课程设计（论文）-氯碱化盐工艺设计（8万吨） .doc

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1、 学 号：Xingtai Polytechnic College课程设计题目：氯碱化盐工艺设计（8万吨）学生姓名：* 专业班级：* 院 系：*系指导教师：* *年*月*日31邢台职业技术学院课程设计（论文）引言 目录目录2摘要41 引言51.1氯碱工业发展简史51.2 氯碱工业的特点51.2.1能源消耗大61.2.2氯与碱的平衡61.2.3腐蚀和污染62.化盐工段生产流程简述72.1 原盐的性质及组成72.1.1原盐的性质72.1.2原盐的品种及组成72.1.3 选择原盐的主要标准72.2 盐水的精制82.2.1盐水精制原理82.2.2盐水精制过程82.3粗盐水的精制9表一混盐水质量指标92.

2、4混盐水的澄清和过滤9表二精盐水质量指标102.5盐泥的洗涤103工艺流程说明113.1工艺参数113.1.1主要原辅材料的性质、标准及消耗定额113.2工艺流程简图124 物料与能量计算134.1 物料衡算134.1.1原料及产品成份：13表三成分含量13表四回收盐水组成14表五精盐水组成144.1.2 物料衡算154.2 蒸汽消耗量175 主要设备选型205.1 溶盐设备205.1.1化盐桶的内部结构205.1.2 操作流程205.1.3 化盐桶主要尺寸的确定215.2 澄清设备225.2.1设备原理225.2.2 设备结构225.2.3道尔型澄清桶主要尺寸的确定235.3 过滤设备255

3、.3.1主要尺寸的确定25表六粒度与高度关系276.结 论287.致 谢298.参 考 文 献30摘要电解联产的烧碱、氯气，在国民经济的所有部门均很需要，除应用与化学工业本身外，有轻工业、纺织、石油化工、有色金属冶炼和公用事业等方面均有很大用途，作为基本化工原料的“三酸两碱”中盐酸烧碱就占了其中两种，而且氯气和氢气还可进一步加工成许多化工产品：烧碱工业的特点除原料易得、生产流程短外，主要还有三个突出问题：能量消耗大；氯与碱的平衡；腐蚀和污染。关键字：工艺设计 工艺计算 设备及选型1 引言氯碱工业是基本化学工业之一，它的产品烧碱和氯气在国民经济中占有重要地位，广泛用于纺织工业、轻工业、冶金和有色

4、冶金工业、化学工业和石油化学工业等部门。1.1氯碱工业发展简史生产烧碱和氯气有着悠久的历史。早在中世纪就发现了存在于湖盐中的纯碱，后来就发明了以纯碱和石灰为原料制取NaOH的方法即苛化法： Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3 因为苛化过程需要加热，因此就将NaOH称为烧碱，以别于天然碱，直到19世纪末世界上一直以苛化法生产烧碱。采用电解法制烧碱始于1890年，隔膜法和水银法几乎同时发明，隔膜法于1890年在德国首先出现，第一台水银法电解槽是在1892年取得专利。食盐电解工业发展中的困难，首先是如何将阳极产生的氯气与阴极产生的氢气和氢氧化钠分开，不致发生爆炸和产生氯化钠，以上两

5、种方法都成功地解决了这个难题，前者以多孔隔膜将阴阳两极隔开，后者则以钠汞齐的方法使氯气分开，这样就奠定了两种不同的生产工艺基础，并一直沿用到现在。我国氯碱工业是在本世纪二十年代才开始创建的，第一家氯碱厂是在上海天原电化厂（现在上海天原化工厂前身）1930年正式投产，采用爱论-摩尔电解槽，开工电流1500A，日产烧碱2吨，到1949年全国解放为止，全国仅有氯碱9家，年产量仅1.5吨。解放后，我国氯碱工业和其他工业一样，发展速度很快，烧碱年产量在50年代末为37.2万吨，平均年增长率为36.1%；60年代末为70.4万吨，平均年增长率为60.28%；70年代末为182万吨，平均年增长率8.29%；

