年产5万吨钾碱一次盐水系统设计毕业论文目录容摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)1前言 (2)2一次盐水系统简介 (3)2.1盐水精制的目的和任务 (3)2.2一次盐水精制技术 (3)3工艺控制及运行 (6)3.1工艺装置组成与简述 (6)3.2工艺控制指标 (6)3.3主要设备及注意事项 (9)3.4工艺控制及运行情况 (11)4盐水制备工艺计算 (12)4.1物料平衡公式推导 (13)4.2实例计算 (18)5设备计算 (23)5.1化盐桶 (23)5.2澄清桶 (29)参考文献 (32)致谢 (33)容摘要：文章针对年产五万吨钾碱一次盐水系统设计这一难题，提出了主要设备、工艺控制及运行情况，分析生产及工艺中存在的问题，并提出处理意见，最终画出工艺流程图。

一次盐水精制是钾碱生产的首道工序, 其主要任务是制成饱和盐,并除去其中的钙离子、镁离子其他悬浮物等杂质, 制成饱和的精盐水, 供电解工序使用。

本课题重点研究一次盐水工序工艺过程，如溶解、预处理、精制、膜过滤等，通过计算选择先进成熟的膜过滤技术和装置，优化化工布置设计，保证一次盐水的产能和质量。

避免系统波动，确保系统平稳运行。

关键词：钾碱一次盐水系统设计设备工艺控制Abstract：Aiming at an annual output of fifty thousand tons potash brine system this problem, key equipment, process control and operation, analysis of production and process problems, and put forward opinions.A potash salt refining is the production of the first procedure, the main task is to make saturated salt, and remove one of the calcium ion, magnesium ion other suspended solids and other impurities, made saturated salt water, used for electrolytic processes.The project focuses on a processbrine procedudissolution,pretreatment,refining, membrane filtration, advanced and mature by calculating the selection and installation of membrane filtration technology to optimize chemical layout design, to ensure that a salt water capacity and quality. To avoid fluctuations in the system, ensure that the system running smoothly.Key words：Potash a salt system design equipment process control1前言随着国民经济的飞速发展，国对PVC的需求量日益剧增。

PVC的供求两旺带动了为其生产提供原料的钾碱行业的飞速发展， 20 世纪末至21世纪初，中国加入WTO后，钾碱行业同其它行业一样，逐渐与国际接轨，形成隔膜法钾碱与离子膜法钾碱并存的局面，目前我国钾碱装置总体规模已达年产60万吨,已经超过美国，居世界第一，盐水精制技术自然也随之变化发展。

本课题重点研究一次盐水制备工艺过程，通过计算选择合理的工艺和装置，确保一次盐水的产能和质量更为重要。

众所周知 ,盐水是钾碱生产的龙头盐水质量、供应出现问题会影响一系列下游工序的稳定生产,因此企业对盐水工艺流程、控制点、控制条件等参数是不会轻易改动的。

但从2000年精制新工艺在梅兰、滨州、扬农工业化运行以来, 目前全国已有150余家企业采用新工艺。

钾碱行业蓬勃发展,全国钾碱产能达到60万t/a,居世界第一位,其中离子膜法生产装置占90%。

由于离子膜法具有节能、低耗、清洁无污染、安全可靠、投资省、生产成本低等优点,该生产工艺在钾碱行业得到迅速推广。

离子膜电槽对进槽盐水的质量要求非常高,盐水质量及指标的稳定对离子膜的运行寿命有着至关重要的影响。

近年来,钾碱行业的盐水精制技术得到不断改进和创新,生产工艺也向流程简化、控制稳定、投资及运行费用省的方向发展。

近年来“预处理+膜分离”的盐水精制新工艺替代“道尔澄清桶+砂滤器+碳素管精密过滤器”的传统盐水精制工艺为中国钾碱行业改变盐水质量差、离子膜寿命短的状况做出了卓越的贡献，被誉为是中国钾碱盐水精制的一次革命。

