预处理器对含镁量较高的原盐有较好的适应性

1、预处理器对含镁量较高的原盐有较好的适应性， 而对原盐中的钙镁离子之比没有严格的局限 性。但是除镁能力的大小取决于能否产生足量的、 气泡直径满足氢氧化镁附着需求的有效气 泡。在额定流量下压缩空气溶解于粗盐水的溶解度是有极限的， 压缩空气溶解量有一定限度 而且在减压后释放出来的溶解空气也比溶解量有消耗， 质量是有损失的。 因此当有效的气泡 量不足以让所有的氢氧化镁所裹缠，则没有载体裹缠的氢氧化镁不可能气浮从上排泥口排 出，而是会在盐水中游荡，氢氧化镁的分离效果就会受到极大的影响。 一方面尽可能提高空气的溶解量， 使空气在盐水中溶解达到饱和或者接近饱和。 在设计同时 要保证减压后溶解的空气尽可能的全

2、部释放， 并形成高质量的气泡粒径， 尽可能的减少气泡 量的损失和气泡质量的低下。 另一方面充分利用预处理器在结构上的特殊性， 将盐泥循环技 术嫁接到预处理器上来， 让因为没有足够的小气泡， 而不能裹缠小气泡浮上分离的氢氧化镁， 在氢氧化铁的作用下， 裹缠在循环盐泥中的结晶型的碳酸钙固体颗粒周围， 形成表观密度较 大的固体颗粒并借助斜板效应和同流向分离原理， 而迅速沉降到桶底。 此预处理器的分离速 度为浮泥上升速度和沉泥下降速度的累加，大大提高了预处理器分离氢氧化镁的能力。6 万吨离子膜物料衡算一、项目：新建年产 6 万吨烧碱。二、计算依据1、需要的一次盐水(1) 生产1吨烧碱需要消耗的一次盐水

3、流量：11m3/ h(次盐水浓度为305±5g/l，离子膜电解槽淡盐水浓度工艺控制指标为215±5g/l，年工作8000小时。(2) 设计生产烧碱能力为6万吨,每小时产碱 7.5吨，则消耗的一次盐水为：7.582.5 m3/ h一次盐水管道的确定 :盐水流速范围：1.02.0m/s,取1.5 m/s计算s=Q /v=82.5/3600 1.5=0.01527 m2 管道材质为衬 PO 管,管径为 0.139 m。输送管道选择Ø159 X6.5的无缝钢管衬PO.2、离子膜系统酸消耗(1 )一次盐水的含碱浓度：(0.3-0.6)g/l，取0.5 g/l计算

4、；进螯合树脂塔前需要调整到PH：9 ±).5，取PH为9 (即体积浓度为：0.0004 g/l)计算，则高纯酸消耗：mHCI= (82.5 0.5- 82.5 0.0004) X36.5/40 = 37.61kg/h 即酸消耗为：VHCl=0.109 m3/h 。高纯酸用于调节一次盐水 PH 酸管的确定 ： 高纯酸输送为自流，流速取0.5m/s,取计算 s=Q /v=(0.109/3600)/0.5=0.00006056m2 管道材质为 PVC 管,管道直径为 8.78mm。输送管道选择 Ø25, 实际流速为 ：0.38 m/s,(2)鳌合树脂再生需要的高纯酸量

5、鳌合树脂塔运行 24小时下线， 配制酸浓度控制 5%6% ，取 5.5%计算，高纯水流量为 6 m3/h， 则31%的高纯酸流量1.125 m3/h，再生时间2.5小时，一年中平均每小时需要 31%的高纯酸 量为： 0.117m3/h。鳌合树脂再生高纯酸管道管的确定 ：高纯酸输送为自流，流速取0.5m/s,取计算s=Q /v=(1.125/3600)/0.5=0.000625m2 管道材质为 CPVC 管,管道直径为 28mm 。输送管道选择Ø40,实际流速为：0.324 m/s.(4)由于复极式离子膜电解槽为加酸工艺，需要调整精盐水的 PH: 9±).5调整P

6、H值在25之间，以PH=4计算。需要消耗的高纯酸量为：82.5 0.0004 36.5/40 = 0.0301kg/h , 即: 0.087 m3/h。4=-吨 10 (V01.115 1000 >0.31) /36.5 : / ( 82.5 + V)V=8.71 >10 4m3/hV 总 1 = 0.0878 m3/h输送高纯酸用于调节入槽盐水酸管的确定 ：高纯酸输送为自流，流速取0.5m/s,取计算s=Q /v=(0.0878/3600)/0.5=0.0000488m2 管道材质为 CPVC 管,管道直径为 5.57mm输送管道选择Ø15,实际流速为:0.

