【正文】 電解工藝方框圖如圖 ，除了電解過程外，堿，除了電解過程外，堿的凈化和提純工藝與純堿過程大同小異。的凈化和提純工藝與純堿過程大同小異。? 鹽水精制過程中，鈣離子除去的方法與純堿生鹽水精制過程中，鈣離子除去的方法與純堿生產(chǎn)過程同。鎂離子去除方法因生產(chǎn)過程本身有產(chǎn)過程同。鎂離子去除方法因生產(chǎn)過程本身有氫氧化鈉，所以氫氧化鈉，所以? Mg 2+ + 2NaOH = Mg(OH)2 (s)+ 2Na+? 少量硫酸鹽對電解過程影響大，在這一步也要少量硫酸鹽對電解過程影響大，在這一步也要除去：除去： ? SO42 + BaCl2 = BaSO4(s) + 2Cl－－? 精制過程控制條件：堿略過量，有利于除去雜精制過程控制條件：堿略過量，有利于除去雜質(zhì)。質(zhì)。 PH約為約為 3~5,因因 為為 呈弱酸性可降低呈弱酸性可降低 氯氯 氣在氣在 電電解槽中的溶解度。解槽中的溶解度。? 堿過量對殘余堿過量對殘余 Ca 2+濃度的影響如下圖濃度的影響如下圖 . 鹽水的制備與凈化鹽水的制備與凈化電解過程工藝條件電解過程工藝條件? (1) 鹽水質(zhì)量與溫度鹽水質(zhì)量與溫度? 鹽水質(zhì)量指標(biāo)：鹽水質(zhì)量指標(biāo)： NaCl ?315kg?m3, Na2SO4?5kg ?m3, Ca2+ + Mg2+ 8104, PH 3~5.? 溫度升高，分解溫度升高，分解 電壓電壓 下降，通常下降，通常 鹽鹽 水溫度水溫度 約約 70~75176。C.? (2)鹽水流量與電解液組成鹽水流量與電解液組成? 控制目的是阻止控制目的是阻止 OH－－ 向陽極遷移，實(shí)際上不可能完全做向陽極遷移，實(shí)際上不可能完全做到，一般可加大陽極鹽水流速阻止。但流速太大可能使到，一般可加大陽極鹽水流速阻止。但流速太大可能使OH－－ 無法到達(dá)陽極的同時(shí)，也造成過多沒分解的無法到達(dá)陽極的同時(shí)，也造成過多沒分解的 NaCl,反反而不經(jīng)濟(jì)。通常通過控制電解液組成來間接阻止而不經(jīng)濟(jì)。通常通過控制電解液組成來間接阻止 OH－－ 到到達(dá)陽極。達(dá)陽極。? NaOH: 130~145 kg?m3, NaCl: 175~210 kg?m3, ? NaClO3: ~ kg? 時(shí)時(shí) 保持保持 較較 高陽極液面。高陽極液面。? (3)電流密度和槽電壓電流密度和槽電壓? 溫度升高，分解電壓降低，電壓效率上升。溫度升高，分解電壓降低，電壓效率上升。 電流密度增加，電壓降增大，分解槽電壓上升電流密度增加，電壓降增大，分解槽電壓上升，電壓效率降低。，電壓效率降低。? 通常通常 MDC型電解槽的電流密度型電解槽的電流密度 i=1000A/m2 槽電槽電壓壓 E=,電流密度電流密度 i=2022A/m2 槽電壓槽電壓 E=.? 電流密度與槽電壓的關(guān)系見圖電流密度與槽電壓的關(guān)系見圖 345.? (4)絕緣性和電能效率絕緣性和電能效率? 保證絕緣良好可減少電流損失和減少腐蝕，提保證絕緣良好可減少電流損失和減少腐蝕，提高電能效率。電解槽的電能效率通常為高電能效率。電解槽的電能效率通常為60%~63%.? (5) 氣體純度和壓力氣體純度和壓力? 陽極氯氣：陽極得到的氯氣不純，還含有陽極氯氣：陽極得到的氯氣不純，還含有 OH H2O(g)， 其中水汽較多。其中水汽較多。? 生產(chǎn)中要密切注意保持陽極液面高于陰極液面生產(chǎn)中要密切注意保持陽極液面高于陰極液面。若氫氣漏入陽極有爆炸的危險(xiǎn)！。若氫氣漏入陽極有爆炸的危險(xiǎn)！ H2的量控制的量控制為＜為＜ %。? 氯氣總管壓力略大于大氣壓。氯氣總管壓力略大于大氣壓。 (表壓表壓 98Pa左右左右 )? 陰極氫氣：陰極得到較純的氫氣，除去水后可陰極氫氣：陰極得到較純的氫氣，除去水后可＞＞ 99％。