年產(chǎn)三萬噸粘膠纖維用棉漿粕清潔工藝項(xiàng)目設(shè)計(jì)

北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)（論文）題目：“年產(chǎn)三萬噸粘膠纖維用棉漿粕清潔工藝”項(xiàng)目設(shè)計(jì)學(xué)院：化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級：學(xué)生：指導(dǎo)教師（含職稱）：專業(yè)負(fù)責(zé)人：1．設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo)設(shè)計(jì)年產(chǎn)三萬噸的棉短絨清潔制漿工藝流程，主要包括物料衡算、能量衡算、簡單設(shè)備選型、復(fù)雜設(shè)備的尺寸確定和工藝流程圖的繪制，主要集中在制藥部分的詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算和工藝流程、平面布置圖的繪制。2．設(shè)計(jì)（論文）的基本要求和內(nèi)容（1）確定整個生產(chǎn)工藝的流程及操作條件，進(jìn)行整個過程的物料衡算；（2）制藥部分進(jìn)行詳細(xì)的物料、能量衡算，根據(jù)相關(guān)手冊和經(jīng)驗(yàn)，確定管徑大小和設(shè)備的選型，繪制出設(shè)備的平面布置圖和帶控制點(diǎn)的工藝流程圖；（3）制漿部分進(jìn)行簡要的物料衡算和設(shè)備尺寸的確定，繪制出簡要的設(shè)備平面布置圖和工藝流程圖。3．主要參考文獻(xiàn)[16][蘇]A.T.謝爾柯夫.粘膠纖維[M].北京：紡織工業(yè)出版社，1985：2-4.[19]詹懷宇.纖維化學(xué)與物理[M].北京：科學(xué)出版社，2005：82-83，132-137，301-307.[24]陳嘉川，等.棉短絨低污染制漿工藝的研究[J].中國造紙，1999,（3）：41-46.[28]唐宏青.工藝包設(shè)計(jì)編寫提綱探討[J].化工設(shè)計(jì)，2001，11（6）：11-13.4．進(jìn)度安排“年產(chǎn)三萬噸粘膠纖維用棉漿粕清潔工藝”項(xiàng)目設(shè)計(jì)摘要：年產(chǎn)三萬噸粘膠纖維用棉漿粕清潔工藝是在萬噸級工業(yè)試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的，該工藝設(shè)計(jì)具有連續(xù)、清潔、低溫、高效、產(chǎn)品收率高，節(jié)能節(jié)水減排的特點(diǎn)，整個工藝流程利用技術(shù)集成和生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的設(shè)計(jì)思維，解決了該行業(yè)制漿黑液難以治理的問題，實(shí)現(xiàn)了零排放的循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。本設(shè)計(jì)主要分為制藥和制漿兩個單元。制藥單元完成了流程的設(shè)計(jì)，物料衡算和部分熱量衡算，設(shè)備和管路的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型，帶控制點(diǎn)的工藝流程圖及平面布置圖的繪制；制漿單元完成了物料衡算，設(shè)備尺寸的確定，工藝流程圖和平面布置圖的繪制。本工藝流程的設(shè)計(jì)是對我所學(xué)的化工單元操作基本知識的應(yīng)用和提升，使我對實(shí)際工藝流程設(shè)計(jì)中的優(yōu)化選擇和經(jīng)濟(jì)效益有了深刻的認(rèn)識。關(guān)鍵詞：棉短絨清潔制漿工藝設(shè)計(jì)零排放

AnProjectDesignon“AnnualOutputof30,000tonsofViscoseFiberCottonPulpCleaningProcess”Abstract:Thedesignonannualoutputof30,000tonsofviscosefibercottonpulpcleaningprocessisbasedonindustrialtestof10,000tonslevel,thedesignontheprocesshascontinuous,clean,lowtemperature,highefficiency,highyieldoftheproduct,energyandwaterconservationandwastereductioncharacteristics.Theentireprocesswithtechnologyintegrationandecologicalindustrychaincansolvethedifficultproblemofpulpingblackliquorgoverningandrealizezero-emissioncyclemodelofeconomicdevelopment.Thedesignisdividedintotwounitsofthepharmaceuticalsandpulp.Thepharmaceuticalunithascompletedtheprocessdesign,materialbalance,andsomeoftheheatbalancecalculationandselectionofequipmentandpipingdesign,thedrawingofprocessflowdiagramwithacontrolpointandthefloorplan;pulpunithascompletedthematerialbalance,determinationofthesizeofequipment,thedrawingofprocessflowdiagramandthefloorplan.Thedesignofthisprocesswiththeapplicationandupgradingofbasicknowledgeofthechemicalunitoperationsmakesmehaveadeepunderstandingoftheselectionandeconomicbenefitsoftheactualprocessdesignoptimization.Keywords:cottonlintercleanpulpingprocessdesignzero-emission目錄第1章前言 1第2章文獻(xiàn)綜述 2第2.1節(jié)研究棉短絨清潔制漿工藝的意義 2第2.2節(jié)棉短絨制漿的原材料介紹 32.2.1棉短絨介紹 32.2.2氫氧化鉀介紹 52.2.3過氧化氫介紹 7第2.3節(jié)產(chǎn)品棉絨漿介紹及應(yīng)用 92.3.1粘膠纖維用棉漿粕的質(zhì)量指標(biāo) 92.3.2粘膠纖維的用途及性質(zhì) 10第2.4節(jié)棉短絨制棉絨漿的反應(yīng)原理 112.4.1纖維素的反應(yīng)原理 112.4.2木素的反應(yīng)原理 14第2.5節(jié)棉短絨制漿工藝的研究現(xiàn)狀 162.5.1燒堿法制漿工藝 162.5.2氧堿法制漿工藝 162.5.3堿-過氧化氫法制漿工藝 172.5.4過氧化氫強(qiáng)化的氧堿法制漿工藝 172.5.5連續(xù)法制漿工藝 182.5.6棉短絨紙漿工藝的比較 18第3章粘膠纖維用棉漿粕清潔工藝的設(shè)計(jì) 19第3.1節(jié)棉短絨清潔制漿工藝設(shè)計(jì) 19第3.2節(jié)制藥機(jī)的原理及結(jié)構(gòu) 20第3.3節(jié)制藥工段的工藝流程設(shè)計(jì) 22第3.4節(jié)制漿工段的工藝流程設(shè)計(jì) 23第4章棉短絨制漿工藝計(jì)算 25第4.1節(jié)物料衡算 254.1.1原料平衡計(jì)算 254.1.2水的平衡計(jì)算 254.1.3蒸汽的平衡計(jì)算 254.1.4化學(xué)品的平衡計(jì)算 264.1.5物料平衡數(shù)據(jù)表 284.2標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備計(jì)算及選型 294.2.1各種容器體積的計(jì)算及選擇 294.2.2泵的選擇 304.2.3風(fēng)機(jī)的選擇 314.2.4換熱器的選擇 31第5章主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和計(jì)算 34第5.1節(jié)制藥單元的設(shè)備設(shè)計(jì)和計(jì)算 345.1.1制藥機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 345.1.2吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 34第5.2節(jié)制漿單元的主要設(shè)備設(shè)計(jì)和計(jì)算 365.2.1制漿單元設(shè)計(jì)計(jì)算 365.2.2原料準(zhǔn)備階段設(shè)備的介紹 365.2.2浸漬機(jī)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 375.2.3催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)及計(jì)算 375.2.4移動料倉設(shè)計(jì)及計(jì)算 385.2.5連續(xù)管式反應(yīng)器設(shè)計(jì)及計(jì)算 38第5.3節(jié)設(shè)備一覽表 395.3.1制藥單元的設(shè)備一覽表 395.3.2制漿單元的設(shè)備一覽表 41第5.4節(jié)管道系統(tǒng) 425.4.1管徑選擇 425.4.2管徑表 42第5.5節(jié)自控儀表 45第6章操作規(guī)程 48第6.1節(jié)制藥機(jī)的操作規(guī)程 486.1.1制藥機(jī)的操作規(guī)程 486.1.2.