7、310 m/s.( 5)离子膜脱氯塔消耗酸量真空脱氯系统淡盐水的 PH值工艺指标控制：1.21.5，取1.2计算，出电解槽淡盐水的流量 为44 m3/h，考虑氯氢处理的氯水 11m3/h，淡盐水的PH: 25之间，取4计算，脱氯塔的 处理能力为 55 m3/h。淡盐水PH=4化为含酸体积浓度 0.00365g/L，加酸后淡盐水 PH=1.2化为含酸体积浓度 2.303g/L，每小时消耗酸量： 55 >(2.303 0.00365) 10-3=126.46 kg/h，换为体积消耗酸量为 0.1134m3 /h的高纯酸。输送高纯酸用于调节入槽盐水酸管的确定 :高纯酸输送为自流，流速取0.5m

8、/s,取计算s=Q /v=(0.1134/3600)/0.5=0.000063m2 管道材质为 CPVC 管,管道直径为 8.95mm输送管道选择&Oslash;15,实际流速为:0.401m/s.离子膜电解系统高纯酸总体消耗为：VHCl = 0.427m3 /h3、真空脱氯系统亚硫酸钠消耗真空脱氯塔后的淡盐水含游离氯<70PPM按70PPM计算，加碱调节 PH后，用亚硫酸钠除游离氯为 0PPM。除脱氯后淡盐水游离氯的化学反应方程式：ClO-+SO32-SO42-+Cl-(70X10-3 >55) >126=M< 88.5M=5.49Kg/h亚硫酸钠罐 5m3亚

9、硫酸钠浓度配制为 5%,即体积浓度为 5g/L :体积输送流量为：V=1.098m3 /h 。亚硫酸钠管道的确定 :亚硫酸钠管道的流速取1.5m/s,取计算s=Q /v=(1.098/3600)/1.5=0.000203m2 管道材质为无缝钢管衬 PO, 管道直径为 16.09mm输送管道选择&Oslash;38,衬PO后,内径为20 mm,实际流速为:0.97m/s.4、离子膜电解系统自用碱消耗( 1 )螯合树脂再生用碱小消耗：鳌合树脂塔运行 24小时下线， 配制碱浓度控制 6%7%，取 7%计算，高纯水流量为 6 m3/h， 31%的碱，则碱流量为：1.36 m3/h，再生时间2.

10、5小时，一年中平均每小时需要消耗31%的碱量为： 0.1142m3/h。碱输送管道的确定碱输送为自流，流速取0.5m/s,取计算s=Q /v=(0.1142/3600)/0.5=0.0000634m2 管道材质为不锈钢管 ,管道直径为 8.99mm输送管道选择&Oslash;15,实际流速为：0.404m/s.(2)脱氯后加碱调节淡盐水PH 值碱的消耗脱氯前淡盐水 PH 值取 1.2，脱氯后淡盐水 PH 值工艺控制 912,取 PH： 11 计算。淡盐水PH值取1.2，体积浓度为：0.4339g/l,脱氯塔的处理能力为 55 m3/h。加碱中和到PH 为 7, 消耗碱为 ：55 >

11、;0.4339 猱0/36.5=26.15 kg/h 则体积消耗为V1=0.0637 m3/h调节淡盐水 PH 为 11 需消耗碱为 ：11= 14-吨 10 (VX410) /40 / (82.5 + V)V2=0.0121m3/h总体消耗碱 ：0.0759 m3/h碱输送为自流，流速取0.5m/s,取计算s=Q /v=(0.0759/3600)/0.5=0.0000422m2 管道材质为不锈钢管 ,管道直径为 7.34mm输送管道选择&Oslash;15,实际流速为:0.404m/s.5. 离子膜电解系统蒸汽消耗( 1 )盐水精制蒸汽消耗 (采用板式换热器 )一次盐水精水温度为55