6、80年代末烧碱的年产量为320.8万吨，平均年增长率为5.82%。现在除台湾外，全国共有200余家企业生产氯碱，1990年全国烧碱产量为331.2万吨，1991年345.1万吨，1992年373.5万吨，1993年达390万吨，均列第三位，烧碱由原来的进口国转为出口国。1.2 氯碱工业的特点氯碱工业的特点除原料易得、生产流程较短外，主要还有三个突出问题。1.2.1能源消耗大 氯碱生产的耗电量仅次于电解法生产铝，按照目前国内生产水平氯碱工业用电量占全国总发电量的1.5%。因此，电力供应情况和电价对氯碱产品的生产成本影响很大。重视选用先进工艺，提高电解槽的电能效率和碱液蒸发热能的利用率，以降低烧碱

7、的电耗和蒸汽消耗，始终是氯碱生产企业的一项核心工作。1.2.2氯与碱的平衡 电解食盐水溶液时，按固定质量比例（1：0.85）同时产出烧碱和氯气两种产品。在一个国家和地区，对烧碱和氯气的需求量不一定符合这一比例。因此就出现了烧碱和氯气的供需平衡问题。在一般情况下，发展中国家在工业发展初期用氯量较少，由于氯气不宜长途运输，所以总是以氯气的需求量来决定烧碱的产量，因此往往会出现烧碱短缺现象。在石油化工和基本有机原料发展较快的国家和地区，氯的用量就较大，因此就出现烧碱过剩。总之烧碱和氯气的平衡始终是氯碱工业发展中的一个恒定的矛盾。1.2.3腐蚀和污染 氯碱产品如烧碱、盐酸等均有强腐蚀性，在生产过程中使

8、用的原料如石棉、汞和所产生的含氯废气都可能对环境造成污染，因此防止腐蚀和三废处理也一直是氯碱工业的努力方向。工艺流程图： 邢台职业技术学院课程设计（论文） 2.化盐工段生产流程简述采用热法化盐，用烧碱、纯碱、氯化钡、次氯酸钠等精制剂进行反应，聚丙烯酸钠等助沉剂进行絮凝，盐酸进行中和，通过溶盐、反应、澄清、砂滤及中和等过程制得合格的精盐水。2.1 原盐的性质及组成2.1.1原盐的性质原盐的主要成分为氯化钠，化学式NaCl,分子量58.5，溶解热为-5.28千卡/摩尔。纯净的氯化钠很少潮解，工业原盐中因含有CaCl2、MgCl2及Na2SO4等杂质，极易吸收空气中水分而潮解结块。原盐的潮解对运输、

9、贮存及使用会带来一定困难。2.1.2原盐的品种及组成原盐在自然界中蕴藏量甚大，分布面亦极广。根据来源不同，原盐主要可以分为海盐、井盐、湖盐、矿（岩）盐四大类。就NaCl含量而言，湖盐质量最佳，NaCl含量达96%99%；井盐、矿盐次之，NaCl含量在93%98%；海盐的NaCl含量在91%95%左右，海盐的钙、镁含量最高。2.1.3 选择原盐的主要标准（1）氯化钠含量要高，一般要求大于90%；（2）化学杂质要少。Ca2+、Mg2+总量要小于1%，SO42-小于0.5%；（3）不溶于水的机械杂质要少；（4）盐的颗粒要粗，否则容易结成块状，给运输和使用带来困难。此外，盐的颗粒太细时，盐粒容易从化盐

