仿真實習總結(jié)報告
仿真實習總結(jié)報告
化工082錢立飛23號
通過長達一個星期的仿真實習,讓我對氯堿工業(yè)有個初步的了解,為將來更深入的認識打下了堅實的基礎。此次實習主要學習氯堿工業(yè)的一些基本知識和原理,后期更充分的體現(xiàn)了實踐性的重要性,通過對機械的操作對氯堿工藝更深入的了解。
工業(yè)上用電解飽和NACL溶液的方法來制取NAOH,CL2,和H2,并以他們?yōu)樵砩a(chǎn)一系列的化工產(chǎn)品,稱為氯堿工業(yè)。
氯堿工業(yè)利用電解飽和食鹽水溶液制取燒堿(氫氧化鈉)和氯氣并副產(chǎn)氫氣的生產(chǎn)過程。過程包括鹽水精制、電解和產(chǎn)品精制等工序,其中主要工序是電解。工業(yè)上采用隔膜電解法、水銀電解法和離子膜電解法。各法所采用的電解槽結(jié)構不同,因而其具體工藝流程及產(chǎn)品規(guī)格也有所不同。當前應用較多的是隔膜電解法。
隔膜電解法:除去雜質(zhì)后中性的飽和食鹽水溶液在隔膜電解槽中進行電解生成氫氧化鈉和氯氣,主要反應如下:在陽極上的反應2Cl--2e→Cl2↑在陰極上的反應Na++e→Na2Na+2H2O→2NaOH+H2↑
鹽水精制:海鹽、巖鹽、湖鹽等固體原鹽(NaCl)都是生產(chǎn)氯氣和燒堿的原料。為使電解過程順利進行并保證設備、操作的安全,無論采用哪種電解方法,原料都必須精制。固體鹽溶于水中所得的飽和鹽水,或來自地下鹽井的鹽水,在60℃左右加入碳酸鈉、氫氧化鈉,使其與鹽水中的鈣、鎂雜質(zhì)反應生成碳酸鈣、氫氧化鎂等沉淀。鹽水中硫酸鹽過高時,還需加入氯化鋇(或碳酸鋇)以生成硫酸鋇沉淀。各種沉淀物經(jīng)過絮凝、澄清、過濾分離后,清鹽水加入鹽酸調(diào)節(jié)pH使之成為中性或微酸性,再通過精制的(或回收的)固體鹽層重新飽和,并加熱到60~80℃,成為一次精制鹽水,可供隔膜法或水銀法使用。
有的鹽水中含有銨離子或有機氮化合物,將在隔膜電槽內(nèi)生成三氯化氮(NCL),當氯氣液化時,三氯化氮積累過多會引起爆炸,故應在飽和鹽水中加入少量的次氯酸鹽,使轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓳]發(fā)的一氯胺(HNCl)。精制鹽水中含有10~15ppm的有效氯,會使氨含量降低到1ppm的安全范圍之內(nèi)。將一次精制鹽水再經(jīng)過濾和螯合樹脂吸附,進行二次精制,控制鈣、鎂含量在0.05ppm以下,才能用于離子膜電槽。
電解法、隔膜法、水銀法、離子膜法的電解原理基本相同,即:食鹽水溶液在直流電作用下,陰離子在陽極上發(fā)生氧化反應,陽離子在陰極上發(fā)生還原反應。前者稱為陽極過程,后者稱為陰極過程。
