6万吨离子膜物料衡算(全版)
一、项目：
新建年产6万吨烧碱。
二、计算依据
1、需要的一次盐水
（1）生产1吨烧碱需要消耗的一次盐水流量：11m3／h(一次盐水浓度为305±5g/l，离子膜电解槽淡盐水浓度工艺控制指标为215±5g/l，年工作8000小时。
（2）设计生产烧碱能力为6万吨,每小时产碱7.5吨，则消耗的一次盐水为：
7.5×11＝82.5 m3／h
一次盐水管道的确定: 
盐水流速范围:1.0~2.0m/s,取1.5 m/s计算
s=Q /v=82.5/3600×1.5=0.01527 m2
管道材质为衬PO管,管径为0.139 m。
输送管道选择?159×6.5的无缝钢管衬PO.
2、离子膜系统酸消耗
（1）一次盐水的含碱浓度：(0.3～0.6)g/l，取0.5 g/l计算；进螯合树脂塔前需要调整到PH：9±0.5，取PH为9（即体积浓度为：0.0004 g/l）计算,则高纯酸消耗：
mHCl=（82.5×0.5－82.5×0.0004）×36.5/40＝37.61kg/h即酸消耗为：
VHCl=0.109 m3/h。
高纯酸用于调节一次盐水PH酸管的确定:
高纯酸输送为自流,流速取0.5m/s,取计算
s=Q /v=(0.109/3600)/0.5=0.00006056m2
管道材质为PVC管,管道直径为8.78mm。
输送管道选择?25,实际流速为:0.38 m/s,
（2）鳌合树脂再生需要的高纯酸量
鳌合树脂塔运行24小时下线，配制酸浓度控制5%~6%，取5.5%计算，高纯水流量为6 m3/h，则31%的高纯酸流量1.125 m3/h，再生时间2.5小时，一年中平均每小时需要31%的高纯酸量为：0.117m3/h。
鳌合树脂再生高纯酸管道管的确定:
高纯酸输送为自流,流速取0.5m/s,取计算
s=Q /v=(1.125/3600)/0.5=0.000625m2管道材质为CPVC管,
管道直径为28mm。
输送管道选择?40,实际流速为:0.324 m/s.
（4）由于复极式离子膜电解槽为加酸工艺，需要调整精盐水的PH：9±0.5调整PH值在2～5之间，以PH=4计算。需要消耗的高纯酸量为：82.5×0.0004×36.5/40＝0.0301kg/h，即：0.087 m3/h。
4＝-㏒10［（V×1.115×1000×0.31）/36.5］/（82.5＋V）
V=8.71×10－4m3/h
V总1＝0.0878 m3/h
输送高纯酸用于调节入槽盐水酸管的确定:
高纯酸输送为自流,流速取0.5m/s,取计算
s=Q /v=(0.0878/3600)/0.5=0.0000488m2管道材质为CPVC管,
管道直径为5.57mm
输送管道选择?15,实际流速为:0.310 m/s.
（5）离子膜脱氯塔消耗酸量
真空脱氯系统淡盐水的PH值工艺指标控制：1.2～1.5，取1.2计算，出电解槽淡盐水的流量为44 m3/h，考虑氯氢处理的氯水11m3/h，淡盐水的PH：2～5之间，取4计算，脱氯塔的处理能力为55 m3/h。
淡盐水PH=4化为含酸体积浓度0.00365g/L，加酸后淡盐水PH=max.book118.com/L，每小时消耗酸量：55×(2.303－0.00365) ×10-3=126.46 kg/h，换为体积消耗酸量为0.1134m3 /h的高纯酸。
输送高纯酸用于调节入槽盐水酸管的确定:
高纯酸输送为自流,流速取0.5m/s,取计算
s=Q /v=(0.1134/3600)/0.5=0.000063m2管道材质为CPVC管,
管道直径为8.95mm
输送管道选择?15,实际流速为:0.401m/s.
离子膜电解系统高纯酸总体消耗为：
VHCl＝0.427m3 /h
真空脱氯系统亚硫酸钠消耗
真空脱氯塔后的淡盐水含游离氯≤70PPM，按70PPM计算，加碱调节PH后，用亚硫酸钠除游离氯为0PPM。
除脱氯后淡盐水游离氯的化学反应方程式：
ClO-+SO32-	SO42-+Cl-
（70×10-3×55）×126=M×88.5
M=5.49Kg/h
亚硫酸钠罐5m3
亚硫酸钠浓度配制为5%，即体积浓度为5g/L：体积输送流量为：
V=1.098m3 /h。
亚硫酸钠管道的确定:
亚硫酸钠管道的流速取1.5m/s,取计算
s=Q /v=(1.098/3600)/1.5=0.000203m2管道材质为无缝钢管衬PO,
管道直径为16.09mm
输送管道选择?38,衬PO后,内径为20 mm,实际流速为:0.97m/s.
离子膜电解系统自用碱消耗
（1）螯合树脂再生用碱小消耗：
鳌合树脂塔运行24小时下线，配制碱浓度控制6%~7%，取7%计算，高纯水流量为6 m3/h， 31%的碱，则碱流量为：1.36 m3/h，再生时间2.5小时，一年中平均每小时需要消耗31%的碱量为：0.1142m3/h。
碱输送管道的确定	
碱输送为自流,流速取0.5m/s,取计算
s=Q /v=(0.1142/3600)/0.5=0.0000634m2管道材质为不锈钢管,
管道直径为8.99mm
输送管道选择?15,实际流速为:0.404m/s.
（2）脱氯后加碱调节淡盐水PH值碱的消耗
脱氯前淡盐水PH值取1.2，脱氯后淡盐水PH值工艺控制9~12,
取PH：11计算。
淡盐水PH值取1.2，体积浓度为：0.4339g/l, 脱氯塔的处理能力为55 m3/h。加碱中和到PH为7,消耗碱为:
55×0.4339×40/36.5=26.15 kg/h 则体积消耗为
V1=0.0637 m3/h
调节淡盐水PH为11需消耗碱为:
11＝14-㏒10［（V×410）/40］/（82.5＋V）
V2=0.0121m3/h
总体消耗碱:0.0759 m3/h
碱输送为自流,流速取0.5m/s,取计算
s=Q /v=(0.0759/3600)/0.5=0.0000422m2管道材质为不锈钢管,
管道直径为7.34mm
输送管道选择?15,实际流速为:0.404m/s.
5.离子膜电解系统蒸汽消耗
（1）盐水精制蒸汽消耗(采用板式换热器)
一次盐水精水温度为55～60℃，考虑盐水在输送过程中的热损失，板式换热器盐水进口温度为55℃度计算，进螯合树脂塔的盐水温度工艺指标要求控制在60±5℃，按60℃计算，查表：一次盐水55℃的比热Cp＝0.928Kcal/l.℃，一次盐水60℃的比热Cp＝0.925 Kcal/l.℃，压力0.7Mpa，温度为164.17℃饱和蒸汽焓H1＝659.9 Kcal/kg，饱和冷凝水的焓：H2＝165.7Kcal/kg, 采用板式换热器,排出的冷凝水的温度为80℃焓：H3＝80Kcal/kg,，即80℃时，一次盐水的流量为：82.5 m3／h。
需要提供给被加热盐水的热量：Q＝82.5×〖60×925－55×928〗＝367.9×103Kcal/h
蒸汽消耗为:W= Q /(H1-H2)= 367.9×103/(659.9-165.7)
          W=744.4 kg/h
板式换热器的换热面积为:
板式换热器总的传热系数取:3
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