【正文】 08 二月 202311:49:00 上午 11:49:00二月 21? 1最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過(guò)于提升自我。 2023/2/8 11:49:0011:49:0008 February 2023? 1空山新雨后，天氣晚來(lái)秋。 二月 21二月 21Monday, February 08, 2023? 很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒(méi)有。 二月 2111:49:0011:49Feb2108Feb21? 1故人江海別，幾度隔山川。電解法制堿有哪幾種生產(chǎn)方法？各有什么特點(diǎn)？氯堿工業(yè)的特點(diǎn)除原料易得、生產(chǎn)流程較短外，主要還有哪些突出問(wèn)題？離子膜法制堿原理。（ 2） 由于堿液與蒸汽為逆流流向，這樣可以使低粘度的堿液在低溫下沸騰，高濃度、高粘度的堿液在高溫下沸騰，從而 提高了傳熱系數(shù) ，減少了設(shè)備的加熱面積，減少了投資。強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器 在投資回收率最佳的情況下，選用盡可能多的效數(shù)蒸發(fā)器，以求產(chǎn)品成本最低，從而獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。蒸汽 1t水耗氣量與效數(shù)的關(guān)系 循環(huán)槽 脫氯塔 13脫去氯氣 (空氣吹除法 )，從亞硫酸鈉槽 14加入適量的亞硫酸鈉，使淡鹽水中的氯脫除干凈，進(jìn)入飽和器 1，制成飽和食鹽水溶液。而后鹽水再經(jīng)過(guò)螯合樹(shù)脂塔 5除去其中的鈣鎂等金屬離子，就可以加到離子膜電解槽 6的陽(yáng)極室；與此同時(shí)，純水和液堿一同進(jìn)到陰極室。 210177。＜ NaCl含量 ；經(jīng)這樣處理后的淡鹽水中，游離氯的含量約 50mg/L，送入脫氯淡鹽水貯槽后，加 20% 氫氧化鈉將鹽水的 pH值調(diào)節(jié)至 8～ 9，然后再 用 Na2SO3溶液進(jìn)一步 除去殘余的游離氯 ，被除去氯的淡鹽水用泵送往一次鹽水工段重新飽和?！? 101電 解槽用 離子膜的要求 ：① 高度的化學(xué)和物理穩(wěn)定性；② 具有較低的膜電阻；③ 具有較低的電解質(zhì)擴(kuò)散及水的滲透；④ 要有很高的離子選擇透過(guò)性；⑤ 具有足夠的強(qiáng)度和形狀穩(wěn)定性；⑥ 具有較低的價(jià)格。 復(fù)極槽的特點(diǎn)是低電流、高電壓操作運(yùn)行 。 金屬 ： 初建費(fèi)用大，但經(jīng)久耐用，可達(dá)十年以上，且日常的維修費(fèi)用低； 橡膠或增強(qiáng)塑料 ： 初建費(fèi)用低， 一般可用 2～ 4年， 但維修費(fèi)用較大。 電解槽的電極面積， 單極槽 為 ～ 3如果在操作范圍內(nèi)適當(dāng)升高溫度，則可以使膜的孔隙增大而有助于槽電壓降低，在一般情況下，溫度上升 10℃ ，槽電壓可降低 50～ 100mv。同時(shí)陰極一側(cè)的膜由于得不到水合鈉離子而造成脫水，使膜的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的改變，膜對(duì) OH離子的反滲的阻擋能力減弱。表 12采用向陽(yáng)極液中添加鹽酸的方法，可以 將反滲過(guò)來(lái)的 OH與 HCl反應(yīng)除去，從而提高陽(yáng)極電流效率，還可降低氯中含氧和陽(yáng)極液中氯酸鹽 (NaClO3)含量。這是由于水合鈉離子中結(jié)合水太多，使膜的含水率增大，導(dǎo)致陰極室的 OH容易反滲透，使電流效率下降。為了獲得較高的電流效率，對(duì)不同制堿濃度要使用不同交換容量的膜。當(dāng) 電能效率也是電流效率與電壓效率的乘積。 73影響電流效率的因素：① 離子交換膜的交換容量；② 電解槽結(jié)構(gòu)；③ NaOH濃度； ≤5g/L懸浮物（ ） ≤1ppmSiO2當(dāng) B塔單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， ② 氫型樹(shù)脂轉(zhuǎn)變成鈉型樹(shù)脂 4%NaOH 調(diào)節(jié) pH為 14，樹(shù)脂又回到吸附前的狀態(tài)。 