儀表控制說明 50第6.2節(jié)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備簡單操作規(guī)程 516.2.1泵的操作規(guī)程 516.2.2羅茨鼓風(fēng)機(jī)的操作規(guī)程 526.2.3換熱器的操作規(guī)程 53參考文獻(xiàn) 56符號說明 58致謝 59附錄 60RRF-290型羅茨鼓風(fēng)機(jī)介紹 60板式換熱器介紹 61第1章前言國家十二五規(guī)劃明確指出要加快節(jié)能減排新技術(shù)、新裝備的產(chǎn)業(yè)化研發(fā)和應(yīng)用，推廣棉漿粕黑液治理，加大對粘膠廢水的治理和回收。目前，國內(nèi)外的制漿工藝主要存在氧堿法、堿-過氧化氫法、過氧化氫強(qiáng)化的氧堿法和連續(xù)法制漿等低污染的制漿工藝，對于解決棉短絨制漿過程中存在的得率低、污染嚴(yán)重等問題取得了很大的進(jìn)步，但仍存在制漿得率低，纖維降解嚴(yán)重，且污染嚴(yán)重，黑液色澤深，有機(jī)物濃度大，治理困難，治理費(fèi)用較高等問題。因此，科技部在十二五期間，提出了天然纖維素清潔制漿集成技術(shù)產(chǎn)業(yè)化及示范的項(xiàng)目，本文主要是對該項(xiàng)目的初步設(shè)計(jì)，期望能夠?yàn)檎w項(xiàng)目提供參考。通過查閱各種文獻(xiàn)，了解國內(nèi)外的棉短絨制漿工藝，然后與本工藝進(jìn)行對比，找到本工藝的創(chuàng)新點(diǎn)四個，用羥基自由基活性氧和堿液的混合溶液作為藥劑，使液比減少為1~1.2；用KOH代替NaOH，黑液轉(zhuǎn)化為鉀肥，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用；采用連續(xù)管式蒸煮器；浸漬機(jī)有帶式輸送代替螺旋輸送。查閱粘膠纖維用棉漿粕的標(biāo)準(zhǔn)，提供評價本工藝產(chǎn)品是否能夠合格的標(biāo)準(zhǔn)；查閱各種原料的介紹，提供原料的物化性質(zhì)和質(zhì)量指標(biāo)，為使用者提供方便；查閱各種化工設(shè)計(jì)手冊，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和市面上的各種設(shè)備，為本工藝初步選擇合適經(jīng)濟(jì)的設(shè)備；查閱各種工藝流程圖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，提供細(xì)致準(zhǔn)確的工藝流程圖；通過經(jīng)常向老師請教，了解實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)注意的各種問題，學(xué)習(xí)實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)的各種經(jīng)驗(yàn)數(shù)值和實(shí)際生產(chǎn)中的優(yōu)化選擇及經(jīng)濟(jì)效益。通過一個學(xué)期的查閱文獻(xiàn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)手冊，參觀中試實(shí)驗(yàn)室和老師的各種指導(dǎo)，初步完成了年產(chǎn)三萬噸的棉短絨清潔制漿的工藝包設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)說明書的書寫，工藝流程圖，帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，平面布置圖的繪制。由于時間和能力的限制，本工藝包只是初步的設(shè)計(jì)，期望能夠?yàn)樘烊焕w維素的清潔制漿集成技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化提供初步的參考。第2章文獻(xiàn)綜述第2.1節(jié)研究棉短絨清潔制漿工藝的意義纖維是形態(tài)學(xué)上的概念，是指一種長度與截面直徑之比較大、具有一定柔性和強(qiáng)度的細(xì)長物體。按原料進(jìn)行分類，纖維素通?？煞譃樘烊焕w維（包含植物纖維和動物纖維）和化學(xué)纖維（包括人造纖維和合成纖維）。植物纖維素原料品種繁多，大體上可分為兩類：木材纖維素原料（針葉木、闊葉木）和非木材纖維原料（竹類、禾草類、韌皮類、籽毛類等）。植物纖維是造紙工業(yè)的主要原料，許多植物纖維（如棉、麻類）也是紡織工業(yè)的重要原料，革制品工業(yè)也離不開植物纖維[1]。我國森林資源豐富，森林覆蓋面積只有國土總面積的12%，人均占有森林的面積更少。世界總計(jì)紙漿產(chǎn)量中木漿占95%以上，而我國只占26.14%。商品漿更少，而且紙漿技術(shù)發(fā)展緩慢，難以滿足國內(nèi)需求。我國禾草類制漿在世界上占有重要的地位，但其纖維較短，不能滿足一些高級紙張的要求。棉纖維在各種天然纖維素中，纖維素含量最高，纖維柔韌，細(xì)長，彈性好，強(qiáng)度好，抗稀酸、抗堿能力強(qiáng)[2]，為優(yōu)良的紡織原料。各種棉渣、紗頭、地弄花、棉短絨、破布等紡織行業(yè)下腳料與廢棄物均可用于造紙行業(yè)，一般高檔特種紙，如鈔票紙、證券紙以及高檔生活用紙等為達(dá)到特殊的要求，常用棉纖維為原料。我國是產(chǎn)棉大國，皮棉年產(chǎn)量最高達(dá)70600萬噸，棉短絨也有幾十萬噸，是不可忽視的優(yōu)質(zhì)長纖維資源。但在1949年以前，棉籽基本上不剝絨，新中國成立后才開始仿制鋸齒剝絨機(jī)，并逐步在全國各棉區(qū)推廣使用，隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，棉短絨的用途越來越廣。幾十年來我國化纖、造紙及纖維素衍生物等行業(yè)以及軍工部門都建立了棉短絨制漿廠。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2007年我國棉花產(chǎn)量約為760萬噸[3]，因此，利用棉短絨制漿具有重要的意義，但是棉短絨的剝絨生產(chǎn)還存在生產(chǎn)工藝不完善，技術(shù)力量不足等問題[4]，致使后續(xù)的制漿過程必須有嚴(yán)格的除雜。國務(wù)院《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》，引導(dǎo)企業(yè)采用先進(jìn)的節(jié)能新工藝、新技術(shù)和新設(shè)備，提高能源利用效率，促進(jìn)“十二五”期間節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。目前國內(nèi)棉短絨制漿采用傳統(tǒng)的高溫、高堿的蒸煮和含氯漂白工藝，制漿得率低，纖維降解嚴(yán)重，且污染嚴(yán)重，黑液色澤深，有機(jī)物濃度大，COD達(dá)5×104mg/L，pH高，治理困難，嚴(yán)重制約了我國棉短絨制漿的發(fā)展。因此，研究清潔制漿新工藝，解決污染問題，對我國棉短絨制漿業(yè)的發(fā)展，環(huán)境和水資源的保護(hù)具有重要意義。本文主要研究利用棉短絨制粘膠纖維用棉漿粕的生產(chǎn)清潔工藝，意在降低黑液濃度的情況下，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用，并提高制漿得率和制得的棉漿粕的性能。第2.2節(jié)棉短絨制漿的原材料介紹2.2.1棉短絨介紹棉短絨是棉籽剝?nèi)テっ藓笕愿街诿拮焉系亩探q[5]。其平均長度在2~6mm。每噸棉籽可剝?nèi)∶薅探q35~80kg。棉短絨是一種很純粹的纖維素材料，α-纖維素含量高達(dá)95%，其他雜質(zhì)含量較低（如表2·1），因此它的分離和精制較其他植物纖維容易，而且得率高，α-纖維素含量也高[6、7]。棉短絨是輕工業(yè)、軍工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)的重要物資[8]。表2·1棉短絨的化學(xué)組成組分組成未精制精制纖維素90~9198.5~98.6脂肪和蠟質(zhì)0.5~1.00.1~0.2果膠和多縮戊糖1.91~1.2木質(zhì)素3灰分1~1.50.18~0.3隨著時代的發(fā)展，我國的棉短絨分級標(biāo)準(zhǔn)也進(jìn)行了更新[9]，現(xiàn)在國家的新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(GB/T20223-2006)，棉短絨類別按纖維長度分，有一類絨、二類絨、三類絨三種。一類絨是指纖維手扯長度在13mm及以上的棉短絨，一般為頭道絨；二類絨是指纖維手扯長度在13mm以下，其中長3mm及以下的纖維質(zhì)量占纖維總質(zhì)量的58%及以下的棉短絨；三類絨是指纖維手扯長度在13mm以下，其中3mm及以下的纖維質(zhì)量占纖維總質(zhì)量的58%及以上的棉短絨，色澤呈白色、灰白色或棕色。