仿真實(shí)習(xí)總結(jié)報(bào)告
仿真實(shí)習(xí)總結(jié)報(bào)告
化工082錢立飛23號(hào)
通過長達(dá)一個(gè)星期的仿真實(shí)習(xí),讓我對(duì)氯堿工業(yè)有個(gè)初步的了解,為將來更深入的認(rèn)識(shí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此次實(shí)習(xí)主要學(xué)習(xí)氯堿工業(yè)的一些基本知識(shí)和原理,后期更充分的體現(xiàn)了實(shí)踐性的重要性,通過對(duì)機(jī)械的操作對(duì)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(gòu)不同,因而其具體工藝流程及產(chǎn)品規(guī)格也有所不同。當(dāng)前應(yīng)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(jìn)行電解生成氫氧化鈉和氯氣,主要反應(yīng)如下:在陽極上的反應(yīng)2Cl--2e→Cl2↑在陰極上的反應(yīng)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(jìn)行并保證設(shè)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(yīng)生成碳酸鈣、氫氧化鎂等沉淀。鹽水中硫酸鹽過高時(shí),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(jī)氮化合物,將在隔膜電槽內(nèi)生成三氯化氮(NCL),當(dāng)氯氣液化時(shí),三氯化氮積累過多會(huì)引起爆炸,故應(yīng)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(huì)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(jìn)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(yīng),陽離子在陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。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(yīng)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(yīng)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(yīng)相競爭的主要副反應(yīng):陽極上析氧反應(yīng)比析氯反應(yīng)容易進(jìn)行。由于電解槽在很大的電流下工作,偏離平衡條件很遠(yuǎn),實(shí)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(yīng)在具體放電條件下的過電位。有些相互競爭的反應(yīng),由于過電位的不同而改變實(shí)際的放電反應(yīng)順序。工業(yè)上電解食鹽水溶液時(shí)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(yīng)和析氯反應(yīng)的過電位也不同,有時(shí)相差很大。如在生產(chǎn)中應(yīng)用的釕-鈦金屬陽極表面,電密度為1000~5000A/m時(shí),析氧反應(yīng)的實(shí)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(shí)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(yīng)的電極電位差,有利于抑制析氧反應(yīng),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(dāng)陰極生成的氫氧化鈉,由于擴(kuò)散或攪動(dòng)等原因進(jìn)入陽極液中時(shí),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(yīng)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(jìn)行電解過程的關(guān)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(yīng)很難進(jìn)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(shí)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(shí),析氫的平衡電極電位為-0.851V。
電解反應(yīng)的理論分解電壓為陽極與陰極的電極電位之差,因此,25℃時(shí)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(yīng)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(yīng)主要是,將電解槽中生成的鈉汞齊引出,進(jìn)入加有水的解汞槽中,鈉汞齊與水反應(yīng),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(shí)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(yīng)中釋放出來的化學(xué)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(dāng)于解汞反應(yīng)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(shí),也會(huì)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(dǎo)致析出氫氣并妨礙汞的正常流動(dòng)。因此水銀法電解對(duì)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(qiáng)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(jī)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(gòu)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(xì)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?yàn)檫^程復(fù)雜,能耗較高,實(shí)際生產(chǎn)中較少應(yīng)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(jìn)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(shí)習(xí)讓我更加深刻的意思到了網(wǎng)絡(luò)和科技的強(qiáng)大,對(duì)化工的生產(chǎn)發(fā)展更加做出了巨大的貢獻(xiàn),實(shí)習(xí)軟件雖然與實(shí)際不同,但也反映出了一定的事實(shí),他的作用大大縮短了現(xiàn)場操作實(shí)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(kuò)展閱讀:化工仿真實(shí)習(xí)課程總結(jié)報(bào)告
