【正文】 極產(chǎn)物H2和Cl2無法通過，因而起到了防止陽極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物H2相混合而可能導(dǎo)致爆炸的危險(xiǎn)，還起到了避免Cl2和陰極另一產(chǎn)物NaOH反應(yīng)而生成NaClO影響燒堿純度的作用。 離子交換膜法電解制堿的主要生產(chǎn)流程：精制的飽和食鹽水進(jìn)入陽極室；純水（加入一定量的NaOH溶液）加入陰極室，通電后H2O在陰極表面放電生成H2，Na+則穿過離子膜由陽極室進(jìn)入陰極室，此時(shí)陰極室導(dǎo)入的陰極液中含有NaOH；Cl－則在陽極表面放電生成Cl2。 陰極室注入純水而非NaCl溶液的原因是陰極室發(fā)生反應(yīng)為2H++2e－=H2↑；而Na+則可透過離子膜到達(dá)陰極室生成NaOH溶液，但在電解開始時(shí)，為增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性，同時(shí)又不引入新雜質(zhì)，陰極室水中往往加入一定量NaOH溶液。不可否認(rèn)，久而久之，好象影響離子膜燒堿健康發(fā)展的就只有一個技術(shù)問題。但是，從離子膜燒堿的發(fā)展來看，國內(nèi)企業(yè)所面臨的遠(yuǎn)不只是技術(shù)問題。目前，國內(nèi)離子膜法燒堿生產(chǎn)廠家全國共86家，產(chǎn)能排前4名的企業(yè)離子膜法燒堿產(chǎn)能均超過了20萬噸/年，2009年底前還有3家企業(yè)的離子膜法燒堿產(chǎn)我國離子膜法燒堿發(fā)展十分迅速，徹底淘汰了水銀法燒堿和部分石墨陽極隔膜法燒堿，大大提升和優(yōu)化了我國氯堿工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了相關(guān)工業(yè)的迅速發(fā)展。但專家指出，與世界發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)水平尚有一定差距，國內(nèi)離子膜燒堿行業(yè)在某種程度上存在著“使用超前，研發(fā)滯后”的問題。得益于下游產(chǎn)品的市場行情好，和因企業(yè)缺鹽、缺電限產(chǎn)造成的供不足需，國內(nèi)燒堿市場出現(xiàn)了近幾年少有的火爆行情，其中離子膜法燒堿企業(yè)的規(guī)模也呈現(xiàn)飛速增長的趨勢。一些企業(yè)，特別是新建裝置的企業(yè)，對上、下游市場及競爭環(huán)境缺乏長遠(yuǎn)、全面的分析，新增如此多的裝置將使原本已過剩的燒堿市場更加不堪重負(fù)。而這也從另外一個方面制約了燒堿行業(yè)，特別是離子膜法燒堿的進(jìn)一步發(fā)展。離子交換膜是離子膜法燒堿的核心要素之一，目前，我國已建成投產(chǎn)的離子膜法燒堿裝置所用離子交換膜仍全部依靠進(jìn)口，且價(jià)格昂貴。 隱憂二：能耗高，膜使用壽命短 過去世界各國生產(chǎn)高純堿都采用水銀法。在我國離子膜法燒堿所占比例也在逐年提高，到目前為止已經(jīng)超過隔膜法，成為我國燒堿生產(chǎn)的主要工藝之一。裝置連續(xù)運(yùn)行時(shí)間短，離子交換膜使用壽命不夠長。而國外發(fā)達(dá)國家先進(jìn)水平的企業(yè)大多計(jì)劃外停車全年只有二三次。我國計(jì)劃外故障停車次數(shù)每年如能保持在二三次，則離子交換膜壽命有望超過4年。我國離子膜法燒堿的平均電耗2286kW?h/t，與國外先進(jìn)水平相差17%～43%。有些廠家未經(jīng)蒸發(fā)而直接按30%液堿出售，(折標(biāo)準(zhǔn)煤49千克)，綜合能耗國內(nèi)平均水平比國外高31%左右。～，～，相差50千克左右。而在新建和擴(kuò)建裝置中，離子膜法裝置占絕對優(yōu)勢。