下载文档原格式
离子膜烧碱的生产工艺及市场前景离子膜烧碱是一种新型的烧碱生产工艺，其生产原理是通过离子膜技术，将盐水中的氯离子和钠离子分离开来，从而实现高纯度的烧碱的生产。
离子膜烧碱工艺相比传统的氯碱工艺有很多优势，包括能耗低、环境友好、产物纯度高等。
离子膜烧碱的生产工艺主要分为以下几个步骤：首先是盐水处理，将盐水经过预处理后，去除其中的杂质和余氯；然后是电解部分，将经过处理的盐水通过电解设备，经过阴阳极的反应，将氯离子和钠离子分离开来；接下来是水解部分，将电解得到的氯气和钠氢碘反应，生成高纯度的氢氧化钠；最后是离子膜分离，通过离子膜将还含有一定氯离子的氢氧化钠进行进一步分离，得到纯度为99%以上的烧碱产品。
离子膜烧碱工艺具有以下几点市场前景：首先，传统的氯碱工艺对环境造成的污染严重，离子膜烧碱工艺能够减少污染物排放，符合环保要求；其次，离子膜烧碱工艺生产的烧碱产品纯度高，能够满足一些高端产品的生产需求；再者，离子膜烧碱工艺的能耗低，生产成本较传统工艺更低，对于降低生产成本有一定的优势；最后，离子膜烧碱工艺具有较高的自动化程度，能够提高生产效率，提升企业竞争力。
然而，离子膜烧碱工艺也存在一些挑战和问题，比如投资成本较高，需要建设专门的设备和系统，对企业的资金实力有一定的要求；此外，离子膜烧碱工艺对操作、维护和管理要求较高，需要具备一定技术和人才优势；另外，离子膜烧碱市场竞争激烈，需要企业在技术上保持创新和优势，才能在市场中占据一席之地。
总的来说，离子膜烧碱是一种具有潜力的烧碱生产工艺，其能耗低、环保、产物纯度高等优势，赋予其广阔的市场前景。
虽然目前离子膜烧碱的产量和应用还相对较小，但随着环保意识的提高和对高纯度产品需求的增加，离子膜烧碱有望在未来得到更广泛的应用和推广。
企业在选择离子膜烧碱工艺时，需要综合考虑投资成本、技术优势、市场需求等因素，进行合适的决策。
扬州工业职业技术学院2014 — 2015学年第二学期毕业设计（论文）（课程设计）课题名称：离子膜法烧碱生产工艺设计时间：2015.3系部：化学工程学院班级：姓名：学号：指导教师：答辩答辩教师：情年月况日评语成指导教师：绩年月评日定目录前言 . ......................................................................1 氯碱相关介绍...........................................................1.1 氯碱行业简介 .....................................................1.2 主要产品及名称 ...................................................1.3 主要产品的用途 ...................................................1.2 我国氯碱行业的现状及发展趋势 ...................................1.2.1 目前氯碱产量 ...............................................1.2.2 氯碱行业在技术和规模上的现状 .............................1.2.3 国内氯碱未来发展趋势 ......................................2 离子膜法电解工艺研究..................................................2.1 离子膜法工艺原理及设备 ..........................................2.1.1 离子膜法制碱原理 . ..........................................2.1.2 离子膜的性能和种类 ........................................2.1.3 离子膜电解槽 ..............................................5 5 5 5 56 6 6 67 7 7 9 102.2离子膜法制碱工艺流程...........................................2.2.1 一次盐水 . ..................................................2.2.2 二次盐水 . ..................................................2.2.3 电解工艺 . ..................................................2.2.4 淡盐水脱氯 ................................................2.2.5 氯氢处理 . ..................................................2.2.6 废氯气处理 ................................................2.2.7 氯气液化 . ..................................................3.结论参考文献致谢. ........................................................................................................................................................................................................离子膜法烧碱生产工艺摘要：随着科技的迅猛发展，我国的氯碱工业行业也得到了迅速的发展和扩大，很多氯碱化工企业也都扩大了生产，加大了生产力度。
离子膜法烧碱制备流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!离子膜烧碱制备流程：1. 原料制备，使用氯化钠（NaCl）溶液作为原料。
离子膜烧碱工艺要点1.工艺概述：离子膜烧碱工艺是通过离子交换膜将盐类水溶液中的离子分离出来，从而得到高纯度的烧碱。
该工艺具有高效、低能耗、无排放等特点。
