年产10万吨100%烧碱（离子膜法）碱蒸发工段工艺设计
本文首先叙述了氯碱工业的发展历史与国内外发展现状，并针对现代工业化离子膜烧碱生产技术工艺进行探讨，通过对比分析，综合考虑后，确定了本项目采用的生产工艺为三效逆流降膜蒸发工艺，同时就蒸发工艺过程进行了物料衡算和热量衡算，并且对蒸发设备的选型进行了计算，为工艺主要设备的选取提供了依据，并提供了设备一览表，最后绘制出主要设备简图、带控制点的工艺流程图和设备平面布置图。本文也从经济核算和安全环保角度对本次设计做了相应的探讨，为此次项目的工业化运行提供了依据。关键词 离子膜法，烧碱蒸发，三效逆流，降膜蒸发器
目 录
1 总论 1
1.1 设计依据、方案及生产规模 1
1.2 设计目的与意义 1
1.3 设计的指导思想 1
1.4 厂址选择 2
2 发展评述 3
2.1 简史评述 3
2.1.1 国外发展状况 3
2.1.2 国内发展状况 3
2.2 生产方法的选择及论证 3
3 工艺叙述部分 4
3.1 蒸发流程 4
3.2 蒸发设备 5
3.3 三效逆流流程 6
3.3.1 流程介绍 6
3.3.2 影响蒸发的因素 7
3.4 烧碱的技术条件 7
3.4.1 现行国家标准及质量指标 7
3.4.2 烧碱的性质 8
3.4.3 注意事项 9
4 工艺计算部分 9
4.1 蒸发工段物料衡算 9
4.1.1 计算依据 9
4.1.2 总物料衡算 10
4.1.3 出各效蒸发器碱液浓度计算 11
4.2 热量衡算 11
4.2.1 估算各效二次蒸汽的温度、压力 11
4.2.2 溶液的温度差损失 11
4.2.3 各效蒸发水量和蒸汽消耗量计算 13
4.2.4 总的有效温差在各效的分配及传热面积计算 15
4.2.5 计算结果汇总 16
5 主要设备工艺计算 17
5.1 降膜蒸发器 17
5 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
.1.1 蒸发器加热管数与直径的计算 17
5.1.2 分离室的计算 18
5.1.3 蒸发器接管尺寸计算 19
5.2 其他辅助设备选择 20
5.2.1 气液分离器的选择 20
5.2.2 冷凝器的选择 21
5.2.3 真空泵的选择 21
6 安全技术与环保部分 21
6.1 项目建设的安全条件 22
6.1.1 主要生产设施与各建筑物安全防火距离 22
6.1.2 主要建构筑物设计安全措施 22
6.1.3 工艺、装置和设备设计安全措施 23
6.2 “三废治理方案” 25
6.2.1 废气污染防治对策分析 25
6.2.2 废水污染防治对策分析 26
6.2.3 噪音污染防治对策分析 26
6.2.4 固废污染防治对策分析 26
7 技术经济概算与项目管理 26
7.1 生产消耗核算 27
7.2 生产成果核算 27
7.3 核算结果分析 27
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
1 总论
1.1 设计依据、方案及生产规模
在现在的化工工业之中，氯碱工业是十分基础且重要的产业。此产业生产的主要
产品包括NaOH、HCL和H2等，这些产品广泛应用于国民经济各个行业，对国民经济的推动和国家建设的支持作用巨大。伴随着经济的发展和技术的进步，除在化学工业本身的应用外，氯碱工业所涉及的相关产品在国民经济及日常生活的诸多领域扮演着十分重要的角色。氯碱产品之间具有较大程度的相关性，而且其下游产品种类广泛，经济价值潜力巨大，广泛应用于农业，纺织，石化，电力，冶金，军工等行业[1]。
本次设计的项目是年产10万吨离子膜法碱蒸发工段工艺设计。主要产品为50%烧碱，产品的主要用途包括厂区内部消化、外包销售或进一步浓缩为固碱销售。
1.2 设计目的与意义
本设计的目的是通过掌握并分析烧碱蒸发过程的特性和蒸发过程的理论，选择较好的蒸发工艺，通过物料衡算、热量衡算、主要设备选型和规格计算，最后设计出此工段的设备简图、工艺流程图以及设备布置图。希望经过对此次氯碱蒸发工艺的设计，能够更好地了解蒸发过程的理论知识，从而可以更好地利用专业知识完成此次工艺设计任务。
在生产烧碱时，电解液的蒸发消耗了总蒸汽消耗量的约80％[2]。因此，蒸发工段是烧碱生产过程节能技术改造的关键之一。受全球经济下滑影响，氯碱行业也遭遇了前所未有的挑战。因此，必须适应时代发展要求，加快产业转型，大力降低成本，确保设备的安全，长期运行顺利，才能提高企业抵御风险的能力。此外，烧碱蒸发过程的水平与生态环境质量和人民生活水平息息相关。因此，加强对蒸发工艺和节能环保问题的研究具有重要的现实意义[3]。
1.3 设计的指导思想
以任务书为基础，结合实际要求，设计出符合生产和市场需要的工艺路线。在此过程中，还需要考虑经济因素、环境因素等诸多因素，设计出生产高质量烧碱产品的工艺路线。
设计的范围：
（1）年产10万吨（离子膜法）碱蒸发工段工艺设计
（2）物料衡算、热量衡算
（3）主要生产设备设计计算与选型
（4）安全环保与经济核算
（5）编写设计说明书
（6）回执设计图纸
1.4 厂址的选择
厂址的选择是项目得以进行的基础和关键。厂址选择的基本要求必须既要符合国家产业布局和区域规划要求，也要符合项目建设、员工生活和生产经营的需要。厂址的选择原则如下[4]。
