【正文】 0A/m2，槽電壓 E=；電流密度i=2023A/m2，槽電壓 E=。電流密度與槽電壓關系見下圖。 電解過程工藝條件 《 化工工藝學 》 第 4章 純堿和燒堿 (3) 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，提高電能效率。電解槽的電能效率通常為 60~63%。 (4) 氣體純度和壓力 陽極氯氣：陽極得到的氯氣不純，還含有 O H H2O(g)，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。若氫氣漏入陽極有爆炸的危險！ H2的量控制為＜ %。氯氣總管壓力略大于大氣壓 (表壓 98Pa左右 )。 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 H2不能與空氣混合，混合后有爆炸危險！輸送管道密封并保持正壓。廠區(qū)內嚴禁煙火，新管道先要用 N2置換后才能輸送 H2。 離子交換膜法電解 《 化工工藝學 》 第 4章 純堿和燒堿 電解原理 離子交換膜法原理與隔膜法相同，只是用離子交換膜代替普通隔膜。離子交換膜 (簡稱 IEM或 IM)是對于溶液中的離子有 選擇性透過 特性的 高分子材料膜 。氯堿電解槽選用陽離子交換膜，它允許 Na+通過，而排斥Cl通過。因此該法可以在陰極室得到不含 NaCl的 NaOH溶液。 陽極氧化： 陰極還原： )(22 2 gCleCl ??? ???? OHgHeOH 2)(2 22 )( aqNaO HOHNa ?? ?? 陽極區(qū)的 Na+離子穿過離子交換膜到陰極區(qū)，發(fā)生反應： 陽極區(qū)產(chǎn)生淡化的鹽水， 陰極區(qū)產(chǎn)生 30%以上的 NaOH溶液 。 離子交換膜法工藝流程 《 化工工藝學 》 第 4章 純堿和燒堿 離子交換膜法電解工藝條件分析 《 化工工藝學 》 第 4章 純堿和燒堿 離子交換膜法是一種先進的電解法制燒堿工藝，對工藝條件提出了較嚴格的要求。 (1) 飽和食鹽水的質量 因為鹽水中的 Ca2+、 Mg2+和其它重金屬離子 ， 會和少量從陰極室反滲透過來的 OH－ 結合成難溶的氫氧化物 ， 并沉積在膜內 ， 使膜電阻增加 ， 槽電壓上升；還會使膜的性能發(fā)生不可逆惡化而縮短膜的使用壽命 。 因此 ， 離子膜法鹽水需要進行第二次精制 。 (2) 電解槽的操作溫度 離子交換膜最高電流效率的溫度范圍與電流密度的關系如下表。 離子交換膜法電解工藝條件分析 《 化工工藝學 》 第 4章 純堿和燒堿 (3) 陰極液中 NaOH的濃度 如右圖所示，當陰極液中 NaOH濃度上升時，膜的含水率就降低，膜內固定離子濃度上升，膜的交換能力增強，電流效率高。但是 NaOH濃度過高，膜中 OH－ 離子反滲透到陽極機會增多，使電流效率下降。曲線有一最高點。 操作溫度不能低于 65℃ ，膜內的 COO 離子與 Na＋ 結合生成－COONa ，使離子交換難以進行；同時陰極側得不到水合鈉離子而造成脫水，使膜的微觀結構發(fā)生不可逆改變。槽溫也不能太高(92℃ 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?？刂圃?70~90℃ 之間。 離子交換膜法電解工藝條件分析 《 化工工藝學 》 第 4章 純堿和燒堿 (4) 陽極液中 NaCl的含量 如下圖所示，當陽極液中 NaCl濃度太低時，對提高電流效率、降低堿中含鹽都不利。主要是陰極室的 OH－ 容易反滲透，陽極液中的 Cl易遷移到陰極室。另外，離子膜長期處于 NaOH低濃度下運行，還會使膜膨脹、嚴重起泡、分離直至永久性破壞。陽極液中的 NaCl濃度也不宜太高，否則槽電壓上升。 生產(chǎn)中一般控制陽極液中 NaCl濃度約為 210g/L。 產(chǎn)物的分離和精制 《 化工工藝學 》 第 4章 純堿和燒堿 隔膜法電解液含 NaOH約 10~12%(120~145kgm3)，卻含有大量的 NaCl。需要將 NaOH濃縮到 30~42%，并析出 NaCl，才能成為商品燒堿。在濃縮過程中，利用 NaOH和 NaCl在水中的互溶度影響而析出 NaCl。 我國濃縮 NaOH水溶液多采用三效順流操作，三效四體 (第一效并聯(lián)兩個 )蒸發(fā)流程。第一效蒸發(fā) NaOH濃度達到 22~24%；第二效濃度達到 30~33%；第三效濃度達到 45~50%。相應的溫度、壓力通過計算可確定。 本章復習思考題 1 1. 純堿中的重堿是什么意思？ 2. 氨堿法制純堿的主要原料有哪些？制堿過程的主要反應有哪些？主要副產(chǎn)物是什么？ 3. 焙燒石灰石的設備是什么？其操作工藝條件如何？ 4. 在氨堿法制純堿的氨鹽水碳化步驟中，溶液中有哪些陽離子？有哪些陰離子？可能生成哪些結晶沉淀？ 5. 從干鹽相圖分析，為什么在 P1點 NaHCO3的結晶析出最多？且 Na利用率最高？如何控制操作點的位置？ 6. 升高溫度對最佳操作點 P Na利用率和 NaHCO3結晶有什么影響？ 7. 在制備飽和鹽水的過程中，其中 Mg、 Ca雜質離子用什么方法去除？ 《 化工工藝學 》 第 4章 純堿和燒堿 本章復習思考題 2 《 化工工藝學 》 第 4章 純堿和燒堿 8. 飽和鹽水吸收氣體氨而氨化，是在什么設備中進行的？氨溶解熱是如何移出的？澄清桶的作用是什么？ 9. 氨鹽水碳化是在什么設備中進行的？ CO2經(jīng)氨鹽水吸收，生成氨基甲酸銨、碳酸氫銨、最終生成碳酸氫納，各步驟的速度、溫度有何特點？ 10. 碳酸化度表示氨鹽水中的氨吸收 CO2被碳酸化的程度，如何理解碳酸化度會大于 100%，最大為 200%？ 11. 煅燒碳酸氫鈉的主要反應是什么？煅燒溫度和時間是怎樣的關系？工業(yè)上通常使用的煅燒溫度在什么范圍(175~ 225℃ )？ 12. 結晶出碳酸氫鈉的母液中，主要含有哪些成分？ 13. 結晶母液中，用什么方法回收且循環(huán)利用其中的氨？并得到什么副產(chǎn)物？ 本章復習思考題 3 《 化工工藝學 》 第 4章 純堿和燒堿 14. 蒸氨塔的結構主要分幾個部分，各部分的主要作用是什么？ 15. 聯(lián)合制堿中，從結晶母液不再蒸出氨，而是用鹽析的方法生成氯化銨。反應原理是什么？ 16. 工業(yè)生產(chǎn)燒堿的方法有哪些？ 17. 電解法生產(chǎn)燒堿的原料、電極反應、總化學反應是什么？ 18. 精制食鹽水時，其中的鎂、硫酸根雜質如何去除？ 19. 電極電位的計算方法？ 20. 隔膜法制燒堿電解池的物料走向如何？ 21. 隔膜法和離子交換膜法的主要區(qū)別是什么？ 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH