍带浅色光泽固体结晶。溶解度易溶于水，时为克分子升。在水中的溶解度随溶液的温度升高而增加，亦能溶于醇类乙醚中。溶解热千卡克分子溶于克分子水中。烧碱溶于水时释放热量，浓度越高释放的热量越大，这种热量称为溶解热。如果把浓度的的烧碱浓缩脱水需要吸收热量，这个热量称为脱水热。不同浓度时的脱水热也不同。生成热千卡克分子熔点凝固点时能制得熔融的几乎不含水的烧碱，不同浓度的烧碱溶液具有不同的凝固点。在工业生产中，由于固碱中含有少量氯化钠和少量水，因此其凝固点在左右。沸点不同浓度的烧碱溶液具有不同的沸点。同时溶液的沸点随着溶液面上的蒸汽压的降低而下降。比热千卡千克时的平均值。烧碱溶液的比热随着溶液浓度的提高而下降，同时升高溶液温度，比热也有所下降。熔融热千卡千克熔融汽化热千卡克分子导热系数千卡米小时熔融固体烧碱吸湿性很强，放置空气中能吸收大气中的水分变成液碱，这种现象成为潮解。烧碱及其水溶液对动物和植物组织如皮肤织物纸张等有机物质有强烈的腐蚀作用。因之易潮解故固体烧碱必须贮于密闭的铁罐或塑料的包装袋中。烧碱的主要用途烧碱是国民经济各部门用途极广的基本化工原料。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。原盐及盐水溶液的性质原盐概述原盐的来源世界上的盐大部分存在于海水中，海洋中氯化钠的浓度平均为。由于地壳变化，海洋的部分分离内陆海，经过亿万年的自然蒸发，形成盐湖如大盐湖和死海和盐池。其沉积在地下的就成为岩盐矿盐。因此原盐有海盐湖盐井盐和矿盐四种。各国的原盐组成原盐的质量因产地和生产方法的不同，质量不。就而言，湖盐质量最佳，含量井矿盐次之，含量我国原盐的组成见表表中国原盐组成品种产地水不溶物海盐河北长芦辽宁复州湾山东青岛江苏淮北浙江梅山福建莆田海南莺歌湛江马留湖盐内蒙雅布赖内蒙古兰泰青海茶卡新疆盐湖井矿盐四川自贡四川五通桥安徽宣城湖北应城原盐的物理性质纯盐为氯化钠，分子式分子量，为无色透明的正六面体结晶。相对密度假比重。熔点沸点硬度折射率比热容熔解热临界湿度在纯水中的熔解热为。盐水的物理性质氯化钠溶液的溶解度易溶于水，随温度升高，在水中的溶解度略有增加，不同温度下氯化钠在水中的溶解度见表。表氯化钠在水中的溶解度温度溶解度氯化钠水溶液的密度盐水溶液的密度随着所溶盐量的增多而加大。在不同温度下，不同浓度的盐水溶液的密度见表。表不同浓度的盐水溶液的密度浓度温度，氯碱工业生产的特点氯碱工业的生产特点，除原料易得生产流程较短外，除此之外还有三个突出特征。能源消耗大主要是用电量大。氯碱生产的耗电量仅次于电解法生产铝，电能是氯碱工业的重要原料之。在美国，氯碱工业用电量占总发电量的，中国氯碱工业生产的耗电量占年总发电量的。因此，电力供应状况和电价对氯碱产品的生产成本影响极大，各国始终的把降低能耗作为电解法的核心问题。通过运用先进设备，提高电解槽的电能效率和碱液蒸发热能的利用率，来降低烧碱的电耗和蒸汽消耗。因此，开辟节约能源新途径，具有重要意义。氯与碱的平衡电解食盐水溶液时，按固定质量比例同时产出烧碱氢氧化钠和氯气两种联产品。在个国家和地区，对烧碱和氯气的需求结构不定符合烧碱和氯气的供给结构，因此出现了烧碱和氯气的供需平衡问题。般情况下，发展中国家工业发展的初期用氯量较少，由于氯气又不宜长途运输，所以总是以氯气需用量来决定烧碱产量，往往出现烧碱短缺。在石油化工和基本有机原料发展较快的国家和地区用氯量较大，因此出现烧碱过剩。总之，烧碱与氯气的平衡问题始终是氯碱工业发展中的恒定矛盾。腐蚀和污染氯碱产品如烧碱盐酸等具有强腐蚀性，在生产过程中使用的原材料如石棉汞含氯废气等都可能对环境造成污染，因此防止腐蚀和环境污染也直是氯碱工业努力革新的方向。世界氯碱工业的发展现状由于离子膜法具有节能产品浓度和纯度高，无公害而且投资运转费用较低，因此，无论国内还是国外，在新建改造和矿建烧碱的生产装置时，将首先考虑采用这技术。