10、桶中泛出，使化盐和澄清操作难以进行。每小时1吨100%NaOH约需1.5-1.8吨NaCl（理论值为1.462吨）。因此原盐的质量特别是杂质中Ca2+、Mg2+的含量和比值，会直接影响盐水的质量、精制剂的消耗量和设备的生产能力。2.2 盐水的精制原盐溶解后所得的粗盐水中，含有钙、镁、硫酸根等杂质，不能直接用于电槽，需要加以精制。在工业上一般采用化学精制方法即加入精制剂，使盐水中的可溶性杂质转变为溶解度很小的沉淀物而分离除去。2.2.1盐水精制原理盐水中的可溶性杂质，一般采用加入化学精制剂生成几乎不溶解的化学沉淀物，然后通过澄清、过滤等手段达到精制目的。在澄清过滤的同时也达到去除泥砂及机械杂质的

11、目的。 A 钙离子的去除 钙离子一般以氯化钙或硫酸钙的形式存在于原盐中，精制时向粗盐水中加入碳酸钠溶液，其化学反应式为： CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl CaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4使用理论量的碳酸钠，需要搅拌数小时才能使上述反应趋于完全，如果加入超过理论用量0.8g/L时，反应在15分钟内即可完成90%，在不到一小时内就能完成。 B 镁离子和铁离子的去除 镁和铁一般以氯化物存在于原盐中，精制时加入烧碱溶液即可生成难溶于水的氢氧化镁和氢氧化铁，其化学反应式为： MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3

12、NaClC 硫酸根的去除 如果盐水中的硫酸根含量大于5g/L，则可用化学方法除去 Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCl但BaCl2不能过多，会生成氢氧化钡沉淀。2.2.2盐水精制过程 一、原盐的溶化原盐从立式盐仓皮带输送机和计量称连续加入化盐桶。为确保盐水浓度，化盐桶内盐层高度保持3m以上。化盐用水来自洗泥桶的淡盐水和蒸发工段用过的蒸发水，加以回收利用，并用6个配水塔进行储槽。加热过的化盐用水，从化盐桶底部经设有均匀分布的菌状折流帽流出，与盐层呈逆向流动状态溶解原盐并成为饱和的粗盐水。原盐中夹带的草屑等杂质由化盐桶上方的铁栅除去；沉积于桶底的泥砂则定期从化盐桶底部用泵抽出。为加快溶

13、盐速度，化盐用水应加热到50-60，在化盐桶内除原盐溶解外，原盐中的镁离子其他重金属离子还与熟盐水中的氢氧化钠反应，生成不溶性氢氧化物，粗盐水中氢氧化钠通过熟盐水用量来控制。生产饱和粗盐水约45-50m3/(m2h)，为确保盐水的浓度，盐水在桶内停留时间不小于30min。2.3粗盐水的精制从反应桶中出来含有碳酸钙、氢氧化镁等悬浮物的混浊溶液，必须分离出沉淀颗粒才能得到合格的精盐水。加快悬浮物沉降速度，必须加入助沉剂。本工段采用聚丙烯酸钠溶剂。从澄清桶出来的饱和盐水中，还有少量细微悬浮物，需要经过砂滤进一步净化。本工段采用虹吸式过滤器，能够节省劳动力和投资少等优点。从砂滤出来的精盐水再通过中和检

14、测站，将多余的Na2CO3、NaOH用HCl中和，使其PH值为7-8左右，基本方程式： NaOH+HCl=NaCl+H2O Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+H2O这样经检测达标合格后，就可以储至精盐水塔供电解工段使用。若盐水中硫酸根含量大于5g/L时，还需要加入氯化钡，制得的混盐水应符合如下质量指标：表一混盐水质量指标氯化钠含量315g/L碳酸钠过碱量0.250.6 g/L氢氧化钠过碱量0.070.6 g/L盐水温度50602.4混盐水的澄清和过滤经过滤后的粗盐水就可以成为电解用的精盐水，其质量要求应达到下列标准：表二精盐水质量指标氯化钠含量315g/L钙镁离子总量7mg/L硫酸根

