制碱工业二ppt课件

1、明德励志明德励志博学笃行博学笃行6.3.4 氯化铵结晶与消费流程氯化铵结晶与消费流程(1)过饱和度过饱和度 在碳化塔中，由于溶液延续不断地吸收在碳化塔中，由于溶液延续不断地吸收CO2而产生而产生NaHCO3，当其，当其浓度超越了该温度下的溶解度，并且构成过饱和时才合结晶析出。氯化浓度超越了该温度下的溶解度，并且构成过饱和时才合结晶析出。氯化铵的析出并不是由于逐渐添加浓度而使其超越溶解度的，而是在一定浓铵的析出并不是由于逐渐添加浓度而使其超越溶解度的，而是在一定浓度条件下降低温度而构成过饱和后桥出的结晶。度条件下降低温度而构成过饱和后桥出的结晶。1. 影响氯化铵结晶的要素影响氯化铵结晶的要素明德

2、励志明德励志博学笃行博学笃行6.3.4 氯化铵结晶与消费流程氯化铵结晶与消费流程(2)影响氯化铵结晶粒径的要素影响氯化铵结晶粒径的要素 a溶液的成分。不同母液组成具有不同的过饱和极限，氨母液溶液的成分。不同母液组成具有不同的过饱和极限，氨母液I的介稳的介稳区铰宽，而母液区铰宽，而母液的介稳区较窄。的介稳区较窄。b搅拌强度。适当加强搅拌，可以降低溶液的过饱和度，并使其不超搅拌强度。适当加强搅拌，可以降低溶液的过饱和度，并使其不超越饱和极限，从而减少骤然大量析品的能够。但过分猛烈搅拌特使介稳越饱和极限，从而减少骤然大量析品的能够。但过分猛烈搅拌特使介稳区减少，又易出现纫品，同时颗粒问的相互康接撞击

3、会使结晶粉碎，因区减少，又易出现纫品，同时颗粒问的相互康接撞击会使结晶粉碎，因此搅拌强度要适当。此搅拌强度要适当。 c冷却速度。冷却越快，过饱和度必然有很快增大的趋势，容易超出冷却速度。冷却越快，过饱和度必然有很快增大的趋势，容易超出介稳区极限而析出大量晶核，从而不能得到大晶体。介稳区极限而析出大量晶核，从而不能得到大晶体。明德励志明德励志博学笃行博学笃行6.3.4 氯化铵结晶与消费流程氯化铵结晶与消费流程(2)影响氯化铵结晶粒径的要素影响氯化铵结晶粒径的要素 d晶浆固液比。母液过饱和度的消逝需求一定的结晶外表。固液比高，晶浆固液比。母液过饱和度的消逝需求一定的结晶外表。固液比高，结晶外表积大

4、，过饱和度消逝较完全。这样不仅可使已有结晶长大，可结晶外表积大，过饱和度消逝较完全。这样不仅可使已有结晶长大，可防止过饱和度积累，减少细品出现，故应坚持适当的固浓比。防止过饱和度积累，减少细品出现，故应坚持适当的固浓比。e结晶停留时间。停留时间为结晶器内结晶盘存量与单位时间产量之结晶停留时间。停留时间为结晶器内结晶盘存量与单位时间产量之比。在结晶器内结晶停留时间长，有利于结晶粒子的长大。当结晶器内比。在结晶器内结晶停留时间长，有利于结晶粒子的长大。当结晶器内晶浆固液比一定时，结晶盘存量也一定。当单位时间的产量小时，那么晶浆固液比一定时，结晶盘存量也一定。当单位时间的产量小时，那么停留时间就长，

5、从而可获得大颗粒晶体。停留时间就长，从而可获得大颗粒晶体。明德励志明德励志博学笃行博学笃行6.3.4 氯化铵结晶与消费流程氯化铵结晶与消费流程(3)主要设备主要设备结晶器结晶器 冷析结晶器冷析结晶器盐析结晶器盐析结晶器明德励志明德励志博学笃行博学笃行6.3.4 氯化铵结晶与消费流程氯化铵结晶与消费流程2. 氯化铵结晶分别流程氯化铵结晶分别流程(1)并料流程并料流程 在母液在母液 中析出氯化中析出氯化 铵分为两步，先冷析后盐析，然后分别铵分为两步，先冷析后盐析，然后分别取出晶浆，再稠厚分别出氯化铵，此即取出晶浆，再稠厚分别出氯化铵，此即“并料流程。并料流程。明德励志明德励志博学笃行博学笃行6.3

6、.4 氯化铵结晶与消费流程氯化铵结晶与消费流程(2)逆料流程逆料流程 将盐析结晶器的结晶借助于晶浆泵或气升设备送回冷析结晶器的将盐析结晶器的结晶借助于晶浆泵或气升设备送回冷析结晶器的晶床中，而产品全部从冷析结晶器中取出。半母液晶床中，而产品全部从冷析结晶器中取出。半母液 那么由冷析结晶那么由冷析结晶器溢流到盐析结晶器中，经加盐再析结晶，因此结晶须经过两个结晶器溢流到盐析结晶器中，经加盐再析结晶，因此结晶须经过两个结晶器，停留时间较长，故加盐量可以接近饱和。器，停留时间较长，故加盐量可以接近饱和。明德励志明德励志博学笃行博学笃行6.3.4 氯化铵结晶与消费流程氯化铵结晶与消费流程(2)逆料流程逆