2.原料准备：离子膜烧碱工艺的原料主要是氯化钠。
通常采用固体氯化钠与稀盐酸反应生成盐酸溶液，随后进入电解槽进行电解过程。
3.电解槽：电解槽是离子膜烧碱工艺的核心设备。
电解槽内部有阳极和阴极，通过电流的作用将盐酸溶液分解成氯气、氢气和碱液。
4.离子交换膜：离子交换膜是离子膜烧碱工艺中起分离离子的关键作用的装置。
离子交换膜具有特定的孔径和电荷特性，可以选择性地阻止阴离子或阳离子的传输，从而将氯离子分离出来。
5.电流密度控制：在离子膜烧碱工艺中，电流密度是一个重要的参数，它对烧碱的质量和产量有着重要影响。
适当的电流密度可以提高烧碱的产量和质量，但过高的电流密度会导致膜的不稳定和能耗的增加。
6.碱液分离：通过离子交换膜的作用，阳离子和阴离子被分离出来，形成高纯度的烧碱液。
烧碱液经过处理后可以得到可供市场使用的高纯度烧碱。
7.能耗控制：离子膜烧碱工艺相比传统的烧碱工艺具有较低的能耗。
通过合理控制电流密度、优化设备结构和提高膜的选择性，可以进一步降低能耗，提高工艺的经济性。
8.废水处理：在离子膜烧碱工艺中，产生的氯气和氢气需要进行处理，以避免对环境造成污染。
氯气可以通过水处理和氧化处理得到盐酸，而氢气则可以通过氧化和还原的过程得到水。
9.工艺优势：离子膜烧碱工艺相比传统的烧碱工艺具有诸多优势。
首先，它可以生产高纯度的烧碱，适用于一些对烧碱纯度要求较高的行业。
其次，该工艺具有高效、节能、环保的特点，可以降低生产成本和对环境的影响。
10.应用领域：离子膜烧碱工艺广泛应用于化工、制药、冶金等行业。
在化工行业中，高纯度烧碱被用于生产合成纤维、染料、橡胶等产品。
在制药行业中，烧碱被用于中药提取和药品合成等。
在冶金行业中，烧碱被用于生产铜、锌等金属。
总之，离子膜烧碱工艺是一种高效、低能耗、环保的烧碱生产工艺，具有广泛的应用前景。
离子膜烧碱生产工艺
随着国民经济的发展，烧碱工业的发展十分迅速，目前我国的烧碱产量已占到了世界总产量的90%以上。
由于我国烧碱工业起步较晚，与国外相比还有一定差距。
因此，要在短时间内赶上国际水平，必须对我国烧碱工业进行改革，采取切实可行的措施，以提高烧碱生产效率和产品质量。
从国外引进的离子膜烧碱生产技术，就是这样一种先进的生产技术。
离子膜烧碱工艺是将 NaOH溶液在电解槽中电解成 NaCl、NaOH、 HCl和H2O四种不同成分的盐，再用 NaOH溶液与 HCl、H2O 溶液反应生成 NaCl和H2,经离心分离得到母液。
母液进入离子膜电解槽中进行电解，形成电势为3.5~4.0伏的直流电（或叫阴阳离子膜）。
母液在电解槽内发生一系列反应后变成 NaCl、 NaOH和H2,同时被离心分离出来。
目前我国的电解槽已采用离子膜电解槽，这种方法生产出来的烧碱产品质量好，消耗低，且具有较高的回收率。
—— 1 —1 —。
离子膜烧碱工艺的工艺流程电解流程由二次盐水精制工序送来的精制盐水，通过盐水高位槽，进入电解槽的阳极液进料总管。
其流量由每个电解槽的自调阀来控制，以保证阳极液的浓度达到规定值。
进槽值由送入每台电解槽的直流电流进行串级控制。
浓度31%的高纯盐酸用来中和从阴极室通过离子膜渗透到阳极室的OH-离子，盐酸经过自动调节与阳极液一起送入阳极室。
精制盐水在阳极室中进行电解，产生氯气，同时NaCL浓度降低。
电解槽进、出口之间的NaCL分解率为约50%。
每个阳极室都有两个挠性软管，一个连接进料总管，另一个连接出料总管。
电解后产生的氯气和淡盐水混合物通过软管汇集排入阳极液总管，并在总管中进行气体和液体分离。
氯气在氯气总管中进行汇集后送入淡盐水储槽顶部。
在此，氯气中的水分被分离并滴落，然后氯气被送往界外。
氯气压力由自调阀控制。
淡盐水送入淡盐水储槽底部，然后用淡盐水循环泵一部分经液位自调控制送往脱氯工序；另一部分送往电解槽，进槽淡盐水流量由自动控制。
阴极液在阴极室电解产生氢气和烧碱，碱液进入阴极液循环槽，通过阴极液循环泵一部分经阴极液冷却器进入碱高位槽后，进入电槽，这部分电解液进槽前加纯水稀释，纯水量自调由直流电和碱串级控制；另一部分电解液经液位自调控制送入碱冷却器冷却至约45℃后送往碱储槽，然后送往罐区。
氢气在阴极液出口总管中分离，并在氢气主管线中进行汇集后，送到碱液循环槽顶部。
氢气中的水分被分离并滴落，然后氢气送往界外。
氢气压力由自调阀控制，与氯气压力串级控制，使氢气和氯气之间压差保持在设定范围内（5KPa）。
4.淡盐水脱氯工序电解槽出来的淡盐水和氯氢处理来的氯水混合后，用31%的高纯盐酸将PH值调节到约1.5，送入脱氯塔的顶部。
脱氯塔的压力为-70～75Kpa，由真空泵进行控制。
脱氯塔出口处游离氯降低到50mg/L，脱出的氯气汇入氯气总管，也可送入废气吸收塔。
脱氯后的淡盐水先用NaOH把PH调到9～11，再将亚硫酸钠储槽中配制的浓度为10wt%的亚硫酸钠溶液用亚硫酸钠泵加入到淡盐水管道中，以彻底除去残余的游离氯。
2.5工艺流程简述
原盐经皮带输送机送入盐溶解槽(DV-101E/F/G)溶于水后生产粗盐水，定量送入予混合槽（DV-104A/B），按比例定量加入BaCl2、Na2CO3和NaOH，除去盐水中SO2-4、Ca2+、Mg2+等离子，随后送入澄清桶（DV-106），澄清过滤后送电解工序再进行盐水二次精制，通过二次盐水过滤器（F-2140A/B/C）进一步除去固体悬浮物，然后再进入离子交换树脂塔（T-2160A/B/C）进一步将盐水中微量Ca2+、Mg2+等多价阳离子除去，制成使其含量小于规定值的精制盐水，进入电解槽（R-2230A~J）的阳极室，在此盐水经电解被分解产生氯气，反应式如下：
NaCl—e→Na++1/2Cl2↑
Na+通过具有选择性的离子膜进入阴极室。
在阴极室，水经电解被分解产生氢气，反应式如下：
H2O+e→OH+1/2H2↑
OH—与阳极室迁移来的Na+结合生产32%NaOH。
每台电解槽分离出的氯气及氢气分别汇总后进入氯气处理系统和氢气处理系统，NaOH碱液送入蒸发工序或直接送储运厂销售。
离子膜烧碱工艺
一、工艺流程
烧碱溶液通过传统的加热工艺蒸发时，可以分解出氯气，氢气和钠溶液，但这种方法的效果不佳，并且会消耗大量的能源，耗费时间也很长。
离子膜烧碱工艺利用了电解的原理，以氯气、氢气和钠溶液作为新产品，可以有效提高生产效率。
其工艺流程主要包括烧碱溶液处理、离子膜电解分解和连续搅拌浓缩等步骤。
1.烧碱溶液处理：烧碱溶液由钠和水组成，是进行离子膜烧碱工艺的基本材料，事先要对其进行进行预处理以及脱全氯和水分蒸发等操作，以达到理想的浓缩程度和指定的氯分析浓度。