棉短絨纖維粗短，成熟度比長纖維好，理化性能與細(xì)絨棉相同。棉短絨含有很多棉籽殼等雜質(zhì)，需在進(jìn)行反應(yīng)前將其除去。而其中的棉籽殼也是一些工業(yè)中的原材料[10]，可以充分利用。按國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T20223-2006）規(guī)定，一類絨的等級依據(jù)等級條件，對照實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)分為三級。各級實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)為各級的最低限，對照時如低于上一級標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)定為下一標(biāo)準(zhǔn)；低于三級標(biāo)準(zhǔn)的為級外。二、三類棉短絨根據(jù)成熟纖維百分率、硫酸不溶物、灰分、含鐵量和含脂率中最低一項(xiàng)定級；低于三類的為級外。一類絨等級條件見表2·2。二、三類棉短絨等級條件見表2·3、表2·4。表2·2一類絨的等級標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目色澤剝工質(zhì)量一級乳白色，稍帶有灰白或陰黃，稍有污染棉結(jié)、索絲較少二級色黃白或灰白，污染較多棉結(jié)、索絲較多三級黃白帶灰暗，夾有糟片，污染較多棉結(jié)、索絲較多表2·3二類絨的等級標(biāo)準(zhǔn)二類絨一級二級三級成熟纖維百分率/(%)≥807050硫酸不溶物/(%)≤3.568.5灰分/(%)≤1.31.82.2含鐵量/(mg/kg)≤250250250含脂量/(%)≤1.001.001.00表2·4三類絨的等級標(biāo)準(zhǔn)三類絨一級二級三級成熟纖維百分率/(%)≥807050硫酸不溶物/(%)≤5.07.09.0灰分/(%)≤1.622.4含鐵量/(mg/kg)≤250250250含脂量/(%)≤1.001.001.00檢驗(yàn)方法，一類絨用感官對照實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)定級。二、三類絨用化學(xué)溶劑定級。包裝用棉布或麻布，每包重量75kg~100kg；棉包密度為250kg/m3~400kg/m3，搬運(yùn)存放必須保持清晰完整，防止混類、混級、混批。一般制造棉絨漿粕不用一道短絨，或很少用一道短絨，而用二道、三道短絨。由于棉短絨含有棉籽殼等碎片，故呈暗灰色[11]。棉短絨在國防工業(yè)中、造紙工業(yè)中、醫(yī)藥工業(yè)中、食品工業(yè)中、日用化妝品中、石油工業(yè)中、裝潢工業(yè)中和影像工業(yè)及其他工業(yè)都有大量的應(yīng)用[12]。2.2.2氫氧化鉀介紹(1)性質(zhì)氫氧化鉀，化學(xué)式為KOH，分子量為56.1。白色斜方晶體，工業(yè)品為白色或淡灰色的塊狀或棒狀。相對密度為2.044，熔點(diǎn)為360.4，沸點(diǎn)為1320~1324℃。易溶于水，水溶液呈強(qiáng)堿性，水中溶解度110g/100mL(25℃)，溶解時放出大量的熱；也溶于乙醇，不溶于醚。屬強(qiáng)堿，腐蝕性強(qiáng)，吸水性極強(qiáng)。吸收CO2逐漸變?yōu)镵2CO3，其性質(zhì)與燒堿相似，是基礎(chǔ)化工原料之一。(2)質(zhì)量指標(biāo)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T-1919-2010如表2·5：表2·5氫氧化鉀國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目固體Ⅰ類固體Ⅱ類液體優(yōu)等品一等品一等品合格品一等品合格品氫氧化鉀（KOH）/%≥95.090.090.088.048.045.0碳酸鉀（K2CO3）/%≤1.01.21.5氯化物（以Cl計(jì)）/%≤0.010.021.0鐵（Fe）/%≤0.0010.0020.050.07--硫酸鹽（以QUOTE計(jì)）/%≤0.050.05硝酸及亞硝酸鹽（以N計(jì)）/%≤0.0010.002鈉（Na）/%≤1.01.02.02.01.51.5氯酸鉀(KClO3)/%≤0.1注：用戶對硫酸鹽和鈉兩項(xiàng)指標(biāo)無要求時，可不控制。I類為離子膜法，Ⅱ類為隔膜法。化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3688-2000如表2·6：表2·6氫氧化鉀的化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)名稱優(yōu)等品一等品氫氧化鉀（KOH）/%≥95.090.0碳酸鉀（K2CO3）/%≤0.50.5氯化物（以Cl計(jì)）/%≤0.0050.005鐵（Fe）/%≤0.00050.0005硫酸鹽（以QUOTE計(jì)）/%≤0.0050.005硝酸及亞硝酸鹽（以N計(jì)）/%≤0.00050.0005鈉（Na）/%≤0.80.8磷酸鹽（以PO4計(jì)）/%≤0.0050.005硅酸鹽（SiO3）/%≤0.010.01鋁（Al）/%≤0.0020.002鈣（Ca）/%≤0.0050.005鎳（Ni）/%≤0.00050.0005重金屬（以Pb計(jì)）/%0.0020.002(3)用途在本工藝中，期望用KOH代替NaOH進(jìn)行羥基自由基活性氧藥劑的制備，這樣產(chǎn)生的黑液進(jìn)行一定處理后可以作為鉀肥使用，使本工藝達(dá)到零排放，實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。但考慮到KOH的價格較貴，因此，需要進(jìn)一步進(jìn)行驗(yàn)證。(4)安全性對組織有燒灼作用，可溶解蛋白，形成堿性變性蛋白。溶液或粉塵濺到皮膚上，尤其濺到黏膜，可產(chǎn)生軟痂。溶解濃度越高，溫度越高，作用越強(qiáng)。濺入眼內(nèi)，不僅可損傷角膜，而且能使眼深部組織損傷。最高容許濃度為0.5mg/m3。工作時應(yīng)防止觸及皮膚和眼睛，如不慎觸及時，可用流水洗滌受損部位，然后濕敷5%的醋酸、酒石酸、鹽酸或檸檬酸溶液；如濺入眼內(nèi)，應(yīng)用流水或生理鹽水仔細(xì)緩慢洗滌10~30分鐘，然后點(diǎn)入2%的奴佛卡因或0.5%的地卡因溶液。操作時應(yīng)穿由結(jié)實(shí)布制作的工作服，帶橡膠手套、袖套、圍裙，穿膠鞋等勞保用品，手上易涂敷中性和疏水軟膏。固體塊狀產(chǎn)品用鐵桶包裝，桶上應(yīng)有明顯的“腐蝕性物品”標(biāo)志。固體產(chǎn)品，每桶凈重50kg、100kg或150kg。液體產(chǎn)品用槽車裝運(yùn)，每槽車裝3.5t。固體片狀氫氧化鉀內(nèi)包裝采用聚乙烯塑料袋，中層用聚丙烯涂膜編織袋，外包裝用聚丙烯塑料編織袋，每袋凈重40kg；固體片狀亦可用聚乙烯塑料袋內(nèi)包裝，外包裝用全開口的鐵桶包裝，每桶凈重50kg或100kg。屬無機(jī)堿性腐蝕物品，危規(guī)編號：GB8.2類82002。UNNO.1813；IMDGCODE8214頁，8.2類。易貯放在通風(fēng)、干燥庫房內(nèi)，容器要密封。貯運(yùn)過程中，應(yīng)與酸類隔離，應(yīng)防雨淋，勿曝露空氣中，勿與酸、水等接觸。遠(yuǎn)離易燃物品，以防止引起燃燒。失火時，宜用砂土撲救，防止用水直沖物品[13]。2.2.3過氧化氫介紹(1)性質(zhì)結(jié)構(gòu)式H2O2，是含有極性鍵和非極性鍵的極性分子，其結(jié)構(gòu)式為H-O-O-H，分子量為34.016。純H2O2是一種淡藍(lán)色的黏稠液體，它的極性比H2O強(qiáng)，密度隨溫度變化正常，可以與水任意比例互溶，3%的H2O2水溶液在醫(yī)藥上成為雙氧水，有消毒殺菌的作用。過氧化氫能以任意比例與水混合，其分子間因具有較強(qiáng)氫鍵，故在液態(tài)、固態(tài)中存在締合分子而使之具有較高的熔點(diǎn)（272K）和沸點(diǎn)（423K），相對密度1.438（20/4℃），溶于水、醇、醚，不溶于石油醚。過氧化氫的化學(xué)性質(zhì)有：=1\*GB3①弱酸性=2\*GB3②氧化性（還原產(chǎn)物為H2O，不會引入新的雜質(zhì)）；=3\*GB3③還原性（氧化產(chǎn)物為O2）；=4\*GB3④不穩(wěn)定性有資料顯示，純的過氧化氫相當(dāng)穩(wěn)定，H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%的濃雙氧水在500℃時每小時僅有0.001%的H2O2分解。光照、加熱及一些重金屬離子能加速它的分解。注：=1\*GB3①過氧化氫既有氧化性又有還原性，其中以氧化性為主。=2\*GB3②過氧化氫遇到氫氧化劑時顯還原性，發(fā)生氧化反應(yīng)。遇到強(qiáng)還原劑時，發(fā)生還原反應(yīng)。=3\*GB3③過氧化氫在發(fā)生氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)時，其本身都不給環(huán)境造成雜質(zhì)。因此，過氧化氫是某些物質(zhì)制備和除雜時較為理想的還原劑和氧化劑。