实验室钠法生产实验设计

1、实验室钠法生产实验设计1实验原料和试剂(1) 反应原料为分析纯Ca(0H)2和分析纯NaOH，分析屯Ca(OH)2,纯度 95%，分析纯NaOH,纯度96%，分析试剂按GB/T10666-2008标准配 备。(2) 反应原料用工业级的Ca(OH)2，液碱用某公司产的离子膜烧碱。2实验设备和仪器实验所用设备和仪器见表I表1 试验用设备和仪器11十2111 4s4I H-；|如畀51个6丨台2XB 恫JO 7【ffPH3-Z3 T!*肉 c? Pl1 f?:MH三址式3、实验方案分析NaOH浓度和氯化温度对次氯酸钙产品的影响。实验采取优 先分析的原贝叮即首先固定NaOH浓度，在不同的氯化温度下进行

2、氯 化反应，温度选取参考次氯酸钠生产工艺的反应温度，从而寻求最佳的 氯化温度;之后在最佳 氯化温度下，改变NaOH的浓度，得到NaOH的 最佳浓度;综合得出最佳反 应条件。因在40C以上，反应的中间产物次 氯酸钠有可能分解变性，导致产率降低，故实验设计时，最高设计的氯 化温度为40C。在30%的氢氧化钠浓度下，分析四组氯化温度10C , 20C ,30C ,40 C 的影响;然后选出最佳氯化温度，再对NaOH浓度20%, 30%,40%, 50%进 行分析。具体的实验安排见表2。以上每一次实验需重复3次以上，认 为 数据较稳定了再做下一组实验。图1 实验所用的滴定设备4实验步骤(1) 称取80

3、.0g的固体烧碱放于烧杯中，向烧杯中加入去离子水配成 30%的NaOH溶液，加入74.0g的Ca(OH2倒入烧杯中，并加入上述计 算量相同的水，搅拌均匀，将制备的悬浮液通过120目的网筛过滤后倒 入三口烧瓶中，然后将三口烧瓶固定在低温浴槽中，并装上 搅拌器，通 氯管和温度计。(2) 启动低温浴槽并调节温度，开启搅拌，当悬浮液温度达到 氯化温 度时，开始通氯，控制通氯速度，先快后慢。使氯化温度控制在设定温 度士 1C范围内。表2单因素实验计划表j302:02J；1纽JA3仃4052U诚11百M r740Ai ftSOAiir(3) 反应期间，记录反应液 pH 值和 Ca(C1O)2 晶形随时间的

4、变化，在开 始反应 1h 内，每间隔 20min 测一次，反应中期每 间隔 l0min 测一次， 反应后期每 间隔 5min 测一次。当反应浆料中有大量四方晶片形成，且 pH 值达到 100.2 时，停止通入氯气。(4) 将浆料进行离心 分离，将滤饼 破粉后放入真空干燥器 或红外线快速 干燥器中干燥至 恒重，干燥温度70-800C.干品冷却后取 样，进行有效氯和水分分析。条件 实验结 束后进行实验数据的分析和 处理，找出最佳 工艺条件。在最佳工 艺条件下 进行稳定性实验，实验次数 6 次以上，直 到稳定为止。4、母液回收利用实验在漂粉精生 产过程中，会排出含氯化钠约 15%的二次母液，其中 含

5、 有少量的次 氯酸钙和氯酸钙。工业生产过程中，为节约生产成本，减 少三 废排放，提高生产效率，在使用工 业原料时应考虑母液的回收 利用。在实 际的漂粉精 工业生产过程中，考虑到成本等因素 ，一般不会使用分 析纯 原料，故在使用分析 纯原料进行的试验中，考虑母液回收 实际意义 不大， 未安排相 应的试验 。4.1 工 艺 选择采用凯密迪工艺进行实验。母液中的Ca(CIO)2与Ca(OH)2反应生 成二碱式盐Ca(C1O)2 2Ca(OH):结晶，分离出该结晶并与Ca(OH):浆料 和 NaOH 溶液配成二次 浆料，在二次浆料中通入 氯气使其被 氯化，随 着氯化反应的进行析出 Ca(C10)2 2