7、料流程优点：优点：(1)由于盐析结晶器中的结晶送至冷析结晶器悬浮层内，使固体洗盐在由于盐析结晶器中的结晶送至冷析结晶器悬浮层内，使固体洗盐在Na+浓度较低的半母液浓度较低的半母液中可以充分溶解。中可以充分溶解。(2)逆料流程对原盐的粒度要求不高，不像并料流程那样严厉，而仍能逆料流程对原盐的粒度要求不高，不像并料流程那样严厉，而仍能得到合格产品，可使盐析结晶器在接近饱和得到合格产品，可使盐析结晶器在接近饱和NaCl条件下进展操作，相条件下进展操作，相对盐析结晶器的控制也较容易掌握。对盐析结晶器的控制也较容易掌握。(3)由于盐析结晶器内由于盐析结晶器内 接近饱和接近饱和NaCl ，因此，可提高，因

8、此，可提高值，使母液值，使母液的的结合氨可以降低，从而提高了产率，母液的当量体积可以减少。结合氨可以降低，从而提高了产率，母液的当量体积可以减少。明德励志明德励志博学笃行博学笃行6.3.5 氨碱法和联碱法的比较氨碱法和联碱法的比较 原料易于获得且价廉，消费过程中的氨可循环利用，损失较少；可以原料易于获得且价廉，消费过程中的氨可循环利用，损失较少；可以大规模延续消费，易于机械化，自动化；可得到较高质量的纯碱产品。大规模延续消费，易于机械化，自动化；可得到较高质量的纯碱产品。 原料利用率低，呵斥大量废液废渣排出，严重污染环境；碳化后母液原料利用率低，呵斥大量废液废渣排出，严重污染环境；碳化后母液中

9、含有大量的氯化铵，需参与石灰乳使之分解，然后蒸馏以回收氨，这样中含有大量的氯化铵，需参与石灰乳使之分解，然后蒸馏以回收氨，这样就必需设置蒸氨塔并耗费大量的蒸汽和石灰，从而呵斥流程长，设备庞大就必需设置蒸氨塔并耗费大量的蒸汽和石灰，从而呵斥流程长，设备庞大和能量上的浪费。和能量上的浪费。 原料利用率高；不需石灰石及焦碳，降低了很多本钱；纯碱部分不需求原料利用率高；不需石灰石及焦碳，降低了很多本钱；纯碱部分不需求蒸氨塔、石灰窖、化灰机等笨重设备，缩短了流程，建长投资破费减少；无蒸氨塔、石灰窖、化灰机等笨重设备，缩短了流程，建长投资破费减少；无大量废液、废渣排出，可在内地建厂。大量废液、废渣排出，可

10、在内地建厂。1、氨碱法的优点：、氨碱法的优点：2、氨碱法缺陷：、氨碱法缺陷：3、结合制碱法与氨碱法都有以下优点：、结合制碱法与氨碱法都有以下优点：明德励志明德励志博学笃行博学笃行NaClNH3H2OCO2NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2 侯氏制碱法与索氏制碱法的异同点：侯氏制碱法与索氏制碱法的异同点：1、一样点：原理一样、一样点：原理一样明德励志明德励志博学笃行博学笃行2、不同点：、不同点： 索氏制碱法氨碱法索氏制碱法氨碱法 侯氏制碱结合制碱法侯氏制碱结合制碱法滤液处置滤液处置方法方法原料来源原料来源循环物质循环物质优缺陷优缺陷优点：优点：缺陷：缺陷： Ca(O

11、H)2+2NH4Cl 2NH3+CaCl2+2H2OCa(OH)2来源：来源：CaCO3CaO+CO2CaO+H2O Ca(OH)21、通入、通入NH3：a、增大、增大NH4+的浓度，使的浓度，使NH4Cl更多地更多地析出析出b、使、使NaHCO3转化为转化为Na2CO3，提高析，提高析出出NH4Cl的纯度的纯度2、降温、降温,并参与过量并参与过量NaCl： 低温时低温时NH4Cl 溶解度比溶解度比NaCl小，所以可小，所以可以使以使NH4Cl析出，同时补充析出，同时补充Na+CO2 ：石灰石的煅烧：石灰石的煅烧 NH3 ：Ca(OH)2与与NH4Cl的反响的反响CO2 ：高温下焦炭与水蒸气的

12、反响：高温下焦炭与水蒸气的反响NH3 ：工业合成氨的反响：工业合成氨的反响1、 NaCl利用率低利用率低2、生成用途不大的、生成用途不大的CaCl2优点：优点：1、提高了、提高了NaCl利用率利用率 2、产生了有用的化工原料和、产生了有用的化工原料和 肥料肥料 NH4Cl 明德励志明德励志博学笃行博学笃行索氏制碱法的流程图索氏制碱法的流程图:氨碱法氨碱法饱和食盐水氨盐水沉淀NaHCO3滤液NH4Cl、NaCl石灰石Ca(OH)2石灰乳通NH3过滤洗涤通CO2煅烧CO2(循环运用Na2CO3产品煅烧CO2CaONH3(循环运用废液CaCl2、NaClCa(OH)2侯氏制碱法的流程图结合制碱法侯氏