15、5g/L温度5060氢氧化钠过碱量0.070.6 g/L碳酸钠过碱量0.250.6 g/LPH值10.5112.5盐泥的洗涤经检测，盐泥中含NaCl有多于5%，从盐水澄清设备底部定期用泵抽出，为了节约原盐的消耗，将其中的NaCl回收。洗泥时，盐泥与洗水的比例控制在1：35之间，为了洗涤干净，洗盐水温度保持在4050。 3工艺流程说明3.1工艺参数3.1.1主要原辅材料的性质、标准及消耗定额1.主要原辅材料执行标准A 工业盐 符合标准：GB5462-92 其中：NaCl89.0%、Ca2+0.15%、Mg2+0.30%、SO42-1.0%、H2O5.6%B 盐酸 符合标准：GB320-93的合格

16、品，其中HCl(m/m)31C 碳酸钠 符合标准：GB210-92的合格品，其中总碱量%（以碳酸钠计）98.0%D 铁 铁含量0.10%E 次氯酸钠符合标准：HG/T2498-93中型，本厂自产，其中有效氯（Cl）含量10.0%，游离碱（NaOH）含量：0.11.0%，铁含量0.010%3.2工艺流程简图4 物料与能量计算4.1 物料衡算以1吨100%NaOH作基准，一年8000小时计算，年产8万吨30%烧碱相当于每小时生产3吨100%NaOH，理论每小时需要纯盐4387.5（kg），理论上说每小时需生产出13.93m3精盐水。4.1.1原料及产品成份：1 原盐组成本工段每小时用盐2534（k

17、g） 其中成分 表三成分含量NaCl94.67%2398.9（kg）Ca2+0.1%2.5（kg）Mg2+0.2%5.1（kg）SO42-0.54%13.7（kg）不溶杂质0.04%1.0（kg）水分4%101.4（kg）2 回收盐水组成本工段每小时共用14.4（m3/吨100%NaOH ） 其中 表四回收盐水组成NaOH1.7（g/L）24.48（kg）NaCl150（kg/m3）2160（kg）H2O900（g/L）12960（kg）3 精盐水成分本工段每小时能产出14.4（m3/吨100%NaOH ） 其中 表五精盐水组成NaCl315（g/L）4536（kg）Mg2+、Ca2+6（mg

18、/L）0.0864（kg）SO42-5（g/L）72（kg）H2O880（g/L）12672（kg）PH784 纯碱本工段每小时共需加入13.4（kg ）98% 纯碱5 盐酸 本工段每小时共需加入40（kg）盐酸 浓度为30%6 废泥 每小时产出废泥533.1（kg） 可回收5% NaCl 4.1.2 物料衡算 (一）化盐过程 1、 MgSO4+2NaOH=Mg(OH)2+Na2SO4 120 80 58 142 Mg2+2NaOHMg(OH)2 则上述反应需： mNaOH=805.1/24=17（kg） 生成 mMg(OH)2=585.1/24=12.325（kg） 2、 Ca2+CO32-

19、=CaCO3 Ca2+Na2CO3CaCO32NaCl 40 106 100 117 则上述反应需： mNa2CO3=1062.5/40=6.625（kg）生成： mNaCl=1172.5/40=7.313（kg） mCaCO3=1002.5/40=6.25（kg）3、 BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaCl 208 142 233 117 BaCl2SO42-BaSO42NaCl 208 96 233 117则上述反应需：mBaCl2=13.7208/96=29.7（kg）生成： mBaSO4=13.7233/96=33.3（kg） mNaCl=13.7117/96=16.7（kg

20、）(二)精制过程生成：mNaCl=24（kg） mCaCO3=6.3（kg） mMg(OH)2=12.3（kg） mBaSO4=33.3（kg）消耗： mNa2CO3=6.6（kg） mNaOH=17（kg） mBaCl2=29.7（kg）则多余： mNa2CO3=5098%-954=6.5（kg） mNaOH=91.8-63.3=7.5（kg）(三)盐水配水中和过程在除去沉淀后，在澄清的精盐水加HCl进行中和多余的Na2CO3及NaOH1、NaOH+HCl=NaCl+H2O 40 36.5 58.5则消耗盐酸浓度30% mHCl=7.536.5/30%/40=22.8（kg） 生成： mNa

