发布时间 : 星期五 文章年产20万吨烧碱电解工段的初步工艺设计更新完毕开始阅读
湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
等杂质的含量，盐水的pH值等）、盐水温度、电解液浓度、隔膜吸附质量、电流密度大小、电流波动情况以及电解槽绝缘好坏等都会影响电流效率。提高电流效率的途径主要有以下几个方面：
①保证隔膜渗透率，控制隔膜的吸附质量。维持阳极液高于阴极液的液位差，使阳极液以合适的流速透过隔膜进入阴极室，以阻止OH-向阳极室的反向迁移。
②提高精制盐水中的NaCl的质量浓度，使之接近饱和，即含NaCl>315g/L。精盐水中的NaCl含量高，可降低Cl2在盐水中的溶解度，减少阳极室的副反应。
③控制电解液中的NaOH质量浓度不超过140 g/L。其原因是NaOH浓度的增加，使OH-向阳极迁移和扩散的能力加强，NaOH质量浓度每提高10 g/L，电流效率将下降1.3%。
④适当提高电流密度。电流效率随电流密度的增加而增加，电流密度每增加100A/dm2,电流效率可提高0.1%。这是因为当电解液中的NaOH浓度一定时，提高电流密度必然相应加大通过隔膜的盐水质量，这样就相应减少了OH-向阳极迁移和扩散的量，因而提高了电流效率。
⑤保证电解槽绝缘性能良好，防止漏电。 ⑥保证供电和生产稳定，防止电流波动。 2.4.3 电解操作指标与生产控制点分析
（1）电解工艺指标 为了保证电解的顺利进行，对于隔膜法电解工艺有一定的工艺指标。主要有：
⑴精盐水进入电解槽的温度：90℃ ⑵精盐水进入电解槽的浓度：＞310g/Ｌ ⑶电解碱液出电解槽温度：90℃
⑷电解碱液出电解槽浓度（NaOH）：115-130g/Ｌ ⑸电解槽电流效率：95% ⑹电解槽单槽电压：3.3-3.4V ⑺电流密度：51000kA ⑻氢气出口温度：90℃ ⑼氯气出口温度：90℃ ⑽氯中含氧：≤2.5% ⑾氯中含氢：≤0.5%
（2）生产控制措施 生产过程中主要的控制措施如下：
①温度测量 在精盐水进入精盐水贮槽时，对精盐水的温度用现场设置的仪表测量；精盐水进入氢盐换热器的温度用带自动显示式电子电位计的热电偶测量；对散热片的温度用现场仪表进行测量；对精盐水进盐水预热器的温度用带自动显示式电子电位计的热
-14-
湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
电偶测量；对精盐水出盐水预热器的温度用带调节阀的热电偶测量。
②压力测量 对蒸汽和空气管道的压力均以弹簧压力计测量；对氢气、氯气出口的压力的观测利用了浮标式差压计进行测量；对电解液和精盐水的管道的压力用浮头式差压计测量；对真空箱的压力是以单管压力计测量的。
③流量和物位的测量 对精盐水贮槽、电解液贮槽和碱液槽是以带报警器的单管式液位计测量的；对精盐水、电解液流量采用带电传至自动记录仪表的浮标式差压流量计来计量的。
④自动分析 为及时、准确观测精盐水、电解液、氢气和氯气的含量，保证连续生产的可靠性，设计上要求增设自动分析器，如测量氯化钠浓度的氯化钠自动分析器；测量氢氧化钠浓度的氢氧化钠自动分析器；测量氢气组成的气动式自动分析器；测量氯气组成的气动式自动分析器。
-15-
湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
第三章 工艺计算
3.1 物料衡算
已知：年产100%的烧碱20万吨，年工作320天，24小时连续生产。 电流效率95%； 食盐分解率50%；
电解槽产出的氢氧化钠的浓度为10.7%； 精盐中氯化钠的浓度为26.72%；
出电解槽湿氢气中的氢气的质量百分含量为8.3%； 出电解槽湿氯气中的氯气的质量百分含量为72.97%； 出氢盐换热器湿氢气的质量百分含量为18.63%； 则每小时生产的100%的氢氧化钠的产量为：
200000000?26041.67(kg/h)
320?24F1?每小时生产的10.7%的氢氧化钠的产量为：
F2?26041.67?100%?243380.06(kg/h)
10.7%因食盐水的分解率为50%，则氯化钠的量为：
M?氯化钠的质量为：
26041.67?1302.08(kmol/h)
40?50%W=1302.08×58.5=76171.88（kg/h）
因精盐水中氯化钠的浓度为26.72%，则精盐水的流量为：
76171.88?285074.42(kg/h)
26.72ó?3.1.1 对电解槽做物料衡算
湿氢气I1 湿氯气I2 精盐水F3 电解碱液F2 电解槽
损失I3
图3.1 电解槽的物料平衡
-16-
湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
26041.67?(1) 湿氢气的流量为：I1?1?22?7843.88(kg/h)
40?8.3&041.67?(2) 湿氯气的流量为：I2?1?712?31673.27(kg/h)
40?72.97%(3) 出电解槽的电解液：F2?243380.06(kg/h) (4) 进入电解槽的精盐水：F3?285074.42(kg/h)
(5) 电解槽中的损失：I3?F3?(I1?I2?F3)?2177.21(kg/h) 计算结果见下表3.1所示。
表3.1 电解槽的物料衡算表
进电解槽（Kg/h）
精盐水F3
合计
285074.42
285074.42
湿氢气I1 湿氯气I2 损失I3 电解碱液F2
合计
出电解槽（Kg/h）
7843.88 31673.27 2177.21 243380.06 285074.42
3.1.2 对氢盐换热器进行物料衡算
精盐水F3 湿氢气I5 氢盐 冷凝水I6 换
热 湿氢气I1 精盐水I4 器
图3.2 氢盐换热器物料流程图
(1) 进入氢盐换热器的湿氢气量：I1?7843.88(kg/h) (2) 出氢盐换热器的湿氢气的量：I5?26041.67?3494.59(kg/h)
40?18.63%(3) 出氢盐换热器的精盐水与进氢盐换热器的精盐水的量相等。即：I4?I7
-17-