2010年，齊魯石化氯堿廠投產(chǎn)了20萬噸／年離子膜燒堿裝置，其燒堿年產(chǎn)能力達(dá)到46萬噸，位居全國首位。到2012年，上海天原的36萬噸／年新裝置投產(chǎn)后，其燒堿年產(chǎn)規(guī)模將達(dá)到76萬噸，將重居國內(nèi)首位。目前，國內(nèi)排名第5的巨化股份有限公司電化廠還將有擴(kuò)建裝置投產(chǎn)。如內(nèi)蒙古億利化學(xué)工業(yè)有限公司原規(guī)劃項(xiàng)目年產(chǎn)規(guī)模為50萬噸，寧夏西部聚氯乙烯有限公司規(guī)劃項(xiàng)目年產(chǎn)規(guī)模為30萬噸，陜西金泰氯堿化工有限公司規(guī)劃項(xiàng)目年產(chǎn)規(guī)模為30萬噸，三友集團(tuán)氯堿有限責(zé)任公司規(guī)劃項(xiàng)目年產(chǎn)規(guī)模為30萬噸。隨著國內(nèi)城市建設(shè)速度加快，部分氯堿企業(yè)距離市區(qū)、居民生活區(qū)越來越近，已威脅到周圍居民的人身安全，需要遷址重建。江蘇省有9～10家氯堿企業(yè)需要搬遷或正在搬遷，搬遷后的裝置年產(chǎn)規(guī)模大多定為20萬～50萬噸。四是原料豐富的地區(qū)新建裝置。山東省鹽業(yè)資源豐富，電力充足，建氯堿裝置有明顯的原料優(yōu)勢。除此之外，在2011年至2012年，預(yù)計(jì)山東省還將有5家企業(yè)（合計(jì)年產(chǎn)規(guī)模37萬噸）加入到氯堿行業(yè)。五是下游產(chǎn)品市場廣闊的地區(qū)建氯堿廠。如電解鋁是燒堿的主要下游產(chǎn)品之一，鋁資源豐富的河南、廣西均有新的氯堿裝置正在建設(shè)中。根據(jù)目前我國燒堿消費(fèi)水平和氯堿裝置的現(xiàn)狀，金屬陽極隔膜法電解槽和離子膜法電解槽將會在今后較長時(shí)間共存(少則10年，多則20多年)。在目前國內(nèi)市場消費(fèi)情況下，除合成纖維、醫(yī)藥、試劑、水處理和石油化工等部門外，多數(shù)用戶如造紙、肥皂、冶金、玻璃、化學(xué)品等行業(yè)在考慮生產(chǎn)成本的同時(shí)，只要隔膜法燒堿能滿足使用要求，沒有必要使用離子膜法燒堿。 專家建議，國家要高度重視，下大力量自主研發(fā)或花費(fèi)大量外匯直接引進(jìn)國外先進(jìn)制膜生產(chǎn)技術(shù)和裝置，組織強(qiáng)大的科技力量，加大資金投入，對樹脂合成、制膜工藝、膜表面處理、電槽考核和工業(yè)性試驗(yàn)等進(jìn)行一條龍攻關(guān)，盡快實(shí)現(xiàn)我國氯堿生產(chǎn)用離子交換膜的國產(chǎn)化、規(guī)模化生產(chǎn)。作為國家“863”計(jì)劃的重大科技攻關(guān)項(xiàng)目——500噸/年全氟離子交換樹脂和離子膜項(xiàng)目已在山東東岳國際氟硅材料工業(yè)園動工建設(shè)，這將對我國氯堿行業(yè)產(chǎn)生重大影響，使我國成為繼美國、日本之后的第3個能夠生產(chǎn)全氟離子交換膜的國家。對于用來淘汰落后的石墨陽極和固定盒式金屬陽極隔膜法電解裝置的離子膜法燒堿項(xiàng)目應(yīng)予以大力支持，對于國家重點(diǎn)新建大型離子膜法燒堿項(xiàng)目，必須采用先進(jìn)的離子膜法電解技術(shù)，以增強(qiáng)國際市場競爭力，提升我國氯堿工業(yè)的技術(shù)水平。第一章 化鹽工段將固體原鹽(或搭配部分鹽鹵水)與蒸發(fā)工段送來的回收鹽水、洗鹽泥回收的淡鹽水，按比例摻和、加熱溶解成含氯化鈉的飽和水溶液，同時(shí)按原鹽中雜質(zhì)含量連續(xù)加入適量的精制劑(氫氧化鈉、碳酸鈉和氯化鋇等)，使鹽水中鈣、鎂、硫酸根等雜質(zhì)離子分別生成難溶的沉淀物，然后加入助沉劑(聚丙烯酸鈉等)。（理論比例為1：）。