21、Cl=7.558.5/40=11.0（kg）2、Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+H2O则上述反应需：mHCl=6.573/30%/106=14.9（kg）生成： mNaCl=6.5117/106=7.2（kg）以上两处生成H2O的质量为：（7.5/40+6.5/106）18=4.5（kg）根据以上总结：共需消耗盐酸37.7（kg），生成NaCl18.2（kg）这与每小时供应40（kg）,浓度为30%的盐酸相吻合。（四）从盐泥中回收的NaCl 本工段每小时加入助沉剂量为5.4（kg） 废泥中的固体物质=原盐不溶物+助沉剂+生成不溶物 mBaSO4+Mg(OH)2+CaCO3=33.3

22、+12.3+6.3=51.9（kg） 原盐中的不溶物的质量为25340.04%=1.0（kg） 所以废泥中固体含量为51.9+1.0+5.4=58.3（kg） 又知废泥中含有NaCl，可回收5%则可回收NaCl=58.35%=2.9（kg）(五)守恒衡算检验： 1、NaCl守恒 输入的NaCl的质量为=2398.9+2160+18.2+24=4601.1（kg）输出的NaCl质量为=4536+2.9=4538.9（kg） 综上所得输出与输入基本平衡 2、H2O平衡输入水量：原盐带入水=25344%=101.4（kg）盐酸带入水=40（1-30%）=28（kg）回收盐水带入水=14.4900=1

23、2960（kg）输出水量：精盐水带出=14.4880=12672 （kg）废泥带走水量=533.1-58.3=474.8（kg）补充水量=输出水量-输入水量 =12672+474.8-（101.4+28+12960） =57.4（kg） 水消耗量与支出基本平衡4.2 蒸汽消耗量在本设计的过程中能量的消耗即为在化盐过程中需要的蒸汽量。化盐过程中需要的蒸汽量主要有如下两种计算方法：一是蒸汽直接加入化盐桶内需蒸汽量的计算；二是用蒸汽直接加热回收盐水和清水再送化盐桶所需蒸汽量的计算。上述两种的计算公式分别如下所示： 1 蒸汽直接加入化盐桶内所需蒸汽量（W）W=式中：W蒸汽消耗量公斤/吨 100%NaO

24、HG粗粗盐水重量GP粗粗盐水比热千卡/公斤t=t1-t2t1粗盐水加热后的温度t2粗盐水最初的温度QNaCl溶NaCl总溶解热公斤/吨 100%NaOHt冷蒸汽冷凝温度ti冷凝水温度，（同粗盐水加热的温度）i1加热蒸汽在温度t时的热焓千卡/公斤i2加热蒸汽在温度t冷时的热焓千卡/公斤Cph2o冷凝水比热千卡/公斤Q损设备热损失，一般情况Q损等于0.1W（i1-i2）+ Cph2o (t冷-ti)2用蒸汽直接加热回收盐水和清水再送化盐桶，所需蒸汽量（W）的计算公式为：W= 式中：G水清水量吨/吨100%NaOHCph2o清水比热千卡/公斤Cph2o冷凝水比热千卡/公斤G1回收盐水量吨/吨100%

25、NaOHCp回回收盐水比热千卡/公斤t1=t1-t2回收盐水温升t1回收盐水被加热后的温度（同清水加热后的温度）t2回收盐水最初温度t2=t1-t水工业水温升t水工业水温度t冷蒸汽冷凝水温度i1加热蒸汽在温度t时的热焓千卡/公斤i2加热蒸汽在温度t冷时的热焓千卡/公斤Q损设备热损失，一般情况Q损等于0.1W（i1-i2）+ Cph2o (t冷-ti) 本设计中每吨100%NaOH所用盐水耗用的化盐蒸汽量计算如下： 在生产中使用4公斤/cm2蒸汽直接加入化盐桶，用工业水来化盐 （1）蒸汽压力为4（公斤/cm2 ） t=143（） i1=654（千卡/公斤 ） i2=143.8（千卡/公斤） （2

