目錄1 引言2
1.1 氯鹼工業發展簡史2
1.2 氯鹼工業的特點2
2 生產工藝流程論證3
2.1化鹽工段生產流程簡述3
2.2原鹽的性質及組成3
2.3鹽水的精製4
3工藝流程說明6
3.1工藝引數6
3.2工藝流程間圖7
4物料與能量計算7
4.1物料衡算7
4.2蒸汽消耗量11
5主要裝置選型及說明13
5.1溶鹽裝置13
5.2澄清裝置14
5.3過濾裝置17
結論20
致謝21
參考文獻22
1 引言
氯鹼工業是基本化學工業之一，它的產品燒鹼和氯氣在國民經濟中占有重要地位，廣泛用於紡織工業、輕工業、冶金和有色冶金工業、化學工業和石油化學工業等部門。
1.1氯鹼工業發展簡史
生產燒鹼和氯氣有著悠久的歷史。早在中世紀就發現了存在於湖鹽中的純鹼，後來就發明了以純鹼和石灰為原料製取naoh的方法即苛化法：
na2co3+ca(oh)2=2naoh+caco3
因為苛化過程需要加熱，因此就將naoh稱為燒鹼，以別於天然鹼，直到19世紀末世界上一直以苛化法生產燒鹼。
採用電解法制燒鹼始於2023年，隔膜法和水銀法幾乎同時發明，隔膜法於2023年在德國首先出現，第一台水銀法電解槽是在2023年取得專利。食鹽電解工業發展中的困難，首先是如何將陽極產生的氯氣與陰極產生的氫氣和氫氧化鈉分開，不致發生**和產生氯化鈉，以上兩種方法都成功地解決了這個難題，前者以多孔隔膜將陰陽兩極隔開，後者則以鈉汞齊的方法使氯氣分開，這樣就奠定了兩種不同的生產工藝基礎，並一直沿用到現在。
我國氯鹼工業是在本世紀二十年代才開始建立的，第一家氯鹼廠是在上海天原電化廠（現在上海天原化工廠前身）2023年正式投產，採用愛論-摩爾電解槽，開工電流1500a，日產燒鹼2噸，到2023年全國解放為止，全國僅有氯鹼9家，年產量僅1.5噸。
解放後，我國氯鹼工業和其他工業一樣，發展速度很快，燒鹼年產量在50年代末為37.2萬噸，平均年增長率為36.1%；60年代末為70.
4萬噸，平均年增長率為60.28%；70年代末為182萬噸，平均年增長率8.29%；80年代末燒鹼的年產量為320.
8萬噸，平均年增長率為5.82%。現在除台灣外，全國共有200余家企業生產氯鹼，2023年全國燒鹼產量為331.
2萬噸，2023年345.1萬噸，2023年373.5萬噸，2023年達390萬噸，均列第三位，燒鹼由原來的進口國轉為出口國。
1.2 氯鹼工業的特點
氯鹼工業的特點除原料易得、生產流程較短外，主要還有三個突出問題。
（1）能源消耗大氯鹼生產的耗電量僅次於電解法生產鋁，按照目前國內生產水平氯鹼工業用電量佔全國總發電量的1.5%。因此，電力**情況和電價對氯鹼產品的生產成本影響很大。
重視選用先進工藝，提高電解槽的電能效率和鹼液蒸發熱能的利用率，以降低燒鹼的電耗和蒸汽消耗，始終是氯鹼生產企業的一項核心工作。
（2）氯與鹼的平衡電解食鹽水溶液時，按固定質量比例（1：0.85）同時產出燒鹼和氯氣兩種產品。
在乙個國家和地區，對燒鹼和氯氣的需求量不一定符合這一比例。因此就出現了燒鹼和氯氣的供需平衡問題。在一般情況下，發展中國家在工業發展初期用氯量較少，由於氯氣不宜長途運輸，所以總是以氯氣的需求量來決定燒鹼的產量，因此往往會出現燒鹼短缺現象。
在石油化工和基本有機原料發展較快的國家和地區，氯的用量就較大，因此就出現燒鹼過剩。總之燒鹼和氯氣的平衡始終是氯鹼工業發展中的乙個恆定的矛盾。
（3）腐蝕和汙染氯鹼產品如燒鹼、鹽酸等均有強腐蝕性，在生產過程中使用的原料如石棉、汞和所產生的含氯廢氣都可能對環境造成汙染，因此防止腐蝕和三廢處理也一直是氯鹼工業的努力方向。
工藝流程圖：
2 生產工藝流程論證
2.1化鹽工段生產流程簡述
採用熱法化鹽，用燒鹼、純鹼、氯化鋇、次氯酸鈉等精製劑進行反應，聚丙烯酸鈉等助沉劑進行絮凝，鹽酸進行中和，通過溶鹽、反應、澄清、砂濾及中和等過程制得合格的精鹽水。
2.2 原鹽的性質及組成
2.2.1原鹽的性質
原鹽的主要成分為氯化鈉，化學式nacl,分子量58.5，溶解熱為7.25kj/mol。
純淨的氯化鈉很少潮解，工業原鹽中因含有cacl2、mgcl2及na2so4等雜質，極易吸收空氣中水分而潮解結塊。原鹽的潮解對運輸、貯存及使用會帶來一定困難。
2.2.2原鹽的品種及組成
原鹽在自然界中蘊藏量甚大，分布面亦極廣。根據**不同，原鹽主要可以分為海鹽、井鹽、湖鹽、礦（巖）鹽四大類。就nacl含量而言，湖鹽質量最佳，nacl含量達96%—99%；井鹽、礦鹽次之，nacl含量在93%—98%；海鹽的nacl含量在91%—95%左右，海鹽的鈣、鎂含量最高。
2.2.3 選擇原鹽的主要標準
（1）氯化鈉含量要高，一般要求大於90%；
（2）化學雜質要少。ca2+、mg2+總量要小於1%，so42-小於0.5%；
（3）不溶於水的機械雜質要少；
（4）鹽的顆粒要粗，否則容易結成塊狀，給運輸和使用帶來困難。此外，鹽的顆粒太細時，鹽粒容易從化鹽桶中泛出，使化鹽和澄清操作難以進行。
每小時1噸100%naoh約需1.5-1.8噸nacl（理論值為1.
