年产10万吨100%烧碱（离子膜法）氯氢处理工段工艺设计
本设计是对离子膜法制烧碱氯氢处理工段的研究，要求建厂地址在呼和浩特市，并且每年的烧碱产量要到达10万吨。众所周知，氯碱厂是基本化学工厂，主要生产烧碱、氢气和氯气以及与这些产品相关的系列产品，国家各个部门基本上都会用到其产品其产品，对国家的建设和国家人民的经济水平具有不可替代的作用。20世纪以来，各个国家发展越来越迅速，人民生活和国家的发展离不开这些产品及相关的产品，除了用于化学工业，在纺织厂、轻化工公司、石油化工厂、有色金属的冶炼厂和公共社会事业等地方也均有很大作用。本次设计对氯氢处理工段做了工艺流程的分析，最后终于定了此设计的生产计划。对整个工艺环节开展过程原理的比较分析，按给定数据来计算，选择数学方法，开展物料衡算以及热量衡算，对关键设备的大小、高度、各个零部件的尺寸进行计算，并确定它们的各个参数来进行选择装配，同时绘制带控制点的工艺流程图/PID图，主要设备装配图，及工段平面布局图等。关键词 氯氢处理，工艺流程设计，工艺计算，设备及选型尺寸
目 录
1 绪论 2
1.1 概述 2
1.2 设计任务依据 9
1.3 原材料规格来源 9
1.4 设计自然条件 9
1.5 氯氢处理工段的意义 11
2 发展评述和生产流程简述 11
2.1 发展评述 11
2.2 生产流程简述 13
3 氯气处理工段工艺计算 14
3.1 氯气处理工艺流程简图 14
3.2 氯气处理计算依据 14
3.3 氯气处理物料衡算 15
3.4 氯气处理热量衡算 26
4 氢气处理工段工艺设计 31
4.1 氢气处理工艺流程简图 32
4.2 氢气处理计算依据 32
4.3 氢气处理物料衡算 33
4.4 氢气处理热量衡算 37
5 主要设备的计算及选型 42
5.1 第一钛冷却器 42
6 车间设备布置 49
6.1 主要工艺设备一览表 49
6.2 布置依据 49
6.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
布置结果 50
7 安全技术与环境保护 50
7.1 氯碱安全生产 50
7.2 环境保护 53
8 技术经济概算与项目管理 54
8.1 基本建设投资的估算 54
8.2 人员编制及工资计算 56
8.3 生产成本汇总 57
结 论 59
致 谢 60
参考文献 61
1 绪论
1.1 概述
本次设计是一个要求建在内蒙古自治区呼和浩特市的氯碱工厂的氯氢处理工段的工艺设计，且要求年产量10万吨烧碱，用离子膜法制备氯气、氢气、氢氧化钠以及后续制备盐酸等一系列氯碱产品。此工段在整个氯碱制备中起着承上启下的作用，这个环节也是事故发生频率较大的工段，稍作不慎容易造成氯气、氢气等泄露。氯气是刺激性特别强的有毒气体，人体吸入后会对人体的呼吸道粘膜产生剧烈的刺激，引发呼吸道粘膜肿胀等一系列恶性作用，严重会招致人体窒息身亡。氢气是一种没有颜色和味道的气体，但是它在空气中达到一定的浓度遇到火焰或者电火花的激发会导致爆炸。由此引发工厂的人身安全与财产安全必须重视起来，此工段要严格进行安全生产，保证上下工段平稳、顺利的进行，因此本次氯氢处理工段的工艺设计就变得非常的重要。
1.1.1 氯碱工业产品的物化性质
（一）氯气的物化性质
氯气的相对分子量是70.906，分子式是Cl2。
物理性质：常温常压下，氯气的颜色呈黄绿色，并且伴随着强烈的刺激性气味。标准状况下，空气的密度是1.293g/L,而氯气的密度是3.17g/L,因此它的密度比空气的密度大，遇到氯气泄漏时第一时间往高处逃生。熔点沸点不高，容易液化，在一个大气压下，摄氏度低到34.6℃时，被液化成液态。这时的液体状态的氯颜色会呈金黄色，如果把摄氏温度继续降低，降低到101℃时，液态转为固态，成了固体状态的氯。