26、）粗盐水量G粗=294（公斤/吨100%NaOH） （3）粗盐水温度为60，工业水为30 所以t=60-30=30 （4）粗盐水比热GP粗=0.92（千卡/公斤） （5）NaCl溶解热为-5.28（千卡/摩尔） QNaCl溶= (-5.28)=-216.4（千卡/吨 100%NaOH）（6）Q损=0.1W（i1-i2）+ Cph2o (t冷-ti) W=2940.9230+0.1W（i1-i2）+ Cph2o (t冷-ti)/654-143.8+1（143-60） =2940.9230+0.1W（654-143.8）+ 1(143-60)/（654-143.8+83） W=15.2（公斤/吨1

27、00%NaOH）5 主要设备选型5.1 溶盐设备原盐溶解是在化盐桶内进行的。化盐桶为立式衬胶的钢制圆桶形设备，是常温反应容器材质为Q235A。内部结构见图5-1。在桶的底部有菌状折帽流，其硬化盐水进入桶内分布均匀；中间有折流圈，以防止盐水流动时发生短路；上部有盐水溢流槽及铁栅。 图5-1 化盐桶1铁栅 2 溢流槽 3 粗盐水出口 4桶体 5折流圈6折流帽 7溶盐水进口 8入口5.1.1化盐桶的内部结构化盐桶是铜制的立式圆桶，底部有溶盐水分布装置，中间有折流圈，上部有盐水溢流槽及铁栅。5.1.2 操作流程原盐自盐仓库由皮带运输机从上部连续加入化盐桶，使其保持盐层高度在3米以上。盐溶液用回收盐水洗

28、泥水，蒸发工段的蒸发水，经化盐桶底部加压配水管进入，于盐层逆流接触上升，食盐溶解成饱和的粗盐水，从上部溢流槽溢出绳、草等杂质，经化盐桶上部的铁栅栏除去，较重的杂质如砂、石或盐泥等沉淀于化盐桶底部，定期管理。5.1.3 化盐桶主要尺寸的确定（1） 直径 D= 式中 D-盐桶直径（m） Q-盐水的流量（m3/h） q-生产强度，一般取812（m3/m2h） 本工段化盐桶平均流量Q为2.710-2（m3/s）,即98（m3/h） 本装置q取10（m3/m2h） 则D=3.533（m）4（m） 化盐桶直径为4（m）（2）高度化盐水的高度决定于盐水达到饱和所需的盐层高度，并考虑到化盐桶在清理周期内底部积

29、存的盐泥高度，一般约取5m，如采用盐水自流流程则适当提高，本化盐桶高度为7m。（3）折流圈化盐水自下而上经过盐层，为了防止盐水流动发生短路而影响盐水饱和，在化盐桶中部没有折流圈。折流圈与桶体一般成45角，折流圈底部应开设停车时放净用的小孔，折流圈的内径不能过小，以免局部截面流速过大或造成上部食盐产生塔桥现象。折流圈宽度约为150250mm。（4）化盐水进入装置化盐水由总管通过分布管进入化盐桶，分布管出口，采用菌帽结构能防止杂物流入管道造成堵塞，本设备共用5个在化盐桶截面均匀分布。（5）加温装置在化盐桶中部设置加热蒸汽分配管，使蒸汽从小孔喷出，小孔开设方向向下，避免盐水翻泡或盐粒堵塞孔眼。5.2