2.离子膜电解分解：处理后的烧碱溶液可以进行离子膜电解分解，离子膜是由导电材料制成的电解所必需的一种膜物，它的作用是实现液质的分离，从而实现电介质烧碱溶液中的汽液分离。
离子膜烧碱的生产工艺及市场前景
一、离子膜烧碱生产工艺
1、烧碱原料准备
烧碱的原料主要是纯碱、电解水和盐酸，碱料要求为纯碱，电解水要求为电解水，盐酸要求为无色澄清液。
2、烧碱反应装置
烧碱反应装置由加料器、反应罐和储碱罐组成，其中反应罐和储碱罐之间并有密封胶带，反应罐底部加有底泄装置，反应罐内装有搅拌机，供碱料、电解水、盐酸混合用。
3、烧碱反应过程
将纯碱、电解水和盐酸通过加料器加入反应罐，然后搅拌混合，使碱料均匀溶解；烧碱反应后，烧碱液通过底泄阀流入储碱罐，至此烧碱反应结束。
4、离子膜分离装置
离子膜分离装置主要由离子膜池、污染物排放槽、离子膜梗管棒、污染报警装置组成，其中离子膜梗管棒由多根离子膜梗管构成，离子膜梗管棒内安装有阴极，是通电的核心。
5、离子膜分离过程
在离子膜池中，由阴极通电形成“驱动”力，活性离子通过离子膜界面渗入阳极侧，非活性离子不能通过离子膜界面，把活性离子从非活性离子中分离出来，从而达到离子膜烧碱的目的。
二、离子膜烧碱的市场前景。
大型离子膜烧碱装置的工艺设计一、一次盐水一次澄清盐水的制备是氯碱生产工艺至关重要的工段，精制效果的好坏直接影响产品的质量和产量。
传统性的一次盐水精制工艺，采用配水、化盐、加精制剂反应、澄清、砂滤，然后再经炭素烧结管过滤器过滤。
近几年新建氯碱装置一次盐水工艺大都采用膜过滤技术制取精制盐水，该工艺路线省去了砂滤器、炭素烧结管过滤器。
经生产实践证明，经膜过滤分离方法制得的一次盐水质量指标、设备投资等都比传统工艺理想。
所以一次精制盐水工艺采用膜过滤器过滤工艺。
二、二次盐水精制离子膜法电解槽使用的高度选择性离子交换膜要求入槽盐水的钙、镁离子含量低于20wtppb，普通的化学精制法只能使盐水中的钙、镁离子含量降到10wtppb左右。
若使钙、镁离子含量降到20wtppb的水平，必须用螯合树脂处理。
二次盐水精制的主要工艺设备是螯合树脂塔，分二塔式和三塔式流程。
塔的运行与再生处理及其周期性切换程序控制，可由程序控制器PLC实现，PLC与集散控制系统DCS可以实现数据通讯；也可以直接由DCS实现控制。
伍迪公司采用的就是二塔式，其他公司采用三塔式流程。
建议采用三塔式流程。
三、电解工艺现在能够提供离子膜电解槽的专利商有旭化成、伍迪、氯工程、北化机等厂家，这几家公司的技术都是成熟的。
槽型为复极式自然循环离子膜电解槽。
四、淡盐水脱氯淡盐水脱氯有两种工艺路线：一种采用空气吹除法，该法脱氯效果欠佳，从淡盐水中分离出来的废氯气纯度低，无法汇入湿氯气总管送氯气处理工序，只能由烧碱液循环吸收，制成次氯酸钠溶液。
另一种采用真空脱氯法，该法脱氯效果较好，通过蒸汽喷射器或真空泵提供的真空系统将含氯淡盐水中的游离氯抽出分离后进入湿氯气总管。
建议采用真空法淡盐水脱氯工艺技术。
五、氯氢处理（含废氯气处理）1、氯气处理由电解槽出来的湿氯气，温度高并伴有大量的水蒸气和杂质，具有较强的腐蚀性，必须经过冷却、干燥和净化处理。
氯气处理系统分为冷却、干燥、输送三部分。
各位文库基友，经过一段时间蛋疼的篡改，抄袭，休整，我终于完成了毕业设计。
如果你跟我一样想糊弄一下，请参考。
如果你是个好学生，千万别参考。
因为里面的数据，计算，我自己看了半天不知道在算什么。
汗！！！！！我做的是离子膜制烧碱的电解工段和后续处理工段。
这个在网上很难找的。
网上全是化盐工段的内容。
我整理网上好多乱七八糟的材料才弄出来的。
哎，很坑爹的，仅供参考！！！！！！！年产10万吨烧碱电解工段的模拟设计撼地神牛（鸭店大学化工081 3080404144）摘要本文阐述了氯碱工业的发展历史和发展现状，以及在未来的发展趋势。
介绍了离子膜电解槽生产烧碱的方法，对已经精制的盐水溶液进行电解，及对产品的后续处理，对废气的处理等工艺流程进行了详细的叙述，而且对电解工段进行了物料衡算和能量衡算。
用AutoCAD将烧碱电解工段的工艺流程图、离子膜电解槽设备图、厂房布置图进行了绘制，并在最后展望了烧碱工业的发展前景。
关键词：烧碱；电解工段；离子膜电解槽；氯气和氢气处理；物料衡算和能量衡算Annual produces 150,000 tons caustic soda from electrolysissection simulation designSPE(Duck collegue，Chemical Engineering and Technology 081 3080404144)AbstractThe paper describes the history and development of chlor-alkali industry current status, and trend of development in the future; It introduces the method of the nature of the crude salt, function, selection of raw materials and the comparation of production of caustic soda. It focus on the production of caustic soda salts section, the electrolysis of the crude salt, removal of impurities, and processes a detailed description of the material balance, and also processes the energy balance in the main equipment of the salts Section. We will draw the process flow diagram of caustic soda electrolysis section, electric tank equipment diagram, the layout of plant diagram by Auto CAD software. Finally, it prospects the future development of the castic soda industry.