13、制碱法的流程图结合制碱法明德励志明德励志博学笃行博学笃行补充：芒硝制碱补充：芒硝制碱直接用芒硝取代氯化钠，采用联碱法消费纯碱同时副产硫酸铵直接用芒硝取代氯化钠，采用联碱法消费纯碱同时副产硫酸铵 与传统的联碱法比较，采用芒硝制碱时对设备的腐蚀低，副产硫酸与传统的联碱法比较，采用芒硝制碱时对设备的腐蚀低，副产硫酸铵价值高于氯化铵。并且可以采用产质量量更好，操作更简便的热法联铵价值高于氯化铵。并且可以采用产质量量更好，操作更简便的热法联碱工艺，因此从建立投资和经济效益方面，采用芒硝制碱新工艺均明显碱工艺，因此从建立投资和经济效益方面，采用芒硝制碱新工艺均明显优于传统的联碱工艺。优于传统的联碱工艺。明

14、德励志明德励志博学笃行博学笃行补充：芒硝制碱补充：芒硝制碱明德励志明德励志博学笃行博学笃行补充：芒硝制碱补充：芒硝制碱明德励志明德励志博学笃行博学笃行 电解法消费烧碱在制得烧碱的同时还消费氯气和氢气，所以工业电解法消费烧碱在制得烧碱的同时还消费氯气和氢气，所以工业上电解法消费烧碱也称氯碱工业。上电解法消费烧碱也称氯碱工业。 它是根底化学工业之一，它的产品烧碱和氯气在国民经济中占有它是根底化学工业之一，它的产品烧碱和氯气在国民经济中占有重要位置，广泛用于纺织工业、轻工业、冶金和有色冶金工业、化学重要位置，广泛用于纺织工业、轻工业、冶金和有色冶金工业、化学工业和石油化学工业等部门。工业和石油化学工

15、业等部门。 电解法消费烧碱，根据电解槽构造、电极资料和隔膜资料的不同电解法消费烧碱，根据电解槽构造、电极资料和隔膜资料的不同可分为水银法、隔膜法和离子交换膜法。可分为水银法、隔膜法和离子交换膜法。6.4 电解法制烧碱电解法制烧碱概述：概述：明德励志明德励志博学笃行博学笃行电解饱和食盐水反响原理电解饱和食盐水反响原理实验步骤：实验步骤： 1、按安装图安装好仪器。、按安装图安装好仪器。2、向、向U型管中注入饱和食盐水。型管中注入饱和食盐水。3、向阴阳两极滴加几滴酚酞溶液，把潮湿的、向阴阳两极滴加几滴酚酞溶液，把潮湿的 淀粉碘化钾试纸分别放在阴阳两极试管口淀粉碘化钾试纸分别放在阴阳两极试管口 上方。

16、上方。4、接通电源。、接通电源。明德励志明德励志博学笃行博学笃行1.两极均产生气体。两极均产生气体。2.阴极区附近溶液出现红色，有碱生成。阴极区附近溶液出现红色，有碱生成。3.阳极淀粉碘化钾试纸变蓝，有刺激性气味的气体，分析应是阳极淀粉碘化钾试纸变蓝，有刺激性气味的气体，分析应是Cl2。电解的总化学反响方程式：电解的总化学反响方程式：实验景象及结论：实验景象及结论：2NaCl2H2O = H2Cl22NaOH电解电解上述安装的弱点：上述安装的弱点：1.H21.H2和和Cl2 Cl2 混合不平安混合不平安2.Cl22.Cl2会和会和NaOHNaOH反响，使得到的反响，使得到的NaOHNaOH不纯

17、不纯电解饱和食盐水反响原理电解饱和食盐水反响原理明德励志明德励志博学笃行博学笃行阴极：阴极：2H+ + 2e H2阳极：阳极：2C1- - 2eCl2总反响：总反响： 2NaCl + 2H2OCl2 + H2+ 2NaOH电解饱和食盐水反响原理电解饱和食盐水反响原理1电极反响：电极反响：Cl2 + H2O HCl + HClONaOH + HClO = NaClO + H2O2NaOH + Cl2 = NaClO + H2O 2电极副反响电极副反响阳极室及阳极上的副反响阳极室及阳极上的副反响明德励志明德励志博学笃行博学笃行 NaClO + 2HClO NaClO3 + 2HCl 12ClO-

18、+ 6H2O -12e4HClO3 + 8HCl + 3O2 HClO3 + NaOHNaClO3 + H2O HCl + NaOHNaCl + H2O 4OH- - 4e O2 + 2H2O电解饱和食盐水反响原理电解饱和食盐水反响原理NaClO + 2H = NaCl + H2ONaClO3 + 6H NaCl + 3H2O阴极室和阴极上的副反响阴极室和阴极上的副反响明德励志明德励志博学笃行博学笃行 电解法消费烧碱除原料易得、消费流程较短外，主要有以下三个特点。电解法消费烧碱除原料易得、消费流程较短外，主要有以下三个特点。 能耗高能耗高 电解法消费烧碱的主要能耗是电能，其耗电量仅次于电解法电

19、解法消费烧碱的主要能耗是电能，其耗电量仅次于电解法消费铝。消费铝。 氯与碱的平衡氯与碱的平衡 电解法制烧碱所得到的烧碱与氯气的产品的质量比恒电解法制烧碱所得到的烧碱与氯气的产品的质量比恒定为定为1:0.88，但一个国家或地域对烧碱和氯气的需求量，是随着化工产品消，但一个国家或地域对烧碱和氯气的需求量，是随着化工产品消费的变化而变化的。费的变化而变化的。 腐蚀和污染严重腐蚀和污染严重电解法制烧碱的特点：电解法制烧碱的特点：明德励志明德励志博学笃行博学笃行6.4.1 隔膜法电解隔膜法电解 隔膜法是在阳极与阴极之间设置种多孔浸透性隔膜，把阴、阳隔膜法是在阳极与阴极之间设置种多孔浸透性隔膜，把阴、阳极