陽極過程在上述各種方法中,陽極過程的主要反應為氯離子被氧化成為氯氣:中性飽和食鹽水溶液中,析氯反應的平衡電極電位為+1.33V。它隨氯化鈉濃度和溫度的降低而增大。溶液中的水分子也可在陽極上氧化并生成氧氣,成為與析氯反應相競爭的主要副反應:陽極上析氧反應比析氯反應容易進行。由于電解槽在很大的電流下工作,偏離平衡條件很遠,實際電極電位與平衡電極電位并不相等,其差值即為該電極反應在具體放電條件下的過電位。有些相互競爭的反應,由于過電位的不同而改變實際的放電反應順序。工業(yè)上電解食鹽水溶液時的陽極過程就屬于這種情況。在不同的電極材料表面,析氧反應和析氯反應的過電位也不同,有時相差很大。如在生產(chǎn)中應用的釕-鈦金屬陽極表面,電密度為1000~5000A/m時,析氧反應的實際電極電位要比析氯的高0.25~0.30V(在石墨陽極上高出0.10V左右)。因此,實際的陽極過程主要是析氯,而不是析氧。
提高電解液中氯離子濃度,控制陽極液pH以降低氫氧離子濃度,并采用較高的電流密度等措施,也都可以增大析氧和析氯反應的電極電位差,有利于抑制析氧反應,而提高氯氣純度和電流效率。
陽極析出的氯部分地溶解在陽極液中,生成次氯酸和鹽酸。當陰極生成的氫氧化鈉,由于擴散或攪動等原因進入陽極液中時,次氯酸被中和,生成易解離的次氯酸鹽。而解離出的次氯酸離子(ClO()則可在陽極氧化,生成氯酸鹽并逸出氧氣:此反應隨陽極液中氫氧離子和次氯酸離子的增多而加劇。結(jié)果是既消耗電解產(chǎn)物氯和氫氧化鈉,又降低電流效率和產(chǎn)品純度。加大鹽水中氯化鈉濃度或提高電解液溫度,可以降低氯氣的溶解度和次氯酸離子的濃度。而將陽極和陰極的電解產(chǎn)物妥善分開,則是氯堿工業(yè)中有效地進行電解過程的關鍵。隔膜法、水銀法和離子膜法就是隔離兩極產(chǎn)物的不同方法。
陰極過程:電解氯化鈉水溶液的陰極過程,隨所用陰極材料而異。一般條件下,鈉離子還原成金屬鈉的反應很難進行,所以在隔膜法(或離子膜法)中所用的固體陰極(如鐵陰極)表面上,其陰極過程為水分子還原析出氫氣,同時在陰極附近形成氫氧化鈉溶液:在25℃,電解液含氫氧化鈉100g/1、氯化鈉180g/1,以及氫的分壓P為0.1MPa時,析氫的平衡電極電位為-0.851V。
電解反應的理論分解電壓為陽極與陰極的電極電位之差,因此,25℃時隔膜電解槽的理論分解電壓.
采用不同的陰極材料,析氫和析鈉的電極電位有很大不同。例如:在水銀法汞陰極上,由于析氫反應的過電位比析鈉的高得多,而析出的鈉又容易與汞形成鈉汞齊,這樣更有利于鈉離子的還原,其在汞陰極上反應主要是,將電解槽中生成的鈉汞齊引出,進入加有水的解汞槽中,鈉汞齊與水反應,生成氫氧化鈉溶液和氫,這是水銀法和隔膜法主要不同之處。水銀法可制得氯化鈉含量極低的高純度、高濃度的氫氧化鈉溶液。水銀法的電解槽中以汞為陰極,石墨或金屬為陽極。解汞槽中以鈉汞齊為陽極,石墨為陰極,在堿液中陰陽兩極相互接觸,組成短路電池以加速汞齊分解。這時鈉汞齊中的金屬鈉作為陽極而溶解,水則在石墨陰極表面還原而析出氫。解汞反應中釋放出來的化學能尚難加以利用,因而水銀法的電耗比隔膜法高。水銀電解槽的槽電壓約比隔膜電解槽高1V左右,它相當于解汞反應的分解電壓。鹽水中鈣、鎂、鐵以及釩、鉬、鈦、錳等重金屬離子含量過高時,也會在汞陰極上還原,生成不穩(wěn)定的汞齊和汞渣,降低析氫過電位,導致析出氫氣并妨礙汞的正常流動。因此水銀法電解對鹽水的質(zhì)量要求較高。
產(chǎn)品精制包括堿液濃縮、氯氣液化和氫氣的處理。