目录引言----------------------------------------------------------------------------------------------- 1 第一章概述1.1氯碱工业简介---------------------------------------------------------------------------- 2 1.2内容及研究意义--------------------------------------------------------------------------31.2.1内容----------------------------------------------------------------------------------31.2.2 研究意义---------------------------------------------------------------------------4 1.3 离子膜烧碱发展现状及趋势-----------------------------------------------------------41.3.1 国外发展状况---------------------------------------------------------------------41.3.2 国内发展状况及瓶颈------------------------------------------------------------51.3.3 发展趋势---------------------------------------------------------------------------8 第二章反应原理2.1 离子膜电解槽电解反应原理----------------------------------------------------------10 2.2 处理氯气，氢气的原理-----------------------------------------------------------------112.2.1 氯气--------------------------------------------------------------------------------112.2.2 氢气--------------------------------------------------------------------------------11 第三章工艺流程的确定3.1 电解工段的工艺流程-------------------------------------------------------------------123.1.1 离子膜电解槽的类型----------------------------------------------------------123.1.2 不同离子膜电解槽的供电方式----------------------------------------------123.1.3 离子膜电解槽电解循环的工艺流程----------------------------------------14 3.2 氢气处理的工艺流程-------------------------------------------------------------------16 3.3 氯气处理的工艺流程-------------------------------------------------------------------173.3.1 氯气的冷却----------------------------------------------------------------------173.3.2 氯气的干燥----------------------------------------------------------------------19 第四章工艺计算部分4.1 电解槽的工艺计算----------------------------------------------------------------------21 4.2 洗涤塔内氢气的工艺计算-------------------------------------------------------------234.2.1 物料衡算-------------------------------------------------------------------------244.2.2 能量衡算-------------------------------------------------------------------------25 4.3 钛冷却器内氯气工艺衡算-------------------------------------------------------------264.3.1 物料衡算-------------------------------------------------------------------------264.3.2 能量衡算-------------------------------------------------------------------------27 4.4 硫酸干燥塔内氯气物料衡算----------------------------------------------------------28 第五章设备设计5.1 离子膜电解槽的设计-------------------------------------------------------------------29 5.2 钛冷却器的设计-------------------------------------------------------------------------31 5.3 洗涤塔的设计----------------------------------------------------------------------------33 第六章厂房布置6.1 