66螯合樹(shù)脂的交換原理 是：螯合樹(shù)脂在水合離子作用下，交換基團(tuán) COONa水解成 COO和 Na+。 選擇時(shí) 注意 兩點(diǎn) ： ① 實(shí)際操作中，選擇哪個(gè) pH值作為控制指標(biāo)，應(yīng)以樹(shù)脂塔出口 Ca2+、Mg2+的測(cè)定結(jié)果來(lái)決定。、 Mg2+含量超標(biāo)，為杜絕這種現(xiàn)象，采用添加鹽酸來(lái)降低鹽水的 pH值， 使 Ca2+ pH 過(guò)濾后，鹽水中的 Ca2+、 1mg/L； 目的是利用 α纖維素在水中的分散性，使過(guò)濾器生成的泥餅在返洗時(shí)碎成小塊剝落。55目前常用碳素管式過(guò)濾器。 Na2SO3過(guò)量不宜太多，因?yàn)檫^(guò)量 Na2SO3多，生成 SO42也多，反爾無(wú)益。這部分 ClO如不除去會(huì)對(duì)過(guò)濾設(shè)備、二次精制設(shè)備造成很大危害?！? 43（一）一次鹽水精制過(guò)程 鹽水中主要雜質(zhì)： 原料帶來(lái) 的有 Ca2+、 Mg2+、 Sr2+這樣一方面使 離子膜 的電阻增加，引起槽電壓上升，另一方面會(huì)加劇 OH離子的反滲透而造成電流效率下降。鹽水的質(zhì)量不僅影響離子膜的使用壽命，而且也是離子膜能否在高電流密度下運(yùn)行得到高電流效率的至關(guān)重要的因素。HClO+H2OCl2+2NaOH6H++→導(dǎo)入 直流電 時(shí)， Cl在陽(yáng)極表面放電產(chǎn)生 Cl2逸出， H2O在陰極表面放電生成 H2，Na+通過(guò)離子膜由陽(yáng)極遷移到陰極室與 OH結(jié)合成 NaOH。 磺酸型陽(yáng)離子交換膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)可用下式表示： R—SO 3——H +（ Na+） 四．鹽耗高于國(guó)外先進(jìn)水平 國(guó)外離子膜法燒堿的鹽耗一般在 ，國(guó)內(nèi)鹽耗一般在 t，有些廠高達(dá) ，相差 50kg左右。 30三．能耗高于國(guó)外先進(jìn)水平我國(guó)已經(jīng)成為全球第二大氯堿生產(chǎn)國(guó)，總裝備能力已達(dá) 1100萬(wàn)噸 /年，但我國(guó)離子燒堿所用的核心材料離子膜依然完全依賴進(jìn)口。1987年 3月 全世界離子膜法制堿裝置燒堿生產(chǎn)能力460萬(wàn) t/a占總能力的 11% 。1952年 Bergsma提出 采用具有離子透過(guò)性膜的離子膜法生產(chǎn)氯和堿。氯堿生產(chǎn)的耗電量?jī)H次于電解法生產(chǎn)鋁。( 5) 裝置占地少。20與金屬陽(yáng)極隔膜法相比 ,離子膜法具有以下 優(yōu)點(diǎn) : ( 1) 工藝流程簡(jiǎn)單。液體燒堿（簡(jiǎn)稱液堿） 。 20%用于生產(chǎn) 有機(jī)物 。氯 在常溫下為黃綠色氣體，當(dāng)壓力為105Pa時(shí)，冷卻到 ℃ 變?yōu)橐郝?，?chǔ)于鋼瓶中，以便于運(yùn)輸，繼續(xù)冷卻到 101℃ ，變?yōu)楣虘B(tài)氯。 燒堿對(duì)許多物質(zhì)都 有強(qiáng)烈腐蝕性 ，能嚴(yán)重破壞有機(jī)組織，生產(chǎn)和使用時(shí)要注意防護(hù)，避免人身燒傷。 氫；氯化石蠟 52是 燒 堿行 業(yè) 運(yùn)行多年來(lái)的市 場(chǎng) 高點(diǎn)。年 ,9502023氯 堿工 業(yè)寧波工程學(xué)院2023年 12月1第一節(jié) 概 述 n一、生產(chǎn)現(xiàn)狀 n二、氯與燒堿的性質(zhì)及用途 n三、產(chǎn)品規(guī)格及生產(chǎn)方法 n四、氯堿工業(yè)特點(diǎn) 2一、生 產(chǎn)現(xiàn) 狀我國(guó) 氯 堿工 業(yè) 是在本世 紀(jì) 20年代才開(kāi)始 創(chuàng) 建的。年全球 氯 堿年生 產(chǎn) 能力已接近 6萬(wàn) t。目前 ,全國(guó) 燒 堿生 產(chǎn) 能力已達(dá)到 145 世界氯堿生產(chǎn)集中度比較高 , 目前共有五百多家氯堿企業(yè) , 其中近半數(shù)在亞洲 , 但其規(guī)模普遍較小。；海藻酸鈉 燒堿主要用于造紙工業(yè)、化纖工業(yè)、鋁工業(yè)，還用于油脂再生，肥皂、農(nóng)藥、醫(yī)藥、有機(jī)合成等部門。 