堿液濃縮:隔膜法電解槽生產(chǎn)的堿液(陰極液)含有NaOH10%~12%和NaCl16%左右,需要經(jīng)過蒸發(fā)(一般采用三效或四效逆流強制循環(huán)蒸發(fā)器),用間接蒸汽加熱以蒸發(fā)水分,于是堿液濃縮并使溶解度較小的氯化鈉結(jié)晶出來。由鹽漿離心機將回收鹽分出后,作為鹽水重飽和或化鹽之用。有的以地下鹽水為原料的氯堿廠,利用回收的固體食鹽作為水銀法的原料,構成隔膜法與水銀法并存的氯堿廠。濃縮的堿液經(jīng)冷卻至常溫,再濾去析出的細鹽晶粒,即為液體燒堿商品。
隔膜法制得的50%的氫氧化鈉通常含有1.0%~1.2%氯化鈉,可利用水合法或采用液氨萃取法,均可使鹽的含量降低到500ppm以下,因為過程復雜,能耗較高,實際生產(chǎn)中較少應用。
水銀法電解槽可以直接生產(chǎn)50%氫氧化鈉,經(jīng)過活性炭層除去懸浮的水銀微粒,即可作為商品。
離子膜法電解槽能生產(chǎn)約35%氫氧化鈉的高純度堿液,可直接作為商品使用,也可再經(jīng)蒸發(fā)器濃縮為50%液體燒堿。
氯氣的液化:從各種電解槽陽極室逸出的氯氣,經(jīng)水噴淋直接冷卻,或在鈦冷卻器內(nèi)間接冷卻,再在串聯(lián)的干燥塔內(nèi)用濃硫酸干燥,得到原料氯氣;然后進一步壓縮,在液化器內(nèi)冷卻成為液氯(見氯氣)。
氫氣處理:氫氣經(jīng)冷卻脫水后作為燃料,或再經(jīng)干燥壓縮貯入鋼瓶(或經(jīng)管道)作為工業(yè)原料。
總結(jié):
通過此次模擬仿真實習讓我更加深刻的意思到了網(wǎng)絡和科技的強大,對化工的生產(chǎn)發(fā)展更加做出了巨大的貢獻,實習軟件雖然與實際不同,但也反映出了一定的事實,他的作用大大縮短了現(xiàn)場操作實際,提高了工作效率,減少了許多人為因素造成的不必要的安全隱患。
擴展閱讀:化工仿真實習課程總結(jié)報告
課程總結(jié)報告
1闡述剖析我感觸至深的幾個要點
1.1熟悉工藝流程,熟悉操作設備,熟悉控制系統(tǒng),熟悉開車規(guī)程
雖然我們做的是仿真實習,但是在動手開車前頁一定要做到這“四熟悉”,特別是面對復雜的化工過程或者是以前從未接觸過的化工過程的時候,對過程的熟悉程度將是至關重要的,否則也許會誤入歧途,錯誤的操作,浪費時間,影響開車分數(shù)不說,更重要的是不能很好的掌握所需要學習的內(nèi)容。面對一個復雜的工藝過程,也許開關,手操器多達數(shù)十個,如果不能事先了解到他們的作用和位置,以及各自開到什么程度,那么當開車的時候必然會手忙腳亂,而且會錯誤不斷,因此在開車前最重要的準備工作就是要熟悉整個工藝過程。1.2操作時切忌大起大落
在仿真操作過程中,我們經(jīng)常會遇到一些慣性很大的系統(tǒng),比如往復壓縮機的轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),控制器少許的變化,就會引起轉(zhuǎn)速在很長一段時間不能穩(wěn)定下來,面對這樣的大慣性系統(tǒng),調(diào)節(jié)的時候一定要耐心和細心,因為一旦不注意就會造成系統(tǒng)的大起大落,這在化工生產(chǎn)過程中是絕對不允許的。大起大落會造成物料供給的困難,一會需要大量的物料,一會又只需少許物料,這對于物料供給系統(tǒng)是非常困難的,其次,會造成熱量供應系統(tǒng)的困難,進料大時,加熱和冷卻也必須相應的開大,然而熱量的供給是個大慣性系統(tǒng),不可能瞬間快速的調(diào)節(jié),因此必然造成物料忽冷忽熱,甚至超出工藝要求,生產(chǎn)出不合格產(chǎn)品,更有甚者會導致設備故障,以致發(fā)生危險。因此在操作中一定要耐心,不能急于求成。1.3首先進行開車前的準備工作,再進行開車