課程總結(jié)報(bào)告
1闡述剖析我感觸至深的幾個(gè)要點(diǎn)
1.1熟悉工藝流程,熟悉操作設(shè)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(shí)習(xí),但是在動(dòng)手開車前頁一定要做到這“四熟悉”,特別是面對(duì)復(fù)雜的化工過程或者是以前從未接觸過的化工過程的時(shí)候,對(duì)過程的熟悉程度將是至關(guān)重要的,否則也許會(huì)誤入歧途,錯(cuò)誤的操作,浪費(fèi)時(shí)間,影響開車分?jǐn)?shù)不說,更重要的是不能很好的掌握所需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。面對(duì)一個(gè)復(fù)雜的工藝過程,也許開關(guān),手操器多達(dá)數(shù)十個(gè),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(dāng)開車的時(shí)候必然會(huì)手忙腳亂,而且會(huì)錯(cuò)誤不斷,因此在開車前最重要的準(zhǔn)備工作就是要熟悉整個(gè)工藝過程。1.2操作時(shí)切忌大起大落
在仿真操作過程中,我們經(jīng)常會(huì)遇到一些慣性很大的系統(tǒng),比如往復(fù)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié),控制器少許的變化,就會(huì)引起轉(zhuǎn)速在很長一段時(shí)間不能穩(wěn)定下來,面對(duì)這樣的大慣性系統(tǒng),調(diào)節(jié)的時(shí)候一定要耐心和細(xì)心,因?yàn)橐坏┎蛔⒁饩蜁?huì)造成系統(tǒng)的大起大落,這在化工生產(chǎn)過程中是絕對(duì)不允許的。大起大落會(huì)造成物料供給的困難,一會(huì)需要大量的物料,一會(huì)又只需少許物料,這對(duì)于物料供給系統(tǒng)是非常困難的,其次,會(huì)造成熱量供應(yīng)系統(tǒng)的困難,進(jìn)料大時(shí),加熱和冷卻也必須相應(yīng)的開大,然而熱量的供給是個(gè)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(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障,以致發(fā)生危險(xiǎn)。因此在操作中一定要耐心,不能急于求成。1.3首先進(jìn)行開車前的準(zhǔn)備工作,再進(jìn)行開車
開車前的準(zhǔn)備非常重要,雖然開車前的準(zhǔn)備工作是非常繁瑣,細(xì)致的,有的時(shí)候仿真程序?yàn)榱送怀鲋攸c(diǎn),不得不把一些程序簡化了,但是實(shí)際的生產(chǎn)過程中,這些開車前的準(zhǔn)備工作卻是一點(diǎn)都不能簡化的,所以,我們?cè)诜抡娌僮鞯臅r(shí)候要心里明白,我們操作時(shí)候其實(shí)那些前提準(zhǔn)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(zhǔn)備條件的重要性。1.4先低負(fù)荷開車達(dá)正常工況,然后緩慢提升負(fù)荷
我想低負(fù)荷開車,這首先是為了安全考慮的,因?yàn)殚_車過程中很容易因操作不當(dāng)而產(chǎn)生一些問題,這個(gè)時(shí)候如果是高負(fù)荷的啟動(dòng),那么造成的事故必然比較大,所以低負(fù)荷啟動(dòng)可以減小事故帶來的損失,降低危險(xiǎn),另外,在開車過程中,有一部分物料是需要流動(dòng)的,同時(shí)也會(huì)有部分產(chǎn)出,但是由于是開車過程,各種工藝條件還未達(dá)到,所以產(chǎn)出的都是不合格的產(chǎn)品,因此,采用低負(fù)荷啟動(dòng),可以減少對(duì)原料和能源的浪費(fèi),這也是節(jié)約成本和保護(hù)環(huán)境的重要舉措。
2.面對(duì)陌生的工藝操作,你會(huì)如何去面對(duì)?
面對(duì)復(fù)雜的工藝流程,首先要了解這個(gè)流程的作用是什么,要達(dá)到怎樣的目的,然后去了解流程中的各個(gè)環(huán)節(jié),如何進(jìn)料的,怎樣反應(yīng)的,反應(yīng)時(shí)要保證怎樣的條件,怎么出料的,各種保護(hù)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(xué)習(xí),你對(duì)前期理論課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)有什么再認(rèn)識(shí)?如果時(shí)光可以倒流你準(zhǔn)備如何去學(xué)習(xí)?你對(duì)相關(guān)課程的教師在教學(xué)內(nèi)容、方法和考核等方面有何建議?
理論是指導(dǎo)實(shí)踐的,如果沒有理論的學(xué)習(xí),那么仿真實(shí)習(xí)就是一個(gè)知其然不知其所以然的練習(xí)了,它的意義將大打折扣,所以理論的學(xué)習(xí)也是非常重要的,但理論的目的是為了指導(dǎo)實(shí)踐,所以如何能夠理論聯(lián)系實(shí)際,這才是最難做到的一點(diǎn)。
如果時(shí)光能夠倒流,我會(huì)在現(xiàn)在學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上更加注意預(yù)習(xí),因?yàn)槲乙郧皩W(xué)習(xí)的時(shí)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?yàn)檫@樣我就無法自主學(xué)習(xí),不能發(fā)現(xiàn)我的弱項(xiàng),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(shí)光能夠倒流,我希望我能更加注重預(yù)習(xí)過程。我建議考核方法簡單些,更加可操作點(diǎn),比如過多的報(bào)告有時(shí)候真的讓人很頭疼呢。4.對(duì)本課程的教學(xué)過程和方法有何意見和建議?
教學(xué)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(fù)雜的整個(gè)工藝的操作,這門課給我的收獲很大,我有一點(diǎn)建議,那就是考核方法采取多樣化的手段,不要只憑寫報(bào)告,每星期都寫報(bào)告,而且最后還有不少總結(jié)報(bào)告,課程報(bào)告,量太大,寫起來令人頭痛。
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