(2)質(zhì)量指標(biāo)工業(yè)級過氧化氫標(biāo)準(zhǔn)表2·7工業(yè)級過氧化氫質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)名稱27.5%規(guī)格30%規(guī)格35%規(guī)格50%規(guī)格H2O2/%≥27.5303550游離酸（以H2SO4計(jì)）/%≤0.040.040.040.04不揮發(fā)物/%≥0.080.080.080.08穩(wěn)定物/%≥97.097.097.097.0總碳（以C計(jì)）/%≤0.030.0250.0250.035硝酸鹽（以NO3）計(jì)/%≤0.020.020.020.025國家標(biāo)準(zhǔn)GB1616-2003表2·8過氧化氫國家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)名稱27.5%優(yōu)等品27.5%合格品30%35%50%70%H2O2/%≥27.527.530355070游離酸（以H2SO4計(jì)）/%≤0.040.050.040.050.080.04不揮發(fā)物/%≥0.080.100.08穩(wěn)定物/%≥97.090.097.097.093.097.0總碳（以C計(jì)）/%≤0.030.040.0250.0250.0350.05硝酸鹽（以NO3）計(jì)/%≤0.020.020.020.020.0250.03(3)過氧化氫用途過氧化氫是重要的氧化劑、漂白劑。主要用于棉織物及其他織物漂白；紙漿的漂白及脫墨；有機(jī)和無機(jī)過氧化物的制造；有機(jī)合成和高分子合成；有毒廢水的處理；食品行業(yè)中作漂白劑、氧化劑、淀粉變形劑、防腐劑以及紙塑無菌包裝材料在包裝前的殺菌和無菌灌裝機(jī)生產(chǎn)線之用；電子行業(yè)中主要用作集成電路板上含金屬部分表面的腐蝕和硅晶與集成電路的清洗。(4)安全性在有酸存在下較穩(wěn)定，有腐蝕性、毒害性，10%以上濃度的過氧化氫接觸皮膚，在表皮上發(fā)生白斑并伴有疼痛，高濃度過氧化氫能使有機(jī)物燃燒，與二氧化錳相互作用能引起爆炸。25%以上則引起疼痛和形成水泡而發(fā)生劇烈化學(xué)燒傷，進(jìn)入眼中則引起劇烈疼痛，損傷角膜，嚴(yán)重時甚至失明，吸入260mg/m3濃度的過氧化氫蒸汽引起支氣管炎，肺氣腫甚至死亡，車間允許最高濃度為3mg/m3。工作接觸時要穿防護(hù)衣，帶聚乙烯或聚氯乙烯制的手套和聚合材料制的透明防護(hù)眼鏡和面具。如觸及皮膚或?yàn)R入眼睛用溫水沖洗。雙氧水屬5.1類氧化劑，有強(qiáng)氧化性，雖本身不可燃，但分解時產(chǎn)生的氧氣能強(qiáng)烈的助燃，與易燃物、有機(jī)物接觸后會引起爆炸，撞擊、摩擦和震動時有燃燒爆炸的危險。濃度大于40%的雙氧水有腐蝕性。過氧化氫屬于一級無機(jī)酸性腐蝕性物品。危規(guī)編號：91038。應(yīng)貯存在陰涼、清潔、通風(fēng)的庫房中。本品不宜久貯，平時應(yīng)加強(qiáng)檢查，發(fā)現(xiàn)漏桶及時更換，如遇墊倉木冒煙，應(yīng)立即將冒煙物搬出倉外，或用水澆。失火時，可用水、干砂或二氧化碳滅火器撲救。第2.3節(jié)產(chǎn)品棉絨漿介紹及應(yīng)用2.3.1粘膠纖維用棉漿粕的質(zhì)量指標(biāo)棉短絨作原料生產(chǎn)出的棉漿粕按生產(chǎn)用途分為粘膠長絲用棉漿粕和粘膠短纖維用棉漿粕兩大類，粘膠纖維用漿有嚴(yán)格的要求，粘膠長絲用棉漿粕的性能和指標(biāo)值應(yīng)符合表2·9規(guī)定，粘膠短纖維用棉漿粕的質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合表2·10規(guī)定。制漿過程中各種因素都會對漿粕的物理化學(xué)性能產(chǎn)生影響[14]，因此必須嚴(yán)格執(zhí)行FZT51001-2009粘膠纖維用漿粕標(biāo)準(zhǔn)。表2·9粘膠長絲用棉漿粕性能項(xiàng)目和指標(biāo)值項(xiàng)目一等品二等品三等品動力粘度/mPa·sM1±0.8M1±1.0M1±1.2甲種纖維素/%≧96.596.095.5灰分(725℃)/%≦0.070.090.12鐵含量/(mg/kg)≦141823白度/%≧828180小塵埃(0.05mm3～3.0mm3，絕干量)/(mm3/kg)≦80120160大塵埃(>3.0mm3,絕干量)/(個/kg)≦0.71.42.1吸堿值/%550~700530~720500~750定量/(kg/m3)長網(wǎng)700±100圓網(wǎng)500±100注：M1由供需雙方協(xié)商確定表2·10粘膠短纖維用棉漿粕質(zhì)量指標(biāo)項(xiàng)目一等品二等品三等品動力粘度/mPa·sM1±0.7M1±0.9M1±1.3甲種纖維素/%≧93.092.592.0灰分(725℃)/%≦0.10.120.15鐵含量/(mg/kg)≦202530白度/%≧827978小塵埃(0.05mm3～3.0mm3，絕干量)/(mm3/kg)≦140180240大塵埃(>3.0mm3,絕干量)/(個/kg)≦1.51.82.5吸堿值/%500480450反應(yīng)性能/s≦100250定量/(kg/m3)長網(wǎng)700±100圓網(wǎng)500±100注：M1由供需雙方協(xié)商確定2.3.2粘膠纖維的用途及性質(zhì)(1)粘膠纖維的性質(zhì)隨著粘膠纖維制造工藝的改進(jìn)[15]，粘膠纖維的物理化學(xué)性能也在逐步提高，主要粘膠纖維的物理化學(xué)性能如表2·11：表2·11粘膠纖維性質(zhì)物理化學(xué)性能粘膠短纖維粘膠長絲強(qiáng)度（克/旦）干2.5~3.11.7~1.3濕1.4~2.00.8~1.2干濕強(qiáng)力比（%）60~6545~55勾結(jié)強(qiáng)度（克/旦）1.2~1.83.0~4.1打結(jié)強(qiáng)度（克/旦）1.2~1.71.4~2.0伸長率（%）干16~2218~24濕21~2924~35伸長彈性度（伸長3%時，%）55～8060~80楊氏模數(shù)克/旦30～7065~85公斤/毫米2400～950850~1150比重1.50~1.52含水率（%）公定11.0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)20℃65%RH12.0~14.0其他狀態(tài)20℃，20%RH:4.5~6.5；20℃，95%RH:25.0~30.0熱的影響軟化，不熔化。在260～300℃變色分解堿的影響在強(qiáng)堿中發(fā)生膨脹，強(qiáng)力下降，但在2%NaOH溶液中強(qiáng)力幾乎不下降酸的影響在熱稀酸、冷濃酸中強(qiáng)力下降且分解耐氣候性（在室外）強(qiáng)力稍微降低其他化學(xué)藥品的影響受強(qiáng)氧化劑腐蝕，但用次氯酸鹽、過氧化物漂白無損傷溶劑的影響（一般溶劑系指乙醇、醚、苯、丙酮、汽油）在一般溶劑中不溶解；在銅氨溶液、銅乙二胺溶液中溶解一般所用染料直接、還原、鹽基性、媒染、硫化、反應(yīng)性染料，以及冰染料和涂料(2)粘膠纖維的用途粘膠短纖維在國外的常規(guī)紡織品方面的使用日益減少，而轉(zhuǎn)向非織造織物領(lǐng)域，其中包括室內(nèi)用布、裝飾用布、醫(yī)院及其他衛(wèi)生機(jī)構(gòu)用布、上衣服裝的填料布，以及工業(yè)用布，在國內(nèi)主要用于與棉或羊毛混紡，織成各種織物，用于內(nèi)衣、外衣、桌布、窗簾等，部分作成毛線。粘膠長絲在國外主要用于服裝夾里布，在國內(nèi)主要用于服裝夾里布、被面等各種綢緞[11]。第2.4節(jié)棉短絨制棉絨漿的反應(yīng)原理2.4.1纖維素的反應(yīng)原理(1)纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)纖維素本身是一種多糖，基本基環(huán)是D-葡萄糖，精確地說是失水-D-葡萄糖C6H10O5（葡萄糖殘基），基環(huán)間以β-1,4-（半縮醛）聯(lián)接的線狀化合物，其結(jié)構(gòu)式如下圖[16]：圖2·1纖維素的分子鏈結(jié)構(gòu)式(2)纖維素的堿性降解在一般情況下，纖維素的配糖鍵對堿是穩(wěn)定的。制漿過程中，隨著蒸煮溫度的升高和木素的脫除，纖維素會發(fā)生堿性降解。纖維素的堿性降解主要為堿性水解和剝皮反應(yīng)。=1\*GB3①堿性水解纖維素的配糖鍵在高溫的條件下，尤其是大部分木素已脫除的高溫條件下，纖維素會發(fā)生堿性水解。與酸性水解一樣，堿性水解使纖維素的部分配糖鍵斷裂，產(chǎn)生新的還原性末端基，聚合度降低。纖維素堿性水解的程度與用堿量、蒸煮溫度、蒸煮時間等相關(guān)，其中溫度的影響最大。當(dāng)溫度較低時，堿性水解應(yīng)甚微，溫度越高，水解越強(qiáng)烈。=2\*GB3②剝皮反應(yīng)剝皮反應(yīng)是指在堿性條件下，纖維素具有還原性的末端基一個個掉下來使纖維素大分子逐步降解的過程。反應(yīng)式如圖2·2反應(yīng)I反應(yīng)Ⅱ圖2·2纖維素的堿性降解反應(yīng)反應(yīng)I.剝皮反應(yīng)反應(yīng)Ⅱ.終止反應(yīng)生成的異變糖酸有以下兩種構(gòu)型α-異變糖酸β-異變糖酸反應(yīng)I的解釋如下：（a）→（b）醛酮糖互變；（b）→（c）酮式變成烯醇式；（c）→（d）β-烷氧基消除反應(yīng)，苷鍵斷開，脫出了一個端基；（d）→（e）互變異構(gòu)，形成二羰基衍生物；（e）→（f）異構(gòu)化，形成異變糖酸（f）。