6、H2O 薄四角板状 结晶。4.2 实验步骤和操 作(1) Ca(OH)2 浆料配制取二次母液110g(首次实验用110g水代替)，取60g纯度在95%以 上Ca(OH)2,配成Ca(OH)2悬浮液浆料，然后用120目筛网进行过滤以 除去其中的 杂质，备用。 (2)回收母液中 Ca(C1O) 2分析第二 阶段保存下来的一次母液中的 Ca(C1O)2 含量。把该一次母液放入二碱化 物结晶反应器三口 烧瓶中，装好搅拌器、温度计和Ca(0H)2浆料加料器，为了使加料均匀顺畅，加料器也需有搅拌器。把 组装好的结晶反应器放入恒温水浴，控制结晶反应温度在40-50C之间， 加完Ca(OH)2浆料后，撤走恒温

7、水浴，继续搅拌10min，把此浆料倒入 离心分离机进行分离，得到二碱化物Ca(CIO)22Ca(OH)2滤饼和二次母 液。分别对滤饼 和二次母液 进行计量和分析其中的有效 氯，并分析二次母液的 总 2+Ca (3)二次浆料配制把上步得到的二 碱化物滤饼(约220g)倒入氯化反应器三口烧瓶中， 装好搅拌器，先加入160gH20、后加入170g离子膜液碱(浓度30%),同 时开启搅拌，配制成含二碱化物的二次 浆料。(4) 氯化组装好实验仪器,氯化工艺条件和操作步骤同第二阶段,分析氯化 浆料有效 氯含量。(5) 离心分离将上述氯化浆料进行离心分离，得滤饼约190g，得一次母液约 450g，分别进行计

8、量和分析其中的有效 氯含量，并分析母液的CaCl2 和3)2Ca(C10(6) 干燥将上述滤饼在电热真空干燥器中，于70-80 C干燥至水分合格 为止 得约 100g 的成品。按 GB/TI0666-2008 分析其中的有效 氯和水分含量。 至此,实验完成一个循 环。本实验至少要进行 6 次循环,并且实验数据 的稳定率要达到80%以上。第二次要根据一次母液中Ca(C1O)2量加 Ca(OH)2等物料。5 放 大 试验设 计在实验室研究基 础上进行扩试。反应原料采用工 业级的 Ca(0H) 2(但其纯度要达到相 应要求),液碱用某公司产的离子膜 烧碱,同时采用 凯密迪工艺进行母液回收利用 试验。

9、放大试验和母液回收 实验所得到 的产品均测定其有效氯含量和水分含量,以 检验母液回收试验所得产 品是否与正常生 产 产品存在性 质差异。5.1 生 产 规模按照批产量 2.5kg 漂粉精计算。5.2 生 产 设备使用 201.的搪瓷 氯化釜的 氯化装置，冰盐水循环装置，水浴加热循 环装置，液氯气化供氯系统等，并增加真空干燥系 统。5.3 生 产 步骤5.3.1 放大反 应实验(1) 用称重衡器称取 固体烧碱约2kg，力水，配制成30%的氢氧化钠 溶液加入水的 质量预先通 过计算得出。(2) 加入氢氧化钙大约1 850g ，一起倒入烧杯中，并加入上述量相同 的水，开启搅拌，直至液体均匀。(3)

10、将制备好的的悬浮液过滤，除去杂质，过滤时使用 120 目的网筛， 过滤后滤液倒入氯化反应釜，加装搅拌器，通氯管和温度 计，开启冰盐 水冷却循 环，启动水浴槽温度 调节 。(4) 当悬浮液温度达 到预定的氯化温度时，控制通入氯气的速率开始 通氯，原则上应先快后慢，控制氯化温度，使温度在预订的温度范围内， 不超过10C。(5) 氯化反应中，应记录反应溶液 pH 值和成品的 晶形随时间的变化 情况，氯化反应的最初1h，每20min测一次，反应中期或后期应每 l0min 或者每 5min 测一次。(1) 当反应溶液中形成了大量四方晶片 时，测量溶液的 pH 值，如果 为 9.8 至 10.2 之间，即