20、产物隔开。当输入直流电进展电解后，食盐水溶液中的部分氯离极产物隔开。当输入直流电进展电解后，食盐水溶液中的部分氯离子在阳极上失去电子生成氯气并逸出。阳极溶液中剩下的钠离子随子在阳极上失去电子生成氯气并逸出。阳极溶液中剩下的钠离子随溶液一同向阴极迁移，流入阴极的电解液，溶液中所剩的氢氧根离溶液一同向阴极迁移，流入阴极的电解液，溶液中所剩的氢氧根离子与钠离子构成碱溶液。子与钠离子构成碱溶液。 明德励志明德励志博学笃行博学笃行6.4.1 隔膜法电解隔膜法电解1. 电极反响与副反响电极反响与副反响隔膜法电解制碱原理隔膜法电解制碱原理阳极上：阳极上：- - -3236 C l O + 6 O H 2 C

21、 l O + 4 C l+ O + 6 e2阳极室阴极室食盐水溶液中，主要存在四种离子：食盐水溶液中，主要存在四种离子：Na+、Cl-、H+、OH-。阴极上：阴极上：22Cl O H OHClO HCl222HO 2eH 2O H 2N a O HH C lO N a C lOH O32 H C lON a C lO N a C lO 2 H C l石墨或涂RuO2-TiO2阳极 铁阴极 明德励志明德励志博学笃行博学笃行阴极实践反响：阴极实践反响： 阴极的阴极的Na+不参与反响与留在溶液中的不参与反响与留在溶液中的OH-构成构成NaOH溶液溶液,并聚集在并聚集在阴极附近，使阴极附近的碱浓度不断

22、增大。与此同时，阳极附近的阴极附近，使阴极附近的碱浓度不断增大。与此同时，阳极附近的NaCl浓浓度不断降低。度不断降低。1. 电极反响与副反响电极反响与副反响22Cl2eCl22N aO H H ClN aCl HO副反响：副反响：(1)阳极上产生的阳极上产生的Cl2部分溶于阳极液中部分溶于阳极液中,与水反响生成次氯酸与盐酸与水反响生成次氯酸与盐酸:(2)阴极的阴极的NaOH随浓度的增大必然向阳极分散随浓度的增大必然向阳极分散,与次氯酸与盐酸反响与次氯酸与盐酸反响:22N a C lOHN a C lHO明德励志明德励志博学笃行博学笃行 当溶液中的当溶液中的HClO和和NaClO的含量增大时的

23、含量增大时,又能够发生以下反响又能够发生以下反响:次氯酸根浓度增大时次氯酸根浓度增大时,还会参与阳极反响放出氧气还会参与阳极反响放出氧气:(3)阳极液中的次氯酸钠和氯酸钠也会由于分散作用阳极液中的次氯酸钠和氯酸钠也会由于分散作用,经过隔膜进入阴极室经过隔膜进入阴极室,被被阴极上产生的新生态阴极上产生的新生态H复原为氯化钠复原为氯化钠:2. 隔膜法电解原理隔膜法电解原理224OH4e2H O O2 -2 -+4421S O+ H2 OS O+O+ 2 H + 2 e2明德励志明德励志博学笃行博学笃行(4)在阳极附近在阳极附近OH- 离子浓度升高后离子浓度升高后, OH-在阳极放电在阳极放电:(5

24、)盐水中含有硫酸盐时盐水中含有硫酸盐时,在一定条件下在一定条件下,如氯离子浓度部分降低时如氯离子浓度部分降低时,硫酸根硫酸根会放电而释放氧气会放电而释放氧气: 总之总之,电解过程中副反响的结果电解过程中副反响的结果,不仅耗费了产品不仅耗费了产品Cl2、H2和和NaOH，还生成了次氯酸盐、氯酸盐、氧等，降低了产品还生成了次氯酸盐、氯酸盐、氧等，降低了产品Cl2和和NaOH的纯度，而的纯度，而且增大了电能耗费。且增大了电能耗费。2. 隔膜法电解原理隔膜法电解原理NoImage明德励志明德励志博学笃行博学笃行减少副反响发生通常采取的措施：减少副反响发生通常采取的措施：1采用经过精制的饱和食盐水溶液；

25、采用经过精制的饱和食盐水溶液；2控制较高的电解液温度以减少氯气在阳极液中的溶解度；控制较高的电解液温度以减少氯气在阳极液中的溶解度；3坚持隔膜的多孔型和良好的浸透率，使阳极液正常均匀地透过坚持隔膜的多孔型和良好的浸透率，使阳极液正常均匀地透过 隔膜，阻止两极产物的混合和反响；隔膜，阻止两极产物的混合和反响；4坚持阳极液面高于阴极液面，用一定的液面差促进盐水的定向坚持阳极液面高于阴极液面，用一定的液面差促进盐水的定向 流动，以阻止流动，以阻止OH-由阴极室分散到阳极室。由阴极室分散到阳极室。2. 隔膜法电解原理隔膜法电解原理明德励志明德励志博学笃行博学笃行1 1阳极资料阳极资料1对阳极资料的要求