化学性质：氯气会和氢气反应，在纯氢气中有燃烧，用强光照射或点燃会引发爆炸。非金属单质如磷、硅、硫在氯气中燃烧会造成白色烟雾。氯气具有强的氧化性，几乎能够和一切金属进行氧化反应。氯气溶于水变成成黄绿色氯水，并伴有刺激性气味。部分水和氯气发生歧化反应。氯气与碱反应生成盐，氯气与盐反应生成氧化离子，氯气还会与烃发生取代反应和加成反应等等。
（二）氢气的物化性质
氢气的相对分子量是2，分子式是H2。
物理性质：常温常压下，氢气是一种没有颜色和味道的气体。标况下，它的密度为0.0899g/L,比空气密度小的多。在一个大气压下，温度降到252.87℃时，氢气被液化成无色的液体状态。如果把温度继续降低，降到259.1℃时，变成形状像雪花的固体。而且氢气特别的难溶与水，实验室经常用排水法来测量氢气的体积大小或者来收集氢气。
化学性质：完全纯的且洁净的氢气燃烧时会放出淡蓝色的火焰，并且生成水，拿个烧杯罩在火焰上不一会儿就会看见烧杯壁有小液珠，放出热量。①可燃性，发热量为液化石油气的2.5倍，空气中氢气的体积在4.1%至75%时有发生爆炸的可能，已经达到其爆炸的极限；②常温常压下非常的稳定,在与活泼的非金属如S、Cl加热情况下会生成气态的氢化物，与活泼的碱性金属如Ca、Fe生成固态氢化物；③还原性，可以还原某些不活泼的金属氧化物。④在加热，催化剂的催化下还原或者加成一些不饱和的有机化合物。
（三）氢氧化钠的物化性质
氢氧化钠俗称烧碱、火碱、苛性钠。它的相对分子量是40，分子式是NaOH。
物理性质：完全纯净的氢氧化钠常温常压下是呈固态，且颜色是白色半透明，形状为结晶状。固态氢氧化钠的密度是2.13g/cm3,溶于水会有苦涩味和滑腻感,并且会放出大量的热量，溶解度也会随温度的加大而变大。在一个大气压下，当温度达到318.4℃时，固态的氢氧化钠会融化成液态。温度继续加热至1390℃时，液态的氢氧化钠开始沸腾。氢氧化钠经常拿来做干燥剂，因为氢氧化钠在空气中易潮解。
化学性质：氢氧化钠通常情况下是不分解的，本身的化学性质很稳定，但是它会在水中完全电离，生成Na+和OH_,这样就使得它呈碱性，因此氢氧化钠会和质子酸发生中和反向生成盐和水。氢氧化钠也能和一些酸性氧化物发生反应，比如说SO2、SO3、CO2等，反应生成盐。许多有机反应都会用到氢氧化钠作为催化剂，其中最典型的是
目 录
1 绪论 2
1.1 概述 2
1.2 设计任务依据 9
1.3 原材料规格来源 9
1.4 设计自然条件 9
1.5 氯氢处理工段的意义 11
2 发展评述和生产流程简述 11
2.1 发展评述 11
2.2 生产流程简述 13
3 氯气处理工段工艺计算 14
3.1 氯气处理工艺流程简图 14
3.2 氯气处理计算依据 14
3.3 氯气处理物料衡算 15
3.4 氯气处理热量衡算 26
4 氢气处理工段工艺设计 31
4.1 氢气处理工艺流程简图 32
4.2 氢气处理计算依据 32
4.3 氢气处理物料衡算 33
4.4 氢气处理热量衡算 37
5 主要设备的计算及选型 42
5.1 第一钛冷却器 42
6 车间设备布置 49
6.1 主要工艺设备一览表 49
6.2 布置依据 49
6.3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
布置结果 50
7 安全技术与环境保护 50
7.1 氯碱安全生产 50
7.2 环境保护 53
8 技术经济概算与项目管理 54
8.1 基本建设投资的估算 54
8.2 人员编制及工资计算 56
8.3 生产成本汇总 57
结 论 59
致 谢 60
参考文献 61
1 绪论
1.1 概述