HVM™管式膜过滤技术在原膜法盐水精制技术基础上，从膜材料升级换代、设备结构改造、工艺流程优化等方面做了大量的技术创新工作，取得了显著的成绩。

据行业统计，至2011年已有约1000多万t/a制碱装置盐水精制采用HVM™管式膜过滤技术（我厂年产能力10吨），该技术在盐水精制领域中的成功应用被誉为是中国钾碱盐水精制的第二次革命。

2一次盐水系统简介2.1盐水精制的目的和任务由于工业盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-等无机杂质，细菌、藻类残体、腐殖酸等天然有机物和机械杂质，这些杂质在化盐时会被带入盐水中，如不彻底去除会造成树脂塔树脂结块，交换能力下降，导致离子膜效率降低,导致电流效率降低,严重破坏电解槽的正常生产，因此必须除去大量杂质，满足树脂塔的要求。

盐水精制是钾碱生产的第一道工序, 其主要任务是溶解固体盐,并除去其中的钙离子、镁离子、硫酸根、有机物、水不溶物及其他悬浮物等杂质,制成饱和的精盐水, 供电解工序使用。

一旦盐水中含有的上述有害杂质超标, 杂质就会在电解槽里堵塞隔膜或离子膜,导致电流效率下降、槽电压升高、膜寿命缩短,严重时会造成停车。

因此,精盐水的质量直接关系后序工段的安全、稳定、高效运行, 自然也影响产品的质量。

绝大多数钾碱企业采用化学法和物理法相结合以去除粗盐水中的有害杂质。

2.2一次盐水精制技术2.2.1一次盐水精制技术原理一次盐水精制的基本原理是:将原盐加水溶解制成粗饱和盐水, 向其中加入碳酸钾、氢氧化钾、氯化钡,与盐水中的钙离子、镁离子及硫酸根离子反应生成沉淀,并加入三氯化铁作为助沉剂,其沉淀物及机械杂质借重力的作用自然沉降分离,使盐水中的悬浮物通过膜过滤去除, 再用盐酸中和达到规定的 pH值,从而得到供电解使用的合格精盐水。

离子膜法电解原料为二次盐水，是在一次精制盐水的基础上，再用螯合树脂塔进行离子交换得到的，二次盐水质量得以保证的前提是一次盐水精制后质量达标。

我国的离子膜法制碱生产所用的一次盐水，多是以钾盐及离子膜装置返回的脱氯淡盐水进行配比制得。

一次盐水精制反应主要除去以下几种杂质离子。

(l)除Ca2+粗盐水中所含钙离子杂质形式一般是CaC12、CaSO4，在处理时向粗盐水中加入K2CO3。

其反应如下:Ca2++ K2CO3= CaCO3 ↓+2K+为了将Ca2+除净，精制剂碳酸钾的加入量必须稍超过反应式的理论需要量，碳酸钾过碱量为300～500mg/L。

(2)除Mg2+在粗盐水中所含镁离子的形式一般是MgCl2、MgSO4，在处理时向粗盐水中加入KOH。

KOH含量在30%左右，其中的KOH与盐水中Mg2+反应，生成Mg(OH)2沉淀，其反应如下:Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓为了将Mg2+除净，精制剂KOH的加入量必须稍超过反应式的理论需要量。

氢氧化钾过碱量为100～300mg/L。

(3)除SO42-在钾碱行业除SO42-的方法主要有三种:钡法、钙法和冷冻法，还有近几年的膜法除硝工艺，但是钾碱行业中，目前普遍采用的是钡法，就是往盐水中加入BaC12，与盐水中的SO42-发生反应生成BaSO4沉淀，其反应如下:Ba2++SO42-→BaSO4↓加入BaCI2时不应过量，保证SO42-处于过量的状态，因为过剩的BaCl2会溶。