26、对阳极资料的要求A 具有较强的耐化学腐蚀性；具有较强的耐化学腐蚀性；B 对氯的过电压低，导电性能良好；对氯的过电压低，导电性能良好；C 机械强度高且易于加工；机械强度高且易于加工；D 电极资料来源广泛；电极资料来源广泛；E 电极运用寿命长。电极运用寿命长。 由于电解槽的阳极是直接地继续地与化学性质非常活泼，且腐蚀性较强由于电解槽的阳极是直接地继续地与化学性质非常活泼，且腐蚀性较强的湿氯气、的湿氯气、O、盐酸和次氯酸等接触，因此阳极资料应具有较强的耐化学、盐酸和次氯酸等接触，因此阳极资料应具有较强的耐化学腐蚀性，同时具有对氯的过电压低，导电性能良好，机械强度高而且易于加腐蚀性，同时具有对氯的过电

27、压低，导电性能良好，机械强度高而且易于加工，来源广泛和运用寿命长等特点。工，来源广泛和运用寿命长等特点。3. 电极及隔膜资料电极及隔膜资料明德励志明德励志博学笃行博学笃行2石墨阳极石墨阳极人造石墨是石油焦、沥青及无烟煤等制成的，主要成分是碳素。人造石墨是石油焦、沥青及无烟煤等制成的，主要成分是碳素。2O + C CO22O +2C 2CO2HClO + C 2HCl + CO2HClO + C HCl + CO 分析：食盐水的冲刷呵斥机械磨损，石墨电极的内部含有许多极细分析：食盐水的冲刷呵斥机械磨损，石墨电极的内部含有许多极细微的小气孔，这种小气孔越多，电极的损耗越快。降低石墨电极的孔微的小气

28、孔，这种小气孔越多，电极的损耗越快。降低石墨电极的孔隙率可以延伸电极的寿命。隙率可以延伸电极的寿命。3. 电极及隔膜资料电极及隔膜资料 措施：工业消费上，通常用亚麻油来浸渍电极，把电极气孔堵住。措施：工业消费上，通常用亚麻油来浸渍电极，把电极气孔堵住。这样处置过的电极，其寿命可延伸一倍。这样处置过的电极，其寿命可延伸一倍。 隔膜电解槽中，当电流密度在隔膜电解槽中，当电流密度在100安安/米米2 左右，石墨电极的运用寿命，左右，石墨电极的运用寿命，普通在任务普通在任务78个月左右。个月左右。明德励志明德励志博学笃行博学笃行(3)金属阳极金属阳极 金属阳极是以金属钛为基体金属阳极是以金属钛为基体,

29、在基体上涂一层其它金属氧化物在基体上涂一层其它金属氧化物(如二氧化如二氧化钌与二氧化钛钌与二氧化钛)便构成便构成“钛基钌钛基钌-钛金属阳极。钛金属阳极。与石墨阳极相比，金属阳极具有以下优点：与石墨阳极相比，金属阳极具有以下优点：A 耐腐蚀性能好，运用寿命长耐腐蚀性能好，运用寿命长 金属阳极耐碱和氯的腐蚀，并可改换涂层，运用寿命可达金属阳极耐碱和氯的腐蚀，并可改换涂层，运用寿命可达8年以上。年以上。而石墨由于电化学腐蚀及机械强度低等缘由，运用寿命普通在而石墨由于电化学腐蚀及机械强度低等缘由，运用寿命普通在7-8个月。个月。含钌金属阳极：如钌含钌金属阳极：如钌-钛、钌钛、钌-铱、钌铱、钌-铱铱-钛

30、、钌钛、钌-锡锡-锑等锑等非钌金属阳极：如锡非钌金属阳极：如锡-锑、锡锑、锡-锑锑-钴等钴等 常用：钌钛常用：钌钛RuO2-TiO2金属涂层金属涂层3. 电极及隔膜资料电极及隔膜资料明德励志明德励志博学笃行博学笃行C 产质量量好产质量量好 因电极耐腐蚀，使金属阳极性能稳定，槽电压低而稳定，碱液无色透明，因电极耐腐蚀，使金属阳极性能稳定，槽电压低而稳定，碱液无色透明，浓度高，氯气纯度高。浓度高，氯气纯度高。D 电能损耗小电能损耗小 在金属阳极上氯的放电电位比在一样条件下石墨阳极上的约低在金属阳极上氯的放电电位比在一样条件下石墨阳极上的约低200mV，每消费每消费1tNaOH可以节电可以节电140

31、- 150kW.h。B 消费才干大消费才干大 金属阳极能耐高电流密度，普通情况下可达金属阳极能耐高电流密度，普通情况下可达15-17A/dm2，为石墨阳，为石墨阳极电解槽电流密度的两倍，大幅度提高了单槽的消费才干。极电解槽电流密度的两倍，大幅度提高了单槽的消费才干。3. 电极及隔膜资料电极及隔膜资料明德励志明德励志博学笃行博学笃行2阴极资料阴极资料1对阴极资料的要求对阴极资料的要求A 能耐能耐NaCl、NaOH等的腐蚀；等的腐蚀；B 导电性良好，导电性良好，H2在电极上过电压低；在电极上过电压低；C具有良好的机械强度和易于加工。具有良好的机械强度和易于加工。 阴极资料要具有耐氯化钠、氢氧化钠的