30、 澄清设备5.2.1设备原理澄清操作一般使 根据重力作用原理，即使是溶于盐水中的固体颗粒杂质比盐水重，即重力作用而自由沉降，使杂质与澄清液分开。依照斯托克斯定律，沉降的等速运动可用公式表示为：W= d2（r1-r2 ）/10 式中： d-固体颗粒直径； r1 -固体颗粒重度； r2- 澄清重度； -悬浮液粘度。沉降速度与悬浮颗粒的直径平方，悬浮物的重度与清液重度之差成正比，与悬浮液的粘度成反比。在生产中，我们用加凝聚剂的方法以增加固体颗粒的直径和重度，用提高温度的方法降低悬浮液的粘度，就是为了加速悬浮物的沉降，提高澄清设备的生产能力。本工段采用设备式以连续操作的改良道尔型澄清桶。5.2.2 设

31、备结构道尔型澄清桶一般为钢制或混凝土制，桶底由约89的倾角呈倒锥型，桶的中央有一个中心桶，桶中有一根长轴搅拌器；桶底有泥耙，每隔68分钟转动泥耙一周；桶上部边缘有一个旋流式反应室，在泵的搅拌下呈旋转运动，进口管埋在液面以下约0.50.7米处，中心桶下部可装设整流板，以减轻水的旋转作用。中心筒下部出口处有扩大口，以减慢盐水流速，避免破坏泥层。改良道尔澄清桶是在道尔澄清桶的基础上，将其圆柱型的桶体和中心桶改为两个倒置的圆锥体，结构如图： 图5-2改良道尔澄清桶1 沉渣出口 2 搅拌 3 外筒 4 搅拌桨 5 内筒6 集液收集装置 7 蜗轮行星减速器 8 进料管粗盐水由中心筒扩大后，经过泥浆沉淀层，

32、悬浮颗粒被截留并渐渐到桶底，缓缓转动的泥巴集中在排泥口，泥浆定时用泵排入泥槽，清液则不断上升，经过泥浆层、混浊层、清液层从上部经溢流槽汇集后流出。澄清桶生产能力的大小，主要决定于清液上升速度，颗粒沉降速度和澄清桶的截面积，即桶的直径。高度对澄清桶的生产能力也有一定的影响。5.2.3道尔型澄清桶主要尺寸的确定（1）直径 D=式中：D澄清桶直径（m） Q盐水流量（m3/h） V清液上升速度（m/h）（2）高度按照澄清原理，澄清桶能力主要与澄清面积有关，而与高度关系不大。但是生产实践表明，为了稳定澄清操作，保持适当得泥封层，澄清桶应有一定的高度，国内一般采用57m，本工段设备为7m。 （3）中心筒直

33、径及高度应根据盐水在其中进行的凝聚反应时间计算，凝聚反应时间一般为1015分钟。 T=式中：T凝聚反应时间（min） f中心筒截面积（m2） H0中心筒高度（m） Q流量（m3/min）中心筒直径d= （m）中心筒高度一般取H0=（0.80.9）HH道尔型澄清桶直桶部分高度（m）经过实践Q为（98m3/h，V取0.6 （m/h）a D=14.42415（m）倒锥型澄清桶可得上径D上=24（m）倒锥型澄清桶可得下径D下=6（m）b 高度取H=7（m） H0=0.9*7=6.3（m）c 中心筒凝聚反应停留时间取15（min） f=3.89（m2） d=2.3（m）5.3 过滤设备图3-5-3 虹吸

34、过滤器工作原理示意图A、虹吸上升管 B、过滤器本体 C、水封槽 D、虹吸系统1、虹吸上升管 2、虹吸下降管 3、虹吸辅助管 4、辅助扩大管5、抽气管 6、虹吸破坏管 7、冲洗强度调节器 8、集水管 盐水的过滤设备本工段采用虹吸式过滤器，这种过滤器具有无人操作、投资少、不需消耗动力等优点。 虹吸式过滤器由过滤器本体、进水分配箱、水封槽及虹吸系统组成。虹吸系统是过滤自动进行的主要部件，过滤器的内部用中间隔板将过滤器分为滤料层及洗水贮槽部分。 过滤开始时,会有少量悬浮物的清盐水经过进水分配箱进入过滤器,自上而下通过滤层。盐水中悬浮物被滤层截留。盐水则通过集水管进入上部洗水贮槽，再由出口管流出。5.3