（1）地形外貌。厂址所在地的地形地貌应满足工厂建筑的需要，使厂区能够合理安排车间、设施、道路等的布置。
（2）人力资源及费用。厂址所在地应尽可能的在所需劳动力人口集中地附近，需要的专业技术人员、管理人员也最好能从从当地人才市场找到，以节省人力成本。
目 录
1 总论 1
1.1 设计依据、方案及生产规模 1
1.2 设计目的与意义 1
1.3 设计的指导思想 1
1.4 厂址选择 2
2 发展评述 3
2.1 简史评述 3
2.1.1 国外发展状况 3
2.1.2 国内发展状况 3
2.2 生产方法的选择及论证 3
3 工艺叙述部分 4
3.1 蒸发流程 4
3.2 蒸发设备 5
3.3 三效逆流流程 6
3.3.1 流程介绍 6
3.3.2 影响蒸发的因素 7
3.4 烧碱的技术条件 7
3.4.1 现行国家标准及质量指标 7
3.4.2 烧碱的性质 8
3.4.3 注意事项 9
4 工艺计算部分 9
4.1 蒸发工段物料衡算 9
4.1.1 计算依据 9
4.1.2 总物料衡算 10
4.1.3 出各效蒸发器碱液浓度计算 11
4.2 热量衡算 11
4.2.1 估算各效二次蒸汽的温度、压力 11
4.2.2 溶液的温度差损失 11
4.2.3 各效蒸发水量和蒸汽消耗量计算 13
4.2.4 总的有效温差在各效的分配及传热面积计算 15
4.2.5 计算结果汇总 16
5 主要设备工艺计算 17
5.1 降膜蒸发器 17
5 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
.1.1 蒸发器加热管数与直径的计算 17
5.1.2 分离室的计算 18
5.1.3 蒸发器接管尺寸计算 19
5.2 其他辅助设备选择 20
5.2.1 气液分离器的选择 20
5.2.2 冷凝器的选择 21
5.2.3 真空泵的选择 21
6 安全技术与环保部分 21
6.1 项目建设的安全条件 22
6.1.1 主要生产设施与各建筑物安全防火距离 22
6.1.2 主要建构筑物设计安全措施 22
6.1.3 工艺、装置和设备设计安全措施 23
6.2 “三废治理方案” 25
6.2.1 废气污染防治对策分析 25
6.2.2 废水污染防治对策分析 26
6.2.3 噪音污染防治对策分析 26
6.2.4 固废污染防治对策分析 26
7 技术经济概算与项目管理 26
7.1 生产消耗核算 27
7.2 生产成果核算 27
7.3 核算结果分析 27
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
1 总论
1.1 设计依据、方案及生产规模
在现在的化工工业之中，氯碱工业是十分基础且重要的产业。此产业生产的主要
产品包括NaOH、HCL和H2等，这些产品广泛应用于国民经济各个行业，对国民经济的推动和国家建设的支持作用巨大。伴随着经济的发展和技术的进步，除在化学工业本身的应用外，氯碱工业所涉及的相关产品在国民经济及日常生活的诸多领域扮演着十分重要的角色。氯碱产品之间具有较大程度的相关性，而且其下游产品种类广泛，经济价值潜力巨大，广泛应用于农业，纺织，石化，电力，冶金，军工等行业[1]。
本次设计的项目是年产10万吨离子膜法碱蒸发工段工艺设计。主要产品为50%烧碱，产品的主要用途包括厂区内部消化、外包销售或进一步浓缩为固碱销售。
1.2 设计目的与意义
本设计的目的是通过掌握并分析烧碱蒸发过程的特性和蒸发过程的理论，选择较好的蒸发工艺，通过物料衡算、热量衡算、主要设备选型和规格计算，最后设计出此工段的设备简图、工艺流程图以及设备布置图。希望经过对此次氯碱蒸发工艺的设计，能够更好地了解蒸发过程的理论知识，从而可以更好地利用专业知识完成此次工艺设计任务。
在生产烧碱时，电解液的蒸发消耗了总蒸汽消耗量的约80％[2]。因此，蒸发工段是烧碱生产过程节能技术改造的关键之一。受全球经济下滑影响，氯碱行业也遭遇了前所未有的挑战。因此，必须适应时代发展要求，加快产业转型，大力降低成本，确保设备的安全，长期运行顺利，才能提高企业抵御风险的能力。此外，烧碱蒸发过程的水平与生态环境质量和人民生活水平息息相关。因此，加强对蒸发工艺和节能环保问题的研究具有重要的现实意义[3]。
1.3 设计的指导思想
以任务书为基础，结合实际要求，设计出符合生产和市场需要的工艺路线。在此过程中，还需要考虑经济因素、环境因素等诸多因素，设计出生产高质量烧碱产品的工艺路线。
设计的范围：
（1）年产10万吨（离子膜法）碱蒸发工段工艺设计
（2）物料衡算、热量衡算
（3）主要生产设备设计计算与选型
（4）安全环保与经济核算
（5）编写设计说明书
（6）回执设计图纸
1.4 厂址的选择
厂址的选择是项目得以进行的基础和关键。厂址选择的基本要求必须既要符合国家产业布局和区域规划要求，也要符合项目建设、员工生活和生产经营的需要。厂址的选择原则如下[4]。
（1）地形外貌。厂址所在地的地形地貌应满足工厂建筑的需要，使厂区能够合理安排车间、设施、道路等的布置。
（2）人力资源及费用。厂址所在地应尽可能的在所需劳动力人口集中地附近，需要的专业技术人员、管理人员也最好能从从当地人才市场找到，以节省人力成本。
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