這樣，在單根纖維素分子鏈上大約要損失50個葡萄糖單元，直至纖維素末端轉(zhuǎn)化成偏變糖酸基的穩(wěn)定反應(yīng)而終止反應(yīng)，反應(yīng)Ⅱ可以解釋如下：（g）→（h）醛式變烯醇式；（h）→（i）脫去一分子水，形成C2和C3之間的烯醇式結(jié)構(gòu)；（i）→（j）烯醇式變成酮式；（j）→(k)酮基與H2O加成，生成同碳二元醇后進(jìn)行分子重排。（k）所形成的纖維素的末端基為偏變糖酸，它具有以下兩種形式α-偏變糖酸末端基纖維素β-偏變糖酸末端基纖維素由于纖維素的末端基不存在醛基，不能再產(chǎn)生剝皮反應(yīng)，降解因此而終止。剝皮反應(yīng)的速率與終止反應(yīng)速率是不同的，前者較后者大，因此，在堿法蒸煮時總是存在剝皮反應(yīng)，其結(jié)果導(dǎo)致纖維素聚合度下降，漿粕得率低，故在蒸煮后期尤其注意不要過分延長時間以至制漿得率和強(qiáng)度下降。(3)纖維素的氧化降解纖維素葡萄糖基環(huán)的C2、C3、C6位的游離羥基以及C1位的還原性末端基易被空氣、氧氣、漂白劑等氧化劑所氧化，在分子鏈上引入醛基、酮基或羧基，使功能基改變。氧化劑與纖維素作用的產(chǎn)物成為氧化纖維素。氧化纖維素的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)和原來的纖維素不同，隨使用的氧化劑的種類和條件而定。在大多數(shù)情況下，隨著羥基的被氧化，纖維素的聚合度下降。纖維素的氧化方式有兩種：選擇性氧化和非選擇性氧化。氧化纖維素按所含基團(tuán)分為還原型氧化纖維素（以醛基為主）和酸型氧化纖維素（以羧基為主），其共有的性質(zhì)是：氧的含量增加，聚合度和強(qiáng)度降低。這兩種氧化纖維素的主要差別在于酸型氧化纖維素具有離子交換性質(zhì)，而還原型氧化纖維素對堿不穩(wěn)定。2.4.2木素的反應(yīng)原理(1)木素的化學(xué)結(jié)構(gòu)木素作為植物體內(nèi)普遍的一類高聚物，是支撐植物生長的主要物質(zhì)，其同纖維素和半纖維素一起構(gòu)成纖維素纖維。其與以半纖維素為主的碳水化合物生成木素-碳水化合物綜合體存在于植物細(xì)胞壁中，給造紙工業(yè)的制漿和漂白帶來很大的難度。因此，為使生產(chǎn)出的棉漿粕滿足質(zhì)量指標(biāo)，必須除去棉短絨所含的木質(zhì)素[17、18]。為此，人們進(jìn)行了大量的研究以探求木素在植物生長過程中的形成機(jī)理及其與碳水化合物的結(jié)合情況。到目前為止，大多數(shù)研究者認(rèn)為木素主要是由愈瘡木基型、紫丁香基型和對羥苯基型結(jié)構(gòu)單元（如圖2·3）聚合而成的高分子化合物。圖2·3木素結(jié)構(gòu)單元木素結(jié)構(gòu)的主要鏈接方式有：縮合型和非縮合型、β-O-4連接單元、β-5連接、β-1連接單元、聯(lián)苯結(jié)構(gòu)、4-O-5連接單元、β-β連接單元、β-6連接單元和β-2單元和其他連接方式。(2)木素在堿液中的反應(yīng)在高溫條件下，植物原料中的木素與氫氧化鈉水溶液反應(yīng)，木素中的多種醚鍵受親核試劑OH—的作用而發(fā)生水解降解，主要反應(yīng)包括：酚型α-芳基醚結(jié)構(gòu)基團(tuán)的反應(yīng)、酚型α-烷基醚結(jié)構(gòu)基團(tuán)的反應(yīng)、β-芳基醚結(jié)構(gòu)的反應(yīng)、甲基芳基醚結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，添加蒽醌時的反應(yīng)等等。簡單概括來說，植物纖維原料在蒸煮過程中，木素與堿反應(yīng)包括：=1\*GB3①通過木素大分子中酚型α-芳基醚鍵的斷裂，酚型α-烷基醚鍵的斷裂，非酚型結(jié)構(gòu)基團(tuán)在α-碳原子上連有-OH基的β-芳基醚鍵的斷裂和苯環(huán)上芳基甲基醚鍵的斷裂，導(dǎo)致新的酚羥基的生成。由于酚羥基具有弱酸性，對氫氧化鉀具有親和力，實(shí)際上是增加了木素的親液基團(tuán)，并能使反應(yīng)繼續(xù)下去。=2\*GB3②上述4種醚鍵斷裂的同時，還伴隨著脫芳基、脫烷基、脫甲醛等反應(yīng)，使木素分子逐步降解而溶出，其中以非酚型結(jié)構(gòu)的β-芳基醚鍵的斷裂的脫芳基反應(yīng)為引起木素降解的主要反應(yīng)。但此反應(yīng)只是在α-位有醇羥基的情況下才出現(xiàn)。=3\*GB3③當(dāng)有蒽醌存在時，蒽醌促進(jìn)了β-芳基醚鍵的斷裂，加速了木素的溶出，同時保護(hù)了碳水化合物。(3)木素與過氧化氫的反應(yīng)過氧化氫是優(yōu)良的漂白劑之一，其在溶液中的離解反應(yīng)為增加pH，則HOO-增加，漂白能力增加，所以，通常過氧化氫是在堿性條件下進(jìn)行。過氧化氫的漂白作用靠H2O2離解產(chǎn)生的HOO-使?jié){液的發(fā)色基團(tuán)脫色。過氧化氫與木素的反應(yīng)概括為以下三個方面：木素結(jié)構(gòu)單元苯環(huán)的反應(yīng)、木素結(jié)構(gòu)單元苯環(huán)的反應(yīng)和木素結(jié)構(gòu)單元苯環(huán)和側(cè)鏈同時碎解的反應(yīng)。木素和過氧化氫的反應(yīng)，過氧化氫主要消耗在醌型結(jié)構(gòu)的氧化和木素酚型結(jié)構(gòu)的苯環(huán)及含有羰基和具有α-、β-烯醛結(jié)構(gòu)的側(cè)鏈的氧化上。其反應(yīng)結(jié)果，使側(cè)鏈斷開并導(dǎo)致芳香環(huán)氧化破裂，最后形成一系列的二元羧酸和芳香酸。同時，苯核上還發(fā)生脫甲基反應(yīng)。反應(yīng)過程中，木素中一些帶色的基團(tuán)如對醌、鄰醌和側(cè)鏈的共軛雙鍵等被氧化斷裂而成為無色基團(tuán)，從而使?jié){液漂白。(4)木素與氧的反應(yīng)分子氧作為漂白劑，主要是利用分子氧的兩個未成對的電子對有機(jī)物具有強(qiáng)烈的反應(yīng)傾向，從而發(fā)生游離基反應(yīng)。分子氧與木素的反應(yīng)，實(shí)際上都屬于游離基反應(yīng)，在堿性介質(zhì)中分子氧引起對酚型和烯醇式木素結(jié)構(gòu)單元的自動氧化所形成的負(fù)離子的親電攻擊。在氧漂白中，木素結(jié)構(gòu)的自偶氧化反應(yīng)生成HOO-，作為一種親核試劑，可以被加成到羰基和共軛羰基結(jié)構(gòu)上[19]。第2.5節(jié)棉短絨制漿工藝的研究現(xiàn)狀近幾年，國內(nèi)外對棉短絨制漿工藝進(jìn)行了改進(jìn)，棉絨漿的性能有了很大的提高[20]。制漿工藝主要出現(xiàn)了氧堿法、堿-過氧化氫法、過氧化氫強(qiáng)化的氧堿法和連續(xù)法制漿等低污染的制漿工藝，對于解決棉短絨制漿過程中存在的得率低、污染嚴(yán)重等問題取得了很大的進(jìn)步。下面將介紹近幾年來棉短絨制漿工藝取得的進(jìn)步。2.5.1燒堿法制漿工藝棉短絨在蒸煮前要進(jìn)行原料的凈化，原料首先進(jìn)行除皮、除塵等使含雜率低于3%。然后用堿液進(jìn)行浸漬，濾去過量的堿液，再裝入蒸煮器中進(jìn)行蒸煮。典型棉短絨燒堿法制漿工藝條件如下：用堿量%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）10~15液比3:1~6:1蒸煮溫度℃140~170蒸煮時間h2~5采用傳統(tǒng)的高溫、高堿和較長時間保溫的蒸煮方法雖然能夠達(dá)到粘膠纖維用棉漿粕的質(zhì)量指標(biāo)，但纖維的損失和降解嚴(yán)重，是棉漿的得率低，由于果膠與堿反應(yīng)生成的物質(zhì)會吸附在纖維表面，使?jié){的白度降低。同時，傳統(tǒng)的制漿工藝污染嚴(yán)重，黑液有機(jī)物濃度大，CODCr超過5×104mg/L，pH高達(dá)13以上，色澤深，難以治理回收。2.5.2氧堿法制漿工藝與木片和草片相比，棉短絨的結(jié)構(gòu)疏松，有利于氧氣的擴(kuò)散和滲透，且氧氣容易制得，價格便宜，因此棉短絨制漿適合用氧堿法的工藝。氧堿法制漿工藝的參數(shù)如下：用堿量%5.0~15.0液比4:1蒸煮溫度℃120~150蒸煮時間min120~180氧氣壓力MPa0.5~0.6在堿性條件下，氧氣會對纖維發(fā)生強(qiáng)降解作用，因此，要加入氫氧化鈉和碳酸鎂作保護(hù)劑，取得了很好的效果。與傳統(tǒng)的燒堿法相比，氧堿法在得率、白度和聚合度方面都有了很大的提高，尤其白度達(dá)到了76.3%，無需用氯漂白。污染程度也有很大的降低，COD和BOD都降低了50%左右，pH也有了很大的降低。氧堿法是一種低污染的棉短絨制漿工藝[21]。2.5.3堿-過氧化氫法制漿工藝20世紀(jì)80年代，保定鈔票廠首家引進(jìn)棉短絨堿-過氧化氫法制漿技術(shù)和相關(guān)設(shè)備。其工藝條件如下：用堿量%2~6過氧化氫用量%1~4液比5:1最高溫度℃92~120助劑%0.5~4.0（NaSiO3、MgSO4、EDTA）堿-過氧化氫法制漿工藝，得到的黑液中CODCr含量為1.5×104~3.0×104mg/L，有機(jī)物含量明顯減少，pH值9.5~12，黑液為棕黃色，容易治理，產(chǎn)生的棉漿白度高，后續(xù)可采用過氧化氫漂白，避免了用含氯物質(zhì)漂白產(chǎn)生二噁英等致癌物[22]。添加各種添加劑對棉短絨NaOH-H2O2法制漿效果較好，白度和得率都有顯著提高，均勻度也較好，這些添加劑有Na2SiO3、MgSO4、EDTA、CaCl2等[23]；棉短絨堿-過氧化氫制漿與堿法制漿高溫蒸煮比較：紙漿得率提高10%以上，白度增加近20度，蒸煮溫度低，可節(jié)省蒸汽，棉漿的柔軟性好，耐折度高，而且廢水中化學(xué)需氧量減少80%[24]。