12、60C,考虑盐水在输送过程中的热损失，板式换热器盐水进口温度为55C度计算，进螯合树脂塔的盐水温度工艺指标要求控制在60±5C，按60C计算，查表：一次盐水 55C的比热 Cp= 0.928Kcal/l. C, 次盐水 60C的比热 Cp= 0.925 Kcal/I. C, 压力 0.7Mpa，温度为 164.17 C饱和蒸汽焓H1 = 659.9 Kcal/kg，饱和冷凝水的焓： H2 =165.7Kcal/kg,采用板式换热器，排出的冷凝水的温度为80C焓：H3 = 80Kcal/kg,，即80C时，一次盐水的流量为：82.5 m3h。需要提供给被加热盐水的热量：Q=82.5&g

13、t;60>92555>928= 367.9>103Kcal/h蒸汽消耗为 :W= Q /(H1-H2)= 367.9 >103/(659.9-165.7)W=744.4 kg/h板式换热器的换热面积为 :板式换热器总的传热系数取：3000Kcal/(m2.h. C )s= Q/k=367.9 1>03/3000s=122.6 m2( 2)阴极电解液板式换热器5、离子膜电解系统高纯水消耗( 1 )螯合树脂塔再生高纯水消耗鳌合树脂塔运行 24 小时下线，高纯水流量为 6 m3/h， 酸.碱各再生时间 2.5 小时，高纯水 用量为 :30 m3h碱后水洗，酸后水洗，下线

14、后水洗各3小时，流量为10 m3/ h,需要消耗高纯水为 90 m3一年中平均每小时需要消耗高纯水为：3.75m3/h。高纯水输送管道的确定高纯水的流速取 2.5 m3/s。流量为10 m3/ h,s=Q /v=(10/3600)/2.5=0.00111m2 管道材质为不锈钢管 ,管道直径为 37.6mm输送管道选择 &Oslash;57, 实际流速为 :1.421m/s.(2) 过滤器反洗用水消耗过滤器运行48小时下线，二次全排，三次排1/3.过滤器容积8m3,则消耗高纯水为：24m3, 年 中平均每小时需要消耗高纯水为： 0.5m3/h。高纯水输送管道的确定高纯水的流速取2.5 m

15、/s。根据过滤器的容积，流量为20m3/ h,0.4小时充满.s=Q /v=(20/3600)/2.5=0.00222m2 管道材质为不锈钢管 , 管道直径为 53.2mm输送管道选择 &Oslash;76, 实际流速为 ：1.44m/s.(3) 配制亚硫酸钠用水消耗亚硫酸钠浓度配制为 5%，即体积浓度为 5g/L ：体积输送流量为：V=1.098m3 /h 。高纯水消耗为1.098m3 /h。亚硫酸钠罐 5m3,高纯水的流速取 2.5 m/s。要求10分钟充满.则 流量为 30 m3 /h。高纯水管道管径的确定 ：s=Q /v=(30/3600)/2.5=0.00333 m2 道材质

16、为不锈钢管 ,管道直径为 65.1mm输送管道选择 &Oslash;76, 实际流速为 ：2.17m/s. 如果以上用一颗管道输送,保证螯合树脂塔再生 , 过滤器反洗 , 配制亚硫酸钠用水相互不影响,总体输送流量为 ：80 m3 /h。总高纯水输送管道的确定高纯水的流速取 2.5 m3/s。流量为60 m3/ h,s=Q /v=(60/3600)/2.5=0.00667m2 管道材质为不锈钢管 , 管道直径为 92.17mm输送管道选择&Oslash;108,实际流速为:2.12m/s.(4) 离子膜电解槽电解用水消耗2NaCl + 2H2O = 2NaOH + Cl2 + H

17、22 2 n 7500/40高纯水的摩尔量：nH2O=187.5Kmol/h 即 m1H2O=3375 Kg/h每个钠离子带 4 个水分子，迁移到阴极室的水的质量为：m2H2O=13500Kg/h成品碱带走的水的质量为：m3H2O=17500Kg/h氢气带走水的质量为：查表氢气在90 C .时，水蒸汽分压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 毫米汞柱氢气中的水份为：m4 H20 = p H20/ p H2 n H1044.6 Kg/h需要消耗的高纯水量为m H20 =1044.6+17500+3375-13