厂房布置的重要意义-------------------------------------------------------------------34 6.2 厂房布置原则及方法-------------------------------------------------------------------34 6.3 厂房布置简要说明----------------------------------------------------------------------35 结论与展望-------------------------------------------------------------------------------------40感谢---------------------------------------------------------------------------------------------41 参考文献---------------------------------------------------------------------------------------42插图清单图2-1 离子膜电解槽电解反应基本原理示意图---------------------------------------14 图2-2 离子膜制烧碱生产原理------------------------------------------------------------14 图3-1 单极式离子膜电解槽结构示意图------------------------------------------------16 图3-2 复极式离子膜电解槽结构示意图------------------------------------------------16 图3-3 单极式离子膜电解槽接电方式---------------------------------------------------17 图3-4 复极式离子膜电解槽接电方式---------------------------------------------------17 图3-5 旭化成NCH离子膜电解槽单元槽结构示意图-------------------------------18 图3-6 单极式离子膜电解槽结构示意图------------------------------------------------18 图3-7 复极式离子膜电解槽结构示意图------------------------------------------------18 图3-8 离子膜电解装置循环系统工艺流程图------------------------------------------20 图3-9 氢气冷却，压缩，干燥工艺流程图---------------------------------------------21 图3-10 氢气冷却工艺流程图--------------------------------------------------------------23 图3-11 氯气干燥工艺流程图--------------------------------------------------------------24列表清单表1 电解槽平衡物料数据表---------------------------------------------------------------25 表2 电解槽氯气组成表---------------------------------------------------------------------26 表3 电解槽氢气组成表---------------------------------------------------------------------26 表4 气体物性数据表------------------------------------------------------------------------28 表5 洗涤塔物料衡算表---------------------------------------------------------------------29 表6 洗涤塔热量衡算表---------------------------------------------------------------------30 表7 钛冷却器物料衡算表------------------------------------------------------------------31 表8 钛冷却器热量衡算表------------------------------------------------------------------32 表9 硫酸干燥塔物料衡算表---------------------------------------------------------------33 表10 钛冷却器内物性数据-----------------------------------------------------------------36引言烧碱是一种重要的氯碱产品，主要用作化工原理，广泛应用于造纸、纺造纤维、肥皂与洗涤剂、炼铝、玻璃、橡胶、塑料、农药、医药和石油炼制等领域，在国民经济中占有重要地位。
离子膜烧碱工艺离子膜法制烧碱——10化工班第四组全体成员一、世界离子膜法电解装置发展历程（一）第一阶段为萌发成长期1、“四竞争”（1）复极槽与单极槽的竞争复极槽是低电压、高电压，在复极槽中，各个阴阳极单元串联而成，从而使每个电槽的槽电流相对较小，而槽电压相对较高，这对整流效率来将是一般有利的。
复极槽具有流程短，设备台数少，易采用计算机控制，占地面积少，节省电解厂面积等优势。
单极槽是高电流，低电压，在单极槽中，电流并联式的流经各电极对，由于电流流经的通道较长，致使电压降较高，唯有把各“电极对”的尺寸减少或引入内部铜导体后，才可将槽电压降低。
初期的离子膜单极槽在运行中一旦发现某槽泄露或者有问题，可与隔膜槽一样借助停槽开关，单独停槽检修或者更换，以防止对其他电槽的影响，不至于因局部事故而影响全厂生产。
单极槽可传入隔膜槽系统逐步替换隔膜槽而成为离子膜法电解。