2.5.4過氧化氫強(qiáng)化的氧堿法制漿工藝氧堿法和堿-過氧化氫法制漿工藝，所產(chǎn)生的污染少，且能夠值得滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的棉漿粕，但也存在一些問題。氧堿法中氧氣的溶解性差，致使蒸煮不均勻，影響漿粕質(zhì)量；堿-過氧化氫法中過氧化氫容易受到雜質(zhì)和反應(yīng)條件的影響而分解，因此對原料和反應(yīng)條件要求比較嚴(yán)格。綜合這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，研究出了過氧化氫強(qiáng)化的氧堿法制漿工藝[25]。工藝條件如下：用堿量%8~12過氧化氫用量%1~2氧氣壓力MPa0.5最高溫度℃120保溫時間min60~120助劑%0.5（NaSiO3、MgSO4、EDTA）過氧化氫強(qiáng)化的氧堿法制漿工藝中主要影響因素是H2O2用量、NaOH用量[26]。過氧化氫強(qiáng)化的氧堿法制漿工藝，綜合了氧堿法和堿-過氧化氫工藝的優(yōu)點(diǎn)，黑液有機(jī)物含量低，便于治理，漿粕的得率、白度和各項(xiàng)指標(biāo)也有很大的提高，而且避免了上述兩種方法的不足，是棉短絨制漿工藝取得的很大的進(jìn)步。2.5.5連續(xù)法制漿工藝近幾年，我國在連續(xù)蒸煮漂白工藝上取得了一些成就，經(jīng)Bivis處理所得的棉漿粕的質(zhì)量能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，提高了產(chǎn)量，降低了能耗，且減少了污染[27]，是清潔制漿工藝的發(fā)展趨勢。2.5.6棉短絨紙漿工藝的比較上述清潔制漿工藝都是在傳統(tǒng)的燒堿法工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，與燒堿法相比，制得的棉漿粕得率、白度和強(qiáng)度等質(zhì)量指標(biāo)都有很大的提高；蒸煮溫度降低，減少了過程所用能耗，減少了制漿過程中的污染，降低了黑液中的有機(jī)物含量，并且降低了黑液治理的難度；但制漿工藝為間歇操作，存在棉漿粕質(zhì)量不均勻，液比較大，高溫和反應(yīng)時間較長；產(chǎn)生大量黑液，且黑液的COD較高；次氯酸鈉漂白，產(chǎn)生高致癌物二噁英。因此，我們設(shè)計(jì)了一種清潔制漿工藝，期望能夠解決制漿過程污染嚴(yán)重和能耗大的問題。年產(chǎn)三萬噸的清潔制漿工藝流程設(shè)計(jì)，需要對該流程的各環(huán)節(jié)的安全、投資、環(huán)保等綜合考慮[28]，再細(xì)致工藝流程所需的設(shè)備、管路、儀表控制、配件和材料，都需要我們計(jì)算、選擇和設(shè)計(jì)，各種設(shè)備的布局安排需要我們自己處理，經(jīng)過該工藝流程產(chǎn)生的棉絨漿，還必須經(jīng)過各種檢測[29]，達(dá)到我們制備棉漿粕的標(biāo)準(zhǔn)，這整個過程的每處細(xì)節(jié)都將是對我們的一項(xiàng)重大的考驗(yàn)。第3章粘膠纖維用棉漿粕清潔工藝的設(shè)計(jì)第3.1節(jié)棉短絨清潔制漿工藝設(shè)計(jì)針對傳統(tǒng)工藝存在的各種問題，我們經(jīng)過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確定了一種新的工藝流程。圖3·1制漿單元的工藝流程本清潔制漿工藝流程與傳統(tǒng)的工藝流程相比，在產(chǎn)品性能、能耗、污染、資源利用等各方面都有很大的改進(jìn)。主要創(chuàng)新點(diǎn)有四個：(1)減少液比，降低了能耗?？紤]過氧化氫在制漿過程中所起的重要的氧化及漂白作用，但費(fèi)用較高的因素，我們的新工藝將自己設(shè)計(jì)電化學(xué)設(shè)備，利用電化學(xué)方法，生產(chǎn)羥基自由基活性氧與堿液的混合藥液，既降低了過氧化氫原料的成本，又提高了藥液中的藥劑電勢，在達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的前提下，液比減少為1~1.2，大大減少了蒸煮液體量，降低了該過程的能耗。(2)采用連續(xù)蒸煮工藝，提高棉漿粕的性能。傳統(tǒng)棉漿粕生產(chǎn)過程均采用間歇的蒸煮工藝，出口物料是具有不同停留時間的混合物。由于藥劑與原料混合不均勻，原料在蒸煮器中的停留時間不同和原料加熱的先后順序不同，造成了生產(chǎn)的產(chǎn)品分子量分布較寬，質(zhì)量不均勻。針對上述間歇操作帶來的產(chǎn)品分子量分布較寬的問題，我們考慮采取平推流的模型，即連續(xù)管式蒸煮反應(yīng)器，這樣，物料在管內(nèi)所受的溫度和停留時間在理論上均完全相同（實(shí)際操作中存在很小部分的返混問題），就解決了產(chǎn)品分子量分布較寬的問題，實(shí)現(xiàn)了性能的均勻性。(3)黑液得到充分利用，實(shí)現(xiàn)了零排放的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。老工藝由于液比較大和工藝不成熟等原因，產(chǎn)生的黑液量非常大，有機(jī)物濃度也較高，很難治理，而且治理費(fèi)用對于生產(chǎn)企業(yè)有時大到難以承受。為了解決這個問題，降低環(huán)境污染，提高資源的有效利用率，我們設(shè)想將堿液由KOH代替NaOH，黑液經(jīng)過多效蒸發(fā)濃縮后，可以作為鉀肥利用，提高了資源的利用率，并且洗漿用水經(jīng)過處理后回用，實(shí)現(xiàn)了零排放的循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)模式。(4)浸漬器采用帶式輸送。老工藝均采用螺旋輸送機(jī)或者高效螺旋壓榨浸漬機(jī)，輸送濕料的電耗非常大，而且浸漬速率比較慢。浸漬器的作用主要是使原料與藥劑充分混勻，及藥劑要充分的浸漬到原料中。為了提高浸漬速率，根據(jù)速率=推動力/阻力，我們采用擠壓的方式提高推動力，在藥劑中加入表面活性劑減少阻力，從而提高了浸漬速率。帶式浸漬器是濕料夾在兩個傳送帶間輸送，并經(jīng)過兩個滾輪的擠壓和輸送過程中的震蕩，大大提高了浸漬速率，并且?guī)捷斔团c螺旋輸送相比，電耗降低了90%以上。通過上面四處的主要創(chuàng)新點(diǎn)的改進(jìn)，新工藝的液比從3~5降低到1~1.2，蒸煮溫度從165℃~170℃降低到120℃~140℃，蒸煮時間從7h~8h減少到1.5h，難以治理且量很大的黑液變?yōu)榭梢岳玫拟浄?。年產(chǎn)三萬噸的清潔制漿工藝流程的設(shè)計(jì)，期望能夠解決現(xiàn)有工藝存在的黑液量大，有機(jī)物濃度高，難以治理；溫度高，棉漿粕質(zhì)量不均勻，能耗高等各種問題，為我國天然纖維素的清潔制漿集成技術(shù)產(chǎn)業(yè)化起到示范和帶動的作用。第3.2節(jié)制藥機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)1.制藥部分的反應(yīng)原理生產(chǎn)裝置的核心部分是一個電催化膜反應(yīng)器（如圖3·2），它是利用國際上燃料電池的前沿技術(shù)制備高效電催化膜電極，該反應(yīng)器集反應(yīng)與分離為一體，工藝簡單，自動連鎖保護(hù)，安全可靠，反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)物濃度在一定范圍內(nèi)可控，對環(huán)境友好，生產(chǎn)過程無三廢排放，屬于原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)。陽極和陰極反應(yīng)如下：陽極：2OH－H2O+1/2O2+2e陰極：H2O+O2+2eHO2－+OH－總反應(yīng)：OH－+1/2O2HO2－圖3·2電催化膜反應(yīng)器簡圖反應(yīng)器本身是一個電解池，在電場作用，Na＋從一個固定負(fù)電荷向下一個負(fù)電荷遷移，以這種方式透過離子膜從電解槽的陽極室進(jìn)入陰極室。陰極中氧在電場和催化劑作用下還原成羥基自由基活性氧（活性氧,以下同）水溶液，同時生成OH－離子，得到產(chǎn)物為堿性的活性氧水溶液。陽離子交換膜是反應(yīng)器的核心部件之一，其特征是對OH－具有排斥作用，使之不能通過交換膜到達(dá)陰極反應(yīng)區(qū)。該化學(xué)過程陰極所產(chǎn)生的羥基自由基活性氧和堿液的混合液即為浸漬棉短絨的藥劑，陽極產(chǎn)生的氧氣也會回收利用在后續(xù)的蒸煮器中。2.藥機(jī)的結(jié)構(gòu)為了節(jié)省空間和極板材料，每個極板的兩側(cè)分別為陰陽極，每臺制藥機(jī)包括17對電極；為了工業(yè)化方便管路布置和維修等，我們將12臺制藥機(jī)作為一個單元。電極板為具有較大反應(yīng)面積的低碳波紋不銹鋼板材制作，提高了反應(yīng)區(qū)氣液湍流程度，增加了有效碰撞，有利于反應(yīng)進(jìn)行。采用串聯(lián)電路，一塊電極板既作陰極板又作為陽極板，節(jié)省了設(shè)備造價。陰極室采用多孔碳素材料作骨架，該材料經(jīng)過特殊處理。經(jīng)過上述處理的材料，有效提高了電導(dǎo)率，增加了導(dǎo)電性能，有利于降低裝置的電阻，提高了電流密度。