年产10万吨100%烧碱（离子膜法）电解工段工艺设计
烧碱是一种重要的氯碱工业产品，在化工产业中扮演着重要的角色。本设计对年产10万吨100%烧碱电解工段进行工艺设计，概述了氯碱工业的国内外发展现状，分析对比了几种电解法制烧碱的工艺，并选用离子膜法电解制烧碱。通过对电解工段进行物料、能量和经济衡算，确定了电解槽等主设备的选型，并对厂房选址、安全技术和环境保护要求等进行了简单论述。关键词 烧碱，电解工段，离子膜法，电解槽
目 录
1 总论 1
1.1 设计依据、方案及生产规模1
1.2 设计地区的自然条件1
1.3 厂址选择1
2 发展评述2
2.1 国内外离子膜法发展史和发展现状概述2
2.2 生产方法的选择及论证4
3 工艺流程叙述6
3.1 设计的生产方法及生产流程的选择与论证6
3.2 工艺生产方法叙述9
3.3 主要产品(烧碱)技术条件11
4 工艺计算12
4.1 电解槽的物料衡算12
4.2 能量衡算17
5 主要设备的计算与选型19
5.1 设备设计与选型原则19
5.2 总的槽面积的计算19
5.3 电解槽的材料的选型20
5.4 电解槽单元槽的尺寸设计20
5.5 电解槽电极和极距的选型20
5.6 电解槽组装选型20
6 安全技术与环境保护20
6.1 安全技术部分20
6.2 环境保护部分22
7 技术经济概算与项目管理23
7.1 人员编制和工资核算23
7.2 电解设备的核算23
致谢27
参考文献28
1 总论
1.1 设计依据、方案及生产规模
①设计车间的依据
厂房平面布置需要根据国家的相关规定构建图纸。
有以下的布置原则：要保证横向和纵向的连续性，尽量把相类似的设备集中布置方便统一管理，适当的缩短设备间管道线，符合安全经济的要求，方便安检等。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
②方案
本设计研究的内容为100%烧碱(离子膜法)电解工段工艺设计。要求年产量：10万吨。本研究的意义在于在科学迅速发展的时代下，采用新的工艺技术方法落实在离子膜构造、电解工艺和电解槽设计等层面，为离子膜法制氯碱生产注入了新的活力[1]。
③在我国的地位
氯碱工业是指利用饱和的氯化钠溶液的工业电解法生产NaOH，H2与Cl2，之后在使用它们进一步加工成一系列化学产品。烧碱主要用于人们的日常生活，好比肥皂的制造、食品的进一步加工、纸质的生产和金属的炼制等。氯气主要用于消毒，漂白，制造化学溶液等。氢气作为一种特殊的工业原料，可以作为原料来合成氨、合成甲醇、合成盐酸，作为还原剂来冶炼金属，作为氢脱硫剂用以石油的炼制等。氢气的另一个重要的用途是作为清洁能源为世界的环境贡献出它的能量。氯碱工业在我国国民经济中占据着重要部分，是基础化工原材料的生产供应行业。
1.2 设计地区的自然条件
江苏省淮安市淮阴区的气象地质情况大致如下：
1、气候
淮阴区地处北亚热带和暖温带交界区，属亚热带湿润—暖温带半湿润季风气候，四季分明，季风显著。年平均气温为14.8℃，年极端最高气温为36.4℃，年极端最低气温为8.5℃，年总降水量为916.3mm，年日照总时数为2012.5小时，比历年平均少75.7小时，年日照百分率为46%。
2、地形
地处淮河下游、苏中大平原北部腹地，无山多水。
1.3 厂址选择
本厂拟建于淮安经济技术开发区，处于淮阴区。在矿产资源方面，岩盐储量丰富，原料充足。从交通角度分析，地处平原，地势平坦，因此交通便利。研究当地的水质情况，该地区单并涌水量较大，濒临洪泽湖，水量较丰富，水质良好。
2 发展评述
2.1 国内外离子膜法发展史和发展现状概述
2.1.1 国内的发展史和发展现状
在20世纪70年代中后期，苛化法、隔膜法和水银法制烧碱的不足日益体现出来，而离子膜法因其能耗低、产品质量好，占地面积小，自动化程度高，清洁环保[2]等优势逐渐被中国所采用。自80年代开始，离子膜法在我国先后经历了“空白技术，急需引进”到后来的“发展技术，完善引进”。离子膜法作为氯碱生产第二代新技术，在中国氯碱工业发展迅速。下表为近些年烧碱产能超过10万t/a的国内单位。
表1 烧碱产能超过10万t/a的国内企业(产能单位：万t/a)
单位名称
产能
上海氯碱化工股份有限公司
40.0
锦化化工(集团)有限责任公司
28.0
齐鲁石油化工股份有限公司氯碱厂
26.0
天津大沽化工责任有限公司
25.0
天津渤海化工(集团)公司天津化工厂
23.5
浙江巨化股份有限公司电化厂
19.0
沈阳化工股份有限公司
17.0
北京化二股份有限公司
16.0
江西电化厂
14.0
宜宾天原集团有限公司
14.0
自贡鸿鹤化工股份有限公司
13.5
江苏省常州江东化工股份有限公司
