离子膜烧碱一次盐水自控设计

离子膜烧碱一次盐水自控设计

1、课题的研究意义

烧碱（又称为氢氧化钠）在国民经济中有着重要作用，广泛应用于造纸、纤维素的生产、洗涤剂、合成脂酸的生产者以及动植物油的提炼。

目前，烧碱生产有隔膜法、水银法和离子膜法。无论在技术先进性、工艺优越性，还是在产品质量、节约能源等方面均以离子膜法占优。离子膜烧碱优点主要有:(1)烧碱质量高,可满足化纤、制药等行业对高纯烧碱的质量要求。(2)能耗低，国外离子膜法氯碱生产，一吨碱综合能耗(蒸汽消耗折算计入电耗中)为2250hkW，比隔膜法的平均3200hkW节省950hkW。(3)投资省离子膜法氯碱生产比水银法制碱节省投资10%～15%，比石棉隔膜法制碱节省投资15%～25%。(4)无污染离子膜法氯碱生产没有废物，不存在水银法制碱的汞污染和隔膜法制碱的石棉废物等污染问题。(5)氯气纯度高，通常氯气纯度>99%，是很好的有机氯生产原料。(6)氢气纯度高，通常氢气纯度>99%，可直接用于要求高纯氢的场合。

离子膜烧碱就是采用离子交换膜法电解食盐水而制成烧碱（即氢氧化钠）。其主要原理是因为使用阳离子交换膜，该膜具有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过，即只允许H+、Na+通过，Cl-、OH-和两极产物H2、Cl2无法通过，因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合导致爆炸的危险，还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应产生NaClO，影响烧碱的纯度。

随着科学技术的迅猛发展，大量的新材料、新工艺、新方法在离子膜结构、电解槽设计和电解工艺等方面应用，给离子膜法氯碱生产注入了新的活力。在这项技术中，进入电解槽的盐水质量是这项技术的关键，它对离子膜的寿命，槽电压和电流效率有着重要的影响。然而，一次盐水的精制又是影响整个盐水质量的关键，因而，对于它的工艺控制是相当地重要。

2、课题的基本内容

1)掌握本课题生产装置运行情况，熟悉其工艺流程、内部反应机理和主物料的物理、化学变化。

2)了解原料、能源、成品的物料性质及工艺参数。

3)掌握各种被测量及控制指标，了解各种被测变量的正常值及变化范围和变化情况。

4)了解控制室的设置和仪表安装布置情况。

5)了解现场仪表安装位置以及管线敷设情况。

6)调查了解仪表安装及运行情况。

7)拟定初步设计方案、画出带控制点的工艺流程图。

本课题项目设计应完成以下图纸和文件

1)自控图纸目录；

2)设计说明（包括设计计算书）；

3)DCS系统图；

4)仪表回路图（包括复杂控制系统图）；

5)仪表数据表；

6)DCSI/O清单；

7)控制室面板布置图；

8)仪表柜接线图；

9)仪表供电系统图；

10)带控制点的工艺流程图。

1 引言 1

2 工艺流程说明 1

2.1 生产工艺流程生产简述 1

2.2 主要工艺设备的简要说明 2

2.3 各种辅助原料的简要说明 3

3 自控设计方案设计 5

3.1 自动控制方案的说明 5

3.2 控制回路 5

4 仪表选型 10

4.1 仪表选型的原则 10

4.2 温度、压力、液位、流量、分析仪表和调节阀的选型 10

4.3 调节阀的计算 16

5 仪表供电系统设计 17

5.1 仪表供电 17

6 DCS控制室 19

6.1 DCS控制室要求 19

6.2 DCS控制室的配置 19

6.3 空调要求 19

6.4 供电及接地要求 20

7 DCS控制要求 21

总结 23

致谢语 24

主要参考文献 25

1 引言

烧碱（又称为氢氧化钠）在国民经济中有着重要作用，广泛应用于造纸、纤维素的生产、洗涤剂、合成脂酸的生产者以及动植物油的提炼。离子膜烧碱就是采用离子交换膜法电解食盐水而制成烧碱（即氢氧化钠）。其主要原理是因为使用的阳离子交换膜，该膜有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许、通过，而、和两极产物和无法通过，因而起到了防止阳极产物和阴极产物相混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免和阴极另一产物反应而生成影响烧碱纯度的作用。

目前，烧碱生产有隔膜法、水银法和离子膜法。无论在技术先进性、工艺优越性，还是在产品质量、节约能源等方面均以离子膜法占优。离子膜烧碱优点主要有(1)烧碱质量高,可满足化纤、制药等行业对高纯烧碱的质量要求。(2)能耗低国外离子膜法氯碱生产，吨碱综合能耗(蒸汽消耗折算计入电耗中)为2250，比隔膜法的平均3200 节省950。(3)投资省离子膜法氯碱生产比水银法制碱节省投资10%～15%，比石棉隔膜法制碱节省投资15%～25%。(4)无污染离子膜法氯碱生产没有废物，不存在水银法制碱的汞污染和隔膜法制碱的石棉废物等污染问题。(5)氯气纯度高通常氯气纯度>99%，是很好的有机氯生产原料。(6)氢气纯度高通常氢气纯度>99%，可直接用于要求高纯氢的场合。

参考文献

[1]中国化工勘察设计协会. 《化工装置自控工程设计》（HG/T20636～20639）.

[2]中国五环化学工程公司. 《自控专业工程用图形符号和文字代号》（HG/T20637.2－98）.

[3]中国化工勘察设计协会. 仪表供气设计规定（HG/T20510－2000）.

[4]中国化工勘察设计协会. 仪表供电设计规定（HG/T20509－2000）.

[5]中国化工勘察设计协会. 控制室设计规定（HG/T20508－2000）.

[6]胡寿松. 自动控制原理. 北京：国防工业出版社，2005.

[7]孙洪程. 过程控制工程设计（第二版）. 北京：化学工业出版社，2009.

[8]中国化工勘察设计协会. 自动化仪表选型设计规定（HG/T20507－2000）.

[9]中国化工勘察设计协会. 自控设计常用名词术语（HG/T20699－2000）.

[10]中国化工勘察设计协会. 过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号（HG/T20505－2000）.