本次设计是一个要求建在内蒙古自治区呼和浩特市的氯碱工厂的氯氢处理工段的工艺设计，且要求年产量10万吨烧碱，用离子膜法制备氯气、氢气、氢氧化钠以及后续制备盐酸等一系列氯碱产品。此工段在整个氯碱制备中起着承上启下的作用，这个环节也是事故发生频率较大的工段，稍作不慎容易造成氯气、氢气等泄露。氯气是刺激性特别强的有毒气体，人体吸入后会对人体的呼吸道粘膜产生剧烈的刺激，引发呼吸道粘膜肿胀等一系列恶性作用，严重会招致人体窒息身亡。氢气是一种没有颜色和味道的气体，但是它在空气中达到一定的浓度遇到火焰或者电火花的激发会导致爆炸。由此引发工厂的人身安全与财产安全必须重视起来，此工段要严格进行安全生产，保证上下工段平稳、顺利的进行，因此本次氯氢处理工段的工艺设计就变得非常的重要。
1.1.1 氯碱工业产品的物化性质
（一）氯气的物化性质
氯气的相对分子量是70.906，分子式是Cl2。
物理性质：常温常压下，氯气的颜色呈黄绿色，并且伴随着强烈的刺激性气味。标准状况下，空气的密度是1.293g/L,而氯气的密度是3.17g/L,因此它的密度比空气的密度大，遇到氯气泄漏时第一时间往高处逃生。熔点沸点不高，容易液化，在一个大气压下，摄氏度低到34.6℃时，被液化成液态。这时的液体状态的氯颜色会呈金黄色，如果把摄氏温度继续降低，降低到101℃时，液态转为固态，成了固体状态的氯。
化学性质：氯气会和氢气反应，在纯氢气中有燃烧，用强光照射或点燃会引发爆炸。非金属单质如磷、硅、硫在氯气中燃烧会造成白色烟雾。氯气具有强的氧化性，几乎能够和一切金属进行氧化反应。氯气溶于水变成成黄绿色氯水，并伴有刺激性气味。部分水和氯气发生歧化反应。氯气与碱反应生成盐，氯气与盐反应生成氧化离子，氯气还会与烃发生取代反应和加成反应等等。
（二）氢气的物化性质
氢气的相对分子量是2，分子式是H2。
物理性质：常温常压下，氢气是一种没有颜色和味道的气体。标况下，它的密度为0.0899g/L,比空气密度小的多。在一个大气压下，温度降到252.87℃时，氢气被液化成无色的液体状态。如果把温度继续降低，降到259.1℃时，变成形状像雪花的固体。而且氢气特别的难溶与水，实验室经常用排水法来测量氢气的体积大小或者来收集氢气。
化学性质：完全纯的且洁净的氢气燃烧时会放出淡蓝色的火焰，并且生成水，拿个烧杯罩在火焰上不一会儿就会看见烧杯壁有小液珠，放出热量。①可燃性，发热量为液化石油气的2.5倍，空气中氢气的体积在4.1%至75%时有发生爆炸的可能，已经达到其爆炸的极限；②常温常压下非常的稳定,在与活泼的非金属如S、Cl加热情况下会生成气态的氢化物，与活泼的碱性金属如Ca、Fe生成固态氢化物；③还原性，可以还原某些不活泼的金属氧化物。④在加热，催化剂的催化下还原或者加成一些不饱和的有机化合物。
（三）氢氧化钠的物化性质
氢氧化钠俗称烧碱、火碱、苛性钠。它的相对分子量是40，分子式是NaOH。
物理性质：完全纯净的氢氧化钠常温常压下是呈固态，且颜色是白色半透明，形状为结晶状。固态氢氧化钠的密度是2.13g/cm3,溶于水会有苦涩味和滑腻感,并且会放出大量的热量，溶解度也会随温度的加大而变大。在一个大气压下，当温度达到318.4℃时，固态的氢氧化钠会融化成液态。温度继续加热至1390℃时，液态的氢氧化钠开始沸腾。氢氧化钠经常拿来做干燥剂，因为氢氧化钠在空气中易潮解。
化学性质：氢氧化钠通常情况下是不分解的，本身的化学性质很稳定，但是它会在水中完全电离，生成Na+和OH_,这样就使得它呈碱性，因此氢氧化钠会和质子酸发生中和反向生成盐和水。氢氧化钠也能和一些酸性氧化物发生反应，比如说SO2、SO3、CO2等，反应生成盐。许多有机反应都会用到氢氧化钠作为催化剂，其中最典型的是
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