％。? 生產(chǎn)中也要注意生產(chǎn)中也要注意 H2不能與空氣混合，混合后有不能與空氣混合，混合后有爆炸危險(xiǎn)！輸送管道密封并保持正壓。廠區(qū)內(nèi)爆炸危險(xiǎn)！輸送管道密封并保持正壓。廠區(qū)內(nèi)嚴(yán)禁煙火，新管道先要用嚴(yán)禁煙火，新管道先要用 N2置換后才能輸送置換后才能輸送 H2。? 原理與隔膜法相同，只是用離子交換膜代替普原理與隔膜法相同，只是用離子交換膜代替普通隔膜。該膜只允許鈉離子通過。通隔膜。該膜只允許鈉離子通過。? 工藝流程工藝流程 離子交換膜法電解離子交換膜法電解 電解原理電解原理圖 離子膜電解原理流程圖如圖流程圖如圖 。與隔膜法基本相同。與隔膜法基本相同。圖中畫出了淡鹽水和純水的路圖中畫出了淡鹽水和純水的路線和氣體處理流程部分。線和氣體處理流程部分。圖 離子膜電解工藝流程圖 離子交換膜法電解工藝條件分析離子交換膜法電解工藝條件分析? 離子交換膜法是一種先進(jìn)的電解法制燒堿工藝，離子交換膜法是一種先進(jìn)的電解法制燒堿工藝，對工藝條件提出了較嚴(yán)格的要求。對工藝條件提出了較嚴(yán)格的要求。? (1) 飽和食鹽水的質(zhì)量飽和食鹽水的質(zhì)量? 鹽水中的鹽水中的 Ca2+、 Mg2+和其它重金屬離子以及陰極和其它重金屬離子以及陰極室反滲透過來的室反滲透過來的 OH－－ 結(jié)合成難溶的氫氧化物會(huì)沉結(jié)合成難溶的氫氧化物會(huì)沉積在膜內(nèi)，使膜電阻增加，槽電壓上升；還會(huì)使積在膜內(nèi)，使膜電阻增加，槽電壓上升；還會(huì)使膜的性能發(fā)生不可逆惡化而縮短膜的使用壽命。膜的性能發(fā)生不可逆惡化而縮短膜的使用壽命。用于離子膜法電解的鹽水純度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于隔膜法和用于離子膜法電解的鹽水純度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于隔膜法和水銀法，須在原來一次精制的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行第水銀法，須在原來一次精制的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行第二次精制，保證膜的使用壽命和較高的電流效率二次精制，保證膜的使用壽命和較高的電流效率。(2) 電解槽的操作溫度電解槽的操作溫度? 離子膜在一定的電流密度下，有一個(gè)取得最高電流效率的離子膜在一定的電流密度下，有一個(gè)取得最高電流效率的溫度范圍。溫度范圍。? 表表 一定電流密度下的最佳操作溫度一定電流密度下的最佳操作溫度電流密度電流密度 /(A/dm3) 溫度范圍溫度范圍 /℃℃ 電流密度電流密度 /(A/dm3) 溫度范圍溫度范圍 /℃℃? 30 85?90 10 65?70? 20 75?80? 操作溫度不能低于操作溫度不能低于 65℃℃ 。因?yàn)闇囟冗^低，膜內(nèi)的－。因?yàn)闇囟冗^低，膜內(nèi)的－ COO－－ 離子與離子與 Na＋＋ 結(jié)合成－結(jié)合成－ COONa后，使離子交換難以進(jìn)行；同后，使離子交換難以進(jìn)行；同時(shí)陰極側(cè)的膜由于得不到水合鈉離子而造成脫水，使膜的時(shí)陰極側(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)生不可逆改變，電流效率急劇下降。微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆改變，電流效率急劇下降。? 槽溫也不能太高（槽溫也不能太高（ 92℃℃ 以上），否則產(chǎn)生大量水蒸氣而使以上），否則產(chǎn)生大量水蒸氣而使槽電壓上升。電解槽溫度通常控制在槽電壓上升。電解槽溫度通?？刂圃?70?90℃℃ 之間。之間。? (3) 陰極液中陰極液中 NaOH的濃度。的濃度。? 如圖如圖 ，當(dāng)陰極液中所示，當(dāng)陰極液中NaOH濃度上升時(shí)，膜的含水率濃度上升時(shí)，膜的含水率就降低，膜內(nèi)固定離子濃度上就降低，膜內(nèi)固定離子濃度上升，膜的交換能力增強(qiáng)，電流升，膜的交換能力增強(qiáng)，電流效率高。但是效率高。但是 NaOH濃度過高，濃度過高，膜中膜中 OH－－ 離子反滲透到陽極機(jī)離子反滲透到陽極機(jī)會(huì)增多，使電流效率下降。曲會(huì)增多，使電流效率下降。曲線有一最高點(diǎn)。線有一最高點(diǎn)。 圖圖 氫氧化鈉濃度對電流效率的影響氫氧化鈉濃度對電流效率的影響? (4) 陽極液中陽極液中 NaCl的含量。的含量。? 如圖如圖 ，當(dāng)陽極液中所示，當(dāng)陽極液中 NaCl濃度太低時(shí)，濃度太低時(shí)，對提高電流效率、降低堿中含鹽都不利。主要對提高電流效率、降低堿中含鹽都不利。主要是陰極室的是陰極室的 OH－－ 容易反滲透，陽極液中的氯離容易反滲透，陽極液中的氯離子易遷移到陰極室。子易遷移到陰極室。 另外，離子膜長期處于另外，離子膜長期處于NaOH低濃度下運(yùn)行，還會(huì)使膜膨脹、嚴(yán)重起低濃度下運(yùn)行，還會(huì)使膜膨脹、嚴(yán)重起泡、分離直至永久性破壞。泡、分離直至永久性破壞。 陽極液中的陽極液中的 NaCl濃濃度也不宜太高，否則槽電壓上升。度也不宜太高，否則槽電壓上升。 生產(chǎn)中一般生產(chǎn)中一般控制陽極液中控制陽極液中 NaCl濃度約為濃度約為 210g/L。? 電解液的蒸發(fā)濃縮制液堿電解液的蒸發(fā)濃縮制液堿? 復(fù)習(xí)化工原理學(xué)過的多效蒸發(fā)原理。堿廠多效復(fù)習(xí)化工原理學(xué)過的多效蒸發(fā)原理。堿廠多效蒸發(fā)流程如圖蒸發(fā)流程如圖 。? 固堿制造固堿制造? 液堿再用降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮到液堿再用降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)濃縮到 %。? 降膜蒸發(fā)制固堿流程如圖降膜蒸發(fā)制固堿流程如圖 。 產(chǎn)物的分離和精制（略）產(chǎn)物的分離和精制（略）圖 三 效四體順流 蒸發(fā)流程圖 降膜蒸發(fā)制固堿流程本章本章 主要復(fù)習(xí)思考題主要復(fù)習(xí)思考題? 1. 氨堿法生產(chǎn)純堿的主要化學(xué)反應(yīng)及相圖分析。氨堿法生產(chǎn)純堿的主要化學(xué)反應(yīng)及相圖分析。? 2. 氨堿法生產(chǎn)濃度條件選擇接近氨堿法生產(chǎn)濃度條件選擇接近 P1點(diǎn)的原因。點(diǎn)的原因。? 3. 氨鹽水碳酸化過程的原理及主要工藝條件如何氨鹽水碳酸化過程的原理及主要工藝條件如何？？? 4. 比較氨堿法和聯(lián)合制堿法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。比較氨堿法和聯(lián)合制堿法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。? 5. 電解制燒堿分解電壓的計(jì)算。電解制燒堿分解電壓的計(jì)算。? 6. 電解過程主要副反應(yīng)及對產(chǎn)品質(zhì)量的影響如何電解過程主要副反應(yīng)及對產(chǎn)品質(zhì)量的影響如何？控制工藝條件怎樣？？控制工藝條件怎樣？