35、.1主要尺寸的确定（1）反冲水贮槽容积的计算 过滤器反冲水量：Q=式中：Q反冲水量（m3） P冲洗强度（L/sm2）一般取15（ L/sm2） T冲洗时间（s） 一般取240（s） F过滤器横截面积（m2）本工段采用两个过滤池共用一个反冲水槽，一个反冲洗，另一个进行过滤，当冲洗完时，在交换操作，清盐水只供一个冲洗用。 则过滤器横截面积为；F=（2）过滤器直径的计算 D= 式中：P过滤器直径（m） V滤速（m/h） 石英砂滤料V取（10m/h） G盐水过滤量（m3/h）（3）石英砂滤料粒径为0.51.0mm ,冲洗膨胀率为4050%，滤料层高5000mm左右，水头损失一般为1.4m 水柱。（4）

36、虹吸系统管径选择 a、虹吸上升管与虹吸下降管D1（m） D1=式中： G盐水流量（m3/s） W管内速度（m/s） 一般取23（m/s） b、盐水进口管D2（m） D2=式中： W管内流速 一般为12（m/s） G盐水流速（m3/s） 砾石支承层组成粒度与高度的关系表六粒度与高度关系层次（自上而下）粒径（mm）高度（mm）12480100024880120038168015004163215002000砾石3220003000 6.结 论我国的氯碱企业生产烧碱生产主要采用隔膜法和离子交换膜法。离子交换膜电解槽使用的盐水对于杂质的要求更为严格。因为金属氢氧化物在离子交换膜中沉积，会导致其性能急骤

37、下降，甚至破坏离子交换膜而影响正常生产。所以从现阶段我国氯碱工业的概况来看，在本设计中，我采用电解隔膜法，它投资少，利益高，维护修理比较简单。在设计中选择澄清设备时，我选择了改良道尔型澄清桶，该设备具有容积大、弹性、稳定性强的特点，提高其效果主要是提高盐水中颗粒的沉降速度和保持桶内盐水的稳定流动。使用改良道尔型澄清桶，一次精制盐水的质量好，既节省了人力、物力，还降低了烧碱的生产成本7.致 谢我深深的感谢所有教过我指导过我的老师。特别是*老师，因为本设计是在*老师的精心指导下完成的。在这两周的设计过程中，陈宁老师渊博的知识、严谨的治学态度、一丝不苟的工作作风，特别是他平易近人的生活态度给我留下了

38、深刻的印象，他不仅仅教给了我知识和专业技能，更重要的是方法和思路以及一些做人的道理，引导我在实践中思考和摸索，让我获益非浅。还要感谢*学院为我提供了良好的设计实习环境。谨向在实习过程中帮助、指导我的所有老师表示崇高的敬意！论文进行过程中还得到许多同学的帮助，在此一并表示本人最真挚的谢意。谢谢 8.参 考 文 献1 刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录.第1版.北京：高等教育出版社，19572 高旭东.我国烧碱工业状况与发展趋势.氯碱工业，2002（10）3 刘自珍.科技进步是氯碱工业发展的基础.氯碱工业，2002（11）4 孙勤.我国氯产品的生产现状及发展前景.氯碱工业，2000（2）5 丁小玲，丁洁.改良型道尔澄清的设计理论基础及运用.氯碱工业，2003(8)6 方 度，蒋兰荪，吴正德.氯碱工艺学.北京：化学工业出版社，19907 化工部化工司.氯碱生产技术，19858 郑渊.以蒸发回收盐为原料的化盐桶设计，化工设计，1994(5)9 董大勤.化工设备机械基础. 北京:化工工业出版社，200310 陈鸣得.化工计算（上册）. 南京化工学院出版社，198211 陈鸣得.化工计算（上册）. 南京化工学院出版社，198212 张泗文.世界氯碱工业发展状况及趋势.氯碱工业，2002