离子膜法液碱生产99%片碱工艺的设计.doc

离子膜法液碱生产99%片碱工艺的设计生产原理和工艺流程目前，固碱的生产方法主要有大锅熬制法（锅式法）和熔盐加热降膜法（降膜法）两种工艺，锅式法为间歇生产，降膜法为连续生产。从蒸发车间输送来的离子膜碱液NAOH含量在42%-45%（wt）之间，若需制成固体烧碱，还必须进一步去除其中的水分，另外，在锅式法固碱生产中，由于高温浓碱对铸铁大锅的腐蚀作用，会产生一些杂志，影响产品的成分和颜色，因此，必须使用NaNO3，S等辅助原料来除去这些杂志并达到调色的目的。熬制固碱多在很厚的铸铁锅里用火直接加热，火焰温度在1000以上，所用燃料有煤、氢气、天然气、水煤浆等。高温浓碱对铸铁锅中的铁、锰等元素的腐蚀比较严重，腐蚀产物若不及时除去，会对产品的组成、颜色产生很大的影响，生产中在向大锅里加入碱液之前，先向锅里加入适量的氧化剂(NaNO3)，以把熬碱过程中腐蚀下来的+2价铁离子Fe(OH)2氧化成三价的铁化合物Fe(OH)3。Fe(OH)3进一步脱水生成Fe2O3，Fe2O3是易沉降、颗粒相对直径较大的物质，从而达到除去铁杂质的目的。另外，在熬碱一开始就加入NaNO3，还可在大锅表面生成一层Fe2O3保护膜，以减缓高温浓碱对铸铁大锅的腐蚀。其反应机理如下Fe+2H2O=FecOH)2+H2 10Fe(OH)2+2NaNO3+6H2O=10Fe(OH)3+2NaOH+N2 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O 封火后至加硫前这段时间，随着熔碱温度的降低，Fe2O3等固体杂质逐渐沉降到锅底。 在高温浓碱的作用下，大锅中的锰元素被腐蚀后以粉红色氧化锰(MnO)、紫色的二氧化锰(MnO2)和绿色的锰酸钠(Na2MnO4)等形态存在于熔融碱中，使加硫之前的熔碱呈现兰绿色。在上述3种锰的化合物中，只有MnO2是较大颗粒状物质，易于沉降，其他均不易沉降。加硫磺的目的就是把影响颜色的主要物质Na2MnO4还原成MnO2沉淀，从而达到调色的目的。加入的硫磺先与NaOH作用生成硫化钠(Na2S)和硫代硫酸钠(Na2S2O3)，Na2S和Na2S2O3再把Na2MnO4还原成MnO2，同时产生硫酸钠(Na2SO4)和氢氧化钠(NaOH)，其反应机理如下： 4S+6NaOH=2Na2S+Na2S2O3+3H2O Na2S+4Na2MnO4+4H2O=Na2SO4+4MnO2+8NaOH Na2S2O3+4Na2MnO4+3H2O=2Na2SO4+4MnO2+6NaOH 加硫作业必须控制在当熔碱温度降至390-420时。加硫过早，碱温过高，若超过硫的沸点(444.60)，硫就会沸腾而产生剧烈的气化，从而增加硫的消耗，不利于其充分与Na2MnO4发生反应。另外，加硫过早，Fe2O3尚未沉淀完全，它会与硫发生如下反应生成难于沉降的硫化亚铁(FeS)，给调色带来困难。 7S+2Fe2O3=4FeS+3SO2 如果加硫太迟（碱温低于380），硫也难充分与Na2MnO4反应，而且由于碱温过低，烧碱黏度迅速增加，也会造成金属氧化物的沉降困难，温度对熔碱黏度的影响很明显，表3是几个关键温度下相应的熔碱黏度值如果加硫不足，碱中的Na2MnO4不能完全转变为MnO2沉淀，产品将仍呈浅绿色。但若加硫过量，过量的硫可与MnO2进一步发生如下反应生成粉红色的不易沉降的氧化锰(MnO)，从而给调色带来困难。 2MnO2+S=2MnO+SO2 熔碱在锅里调色合格后倒人固定锅内，并通过固定立式泵将熔碱打入片碱高位槽。 沉淀在锅碱通常称为锅底减（红碱），其中，NaOH质量分数一般为80%左右，其余为NaCl、Na2CO3、Fe2O3、MnO2、Al2O3及其他一些固体杂质。 片碱生产的主体设备为结片机，在生长过程中循环冷却水从结片机转鼓的主轴进水侧不间断送进冷却水，给片碱结片提供冷量，熔融碱（350-385摄氏度）经熬制并调色后输送到熔融碱结片机的弧形锅，旋转的结片机转过弧形锅时，受转鼓内冷量的作用熔融碱被粘附到结片机的转鼓表面，粘附在转鼓表面的熔融碱在冷量的作用下被冷却，结晶，转型，冷却至60-115摄氏度形成厚度0.81.2mm薄片，经结片机刮刀剥离形成8。0-30mm规格的片状烧碱，根据结片机的设计结构也可采用二次破碎及二次冷却的方法，循环水吸收熔融碱的热量温度提高5-18摄氏度从转鼓的另一侧排出回循环水系统冷循环使用开车前的准备：检查熬碱锅、预热锅及锅大盖，排气筒等设备已刷洗干净，检查锅台面，热电偶温度计及标尺等处于完好状态开车操作：1按工艺要求量向前加入NaNO3 7kg，把后锅碱液倒入前锅并使前锅液面维持在标尺高度，盖好前锅锅盖2后锅中加入NaNO3 3kg放入次品水及凉碱至规定液位，盖好后锅锅盖，通知点火正常操作1前锅碱液沸腾后，打开兑碱支管阀门通过兑碱漏斗向前锅兑碱，控制好流量以保证锅内液面维持在接近标尺高度，防止碱液溢出锅外2后锅碱液沸腾后定期向锅内加入碱液，使后锅液面维持在9m3处3当碱温升到350摄氏度时，由于水分蒸发已很少，液面几乎不下降，应停止兑碱4熬碱温度上升至工艺要求的压火温度时，通知司炉工压火静置降温，一般沉降8小时以上，是锅内杂质沉淀到锅底5碱温降至加硫温度时，从锅盖侧面加硫调色，加硫过量应在370摄氏度以下用NaNO3反调工艺控制点1压火温度：450470摄氏度2加硫温度：390420摄氏度3沉降时间：=8小时安全注意事项烧碱是腐蚀性极强的烧碱，高温浓碱对钢铁的腐蚀作用很