陽離子交換膜是反應(yīng)器的核心部件之一，其特征是只允許K+、Na+通過，而對OH—具有排斥作用，使之不能通過離子膜到達(dá)陰極反應(yīng)區(qū)，使反應(yīng)向生成過氧化物方向進(jìn)行，有效的抑制副反應(yīng)，從而提高系統(tǒng)的選擇性，提高轉(zhuǎn)化率。第3.3節(jié)制藥工段的工藝流程設(shè)計(jì)活性氧消毒劑的工藝流程由電催化膜反應(yīng)器和供水、供電、堿循環(huán)、產(chǎn)物回收系統(tǒng)和供電系統(tǒng)組成，如圖3·3所示。1－風(fēng)機(jī)；2－空氣緩沖罐；3－堿吸收塔；4－水吸收塔；5－發(fā)生器；7－軟水柱；8－軟水罐；9－水泵；10－堿液罐；11－堿泵；6，12－冷卻器；13－產(chǎn)物罐圖3·3制藥單元的工藝流程示意簡圖空氣經(jīng)過除塵器X-0102進(jìn)入羅茨鼓風(fēng)機(jī)C-0101，然后進(jìn)入空氣緩沖罐V-0103，緩沖罐上設(shè)有放空閥，保持緩沖罐壓力恒定，有利于對制藥機(jī)進(jìn)氣量的控制；從緩沖罐出來的空氣進(jìn)入堿吸收塔T-0102，吸收空氣中的二氧化碳，防止在制藥機(jī)中與堿液進(jìn)行反應(yīng)，然后進(jìn)入水吸收塔T-0101，吸收從堿吸收塔帶入的堿液和其他雜質(zhì)，然后進(jìn)入制藥機(jī)空氣的干管，支管，再分配管，陽極空氣管，進(jìn)入制藥機(jī)陽極參與反應(yīng)。水經(jīng)過軟水柱X-0101A/B進(jìn)行軟化處理，然后一部分直接進(jìn)入軟水罐V-0102A/B，通過軟水罐中設(shè)計(jì)壓力傳感器控制截止閥，來控制進(jìn)入軟水罐的水量，從而保證水罐中的液面在一定范圍之內(nèi)。另一部分進(jìn)入配藥罐，與藥劑混合，流入軟水罐V-0102A/B。從軟水罐出來的水用泵P-0101A/B將其打入三層的制藥機(jī)干管中，制藥機(jī)干管設(shè)置壓力傳感器，控制泵的點(diǎn)擊轉(zhuǎn)動頻率，從而控制泵輸送的流量來保證進(jìn)入每臺制藥機(jī)的水量恒定。軟水柱中的水（開車時）或者稀堿（正常操作時）在堿配藥罐V-0110中對固體堿進(jìn)行溶解形成濃堿，然后經(jīng)過過濾器A，過濾掉固體不溶雜質(zhì)，進(jìn)入堿罐V-0104A/B，與制藥機(jī)陰極循環(huán)的堿液混合，配置成20%的稀堿液，堿罐中的水經(jīng)堿泵P-0102A/B，過濾器B進(jìn)入堿換熱器E-0101，將堿液降低到35℃左右，進(jìn)入堿干管，堿干管同樣安裝壓力傳感器，控制堿泵電機(jī)的頻率，來控制泵輸送的液體量，從而保證進(jìn)入每臺制藥機(jī)的堿量恒定。從制藥機(jī)陰極出來的是堿液和氮?dú)猓?jīng)過氣液分離器X-0103，將氮?dú)夥趴?，堿液循環(huán)利用；制藥機(jī)陽極出來的是產(chǎn)品和氧氣，經(jīng)過氣液分離器X-0104，氧氣進(jìn)入連續(xù)管式蒸煮器，產(chǎn)品經(jīng)過換熱器E-0102，溫度降低到25℃左右，進(jìn)入產(chǎn)品罐V-0105A/B，通過高度差輸送到浸漬機(jī)，與原料進(jìn)行反應(yīng)。第3.4節(jié)制漿工段的工藝流程設(shè)計(jì)制漿部分包括除雜、浸漬、催化、蒸煮、漂白和干燥部分，由于漂白和洗漿、干燥等是較成熟的技術(shù)，因此，我們本工藝流程主要著重于前面的除雜、浸漬、催化和蒸煮部分的工藝改進(jìn)。清潔制漿工藝流程見圖如下：圖3·4制漿單元工藝流程見圖棉短絨原料經(jīng)開包在開棉機(jī)中充分打散，經(jīng)風(fēng)送至三級旋風(fēng)分離器（帶縱向側(cè)縫除雜口），脫除掉比短絨重的棉籽殼，凈化后的短絨由風(fēng)機(jī)抽送進(jìn)入凝棉器，進(jìn)一步除塵，而棉短絨落入喂棉器中，經(jīng)勻棉輥制成棉被，進(jìn)入雙夾帶浸漬器，棉被全部被一次藥劑（堿性的自由基活性氧藥劑）浸沒，經(jīng)過多次反復(fù)的擠壓、振蕩，使棉絨完全浸透，沉降在藥液池的底部短絨中極少的沙子和雜質(zhì)被進(jìn)一步除掉，藥液循環(huán)使用，在離開浸漬機(jī)時，用壓輥擠壓脫余液，使液比為1.0~1.2。浸漬后的短絨送入到帶式催化反應(yīng)器，在該反應(yīng)器中保持60℃并停留5~6分鐘時間。然后物料進(jìn)入二次浸漬器，經(jīng)過二次藥劑噴淋，多次擠壓、振蕩，使物料被二次藥劑完全浸透。進(jìn)入二次催化反應(yīng)器，保持60℃，停留5~6分鐘。然后物料整體進(jìn)入移動料倉（即滯留反應(yīng)器），在料倉中滯留保溫50分鐘。然后進(jìn)入連續(xù)管式蒸煮器，在蒸煮器中，通入氧氣，保持氧氣分壓0.2mPa，加熱溫升至120~140℃，在該反應(yīng)器中停留1.5小時，將出料擠壓脫水，洗滌再擠壓脫水，液體收集后作為肥料使用。蒸后的漿經(jīng)洗滌后，送入漂白、酸洗、水洗，氣流干燥后打包得到成品精制棉。

第4章棉短絨制漿工藝計(jì)算第4.1節(jié)物料衡算4.1.1原料平衡計(jì)算(1)產(chǎn)品年產(chǎn)量為30000噸，年生產(chǎn)天數(shù)為300天，產(chǎn)率為0.8；每天生產(chǎn)的產(chǎn)品量：每小時的產(chǎn)品量：(2)原料棉短絨的消耗量產(chǎn)率為80%；棉短絨的每年消耗量：棉短絨每天消耗量：棉短絨每小時消耗量：4.1.2水的平衡計(jì)算水量按所需原料量的1.5倍，水的密度按1000kg/m3；每年耗水量：每天耗水量：每小時的耗水量：水的流量：4.1.3蒸汽的平衡計(jì)算經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測定，1噸漿產(chǎn)生3噸的黑液中K的含量為1.5%~2.0%，經(jīng)過多效蒸發(fā)器將堿的含量濃縮為8%~12%。每年產(chǎn)漿量：30000t產(chǎn)生黑液：則需要蒸發(fā)的水量：每天蒸發(fā)的水量：每天產(chǎn)生的液體鉀肥量：理論上一噸蒸汽蒸發(fā)一噸水，若效率為80%，則每天消耗蒸汽量：內(nèi)地蒸汽的價格為250元/噸則蒸汽每天投資額：固體鉀（含量為97%），價格為9000元/噸每天固體鉀的消耗量：27.84t/d則每天固體鉀的投資額：假若我們希望產(chǎn)生的鉀肥能夠平衡固體堿和蒸汽的投資，則每天產(chǎn)生的鉀肥所賣的總額等于固體堿和蒸汽的投資額之和。每天鉀肥銷售總額：則每噸鉀肥的價格：即產(chǎn)生的鉀肥的參考價格為7500元/噸。4.1.4化學(xué)品的平衡計(jì)算(1)堿的平衡計(jì)算液比取1.2，經(jīng)過測量產(chǎn)生的藥中KOH的質(zhì)量含量為0.09；每年產(chǎn)生的藥劑量：每天產(chǎn)生的藥劑量：每小時產(chǎn)生的藥劑量：每年產(chǎn)生的純堿量：每天產(chǎn)生純堿量：每小時產(chǎn)生的純堿量：根據(jù)方程式陽極：2OH－H2O+1/2O2+2e陰極：H2O+O2+2eHO2－+OH－消耗的純堿量是產(chǎn)生的純堿量的2倍，則每年消耗的純堿量：每天消耗的純堿量為：則每天消耗97%的固堿的量：每袋固堿的質(zhì)量為50kg，則每天消耗的固堿袋數(shù)：圖4·1制藥單元堿液循環(huán)示意圖堿的循環(huán)量按消耗量的10倍計(jì)算，堿的平均密度為1.1566g/cm3;每小時純堿的消耗量：每小時純堿的循環(huán)量：按平均濃度為15%計(jì)算，那么循環(huán)的堿液量：堿的流量：(2)氧氣的平衡計(jì)算氧氣的消耗量按生成的堿量計(jì)算，氧氣的轉(zhuǎn)化率按25%計(jì)，氣體壓力按0.065Mpa計(jì)算，溫度按20℃計(jì)算；每天發(fā)生反應(yīng)的純氧的量：每天消耗的純氧的量：每小時消耗的純氧的量：在壓力為101.325+65=166.325Kpa溫度為20℃時的氧氣體積空氣中氧氣的含量為21%，則空氣的體積(3)過氧化氫的消耗量過氧化氫與穩(wěn)定劑配置的為二次藥劑，二次藥劑的作用就是增加過氧化氫濃度，提高漿液的白度等各種指標(biāo)，二次藥劑的液比按為0.5計(jì)算，過氧化氫濃度為5%計(jì)算，密度按純水的計(jì)算；則二次藥劑的年消耗量為：每天消耗量：每小時的消耗量：年消耗純過氧化氫的量：每天消耗純過氧化氫的量：每小時消耗的純過氧化氫的量：若每班加一次過氧化氫于配藥罐，且加藥時間為1小時，則每小時從過氧化氫罐打入配藥罐的量為：工業(yè)級的過氧化氫的濃度為27.5%；則過氧化氫的流量：4.1.5物料平衡數(shù)據(jù)表(1)整個工藝流程的物料消耗量數(shù)據(jù)表如表4·1表4·1各種物料的消耗量項(xiàng)目單位年消耗量備注棉短絨t37500原料水t56250軟化水，整個工藝流程所用水總和堿液t54000濃度為10%~20%，作為活性氧制備的反應(yīng)物堿液t479.32濃度為10%，作為堿吸收塔的吸收劑固堿t8350.597%的固體堿空氣m32812.96壓力為166.325kPa，溫度為20℃蒸汽t95625蒸發(fā)黑液中的水(2)換熱單元的物流熱量明細(xì)表表4·2表4·2換熱單元物流熱量明細(xì)表單元名稱物流序號物流名稱溫度壓力組成%密度質(zhì)量流量體積流量焓熵?zé)崃髁?/p>