32、腐蚀，导电性能良好，且阴极资料要具有耐氯化钠、氢氧化钠的腐蚀，导电性能良好，且氢在电极上的过电位要低等特点。氢在电极上的过电位要低等特点。隔膜电解槽常见的阴极资料有铁、铜、镍等。隔膜电解槽常见的阴极资料有铁、铜、镍等。3. 电极及隔膜资料电极及隔膜资料2铁阴极铁阴极 铁能耐铁能耐NaCl、NaOH等的腐蚀，且具有导电性能良好、氢的过电压低等的腐蚀，且具有导电性能良好、氢的过电压低的优点，是一种质优价廉的阴极资料。运用寿命可达的优点，是一种质优价廉的阴极资料。运用寿命可达40年。年。明德励志明德励志博学笃行博学笃行1对隔膜资料的要求对隔膜资料的要求A 应具有较强的化学稳定性，既耐酸又耐碱的腐蚀；

33、应具有较强的化学稳定性，既耐酸又耐碱的腐蚀；B 应有相当的机械强度，长期运用不宜损坏；应有相当的机械强度，长期运用不宜损坏；C 必需坚持多孔及良好的浸透性，能使阳极液维持一定的流速且均匀地透必需坚持多孔及良好的浸透性，能使阳极液维持一定的流速且均匀地透 过隔膜，并防止阳极液和阴极液的机械混合；过隔膜，并防止阳极液和阴极液的机械混合；D 应具有较小的电阻，以降低电压损失，资料易得，应具有较小的电阻，以降低电压损失，资料易得， 制造本钱低。制造本钱低。3. 电极及隔膜资料电极及隔膜资料3隔膜资料隔膜资料 隔膜是隔膜电解槽中直接吸附在阴极上的多孔性物料层，用它将阳隔膜是隔膜电解槽中直接吸附在阴极上的

34、多孔性物料层，用它将阳极室和阴极室隔开。极室和阴极室隔开。明德励志明德励志博学笃行博学笃行2隔膜资料隔膜资料 石棉石棉 石棉的主要成分是含水的硅酸镁石棉的主要成分是含水的硅酸镁3MgO.2SiO2.2H2O，石棉隔膜，石棉隔膜在长期运用后，由于各种杂质及悬浮物的堆积，会堵塞隔膜的孔隙，使隔在长期运用后，由于各种杂质及悬浮物的堆积，会堵塞隔膜的孔隙，使隔膜的浸透性恶化，阳极液流量下降，呵斥电解液温度升高，槽电压升高。膜的浸透性恶化，阳极液流量下降，呵斥电解液温度升高，槽电压升高。因此隔膜要定期改换。因此隔膜要定期改换。3改性石棉隔膜改性石棉隔膜4合成资料隔膜合成资料隔膜 微孔聚四氟乙烯微孔聚四氟

35、乙烯(PTFE)隔膜隔膜3. 电极及隔膜资料电极及隔膜资料明德励志明德励志博学笃行博学笃行4. 隔膜法电解的工艺流程隔膜法电解的工艺流程1隔膜法电解的工艺流程隔膜法电解的工艺流程明德励志明德励志博学笃行博学笃行2隔膜电解槽隔膜电解槽 隔膜电解槽可分为立式和程度式两种，目前程度式已被淘汰。虎克式隔膜电解槽可分为立式和程度式两种，目前程度式已被淘汰。虎克式立式电解槽是隔膜电解槽中技术目的较好、采用较多的一种。虎克式电解立式电解槽是隔膜电解槽中技术目的较好、采用较多的一种。虎克式电解槽由阴极箱，浇铅阳极组，槽盖和槽底四个部分组成。槽由阴极箱，浇铅阳极组，槽盖和槽底四个部分组成。4. 隔膜法电解的工艺

36、流程隔膜法电解的工艺流程明德励志明德励志博学笃行博学笃行2隔膜电解槽隔膜电解槽虎克式电解槽优点：虎克式电解槽优点：1阳极与阴极直立紧凑陈列，占地面积小；阳极与阴极直立紧凑陈列，占地面积小；2电流效率高，容量大，投资省，耗电少；电流效率高，容量大，投资省，耗电少；3电解液含碱浓度高，操作平稳，密闭性好，对环境污染小。电解液含碱浓度高，操作平稳，密闭性好，对环境污染小。明德励志明德励志博学笃行博学笃行1盐水的制备和精制盐水的制备和精制1制备制备 目前我国氯碱工业所用的原料以海盐为主。以海盐为原料制成饱目前我国氯碱工业所用的原料以海盐为主。以海盐为原料制成饱和食盐水，质量浓度坚持在和食盐水，质量浓度

37、坚持在310-315g/L.(2)精制精制杂质：钙盐、镁盐、硫酸盐和机械杂质。杂质：钙盐、镁盐、硫酸盐和机械杂质。5. 电解操作条件与经济目的电解操作条件与经济目的危害与对策：危害与对策：使隔膜堵塞，影响了隔膜的浸透性，使电解槽运转恶化。使隔膜堵塞，影响了隔膜的浸透性，使电解槽运转恶化。对策：对策：参与石灰乳，使镁离子成为参与石灰乳，使镁离子成为Mg(OH)2沉淀；参与纯碱使钙离子生成沉淀；参与纯碱使钙离子生成CaCO3。明德励志明德励志博学笃行博学笃行5. 电解操作条件与经济目的电解操作条件与经济目的2操作条件操作条件(1) 盐水的浓度盐水的浓度 电解质溶液的导电是依托溶液中正负离子的迁移并

