离子膜烧碱生产和产品检测专业：化学教育姓名：高璐目录一、前言 (2)二、实验部分 (3)1、离子膜工艺优点 (3)2、离子膜生产工艺 (4)（1）生产任务 (4)（2）物料特性 (4)（3）产品用途 (4)（4）原料 (5)（5）生产原理 (5)（6）工艺控制指标 (9)（7）不正常现象及处理方法 (10)（8）安全生产 (10)3、工艺优化 (11)三、结果分析 (13)1、成品质量检测方法 (13)四、结论 (14)参考文献 (16)致谢 (17)离子膜烧碱生产和产品检测[摘要] 介绍了国内烧碱行业的发展情况，指出离子膜烧碱的优点，并详细介绍了离子膜烧碱的生产工艺，在实际操作中进行了工艺的优化,如解决冷凝液倒流、排除不凝气。
同时用酸碱滴定对产品进行了含量分析。
[关键字] 离子膜烧碱分析工艺Ionic membrane caustic soda production and producttesting0803 Industrial analysis and detection[Abstract] Introduced the domestic caustic soda, and points out that the development of industry of ionic membrane caustic soda, introduces the advantages of ionic membrane caustic soda production technology, and in the actual operations of the optimization of the process, such as solving the condensate gas back, exclude coagulation. Use acid-base titration product was content analysis.[Key word] Ion film caustic soda, Analysis, Industrial art一、前言烧碱是一种重要的氯碱产品，在国民经济中占有重要地位，其中离子膜烧碱不仅质量好，能耗低，“三废”排放少，而且从根本上解决了由石棉隔膜法制碱造成的石棉绒对水质的污染和对操作人员健康的影响。
近年来，我国烧碱产业发展迅速，2004年生产能力只有1190万吨，2007年增加到2l81万吨，2008年进一步增加到2472万吨，同比增长l3.34％。
其中离子膜法烧碱工艺因为具有能耗低、产品质量好，占地面积小，自动化程度高，清洁环保等优势发展较为迅速，新扩产的烧碱项目中以离子膜碱为主，2007-2008年扩能统计显示，新建离子膜烧碱产能占到同期烧碱扩能的92％[2]。
目前世界上生产烧碱的方法有4种：隔膜法、水银法、离子膜法、苛化法。
隔膜法、水银法和离子膜法都是通过电解盐水生产烧碱；而苛化法则是以石灰和纯碱为原料制取烧碱。
苛化法目前仅在少数地区采用，我国苛化法烧碱仅占总产量的1.7％左右。
水银法烧碱含盐量低，产品浓度高，质量好，但是该法对环境污染严重，其汞害对人体有很大危害，联合国环境保护组织已要求逐步取代该法。
隔膜法在国内外均广泛采用，该法早期为石墨阳极电解槽，在组装电槽中会产生大量铅和沥青烟雾，在操作中会生成石棉绒碱性污水和石棉绒粉尘，同时该法能耗非常大，因此，从20世纪70年代国内外开始用金属阳极电槽取代石墨阳极电解槽。
目前发达国家已完全淘汰石墨阳极电解槽。
我国的石墨阳极装置每年尚有约20多万吨的产量，国家已将其列入淘汰类工业生产能力。
与石墨法相比，金属阳极隔膜法在技术上有了很大的提高，但能耗依然较高，产品质量较差，同时仍存在一定的石棉绒污染问题[1]。
20世纪80年代，我国离子膜烧碱装置全部采用引进的技术；20世纪90年代，具有自主知识产权的国产化离子膜法电解槽已逐步推广，但采用引进技术的装置仍居多数，本文介绍的离子膜烧碱蒸发工艺就是从国外引进的技术装置。
二、实验部分1、离子膜工艺优点(1)流程简单，简化设备，易于操作由于离子膜碱液仅含有极微量的盐，所以，在其整个蒸发浓缩过程中，即使是生产99％的固碱，无须除盐。
这就是极大的简化了流程设备，即隔膜碱蒸发必须有的除盐的设备及工艺工程都被取消，而且，由于在蒸发过程中没有盐的析出，也就很难发生管道阻塞，系统打水问题，使操作轻易进行。
(2)浓度高，蒸发水量少，蒸汽消耗低离子膜法碱液的浓度高，一般在30％～33％，比隔膜法碱液的10％～11％要高很大，因而大量的减少了浓缩所用的蒸汽。
若以32%的碱液为例，假如产品浓度为50％，则每吨50％的成品碱需蒸出水量为1.1t，而隔膜碱则一般要蒸出6.5t 的水量。
由于蒸发水量减少，蒸汽消耗就大幅度下降。
以双效流程为例，一般仅耗汽0.73 ～0.78，另外蒸汽的空间也相应的减少，使设备的投资也相应降低。
(3)污染程度低离子膜法生产装置排出的废液、废气均能做到回收利用，达标排放，对环境几乎没有污染。
而隔膜烧碱产品质量较差，存在一定的石棉绒污染问题。
(4)生产稳定，安全性高离子膜法生产弹性较大，电槽能适应电流负荷的较大幅度变化，迅速调节生产负荷；同时离子膜法开停车安全方便，操作维修简单，劳动强度低[3]。