11、可停止通氯。(2) 开始进行离心和 浆料分离，将得到的固体打碎后放入 到红外线快 速干燥器中干燥 至恒重，干燥温度保持在 70-80 0C o(8)恒重后自然冷却 进行取样，分析样品中的有效 氯含量和水分。5.3.2 母液回 收利用实验(1)用称重衡器称取二次母液 2750g(首次实验用2750g水代替), 取95%以上Ca(OH)a1500g，配成Ca(0H)2悬浮液浆料，除去其中的杂 质，备用。取一次母液的数量要使其中 Ca(ClO2的量达到1375g。把上述 一次母液放入二 碱化物结晶反应釜，开启恒温水浴，保温在40-50C(3) 在完成氢氧化钙浆料的加入后 ，撤去水浴装置， 搅拌 l0

12、min 后， 将混合物进行离心分离，得二碱化物Ca(C1O)2 2Ca(OH)2滤饼和二次母 液。(4) 对该滤饼 和二次母液的质量进行记录并分析样品中的有效 氯含 量，同时测定得到的二次母液的 总Ca2+含量。(5) 把上步得到的二 碱化物滤饼(约220g)倒入反应釜中，先加入水 4000g、后加入浓度30%的液碱4250g,同时搅拌开启，配制成含二碱化 物的二次 浆料。(6) 配制完成以后，开启控制 氯气通入速率通入 氯气，进行氯化反应 (同上一步 氯化过程)，对氯化浆料的有效氯含量进行分析。(7) 将上述 氯化浆料进行离心分离，得 约 4750g 滤饼，同时得一次 约 11250g 母液

13、，对其精确质量进行统计并分析滤饼中的有效 氯含量，对 母液中的 氯化钙和次氯酸钙含量进行分析。(8) 得到的滤饼放置在真空干燥器内进行干燥，保持温度在70-80C , 直至产品的水分 合格为止。可以得约成品 2500g。(9) 对成品中的有效 氯含量和水分含量 进行分析。 至此，本实验完成一个循 环。实验不得少于 6 次循环，且循环中得到 的实验数据应保持稳定性，其稳定率不应低于 80%。第二次实验时 要 根据一次母液中 次氯酸钙的量添加 氢氧化钙等原料。6 实验 操作注 意事 项(1)实验所用的原料中， 氢氧化钙与氢氧化 钠均为强碱性物 质，特别是 氢氧化钠，为强碱性腐 蚀物质，不得暴露于空

14、气中。不得与酸、水等物 质接触，遇水会溶化，同 时产生大量 热量，容易引起附近存放的易燃物 质燃烧。固体碱或液体碱均具有极 强的腐蚀性，在操作时要穿戴好 个人 防护 用品，如防 护 眼 镜，橡皮手套，安全鞋等，防止物料接触到眼睛和 皮肤。如不慎触及时上述物料，应立即使用大量清水 进行冲洗，如侵蚀 严重，在水冲洗后 应立即去医院治 疗。实验室须有硼酸或 浓度为 2%的 稀醋酸溶液等 备用，使用 场所附近应备 有冲洗装置和洗眼装置，并保 证 能正常使用。实验所用原料液氯，为剧毒品，贮存温度不得超过35 0C,容器严禁 阳光照射，应贮存在阴凉、通风的场所，并配有泄漏报警装置。不得与 易 燃物、易爆物及氨气共 贮存，以免发生事故。液氯在贮存和使用期 间，应 经常检查阀门、法兰等部位是否泄 漏，如发现有液氯泄漏，应由受过 专 门培训的人员进行处理。液氯气化时应设 有缓冲罐，氯化装置 应置于 通 风柜内，氯化