氯氣有毒 ， 有強(qiáng)烈的刺激性 ，吸入少量氯氣會(huì)引起胸痛和咳嗽，吸入大量氯氣會(huì)中毒死亡。 6%用于 水處理化學(xué)品 。片狀燒堿（片堿）。由于離子膜法電解液濃度高 ,因此不需要蒸發(fā)工段即可獲得 30%以上的產(chǎn)品。離子膜法裝置占地較隔膜法裝置要少 40% ～ 50%。主要問(wèn)題 ：所用的膜不耐電解產(chǎn)物，受氯侵蝕膜會(huì)降解，性能很快劣化，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。1987年末 ，日本燒堿生產(chǎn)方法中隔膜法占 29% ，離子膜法占 71% 。 28 離子膜在電價(jià)較為便宜的國(guó)家或地區(qū)會(huì)收到較高的經(jīng)濟(jì)效益 。31離子膜法燒堿工藝流程示意圖32陶氏化學(xué)公司生產(chǎn)流程示意圖33氯堿企業(yè)34電化學(xué)精制裝置35二、 離子膜法制堿原理（一） 制堿原理 *通過(guò)調(diào)節(jié)加入陰極室的去離子水量，可得到一定濃度的燒堿溶液。3/2O22H2O+2eCl2+2H2O→NaOH(分析原因）在鹽水中如果鋇離子、鐵離子含量高，還會(huì)破壞金屬陽(yáng)極的鈦涂層和陰極涂層的活性，影響電極使用壽命。（鍶）、 Fe3+陽(yáng)離子和重金屬離子及 F、 Br、 I、 SiO32陰離子等； 由于 生產(chǎn)上 的原因而 帶來(lái)的雜質(zhì) ，有 NaOH、Na2CO Ba2+、 ClO →2NaOHClO 3+5Cl+3H2O→ 故必須對(duì) ClO的含量嚴(yán)格控制，以保證在鹽水進(jìn)入二次精制工序前全部除去。Ca2+、 Mg2+離子降到 10mg/L以下，ClO3原理 ：（發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)）采用 自控 能減少Na2SO3的用量。54 鹽水中的 懸浮物（ SS） 相當(dāng)一部分是沒(méi)有沉降完全的 CaCO Mg（ OH） BaSO4微小顆粒，隨鹽水進(jìn)入螯合樹(shù)脂塔，將會(huì)堵塞螯合樹(shù)脂塔的微孔，甚至使螯合樹(shù)脂呈團(tuán)狀物，嚴(yán)重時(shí)有結(jié)塊現(xiàn)象，從而降低樹(shù)脂處理鹽水的能力。其流程見(jiàn)圖 14。由于 α纖維素的骨架作用， α纖維素和截留在預(yù)涂層表面的 SS混合，形成新的過(guò)濾層，能保持一定的孔隙率，并且 具有不可壓縮性，從而降低過(guò)濾阻力和提高過(guò)濾速度。Na2CO3Mg2+含量與過(guò)濾前相比降低了。、 Mg2+微粒完全溶解 ，而被螯合樹(shù)脂吸附。 ② 較低的 pH值有利于 SS的溶解，而較低的pH值降低了樹(shù)脂的吸附能力，故一定要以實(shí)際結(jié)果為準(zhǔn)。在鹽水精制時(shí)，由于 樹(shù)脂對(duì)離子的選擇性 69 當(dāng)二塔串聯(lián)時(shí)， A→B則 A A A B4閥開(kāi)， B B B A4閥關(guān)閉。B B4閥開(kāi)，其余閥關(guān)。≤15ppm其它重金屬離子 ④ 陽(yáng)極液中 NaCl濃度；⑤ 電流密度；⑥ 操作溫度； V=V0+VM+η陰 +η陽(yáng) +IR液 +IR金77 （電能效率） 電解是利用電能來(lái)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而獲得產(chǎn)品的過(guò)程。η 影響電解電耗的主要因素： ① 電流密度的影響； ② NaOH濃度 ； ③ 電解技術(shù)帶來(lái)的能耗降低。NaOH濃度超過(guò) 35～ 36% 以后，膜中 OH離子濃度增大的影響就起決定作用， OH要反滲到陽(yáng)極側(cè)，使電流效率明顯下降。Flemion230膜（其 IEC=也使陽(yáng)極液中的 Cl容易通過(guò)擴(kuò)散遷移到陰極室，導(dǎo)致堿 液中 NaCl含量增大 。89 如果膜的性能好， OH幾乎不反滲，則在陽(yáng)極液內(nèi)就不必加鹽酸。一定電流密度下的最佳 操作溫度 因此電流效率就隨之急劇下降。但是 槽溫不能太高（ 92℃ 以上） ,否則會(huì)產(chǎn)生大量水蒸氣而使槽電壓上升 。 m2，復(fù)極槽 為 1～ 。96 工業(yè)電解槽設(shè)計(jì)和制造要考慮其經(jīng)濟(jì)效益，必須達(dá)到 五個(gè)目標(biāo) ： ① 容易操作和維修； ③