38、在电极上放电而引电解质溶液的导电是依托溶液中正负离子的迁移并在电极上放电而引起的。所以，电导率随电解质溶液浓度的升高而升高，不断到溶液饱和为起的。所以，电导率随电解质溶液浓度的升高而升高，不断到溶液饱和为止。工业消费上电解液采用的是止。工业消费上电解液采用的是NaCl的饱和溶液，其质量浓度为的饱和溶液，其质量浓度为(315 5)g/L。 普通工业食盐中常含有钙盐、镁盐、硫酸盐等其他杂质，对电解操普通工业食盐中常含有钙盐、镁盐、硫酸盐等其他杂质，对电解操作极其有害。故工业用原盐制备的粗盐水，必需加以精制。作极其有害。故工业用原盐制备的粗盐水，必需加以精制。明德励志明德励志博学笃行博学笃行 在消费

39、中，普通采用添加过量的在消费中，普通采用添加过量的Na2CO3和和NaOH除去除去Ca2+、Mg2+杂杂质质,为了控制为了控制SO42-的含量，采用参与氯化钡的方法。精盐水的质量应到达的含量，采用参与氯化钡的方法。精盐水的质量应到达以下目的：以下目的：2操作条件操作条件明德励志明德励志博学笃行博学笃行2操作条件操作条件 (2) 盐水的温度盐水的温度 提高温度，可提高电解质的电导率，降低氯气在阳极液中的溶解度，提高温度，可提高电解质的电导率，降低氯气在阳极液中的溶解度，提高阳极电流效率，同时还可降低阳极上析出氯气和阴极上析出氢气提高阳极电流效率，同时还可降低阳极上析出氯气和阴极上析出氢气的过电位

40、。升高温度可提高的过电位。升高温度可提高NaCl的溶解速度。入电解槽前的盐水温度的溶解速度。入电解槽前的盐水温度在在70左右，电解槽温度控制在左右，电解槽温度控制在95左右。左右。明德励志明德励志博学笃行博学笃行NaOH含量：含量：130145 g/LNaCl含量：含量：175210 g/L2操作条件操作条件(3) 盐水的流量与碱液浓度盐水的流量与碱液浓度 盐水流量的大小会对电解过程带来较大的影响。盐水流量小，盐水流量的大小会对电解过程带来较大的影响。盐水流量小，NaClNaCl分解率高、分解率高、NaOHNaOH浓度高，但浓度高，但OH-OH-的反迁移严重，副反响多，电流效的反迁移严重，副反

41、响多，电流效率低。但盐水流量大，率低。但盐水流量大，NaOHNaOH浓度低，碱液中浓度低，碱液中NaClNaCl含量高，碱液蒸发的含量高，碱液蒸发的能耗高能耗高明德励志明德励志博学笃行博学笃行2操作条件操作条件 (4) 氯气的纯度及压力氯气的纯度及压力 氯气是有毒气体，不允许泄露，要保证电解槽、管道等衔接处的氯气是有毒气体，不允许泄露，要保证电解槽、管道等衔接处的密封，氯气总管的压力采用微负压密封，氯气总管的压力采用微负压-49-98Pa下操作。为防止在电解槽下操作。为防止在电解槽内内Cl2和和H2混合爆炸，必需防止混合爆炸，必需防止H2漏到漏到Cl2中，应控制阳极室液面高中，应控制阳极室液面

42、高于隔膜顶端，同时亲密留意隔膜的完好情况。于隔膜顶端，同时亲密留意隔膜的完好情况。 电解槽出来湿氯气经冷却枯燥后的干基气体组成为电解槽出来湿氯气经冷却枯燥后的干基气体组成为Cl2 96.5%98%，H2 0.1%0.4%，O2 1.0%3.0%。 明德励志明德励志博学笃行博学笃行2操作条件操作条件(5) 氢气的纯度及压力氢气的纯度及压力(6) 电流效率电流效率 电解槽产生的氢气纯度是很高的，其体积分数普通在电解槽产生的氢气纯度是很高的，其体积分数普通在99%干基干基以上。为防止空气与氢气混合发生爆炸，普通电解槽氢气系统都是坚持以上。为防止空气与氢气混合发生爆炸，普通电解槽氢气系统都是坚持微正压

43、微正压4998Pa下操作。下操作。 电流效率为实践产量与实际产量的比值。电流效率是电解槽的一项电流效率为实践产量与实际产量的比值。电流效率是电解槽的一项重要的技术经济目的，与电能耗费、产质量量以及电解操作过程关系非重要的技术经济目的，与电能耗费、产质量量以及电解操作过程关系非常亲密。较先进的隔膜电解槽的电流效率为常亲密。较先进的隔膜电解槽的电流效率为95%97%。明德励志明德励志博学笃行博学笃行6.1.3 烧碱工业消费方法烧碱工业消费方法离子膜法的特点：离子膜法的特点：总能耗最低，在总能耗最低，在4000A/m电流密度下，每吨烧碱的直流电耗为电流密度下，每吨烧碱的直流电耗为2100kWh；碱液

44、质量好，烧碱纯度高，碱液质量好，烧碱纯度高，50的氢氧化钠碱液，含氯化钠的氢氧化钠碱液，含氯化钠5060ppm;氯气及氢气纯度高，氢气纯度高达氯气及氢气纯度高，氢气纯度高达99.99%；无水银或石棉污染环境的问题；无水银或石棉污染环境的问题；操作、控制都比较容易；操作、控制都比较容易；顺应负荷变化的才干较大；顺应负荷变化的才干较大；要求用高质量的盐水，要求用高质量的盐水，2035mg.L-1；离子膜法制碱对盐水质量的要求远远高于隔膜法，因此要添加盐水离子膜法制碱对盐水质量的要求远远高于隔膜法，因此要添加盐水 的二次精制。的二次精制。 离子膜本身的造价也非常昂贵，容易损坏。离子膜本身的造价也非常

