钾碱生产电解槽与蒸发器的计算设计

摘要

氢氧化钾是十分重要的化工产物。在我国能够用于氢氧化钾生产的钾盐资源十分匮乏，70％需要从国外进口。生产氢氧化钾的生产设备大多从国外直接引进，并存在设备缺陷、外部条件不足、运转效率不高、人员操作不够熟练等一系列问题，生产耗能很难达到设计值，导致钾碱产品价格过高，限制了钾碱在我国其他行业的使用。因此如何有效利用有限的资源，经济节能的生产出合格的氢氧化钾产品，被越来越多企业所重视。
　　钾碱生产中的电解工序与蒸发工序是生产系统中的重要环节，承担着将盐水电解生成碱液，把电解碱液浓缩成商品碱的重要任务，同时也是钾碱生产中能源消耗较大的两个环节。本文分别应用相关理论分析计算离子膜电解槽、降膜式蒸发器的工艺原理与参数。主要内容如下：
　　（1）从应用电化学和电解槽工艺学角度，对生产氢氧化钾的离子膜电解槽电解条件进行计算分析。对生产钾碱的电解装置工艺和结构，从离子膜电解槽的电解机理，电化学反应器设计的基本原理与方法，对电解反应条件因素逐项分析，得出适宜的反应条件与结构数据。
　　（2）运用传热理论分析用于浓缩氢氧化钾溶液的降膜式蒸发器的机理，并进行物料平衡计算。计算不同成膜流量时，降膜式蒸发器的结构的变化，得出适宜的结构数据。
　　（3）对蒸发器所得参数运用Aspen Plus化工流程模拟软件模拟生产过程，模拟结果与计算结果的比较表明设计的合理性，最终确定蒸发器的设备参数。
　　（4）使用AutoCAD软件绘制蒸发器设备图。

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目录

1 绪 论

1.1 钾碱工业的概述

1.2 钾碱生产工艺简述

1.3 化工过程模拟

1.4 论文的主要内容

2 电解槽的设计计算

2.1 离子膜电解槽的工艺原理

2.2 电解槽操作条件

2.3 电解槽的结构尺寸

2.4 物性数据

2.5 离子膜电解槽设计条件

2.6 本章小结

3 蒸发器的设计计算

3.1 蒸发器的工艺原理

3.2 蒸发器设计步骤

3.3 蒸发器的设计条件

3.4 物性数据

3.5 物料平衡计算

3.6 传热计算

3.7 Aspen Plus模拟计算

3.8 本章小结

4 设计计算结果说明

4.1 离子膜电解槽

4.2 降膜式蒸发器

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录