12.5
江苏化工农药集团有限公司
11.0
青岛海品化工集团有限公司
10.5
山东恒通化工股份有限公司
10.0
无锡化工集团股份有限公司
目 录
1 总论 1
1.1 设计依据、方案及生产规模1
1.2 设计地区的自然条件1
1.3 厂址选择1
2 发展评述2
2.1 国内外离子膜法发展史和发展现状概述2
2.2 生产方法的选择及论证4
3 工艺流程叙述6
3.1 设计的生产方法及生产流程的选择与论证6
3.2 工艺生产方法叙述9
3.3 主要产品(烧碱)技术条件11
4 工艺计算12
4.1 电解槽的物料衡算12
4.2 能量衡算17
5 主要设备的计算与选型19
5.1 设备设计与选型原则19
5.2 总的槽面积的计算19
5.3 电解槽的材料的选型20
5.4 电解槽单元槽的尺寸设计20
5.5 电解槽电极和极距的选型20
5.6 电解槽组装选型20
6 安全技术与环境保护20
6.1 安全技术部分20
6.2 环境保护部分22
7 技术经济概算与项目管理23
7.1 人员编制和工资核算23
7.2 电解设备的核算23
致谢27
参考文献28
1 总论
1.1 设计依据、方案及生产规模
①设计车间的依据
厂房平面布置需要根据国家的相关规定构建图纸。
有以下的布置原则：要保证横向和纵向的连续性，尽量把相类似的设备集中布置方便统一管理，适当的缩短设备间管道线，符合安全经济的要求，方便安检等。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
②方案
本设计研究的内容为100%烧碱(离子膜法)电解工段工艺设计。要求年产量：10万吨。本研究的意义在于在科学迅速发展的时代下，采用新的工艺技术方法落实在离子膜构造、电解工艺和电解槽设计等层面，为离子膜法制氯碱生产注入了新的活力[1]。
③在我国的地位
氯碱工业是指利用饱和的氯化钠溶液的工业电解法生产NaOH，H2与Cl2，之后在使用它们进一步加工成一系列化学产品。烧碱主要用于人们的日常生活，好比肥皂的制造、食品的进一步加工、纸质的生产和金属的炼制等。氯气主要用于消毒，漂白，制造化学溶液等。氢气作为一种特殊的工业原料，可以作为原料来合成氨、合成甲醇、合成盐酸，作为还原剂来冶炼金属，作为氢脱硫剂用以石油的炼制等。氢气的另一个重要的用途是作为清洁能源为世界的环境贡献出它的能量。氯碱工业在我国国民经济中占据着重要部分，是基础化工原材料的生产供应行业。
1.2 设计地区的自然条件
江苏省淮安市淮阴区的气象地质情况大致如下：
1、气候
淮阴区地处北亚热带和暖温带交界区，属亚热带湿润—暖温带半湿润季风气候，四季分明，季风显著。年平均气温为14.8℃，年极端最高气温为36.4℃，年极端最低气温为8.5℃，年总降水量为916.3mm，年日照总时数为2012.5小时，比历年平均少75.7小时，年日照百分率为46%。
2、地形
地处淮河下游、苏中大平原北部腹地，无山多水。
1.3 厂址选择
本厂拟建于淮安经济技术开发区，处于淮阴区。在矿产资源方面，岩盐储量丰富，原料充足。从交通角度分析，地处平原，地势平坦，因此交通便利。研究当地的水质情况，该地区单并涌水量较大，濒临洪泽湖，水量较丰富，水质良好。
2 发展评述
2.1 国内外离子膜法发展史和发展现状概述
2.1.1 国内的发展史和发展现状
在20世纪70年代中后期，苛化法、隔膜法和水银法制烧碱的不足日益体现出来，而离子膜法因其能耗低、产品质量好，占地面积小，自动化程度高，清洁环保[2]等优势逐渐被中国所采用。自80年代开始，离子膜法在我国先后经历了“空白技术，急需引进”到后来的“发展技术，完善引进”。离子膜法作为氯碱生产第二代新技术，在中国氯碱工业发展迅速。下表为近些年烧碱产能超过10万t/a的国内单位。
表1 烧碱产能超过10万t/a的国内企业(产能单位：万t/a)
单位名称
产能
上海氯碱化工股份有限公司
40.0
锦化化工(集团)有限责任公司
28.0
齐鲁石油化工股份有限公司氯碱厂
26.0
天津大沽化工责任有限公司
25.0
天津渤海化工(集团)公司天津化工厂
23.5
浙江巨化股份有限公司电化厂
19.0
沈阳化工股份有限公司
17.0
北京化二股份有限公司
16.0
江西电化厂
14.0
宜宾天原集团有限公司
14.0
自贡鸿鹤化工股份有限公司
13.5
江苏省常州江东化工股份有限公司
12.5
江苏化工农药集团有限公司
11.0
青岛海品化工集团有限公司
10.5
山东恒通化工股份有限公司
10.0
无锡化工集团股份有限公司
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