18、500=8420Kg/hv H20 =8.42 m3/h高纯水上水的流速取 2.5 m3/s。流量为8.42m3/ h,s=Q /v=(8.42/3600)/2.5=0.00094m2 管道材质为不锈钢管 ,管道直径为 34.5mm输送管道选择 &0slash;57, 实际流速为 :1.19m/s.离子膜系统总体高纯水消耗：v H20 =8.42+1.098+0.5+3.75=13.77m3/h6、离子膜单槽产碱量、氯气产量、氢气产量(1) 工艺要求碱浓度控制指标为31%,比重1.284,温度为90C，即体积浓度为410g/L,小时产碱量为 :V=18.29 m3 / h.碱液流速为

19、152.5 m/s.取 2.0 m/s.计算.碱总管输送管道的确定s=Q /v=(18.29/3600)/2.0=0.00254m2 管道材质为不锈钢管 ,管道直径为 56.88mm输送管道选择 &0slash;76, 实际流速为 :1.32m/s.(2) 氯气产量 .氢气产量2NaCl +2H20= 2Na0H + Cl2 + H22 1 17500/40 n1 n2n Cl2 =93.75Kmol/h由公式 :pv=nRT 计算1.0133 TO5 >V=93.75 >8.315 TO3 X358V Cl2 =2754.09 m3/h查表得90C时氯的溶解度为0.002

20、2218Kg/Kg，饱和水蒸汽分压为0.4829Kg/cm2，其它气体的溶解不计。有摩尔比等于体积比n CI2/n 总=(p 总-pH2O) >p 总93.75/ n 总=(1.0133-0.4829)/1.0133N 总=179.11 KmoI/h氯气总管的体积输送流量为 :由公式 :pv=nRT 计算1.0133 105 >V=179.11 >8.315 103 >358V CI2 =5281.7 m3/hV 混 =69.84 m3/hV 总 =5351.54m3/h氯气管道确定氯气流速为1020 m/s.取15m/s.计算 :s=Q /v=(5351.5/3600

21、)/10=0.1484m2,管道材质为 PVC 管,管道直径为 434.8mm输送管道选择 &Oslash;480, 实际流速为 :9.22m/s.N H2 =93.75Kmol/h1.0133 105 >V=93.75 >8.315 103 X363V H2 =2792.22 m3/h 氢气含水为： nH2O=58.03 Kmol /h,1.0133 105 XV=(93.75+58.03) 8卷15 103 X363 氢气总管的体积输送流量为 :V H2 =4521.1m3/h 氢气管道确定氢气流速为1020 m/s.取15m/s.计算.s=Q /v=(4521.1/3

22、600)/10=0.12558m2, 管道材质为 PVC 管, 管道直径为 399.9mm输送管道选择 &Oslash;480, 实际流速为 :7.90m/s.物料组成含量成分组成Kmol/hKg /小时Cl293.756656.3.H2O187.63376.3O21.78457.08含量成分组成Kmol/hKg/小时H293.75187.5H2O58.0331044.67、真空脱氯系统(1) 真空脱氯解吸氯气解吸氯气纯度为70%，出槽淡盐水含游离氯3000PPm,脱氯后淡盐水含游离氯70PPm.温度为:70 C.解吸的氯气为 :m Cl2 =55 (3000-70)/1000=161

23、.2Kg/h.摩尔流量为 :nCl2 =2.27k mol/hnH2O=0.215k mol/h真空脱氯的氯气纯度工艺指标为 70计，湿氯气中的水的体积含量为:6.6%,湿氯气中其它气体以空气计，体积含量23.4%。n其它=0.759 kmol/h解吸氯气中总摩尔流量为 : n 混 =3.244kmol/h由公式 :pv=nRT 计算1.0133 105 V=3.244 8.315 103 343V 混 =91.31m3/h混氯气流速为510 m/s.取5m/s.计算.s=Q /v=(91.31/3600)/5=0.00507m2, 管道材质为 PVC 管,管道直径为 71.22mm输送管道选择 &Oslash;140, 实际流速为 :1.64m/s.(5) 、钛冷却器的物料、热量衡算进入填料塔的淡盐水浓度为 210g/l,温度为85C ,游离氯为3000PPm.真空度为250毫米汞 柱,PH值为1.2。要求解吸后淡盐水含游离氯为小于70PPm.液体流量为55 m3/h。解吸的氯气