加入精制氯化钡不应过量，否则将增加离子交换树脂的负荷。

若发生Ba2+泄漏，则进电槽和OH－生成Ba(OH)2沉淀，堵塞离子膜。

(4)去除天然有机物向粗盐水中加入KClO溶液来实现有机物的去除，其目的有两个方面:一是消解水、固体盐中的菌藻、腐植酸以及其它天然有机物;二是可除去盐水中的NH3。

NH3在电解槽阳极液pH值为2～4的条件下，将产生NCL3。

由于NC13是爆炸性很强的化合物，对系统的安全特别是液氯生产有很大的威胁，反应如下式:NH3+3HC1O=NC13+3H2O PH<4.5由于工业原盐中存在各种杂质，并随化盐过程进入盐水中，盐水中的菌藻类、腐殖酸等天然有机物被次氯酸钾氧化分解成为小分子，最终通过钾碱的吸附和共沉淀作用，在预处理器中被预先除去，一部分不溶性机械杂质也被同时除去。

为了确保盐水中的菌藻类、腐殖酸等天然有机物被次氯酸钾氧化分解成为小分子，次氯酸钾应过量投加，使过滤时盐水中的游离氯浓度保持在1～3mg/L。

（5）去除精制盐水中的游离氯由于游离氯对离子交换树脂有毒害作用，因此，需用亚硫酸钾将精制盐水中的游离氯除尽，其其反应式如下：KClO+K2SO3→K2SO4+KCl为了确保游离氯被除尽，亚硫酸钾应过量投加，根据测量过滤后盐水的ORP 值，调节K2SO3投加量来控制盐水中的游离氯。

为使精盐水中游离氯为零，要求ORP<200mv。

（6）离子膜法制碱工艺中盐水的质量标准一次盐水Ba2+透过膜过滤器，加大二次盐水处理过程中的树脂塔的处理量，超标进入电槽的Ba2+在膜上沉积，对电解过程产生影响。

但在反应后溶液中仍含有一部分，一是SO42-在一定围，对离子膜法电解影响较小，二是保持SO42-过量，可以除去Ba2+、Pb2+等杂质离子，防止超标，这两种重金属离子对离子膜法电解性能的影响远大于SO42-的影响。

3工艺控制及运行3.1工艺装置组成与简述3.1.1工艺装置组成5万t/a钾碱一次盐水工艺系统主要由除碘、除氨、凯膜盐水处理、盐泥压滤4部分组成,其工艺流程见图3.1图3.1 5万t /a钾碱碱一次盐水工艺流程简图3.1.2工艺简述来自离子膜电解的淡盐水部分经1#折流槽，加入氯化钡溶液反应后流入澄清桶，从澄清桶上部流出的清液进入配水槽；另一部分与来自板框压滤机的滤液、工业水、再生系统回收盐水、及盐场收集水等杂水直接进配水槽进行配水，上述各部分水在配水槽中混合后，作为化盐水由化盐桶给料泵送入溶盐桶，溶解原盐后得到饱和粗盐水，粗盐水自流进入前反应槽，在进入前反应槽之前于2#折流槽按工艺要求分别加入精制剂氢氧化钾和次氯酸钾，粗盐水中的镁离子与精制剂氢氧化钾反应生成氢氧化镁，菌藻类、腐殖酸等有机物则被游离氯氧化分解成为小分子有机物；然后用加压泵将前反应槽的粗盐水送出，在气水混合器中与空气混合后进入加压溶气罐再进入预处理器，并在预处理器进口加FeCl3，在预处理器中除去Mg(OH)2和有机小分子，经过预处理的盐水进入后反应槽，同时在第一后反应槽中加入碳酸钾，盐水中的钙离子与碳酸钾反应形成碳酸钙作为HVM膜过滤的助滤剂，充分反应后的盐水自流进入中间槽，由过滤器给料泵送入HVM过滤器，过滤后精盐水加入10%亚硫酸钾溶液除去盐水中的游离氯，再加盐酸调节PH 值后流入过滤精盐水贮槽。