3℃ 入槽鹽水銨含量 無機(jī)銨≤1mg／L 總 銨≤4mg/L鹽水透明度≥900mm(十字觀察法) 排放鹽泥中含 NaCI≤8g／L入槽鹽水pH控制值 8～10(微堿性鹽水入槽) 約7(中性鹽水入槽) 約4(酸性鹽水入槽)煙道氣制純堿中含NaOH ≤3g／L 圖1—1為鹽水精制工藝流程。鹽鹵水、蒸發(fā)工段回收鹽水和洗鹽泥回收的淡鹽水，按比例搭配用泵6送到化鹽桶4內(nèi)進(jìn)行化鹽操作，經(jīng)過桶底配水管均勻流出，沿化鹽桶內(nèi)鹽層逆流而上將食鹽溶解制成飽和的粗鹽水，從化鹽桶上部溢流而出。與精制劑反應(yīng)后的粗鹽水靠位差進(jìn)入澄清桶8，為了加速澄清,在進(jìn)入澄清桶前添加助沉劑,使懸浮物沉淀顆粒凝集增大加速澄清。出砂濾器鹽水含鈣、鎂雜質(zhì)量可降到5mg／L以下，即一次鹽水。澄清桶底部排出的鹽泥定期排放回收。 化鹽桶一般是鋼板焊接而成的立式圓桶，其結(jié)構(gòu)見圖1—2。分布管出口均采用菌帽形結(jié)構(gòu)防止鹽粒、異物等進(jìn)入化鹽水管道造成堵塞現(xiàn)象。在化鹽桶中間與還設(shè)置有折流圈，折流圈與桶體成45度角．折流圈的底部開設(shè)用于停車時(shí)放凈殘存鹽水的小孔。折流圈寬度通常約為150～250mm。 澄清桶的作用是將加入精制劑后反應(yīng)完全的鹽水，在助沉劑的幫助下，使雜質(zhì)沉淀顆粒凝集變大，下沉分離。鹽水中鈣、鎂等不溶物懸浮顆粒在加入助沉劑后起凝聚作用，顆粒增大，被截留到桶底定時(shí)排出。 砂濾器的作用是把澄清桶送來的澄清鹽水經(jīng)砂濾層過濾，進(jìn)一步除去清鹽水中微量懸浮性不溶雜質(zhì)，提高進(jìn)電解槽的鹽水質(zhì)量，確保電解工段對高質(zhì)量入槽鹽水的要求。根據(jù)操作規(guī)程和工藝條件,確保電解槽正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)。生成約含氫氧化鈉11％的電解液流入總管匯集電解液貯槽,經(jīng)堿泵送蒸發(fā)工段進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。5g／L 單槽電解液濃度 90～140g／L氧氣總管氫純度≥98％電解槽槽溫 80～105℃ 氯氣總管壓力 0～－50Pa氫氣總管壓力 0～50Pa 對地電壓偏差(總電壓) ≤10％電解槽陽極電流效率 ≥90％圖2－1－1為金屬陽極電解流程圖。經(jīng)一段鹽水預(yù)熱器2內(nèi)與來自電解槽出口的濕熱氫氣(氫氣總管溫度約85℃)進(jìn)行熱交換，溫度可提高8～10℃，然后再進(jìn)入二段鹽水預(yù)熱器,用蒸汽進(jìn)一步補(bǔ)充加熱鹽水，加熱到鹽水溫度在60～80℃間，再經(jīng)鹽水總管、支管連續(xù)均衡地分別送入各臺電解槽5進(jìn)行電解。生成的含氫氧化鈉11％的電解液經(jīng)堿液斷電器斷電后從電解槽下側(cè)流出導(dǎo)入電解液總管，匯集于電解液貯槽6中，再經(jīng)泵7輸送到蒸發(fā)工段進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。隔膜電解槽是隔膜法電解食鹽溶液制取氯氣、氫氣、燒堿的主要設(shè)備。隔膜電解槽示意圖如圖2－1－3。 金屬陽極電解槽的槽蓋多數(shù)采用鋼板焊接制成，內(nèi)襯橡膠防腐蝕層。槽蓋上還裝有氯氣壓力表和取樣孔。在陰極箱的外殼下端有電解液導(dǎo)出管，上方有氫氣出口管。 槽蓋與陰極箱、阻極箱與陽極組合件之間可用“陶泥瀝清軟封料”外圍麻繩進(jìn)行密封以免鹽水泄漏,也可采用橡膠墊片加絕緣螺栓聯(lián)接密封。因此本工段的任務(wù)是： (1)將送來的一次精制鹽水再經(jīng)過一次精密過濾，使鹽水中的懸浮物達(dá)到≤1PPm，送二次精制；(2)將上述過濾后的合格鹽水，經(jīng)二次精制處理即采用樹脂吸咐（使用過的樹脂經(jīng)處理后再生），使鹽水中的ca2+、Mg2+雜質(zhì)含量達(dá)到≤20ppb，送離子膜電解槽；(3)合格的二次精制