（2）自然循环与强制循环的竞争自然循环是靠电解液的相对密度差推动电解液循环的，具有动力消耗小，循环量大，对膜冲击小，压力稳定，运行安全等特点，但是生产符合一般不能低于50%，不像强制循环那样有高压差和因操作上压差波动二造成膜的机械损伤；强制循环是采用崩推动电解液循环，增加电解反应过程中电解液在电解液内部循环的推动力，具有不受低电流负荷的影响、循环量易控制等特点，但动力消耗大，对摸冲击大，压力不稳定。
（3）单元槽有效面积的竞争单元槽有效面积增大可以有效地提高离子膜利用率，减少更换和维修费。
但是并非面积越大越好，面积过大，离子交换膜的实际强度就难以支撑，也会造成垫圈泄露。
（4）压滤机式压紧与单元组合式压紧的竞争压滤式电解槽是把多个单元槽用一个压紧装置压紧加以封闭，特点在于组装简单，膜内不受压，无接触电压损失，但需要有较高的压紧力，密封面加工要精密、单片槽加工精度要求高，存在槽框加工误差累积问题；单元组合式电解槽是单独地将每一电极对的法兰夹夹紧，以达到可靠的密封要求，2、“四趋向”（1）电流密度趋向提高；（2）单元槽数量趋向增多；（3）单槽产能趋向增大；主。
目录引言 (1)第一章氯碱工业概况 (2)1.1氯碱工业发展过程 (2)1.2离子膜电解制碱的特点及现状 (2)1.3离子膜电解制碱的基本流程 (3)第二章盐水精制 (5)2.1一次盐水精制 (5)2.1.1原料盐粗算 (5)2.1.2循环淡盐水的计算 (7)2.1.3粗盐水的计算 (7)2.1.4除杂 (8)2.1.5溶液PH的调节 (9)2.1.6盐损及盐循环量的计算 (9)2.2二次盐水精制 (10)2.2.1除次氯酸 (10)2.2.2过滤不溶物 (11)2.2.3中和及二次精制 (11)第三章离子膜电解 (14)3.1离子膜交换原理 (14)3.2电解物料衡算 (14)3.2.1供给电解槽盐水计算 (14)3.2.2流出电解槽盐水计算 (15)3.2.3生成氢氧化钠的计算 (17)第四章电解液蒸发 (18)4.1蒸发概论 (18)4.1.1碱液蒸发的基本概念 (18)4.1.2离子膜碱液蒸发的特点 (18)4.2蒸发流程及设备类型选择 (19)4.2.1蒸发流程 (19)4.2.2蒸发设备 (21)4.3蒸发工艺计算 (22)4.3.1蒸发水量的计算 (22)4.3.2各效传热温度差的计算 (23)4.3.3各效物料、热量衡算 (25)4.3.4各效所需传热面积的计算 (27)4.3.5试差计算 (27)4.4蒸发设备的计算 (32)4.4.1蒸发器加热管数及加热室直径的计算 (32)4.4.2蒸发器循环管的计算 (33)4.4.3蒸发器分离室的计算 (33)4.4.4接管尺寸的计算 (34)4.4.5辅助设备的选择 (35)第五章固碱 (38)5.1固碱流程选择 (38)5.2固碱热量、物料衡算 (38)5.2.1降膜蒸发器 (38)5.2.2降膜浓缩器 (39)5.3离子膜固碱种类 (40)结论 (41)参考文献 (42)致谢 (43)引言氯碱工业是生产烧碱、氯气和氢气以及由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的各个部门，对国民经济和国防建设有着重要作用。
离子膜制碱工程项目工艺设计(全版）摘要主要论述了新建4万吨/年离子膜法制碱的生产工艺方法，设备选择与环境治理等。
关键词：离子膜法，烧碱，工艺，设备，污染治理。
With an annual output of 40,000 tons of ion-exchange membrane caustic soda production process designprojectsGuizhou University School of Chemical Engineering Chemical Technology XuDemin 05AbstractFocuses on the new 40,000 tons / year of the ion-exchange membrane legal base production process methods, equipment selection and environmental governance.Key words:ion-exchange membrane, caustic soda, technology, equipment,pollution control.1. 总论氯碱工业是生产烧碱、氯气和氢气以与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，现有氯碱生产能力远未达到市场需求，产品供不应求，具有较好的经济效率。
为此，拟在遵义碱厂内新建4万吨/年烧碱装置，以满足周边市场的需求。
1.1设计项目概况本设计为年产4万吨离子膜制碱项目。
在生产过程中产生的32％液碱可直接销售，也可浓缩为2万吨/年50％液碱，2万吨/年99％片碱产品；副产品氯气和氢气主要合成氯化氢气体供PVC生产聚氯乙稀与产高纯酸，剩余的氯气生产液氯。
1.1.1烧碱的物化性质1、化学式：NaOH2、分子量：39.9993、比重：2.13（20℃）。
离子膜烧碱生产过程控制方案一、离子膜烧碱工艺简介离子膜制碱生产主要包括盐水精制、电解、脱氯和蒸发四部分。
盐水精制：通过化学处理方法制备的一次精制盐水经过碳素管过滤器再次脱除盐水中所含的固体悬浮物，送人离子交换塔进一步脱除盐水中的多价阳离子制成二次精制盐水。
电解：可划分为3个部分：阳极液循环部分、阴极液循环部分、电解部分，阳极液循环将二次精制盐水加酸后连续不断送人电解槽用以保持电解盐水的浓度，同时将电解生产出来的氯气送到下游工序；阴极液循环将保持恒定浓度的成品碱送至贮槽，并将电解生产的H2送至下游工序。
脱氯：电解后的淡盐水送至脱氯工序脱除游离氯后送化盐工序。
蒸发：将从金属阳极电解槽出来的电解液经若干蒸发器的蒸发和若干个旋液分离器的分离除盐，使之含碱提高到30％（或42％）、含盐5％（或2％）左右。
其目的一是增浓，二是除盐。
二、主要控制方案（一）盐水精制工段控制：精制盐水工艺流程如下：1 鳌合离子交换树脂塔的顺序控制离子膜交换塔为离子膜法制碱生产中的关键设备，由于对二次精制盐水要求较高，达不到要求的二次盐水将会对电解槽中的离子膜产生严重不良影响，甚至无法生产。
一般生产装置中设有离子交换塔两台，平时除再生期间外两塔串联使用，第一塔几乎脱除了全部的多价金属阳离子，第二塔作为保护塔运行，根据一定的条件当第一塔需要再生时，第二塔单独运行，第一塔经过反洗、洗净I 、盐酸再生、洗净II 、碱液再生、洗净III 、盐水置换、等待几个步骤完成树脂的再生后，当作第二塔串联使用.离子交换塔的交换和再生是按照预定的时间表自动进行。
其顺控原理图如下：（二）电解工段控制1、烧碱浓度PID 控制用无离子水加入阴极液循环槽来保持生产的离子膜碱浓度恒定，可以用烧碱的浓度PID 控制回路为主调节回路，用无离子水流量的PID 调节回路为副调节回路构成串级调节，它能克服因无离子水流量和压力的不稳而产生的干扰。
调节回路如下：烧碱浓度调节无离子水流时2、氯氢压力双闭环比值调节系统 在离子膜碱的生产过程中，必须保持氯气和氢气压力稳定的同时，还要保持两个压力拥有一定的压力差，我们将氯氢压力的调节构成双闭环比值调节系统，氯气压力为独立的PID 调节，为主动系统，其测量通过一个比值设定单元仪表送给氢气PID 调节单元仪表为设定值，为从动系统。
离子膜烧碱工艺流程
《离子膜烧碱工艺流程》
离子膜烧碱工艺是一种高效、环保的生产方法，通常用于生产纯度较高的氢氧化钠。
下面将介绍离子膜烧碱工艺的具体流程：
1. 碱液制备：首先将固体氯化钠与水混合，经过一系列的加热和搅拌，生成浓度适当的氢氧化钠溶液。
2. 离子膜电解槽：将制备好的碱液倒入离子膜电解槽中，槽内有两个隔离的电极，中间隔着离子选择透过的膜。
通过电解，氯离子会在阳极处析出气体，氢离子在阴极处拾取电子生成氢气，同时氢氧化钠自由离子穿过阴极膜。
3. 氢氧化钠浓缩：将电解生成的氢氧化钠溶液进行蒸发、结晶等工艺，使溶液中的水分蒸发，从而得到浓缩的氢氧化钠。
4. 氢氧化钠固化：将浓缩后的氢氧化钠溶液经过结晶、干燥等工艺，使其形成固体氢氧化钠产品。
离子膜烧碱工艺流程具有高产率、低能耗、产品纯度高等优点，受到了工业生产中的广泛应用。
同时，该工艺还能减少对环境的污染，是一种相对环保的生产方法。
随着科技的不断发展，离子膜烧碱工艺流程也会不断得到改进和完善，为工业生产带来更多的便利和效益。
离子膜法制烧碱——10化工班第四组全体成员一、世界离子膜法电解装置发展历程（一）第一阶段为萌发成长期1、“四竞争”（1）复极槽与单极槽的竞争复极槽是低电压、高电压，在复极槽中，各个阴阳极单元串联而成，从而使每个电槽的槽电流相对较小，而槽电压相对较高，这对整流效率来将是一般有利的。
复极槽具有流程短，设备台数少，易采用计算机控制，占地面积少，节省电解厂面积等优势。
单极槽是高电流，低电压，在单极槽中，电流并联式的流经各电极对，由于电流流经的通道较长，致使电压降较高，唯有把各“电极对”的尺寸减少或引入内部铜导体后，才可将槽电压降低。
初期的离子膜单极槽在运行中一旦发现某槽泄露或者有问题，可与隔膜槽一样借助停槽开关，单独停槽检修或者更换，以防止对其他电槽的影响，不至于因局部事故而影响全厂生产。
单极槽可传入隔膜槽系统逐步替换隔膜槽而成为离子膜法电解。
（2）自然循环与强制循环的竞争自然循环是靠电解液的相对密度差推动电解液循环的，具有动力消耗小，循环量大，对膜冲击小，压力稳定，运行安全等特点，但是生产符合一般不能低于50%，不像强制循环那样有高压差和因操作上压差波动二造成膜的机械损伤；强制循环是采用崩推动电解液循环，增加电解反应过程中电解液在电解液内部循环的推动力，具有不受低电流负荷的影响、循环量易控制等特点，但动力消耗大，对摸冲击大，压力不稳定。
（3）单元槽有效面积的竞争单元槽有效面积增大可以有效地提高离子膜利用率，减少更换和维修费。
但是并非面积越大越好，面积过大，离子交换膜的实际强度就难以支撑，也会造成垫圈泄露。
（4）压滤机式压紧与单元组合式压紧的竞争压滤式电解槽是把多个单元槽用一个压紧装置压紧加以封闭，特点在于组装简单，膜内不受压，无接触电压损失，但需要有较高的压紧力，密封面加工要精密、单片槽加工精度要求高，存在槽框加工误差累积问题；单元组合式电解槽是单独地将每一电极对的法兰夹夹紧，以达到可靠的密封要求，2、“四趋向”（1）电流密度趋向提高；（2）单元槽数量趋向增多；（3）单槽产能趋向增大；（4）直流电耗趋向降低。
（二）第二阶段新发展时期（1）2001年，旭硝子公司退出了离子膜电解槽制造业，将AZEC型电解槽的备品销售工作转交给氯工程公司，但仍兼营离子交换膜。
（2）2001年，德国伍德公司于意大利迪诺拉公司合资创办了伍-迪公司，研发了高电流密度自然循环离子膜复极槽。
（3）日本氯工程公司开发成功BiTAC电解槽是在东槽复极式电解槽和氯工程公司单极槽实绩基础上研发出来的。
（4）日本旭化成公司开发了完整的供应氯碱离子膜工艺系统。
（5）中国蓝星化工机械XX在引进、消化、吸收国外先进离子膜电解槽制造基础上，通过创新实现了离子膜法电解技术的国产化，达到了很高的水平。
（6）世界离子膜法烧碱技术装备制造业经过生产结构调整，呈现出新格局，创新发展了大型复极式自然循环高电流密度低电流消耗的离子膜电解槽。
（7）世界上有名的离子膜电解槽制造公司，以缩小阴阳极极距、降低槽电压换取更加明显的节点效果的产品。
二．中国离子膜法烧碱的发展及特点中国离子膜法烧碱历经30年的发展，生产与消费居世界第一位，其发展具有中国特色，即“两化、四转向”。
1、“两化”（1）技术来源多元化。
我国离子膜法电解技术采取了多元引进和自主创新相结合。
20多年来有近百家氯碱企业从日本、美国、英国、意大利、德国等五国八大驰名公司引进离子膜法电解技术装置，几乎涵盖了世界上所有能够生产离子膜法电解技术装置的公司。
据不完全统计，到2007年，全国引进国外离子膜法电解技术装置合计927.2万t/a。
据不完全统计，全国60余家氯碱企业采用国产离子膜电解槽，总产能规模已超过380万t/a，其中，采用高电流密度自然循环复极槽的就多达40余家，产能超过320万t/a。
（2）装置规模大型化。
生产装置规模大型化将会具有独特性、垄断性和前瞻性，发达国家的氯碱工业正朝着大型化、集中化、经济规模化方向发展。
据不完全统计，目前国内离子膜烧碱企业规模达到和超过20万t/a的已达30多家。
2、“四转向”（1）电解法烧碱生产方法由隔膜法为主转向离子膜为主。
半个世纪以来，我国电解法烧碱一直以隔膜法为主，改革开放以来陆续从国外引进先进的离子膜法技术装置，尤其跨入21世纪离子膜法烧碱得到迅猛发展，新建和改扩建烧碱装置绝大多数为离子膜法。
（2）离子膜法烧碱技术来源由引进国外技术为主转向自主创新自行研发为主。
20世纪80年代，企业采用国外技术。