世界氯碱工业生产能力及其分布世界氯碱工业中烧碱氯气的生产能力年至年稳定在年产万吨左右。其中烧碱年产量约万吨，美国和欧洲约万吨年，日本万吨年。年世界烧碱生产能力有所增长，约为万吨，产量约为万吨，年预测生产能力约为万吨，产量约为万吨，些老装置将被关闭。美日欧三个地区大体上占世界总产量的，预计到年美国和欧洲的烧碱产量为万吨，由原来占的比例降为。日美西欧作为全球氯碱工业的基础，形成三足鼎立之势，引导世界氯碱行业发展的潮流，主宰着氯碱产业的价格动向，平衡动向，是氯碱生产的原动力，这种状况将持续到年。西方发达国家氯碱工业的发展趋势第，以技术改造为手段，向节能降耗发展。世界先进国家大多数彩用离子膜法生产烧碱，日本离子膜法工艺占，而我国仅占不到。第二，以联合兼并等方式，向大型规模发展。美国麦道化学三公司烧碱产量所占全国比例高达前四大氯碱工业企业的产量占全国总产量的。而我国烧碱企业有多家，厂多规模小，布局分散，经营条件差，前四大氯碱工业企业的产量仅占全国总产量的，因此，影响了我国氯碱工业企业在国际市场上的竞争力。第三，发展以氯碱为原料的项目，确定精细化工发展战略。美日欧大型氯碱企业产品结构向精细化工升级，其长远战略就是发展精细化工，不断提高产品精细化率。英国公司德国拜耳公司美国麦道化学公司日本旭化成公司，转向生产化工生命科学电子化工材料信息化学品功能高分子等高科技精细化工领域，这些公司年产品的精细化率将超过。我国氯碱工业的发展我国氯碱工业创建于世纪年代。年，爱国实业家吴蕴初在上海集资创办了我国第个氯碱厂天原电化厂。到解放前，全国只有家氯碱厂，烧碱总产量为万。建国以后，随着国民经济的发展，氯碱工业的发展逐步加速，年，全国烧碱总产量达万。随着改革开放的深入发展，特别是进入世纪年代，对氯碱产品的强劲需求推动我国氯碱工业进入了高速增长期。年，我国烧碱总产量达到万，年升至万。在烧碱出口数量增加的同时，氯碱工业逐步从以烧碱需求为主导，向以氯定碱的方式转变。近几年来，随着我国经济发展的加速，氯碱工业的发展更是迅猛，原有氯碱企业纷纷大幅度扩产，新企业也不断投产，烧碱产量迅速增加，年总产量达到万。第二章生产方法选择论证离子膜法制碱是当今氯碱工业中崛起的新技术，与隔膜电解制碱和水银电解制碱相比，已被世界公认为技术最先进和经济上最合理的氢氧化钠生产方法。离子膜烧碱不仅质量好能耗低，而且从根本上解决由石棉隔膜法制碱造成的石棉绒对水质的污染和对操作人员健康的影响。离子膜电解制碱的特点离子膜法电解槽生产氯气和烧碱，其优点是避免汞害和石棉污染，又节省能耗，相对于石墨电解槽来说避免了铅的危害。离子膜电解槽有复极槽和单极槽两种，复极槽就是每个单元槽的电路是串联的，单极槽是单槽并联运转。电解是氯碱生产的心脏，基于它的重要性，电解技术的发展在很大程度上代表了氯碱工业的发展，离子膜法与隔膜法和水银法相比有以下优点投资省。离子膜法比水银法投资节省，比隔膜法节省。目前国内离子膜法投资比隔膜法或水银法高，其主要是因为离子膜法制碱技术和主要的设备及膜均是从国外引进，所以整个成本很高，随着离子膜制碱技术和装置含膜的国产化率提高，其成本会逐渐降低，并最终会低于隔膜法和水银法的投资成本。出槽浓度高。目前出槽浓度为，正在进行的工业化试验。水银法虽然可以从电解槽直接制得浓度为的溶液，不需要蒸发，而且含盐低，产品质量好，但是水银被公认为是有害物质，此法不宜采取。隔膜法电解槽制得电解液中只含溶液，而需要蒸发，并且含盐量高，同时石棉隔膜寿命短又是强的致癌物质。能耗低。目前离子膜法制碱电流消耗是，而隔膜法或水银法的综合能耗为。④氢氧化钠质量好。离子膜法电解制碱出槽中般含有为，固体氢氧化钠含小于万分之。可用于合成纤维医药水处理及石油化工工业等部门。氯气纯度高。氯气中含氧含氢低。离子膜法电解氯气纯度高达。完全适合些氯氧化法聚氯乙烯对氯气的