(以0℃為基準(zhǔn))℃kPaH2O2堿液水kg/m3kg/hm3/hkJ/kgkJ/(kg·℃)kJ/h堿換熱器1入口堿液40166010-2080-901150.07500065.221680.5741.26E+072出口堿液30156010-2080-901152.97500065.051260.4389.45E+063入冷卻水2011100100998.26750067.62840.2975.67E+064出冷卻水3010100100995.656750067.791260.4388.51E+06產(chǎn)品換熱器5入口產(chǎn)品4016639881002.462506.241680.57410500006出口產(chǎn)品2515639881006.762506.211050.3696.56E+057入冷卻水2011100100998.284508.47840.2977.10E+058出冷卻水3010100100995.6584508.491260.4381.06E+064.2標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備計(jì)算及選型4.2.1各種容器體積的計(jì)算及選擇(1)水罐體積計(jì)算及選擇按每天加水9次（即每班加水3次），富裕度為1.2計(jì)算，水的密度按1000kg/m3；每次需要加水量：每班需要加水的體積：所需水罐的體積：選擇水罐30m3，為圓形立式全塑容器，采用優(yōu)質(zhì)的高分子材料和先進(jìn)的工藝技術(shù)，加工的一次成型聚乙烯全塑容器，具有整體一次成型、無焊接、耐腐蝕性強(qiáng)、內(nèi)外光滑、衛(wèi)生無毒、價格低廉、壽命長、耐碰撞、韌性好等特點(diǎn)。外形尺寸為直徑3050mm，直面高4430mm，曲面高325mm。(2)堿罐體積計(jì)算及選擇按每天補(bǔ)加堿9次（即每班補(bǔ)堿3次），配好的堿為20%(密度為1.2088g/cm3)，到10%(密度為1.1044g/cm3)時更換堿罐，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)得，堿罐中液體的體積不變；每罐純堿的消耗量：所需堿罐的體積：可選擇堿罐的體積為30m3（同水罐）。(3)空氣緩沖罐體積計(jì)算及選擇根據(jù)空氣流量選擇空氣緩沖罐，則緩沖罐的體積：可以選擇體積為80m3的不銹鋼材料的空氣緩沖罐。4.2.2泵的選擇(1)水泵的選擇水的流量為7.81m3/h，選泵按正常流量的1.1~1.15倍考慮，則所需流量應(yīng)為：，制藥機(jī)放在三層，則水位高度差至少為15m，粗略估算各種管件的局部阻力損失和直管的沿程阻力損失的當(dāng)量長度為12m，則水泵的揚(yáng)程至少為27m，揚(yáng)程按1.05~1.1倍選擇，則所需的揚(yáng)程為，由于輸送的為軟水，即清水，可以采用清水泵，可以選擇IS50-32-200，轉(zhuǎn)速為2900r/min，流量為12.5m3/h，揚(yáng)程為32m，效率為54%，軸功率為2.02kW，電機(jī)功率為3kW，必須汽蝕余量3m，質(zhì)量（泵/底座）50/46kg。(2)堿泵的選擇堿的流量為64.85m3/h，選泵按正常流量的1.1~1.15倍考慮，則所需流量應(yīng)為：，同樣的，堿位的高度差也至少為15m，而粗略估計(jì)各種管件的局部阻力損失和直管的沿程阻力損失的當(dāng)量長度為18m，則堿泵的揚(yáng)程至少為33m，揚(yáng)程按1.05~1.1倍選擇，則所需的揚(yáng)程為，由于輸送的為堿液，則應(yīng)選擇抗腐蝕性泵，可選擇F100-37，流量為100.8m3/h，總揚(yáng)程為36.5m，轉(zhuǎn)速2960r/min，電動機(jī)功率22kW，允許吸上真空高度4m，葉輪直徑180mm。(3)雙氧水泵的選擇過氧化氫的流量為0.473m3/h，選泵按正常流量的1.1~1.15倍考慮，則所需流量應(yīng)為：，同樣的，過氧化氫的高度差也至少為15m，而粗略估計(jì)各種管件的局部阻力損失和直管的沿程阻力損失的當(dāng)量長度為15m，則堿泵的揚(yáng)程至少為30m，揚(yáng)程按1.05~1.1倍選擇，則所需的揚(yáng)程為，。由于輸送的為過氧化氫，有強(qiáng)氧化性，因此，需要選擇抗腐蝕性泵，可選擇F40-40，流量為7.2m3/h，總揚(yáng)程為39.5m，轉(zhuǎn)速2960r/min，電動機(jī)功率4kW，允許吸上真空高度6m，葉輪直徑180mm。4.2.3風(fēng)機(jī)的選擇標(biāo)準(zhǔn)狀況時，氧氣的體積風(fēng)機(jī)的壓力按0.065MPa選擇，經(jīng)過考慮，選擇RRF-290W型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，選擇轉(zhuǎn)速為730r/min，理論流量115.3m3/min，壓力為68.6kPa，實(shí)際流量89.9m3/min，軸功率141kW，配套電機(jī)型號Y355M2-8，功率160kW，機(jī)組最大重量4760kg。4.2.4換熱器的選擇(1)堿換熱器的選擇由于反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)器內(nèi)溶液的溫度會不斷升高，但溫度超過40℃會影響反應(yīng)的正常進(jìn)行，同時溫度升高增加堿液對反應(yīng)器的腐蝕，而且會使生成的活性氧分解，因此，需要對循環(huán)堿液進(jìn)行換熱，控制反應(yīng)溫度在40℃以下。板式換熱器是一種新型的換熱設(shè)備。具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小，傳熱效率高和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，并有處理微小溫差的能力，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)常識等綜合考慮，我們決定用板式換熱器。圖4·2板式換熱器示意圖堿液進(jìn)出口溫度為T1=40℃，T2=30℃；循環(huán)冷卻水的進(jìn)出口溫度為t1=20℃，t2=30℃。水的比熱Cp=4.2×103J/(kg·℃)，由于堿液的濃度為10%~20%，濃度較小且堿的比熱小于水，比熱可以按水的計(jì)算。熱量損失按10%計(jì)。堿液的流量：堿放出的熱量：水吸收的熱量：水的流量：考慮流量波動20%，則換熱器允許最小流量為因?yàn)闇夭钕嗤?，所以對?shù)平均溫度即為平均溫度：則初步選擇BR-40型板式換熱器取傳熱系數(shù)K=3200W/(m2·K)則傳熱面積為由此，可以選擇板式換熱器BR-40型（錫惠化工公司）所需傳熱面積為27.34m2，考慮到25%的富余度，選擇傳熱面積為40m2，則安裝長度為1050mm。(2)產(chǎn)品換熱器的選擇由于產(chǎn)品藥劑主要是含堿和羥基自由基活性氧，而羥基自由基活性氧在高溫下容易分解，為了降低羥基自由基活性氧的分解，提高藥劑濃度，我們增設(shè)一個產(chǎn)品換熱器，以其把產(chǎn)品從40℃降到25℃，亦采用板式換熱器。產(chǎn)品進(jìn)出口溫度為T3=40℃，T4=25℃；循環(huán)冷卻水的進(jìn)出口溫度為t3=20℃，t4=30℃。水的比熱Cp=4.2×103J/(kg·℃)，由于堿液濃度為9%，羥基自由基活性氧的（以過氧化氫計(jì)）為3%，濃度較小且堿和過氧化氫的比熱均小于水，比熱可以按水的計(jì)算。熱量損失按10%計(jì)。藥劑的流量：藥劑放出的熱量：水吸收的熱量：水的流量：考慮流量波動20%，則換熱器允許最小流量為因?yàn)闇夭钕嗤?，所以對?shù)平均溫度即為平均溫度：則初步選擇BR-08型板式換熱器取傳熱系數(shù)K’=3200W/(m2·K)則傳熱面積為由此，可以選擇板式換熱器BR-08型（錫惠化工公司）所需傳熱面積為4.74m2，考慮到25%的富余度，選擇傳熱面積為6m2，則安裝長度為620mm。

第5章主要設(shè)備的設(shè)計(jì)和計(jì)算第5.1節(jié)制藥單元的設(shè)備設(shè)計(jì)和計(jì)算5.1.1制藥機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)法拉第定律，過氧化氫的產(chǎn)量(g/h)電流效率式中I——電流，A；τ——時間，s；t——時間，h；F——法拉第常數(shù)，96500，1C=1A·s；N——產(chǎn)物摩爾量，產(chǎn)物分子量與價數(shù)的比值，34/2(對于產(chǎn)物，分子量34，價數(shù)變化為2)。單臺參數(shù)：17對電極I=600A（實(shí)際按560A）V=40Vη=080%控制堿溫度≤40℃經(jīng)過測量產(chǎn)生的藥中過氧化氫的質(zhì)量含量為0.03；過氧化氫的產(chǎn)量：所需的制藥機(jī)臺數(shù)為了便于管道布置和維修等，我們設(shè)定12單元為一臺，則需要7臺，另設(shè)一個備用，共8臺，并另設(shè)置4單元的備用，共100臺。5.1.2吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算填料塔具有結(jié)構(gòu)簡單、壓降低、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)，因此，我們考慮采用填料塔。填料采用鮑爾環(huán)（25mm塑料），是近期具有代表性的填料，有較大的生產(chǎn)能力，較低的壓降，效率較高，溝流大大降低。溫度為20℃，壓強(qiáng)（表壓）為0.065MPa，流量為V=2812.96m3/h，用10%KOH吸收其中所含的少量的CO2，吸