462噸）。因此原鹽的質量特別是雜質中ca2+、mg2+的含量和比值，會直接影響鹽水的質量、精製劑的消耗量和裝置的生產能力。
2.3 鹽水的精製
原鹽溶解後所得的粗鹽水中，含有鈣、鎂、硫酸根等雜質，不能直接用於電槽，需要加以精製。在工業上一般採用化學精製方法即加入精製劑，使鹽水中的可溶性雜質轉變為溶解度很小的沉澱物而分離除去。
2.3.1鹽水精製原理
鹽水中的可溶性雜質，一般採用加入化學精製劑生成幾乎不溶解的化學沉澱物，然後通過澄清、過濾等手段達到精製目的。在澄清過濾的同時也達到去除泥砂及機械雜質的目的。
a 鈣離子的去除鈣離子一般以氯化鈣或硫酸鈣的形式存在於原鹽中，精製時向粗鹽水中加入碳酸鈉溶液，其化學反應式為：
cacl2+na2co3=caco3↓+2nacl
caso4+na2co3=caco3↓+na2so4
使用理論量的碳酸鈉，需要攪拌數小時才能使上述反應趨於完全，如果加入超過理論用量0.8g/l時，反應在15分鐘內即可完成90%，在不到一小時內就能完成。
b 鎂離子和鐵離子的去除鎂和鐵一般以氯化物存在於原鹽中，精製時加入燒鹼溶液即可生成難溶於水的氫氧化鎂和氫氧化鐵，其化學反應式為：
mgcl2+2naoh=mg(oh)2↓+2nacl
fecl3+3naoh=fe(oh)3↓+3nacl
c 硫酸根的去除如果鹽水中的硫酸根含量大於5g/l，則可用化學方法除去
na2so4+bacl2=baso4↓+2nacl
但bacl2不能過多，會生成氫氧化鋇沉澱。
2.3.2鹽水精製過程
一、原鹽的溶化
原鹽從立式鹽倉皮帶輸送機和計量稱連續加入化鹽桶。為確保鹽水濃度，化鹽桶內鹽層高度保持3m以上。化鹽用水來自洗泥桶的淡鹽水和蒸發工段用過的蒸發水，加以**利用，並用6個配水塔進行儲槽。
加熱過的化鹽用水，從化鹽桶底部經設有均勻分布的菌狀折流帽流出，與鹽層呈逆向流動狀態溶解原鹽並成為飽和的粗鹽水。原鹽中夾帶的草屑等雜質由化鹽桶上方的鐵柵除去；沉積於桶底的泥砂則定期從化鹽桶底部用幫浦抽出。
為加快溶鹽速度，化鹽用水應加熱到50-60℃，在化鹽桶內除原鹽溶解外，原鹽中的鎂離子其他重金屬離子還與熟鹽水中的氫氧化鈉反應，生成不溶性氫氧化物，粗鹽水中氫氧化鈉通過熟鹽水用量來控制。
生產飽和粗鹽水約45-50m3/(m2·h)，為確保鹽水的濃度，鹽水在桶內停留時間不小於30min。
二、粗鹽水的精製
從反應桶中出來含有碳酸鈣、氫氧化鎂等懸浮物的混濁溶液，必須分離出沉澱顆粒才能得到合格的精鹽水。
加快懸浮物沉降速度，必須加入助沉劑。本工段採用聚丙烯酸鈉溶劑。
從澄清桶出來的飽和鹽水中，還有少量細微懸浮物，需要經過砂濾進一步淨化。本工段採用虹吸式過濾器，能夠節省勞動力和投資少等優點。
從砂濾出來的精鹽水再通過中和檢測站，將多餘的na2co3、naoh用hcl中和，使其ph值為7-8左右，基本方程式：
naoh+hcl=nacl+h2o
na2co3+2hcl=2nacl+co2+h2o
這樣經檢測達標合格後，就可以儲至精鹽水塔供電解工段使用。若鹽水中硫酸根含量大於5g/l時，還需要加入氯化鋇，制得的混鹽水應符合如下質量指標：
氯化鈉含量315g/l
碳酸鈉過鹼量0.25～0.6 g/l
氫氧化鈉過鹼量0.07～0.6 g/l
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