随着我国离子膜烧碱的发展和自主创新研发的国产化离子膜电解槽的技术水平不断提高，进入21世纪至今，采用国产化技术的厂家越来越多。
（3）离子交换膜由全部依赖国外进口转向由国家支持、厂校科研院所相结合自主创新研发生产。
离子交换膜是离子膜法制备烧碱工艺的核心要素之一。
有专家曾指出，中国数百万吨离子膜法烧碱装置对外的依赖程度已经远远超过了危及国民经济和国家安全的警戒线，已引起国家的高度重视。
因此，我国已开始研究全氟离子膜工程技术，即将成为继日本、美国之后第三个能够生产全氟离子交换树脂的国家。
（4）离子膜法电解技术装置由低电流密度、低单槽产能转向高电流密度、高产能电解槽。
中国在20世纪80-90年代都采用低电流密度单极槽和复极槽，进入21世纪随着世界各离子膜法电解槽制造公司纷纷推出高电流密度自然循环复极槽，中国各氯碱企业也纷纷采用，据不完全统计，新建成投产的128个离子膜烧碱项目中，就有95个采用高电流密度自然循环复极槽。
三、离子膜法烧碱生产工艺的原理及流程1．离子膜法的生产工艺原理氯化钠制成饱和粗盐水，经除去钙、镁、硫酸根及机械杂质制成饱和精盐水；制成的饱和精盐水需二次精制后进入离子膜电解槽进行电解，在阳极室得到氯气和淡盐水，在阴极室得到烧碱和氢气；在阴极和阳极之间用离子交换膜隔开，只允许钠离子通过离子交换膜进入阴极室,因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应而生成NaClO影响烧碱纯度的作用。
总反应式: 2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2↑+H2↑2．离子膜法烧碱生产工艺流程（1）离子膜盐水一次精制工艺固体原盐→化盐桶→（加热溶解）→饱和的粗盐水→①（精制剂）→②（助沉剂）→澄清桶→③砂滤器→一次精制盐水（悬浮物≤1ppm）①精制剂：NaOH、Na2CO3、BaCl2等，使盐水中Ca2+、Mg2+、SO42-等杂质离子分离，生成难溶的沉淀剂：CaCl2＋Na2CO3→2NaCl＋CaCO3↓；BaCl2＋Na2SO4→2NaCl＋BaSO4↓；3NaOH＋FeCl3→3NaCl＋Fe(OH)3↓；CaSO4＋Na2CO3→CaCO3↓＋Na2SO4；MgCl2＋2NaOH→2NaCl＋Mg(OH)2↓②助沉剂:聚丙烯酸钠等，使沉淀颗粒凝集增大加速澄清，下沉分离。
③砂滤器：进一步除杂：截留少量细悬浮物颗粒。
一次精制的目的：控制悬浮物与各种杂质离子的含量在要求的X围内，为二次精制做准备。
一次精制的目的：控制悬浮物与各种杂质离子的含量在要求的X围内，为二次精制做准备。
（2）二次盐水精制一次盐水→中和罐→①(加HCl) →②盐水过滤器→(过滤）→③树脂塔（使Ca2+、Mg2+≤20ppm）→精制水贮槽①加HCl：中和过量碱。
HCl+NaOH=NaCl+H2O；2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2↑②盐水过滤器：除去微量悬浮物，进一步降低盐水中的悬浮物的含量。
③树脂塔：树脂吸附，除去二价阳离子。
二次精制的目的：盐水二次精制最主要部分是螯合树脂塔，使粗盐水经过树脂塔后除去二价阳离子。
（3）电解二次精制盐水→（泵）→盐水高位槽→预热→离子膜电解槽→（直流电作用）→离子位离子交换膜发生迁移:①阳极液：淡盐水②阳极气相生成Cl2：2Cl－=Cl2+e－③阴极液：NaOH④阴极气相生成H2：2H2O+2e－=H2+2OH－总反应：2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2↑+H2↑阴极室注入去离子水的原因:水是反应物之一，随着反应的进行，消耗了水，要使反应持续进行，则要补充水的量，而自来水中含Ca2+、Mg2+离子，容易与有机物形成沉淀，所以应加入去离子水。
而且反应为放热反应，加入去离子水可以进行冷却。
（4）淡盐水脱氯工艺①淡盐水→淡盐水储槽→淡盐水泵→②氯酸盐分解反应器加热器→③氯酸盐分解反应器→④脱氯真空泵→⑤脱氯塔→⑥脱氯盐水泵→⑦亚硫酸钠储槽→⑧亚硫酸钠泵→脱氯后的淡盐水送化盐①加入浓度为31wt%的HCl将PH值调控到约为1.5；②加热到90o C；③加入31 wt% HCl把盐水的C H+ (盐水的酸度)值调整到0.5(PH值1以下)；④保持脱氯塔的内部压力在约为250mmHg；⑤使淡盐水中游离氯的含量大约50mg/L;⑥向脱氯盐水中加入NaOH把PH值调整到9-11；⑦用纯水配制浓度约为10wt%的亚硫酸钠溶液；⑧向淡盐水中加入在亚硫酸钠罐中用纯水配制的浓度约为10wt%的亚硫酸钠溶液。
(5)烧碱蒸发工段①阴极液→②三效蒸发器→③二效蒸发器→（分离器、碱泵、预热器）→④一效蒸发器→液体烧碱①浓度为约32℅的NaOH溶液②浓缩碱液，使其浓度为37℅③二次浓缩，使其浓度为42℅④再次浓缩，使其浓度达到50%(6)氯气处理工艺湿氯气→①氯气洗涤塔→②Ⅰ段钛冷却器→③Ⅱ段钛冷却器→④泡沫干燥塔→酸雾捕集器→氯气压缩机压缩(输送)①用工业水洗涤；②用工业水冷却、降温；③用+5℃盐水进一步冷却到12-15℃；④用硫酸干燥（浓硫酸具有吸水性），使Cl2含水量≦50ppm废气处理：（烧碱液吸收或石灰乳吸收）：烧碱液循环→冷却→吸收废Cl2→次氯酸钠溶液（7）液氯处理工艺干燥氯气→（经）氯气除沫器→①列管式氯气液化器→｛液氯→液氯充装岗位液氯尾气→盐酸合成岗位①与-35℃的冷冻盐水逆流换热进行液化(8)氢气处理工艺湿氢气→①Ⅰ段、Ⅱ段氢气洗涤塔→氢气压缩机（加压）→②Ⅰ段氢气冷却器→③Ⅱ段氢气冷却器→④水捕雾器→氢气分配台（输送）①用工业水洗涤，可除去碱雾，降温，除饱和水蒸汽（H2中含碱雾）；②用工业水对其进行冷却（由于H2温度高）；③用+5℃盐水进行冷却到12℃；④干燥（由于H2含水量大）（9）盐酸合成工艺Cl2、H2、尾氯→（缓冲罐、阻火器）→①二合一炉→②雨淋管→③块孔石墨冷却器→④降膜吸收塔→中转槽①将气体燃烧生成HCl②冷却HCl③进一步进行冷却④用稀酸吸收成﹥31%的浓盐酸四、从事烧碱工业的车间技术人员要学习的知识和技能有：（1）弄清其原理和工艺流程；（2）优化工艺流程：①循环使用原料；②使用现代化设备，提高效率；③降低能源消耗，降低成本；（3）了解生产设备的安全操作以及生产过程中的注意事项；（4）掌握利用高新科技设备操作及管理的技能；（5）使用绿色的原料及能源，减少环境污染。