2、离子膜生产工艺(1)生产任务将30％电解液浓缩至50％，冷却至45℃后作50％液碱出售(2)物料特性分子式 NaOH (100％) 50％NaOH分子量 39.997 平均分子量29物性：30％Na0H液碱凝固点+4.65℃50％NaOH液碱凝固点+11.35℃比重：1.529g/mL(水=1)常压下，50％Na0H沸点≈142℃，在一定压力下溶液沸点随浓度升高而增加。
50％NaOH溶液在45℃时粘度≈20CP，氢氧化钠溶液粘度随浓度升高而增加，随温度升高而下降。
氢氧化钠溶液的比热随溶液浓度提高而下降，随溶液温度升高比热有所下降。
NaOH与酸发生中和反应生成盐和水NaOH +HCl→NaCl+H2ONaOH溶液与空气中CO2反应生成Na2CO3NaOH+CO2→Na2CO3所以储槽中碱液放置后溶液中Na2CO3含最增加。
NaOH溶液有腐蚀性，随浓度增加腐蚀性增大。
(3)产品用途固体和液体烧碱都是用途极广的基本化工原料，主要用途：①轻纺工业：造纸、合成洗涤剂、玻璃工业、印染等。
②化学工业：农药、染料、石油化学品剂。
③石油工业：油脂、石油钻探等。
④其它：木材加工、医药等。
(4)原料①原料来源：来自离子膜电解工序≈80℃。
②原料规格表1原料规格项目数据NaOH 30％(wt) 30%(wt)H2ONaCl 40ppm（wt）70ppm（wt）NaClO310ppm（wt）20ppm（wt）NaCO3400ppm（wt）600ppm（wt）Fe2O33ppm（wt）5ppm（wt）(5)生产原理①概述：本装置采用三台降膜式蒸发器及逆流工艺流程，完成离子膜电解液由32％浓缩到50％的化工单元操作。
②模式蒸发原理降膜蒸发器设计如同管束式降膜换热器，所不同的是在降膜换热管上部加了一个“造膜器”，它是一根短圆管，上面开了数个条形窄槽，此短管点焊在加热管头上，从蒸发器顶部进来的碱液从窄槽沿加热管壁呈膜状向下流动并与载热体进行对流传热，料液中水分蒸发产生的二次蒸汽与浓缩了的碱液一起向下流动，在底部的蒸发器内两相得以分离，碱在底部由出料泵抽出，汽在上部经捕沫后排出利用。
降膜管采用的是薄壁长管，碱液在内又呈薄状下流，使得传热系数十分高，一般为4.2-12.5MJ/㎡．h．℃(1004—2988kCal/㎡．℃．h)，降膜式蒸发器目前是蒸发器中一种高效蒸发器。
③工艺流程简述详见管道仪表流程图（图1）图1管道仪表工艺图从离子膜电解工序来的32％碱液经过流量计量后由EV 1101顶部加入Ⅰ效蒸发器管内，EV-1101液位由LIC-1101控制。
碱液进入EV-1101管束，管束操作条件是：压力为0.01Mpa(A)，温度为75℃，在此条件下32％碱液浓缩到36.5％。
EV-1101的热源是从Ⅱ效EV-1201来的，压力为0.04Mpa(A)的二次汽。
它在EV-1101管间加热碱液之后冷凝，冷凝液通过蒸发器加热室冷凝液排出管线进入冷凝水储槽T-7101，冷凝液排出管线深入到冷凝水储槽T-7101底部，以保证不破坏EV-1101的真空状态。
EV-110l管束内的碱和二次汽在EV-1101下部蒸发室内分离，碱液蒸发所产生的二次汽由表面冷凝C-7101冷凝。
没有冷凝的不凝汽由水环真空泵P-7102抽出，保证EV-1101需要的真空。
由C-7101冷下冷凝水也进入T-7101。
经EV-1101浓缩的碱由Ⅰ效出料泵P-1101抽出，其中的6.67m³/h送至碱液预热器HE-1521用128.1℃的生蒸汽冷凝水预热至110.8℃，另一部分13.34m³/h 送至碱液预热器HE-1511，用117.2℃50％NaOH溶液预热至110.8℃。
110℃的36.5％NaOH液经测定流量后由Ⅱ效EV-1201顶部进入蒸发器管束，管束操作条件是：压力0.04 Mpa(A)、温度110.8℃，碱液从36.5％浓缩至42％。
EV-1201热源是由Ⅲ效来的压力为0.074 Mpa(G)、温度61.4℃的二次汽。
二次气在EV-1201管间作热源加热管束碱液之后，冷凝液经Ⅱ效阻气排水罐T-1201后进入冷凝水储罐T-7101，Ⅱ效阻气排水罐T-1201的气体出口管插入到EV-1201二次气出口管上，液体出口管插入到冷凝水储罐T-7101底部，这样既保证EV-1201的真空状态不被破坏，也保证了冷凝水正常排出。
EV-1201管束内碱液和二次汽在EV-1201下部蒸发室内分离，二次汽经除雾后供EV-1101做热源，碱液进入Ⅲ效蒸发器继续浓缩。
Ⅱ效出料泵P-1201将Ⅱ效完成液抽出，以流量分别为5.22m³/h和12.70m³/h的42％NaOH液送到碱液预热器HE-1551和碱液预热器HE- 1501。
HE-1551为盘管换热器，由171.4℃的生蒸汽冷凝水作为热载体将碱液预热到151.8℃。
HE-1501为板式换热器，由155℃的50％NaOH作为热载体，将流量为12.7m³/h，42％的碱液加热的147.4℃。
而后147.4℃的烧碱溶液再经过碱液预热器HE-1541进行再次加热，HE-1541为列管换热器，利用161.4℃的50％NaOH作为热载体，将42％的碱液预热到154.1℃。
两路碱液经预热汇合后温度约达到153.5℃，经流量指示仪FI-1302后由EV-1301顶部进入Ⅲ效蒸发器管束。