開車前的準備非常重要,雖然開車前的準備工作是非常繁瑣,細致的,有的時候仿真程序為了突出重點,不得不把一些程序簡化了,但是實際的生產(chǎn)過程中,這些開車前的準備工作卻是一點都不能簡化的,所以,我們在仿真操作的時候要心里明白,我們操作時候其實那些前提準備條件都已經(jīng)弄好了,所以我們不需要考慮,但是一定要明白前提準備條件的重要性。1.4先低負荷開車達正常工況,然后緩慢提升負荷
我想低負荷開車,這首先是為了安全考慮的,因為開車過程中很容易因操作不當而產(chǎn)生一些問題,這個時候如果是高負荷的啟動,那么造成的事故必然比較大,所以低負荷啟動可以減小事故帶來的損失,降低危險,另外,在開車過程中,有一部分物料是需要流動的,同時也會有部分產(chǎn)出,但是由于是開車過程,各種工藝條件還未達到,所以產(chǎn)出的都是不合格的產(chǎn)品,因此,采用低負荷啟動,可以減少對原料和能源的浪費,這也是節(jié)約成本和保護環(huán)境的重要舉措。
2.面對陌生的工藝操作,你會如何去面對?
面對復雜的工藝流程,首先要了解這個流程的作用是什么,要達到怎樣的目的,然后去了解流程中的各個環(huán)節(jié),如何進料的,怎樣反應的,反應時要保證怎樣的條件,怎么出料的,各種保護系統(tǒng),輔助系統(tǒng),排凝閥,排空閥的位置,以及緊急狀況下的停車步驟,生產(chǎn)過程中安全是首要問題。
3.通過本課程學習,你對前期理論課程內(nèi)容的學習有什么再認識?如果時光可以倒流你準備如何去學習?你對相關課程的教師在教學內(nèi)容、方法和考核等方面有何建議?
理論是指導實踐的,如果沒有理論的學習,那么仿真實習就是一個知其然不知其所以然的練習了,它的意義將大打折扣,所以理論的學習也是非常重要的,但理論的目的是為了指導實踐,所以如何能夠理論聯(lián)系實際,這才是最難做到的一點。
如果時光能夠倒流,我會在現(xiàn)在學習的基礎上更加注意預習,因為我以前學習的時候就是聽聽光盤講解,然后按照書上或者光盤的步驟去做,我發(fā)現(xiàn)這是有很大不足的,因為這樣我就無法自主學習,不能發(fā)現(xiàn)我的弱項,雖然我看著書或者聽過光盤講解,但是工藝的過程很難能夠非常熟悉,非常了解,所以如果時光能夠倒流,我希望我能更加注重預習過程。我建議考核方法簡單些,更加可操作點,比如過多的報告有時候真的讓人很頭疼呢。4.對本課程的教學過程和方法有何意見和建議?
教學過程我覺得挺合理,從易到難,從局部的簡單的單元操作到整體的復雜的整個工藝的操作,這門課給我的收獲很大,我有一點建議,那就是考核方法采取多樣化的手段,不要只憑寫報告,每星期都寫報告,而且最后還有不少總結(jié)報告,課程報告,量太大,寫起來令人頭痛。
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