45、昂贵，容易损坏。离子膜法电解制碱存在缺乏之处：离子膜法电解制碱存在缺乏之处：明德励志明德励志博学笃行博学笃行6.4.2 离子交换膜法电解离子交换膜法电解1. 离子交换膜电解原理离子交换膜电解原理 离子膜法制碱与隔膜法制碱的根本区别在于离子膜法的阴极室离子膜法制碱与隔膜法制碱的根本区别在于离子膜法的阴极室和阳极室是用离子交换膜隔开。和阳极室是用离子交换膜隔开。 离子交换膜是一种耐腐蚀的磺酸型阳极离子交换膜，它的膜体中离子交换膜是一种耐腐蚀的磺酸型阳极离子交换膜，它的膜体中有活性基团，活性基团是由带负电荷的固定离子如有活性基团，活性基团是由带负电荷的固定离子如-SO3-、-COOH和一个带正电荷的

46、对离子如和一个带正电荷的对离子如Na+组成。磺酸性阳离子交换膜的化组成。磺酸性阳离子交换膜的化学构造式为：学构造式为：R-SO3- H+Na+明德励志明德励志博学笃行博学笃行图2 离子膜法电解制碱原理表示图图1 离子交换膜表示图6.4.2 离子交换膜法电解离子交换膜法电解明德励志明德励志博学笃行博学笃行 离子交换容量离子交换容量(IEC)以膜中每克干树脂所含交换基团的摩尔数表示。含以膜中每克干树脂所含交换基团的摩尔数表示。含水率是指每克干树脂中的含水量，以百分率表示。膜电阻以单位面积的电水率是指每克干树脂中的含水量，以百分率表示。膜电阻以单位面积的电阻表示，单位是阻表示，单位是/m2。 各种特

47、性相互联络又相互制约。如为了降低膜电阻，应提高膜的离子各种特性相互联络又相互制约。如为了降低膜电阻，应提高膜的离子交换容量和含水率。但为了改善膜的选择透过性，却要提高离子交换容量交换容量和含水率。但为了改善膜的选择透过性，却要提高离子交换容量而降低含水率。而降低含水率。2. 离子交换膜的性能及种类离子交换膜的性能及种类6.4.2 离子交换膜法电解离子交换膜法电解 离子交换膜的性能由离子交换容量离子交换膜的性能由离子交换容量(IEC)、含水率、膜电阻这三个主、含水率、膜电阻这三个主要特性参数决议。要特性参数决议。明德励志明德励志博学笃行博学笃行 根据离子交换基团的不同，可分为全氟磺酸膜、全氟羧酸

48、膜以及根据离子交换基团的不同，可分为全氟磺酸膜、全氟羧酸膜以及全氟羧酸磺酸复合膜。全氟羧酸磺酸复合膜。 全氟磺酸膜全氟磺酸膜(Rf-SO3H) 酸性强，亲水性好，含水率高，电阻小，酸性强，亲水性好，含水率高，电阻小，化学稳定性好。化学稳定性好。 全氟羧酸膜全氟羧酸膜(Rf-COOH) 一种弱酸性和亲水性小的膜，含水率低，一种弱酸性和亲水性小的膜，含水率低，膜内的固定离子浓度较高，但膜的电阻较大。膜内的固定离子浓度较高，但膜的电阻较大。 全氟羧酸磺酸复合膜全氟羧酸磺酸复合膜(Rf-SO3H/Rf-COOH) 一种性能比较优良的离一种性能比较优良的离子膜，兼有羧酸膜和磺酸膜的优点。子膜，兼有羧酸膜

49、和磺酸膜的优点。2. 离子交换膜的性能及种类离子交换膜的性能及种类明德励志明德励志博学笃行博学笃行离子交换膜法制烧碱工艺流程表示图 3. 离子膜法电解的工艺流程离子膜法电解的工艺流程明德励志明德励志博学笃行博学笃行3. 离子膜法电解的工艺流程离子膜法电解的工艺流程明德励志明德励志博学笃行博学笃行4. 离子膜法电解槽离子膜法电解槽 目前，工业消费中运用的离子膜电解槽方式很多，不论是哪一种槽目前，工业消费中运用的离子膜电解槽方式很多，不论是哪一种槽型，每台电解槽都是由假设干电解单元组成，每个电解单元均包括阳极、型，每台电解槽都是由假设干电解单元组成，每个电解单元均包括阳极、离子交换膜和阴极三个部分

50、。离子交换膜和阴极三个部分。根据供电方式的不同，离子膜电解槽分为单极式和复极式两大类。根据供电方式的不同，离子膜电解槽分为单极式和复极式两大类。一组单极槽与复极槽的直流电供电方式表示图一组单极槽与复极槽的直流电供电方式表示图明德励志明德励志博学笃行博学笃行单极槽与复极槽的性能比较单极槽与复极槽的性能比较单极槽单极槽复极槽复极槽单元槽并联，连接点多，安装较复杂单元槽并联，连接点多，安装较复杂单元槽串联，配件少，安装方便单元槽串联，配件少，安装方便供电是低电压，高电流，电流效率低，电压供电是低电压，高电流，电流效率低，电压效率低；电流是径向输入，内部设置金属导效率低；电流是径向输入，内部设置金属导

51、电体，可使电流分布均匀电体，可使电流分布均匀供电是高电压，低电流，电流效率高，电压供电是高电压，低电流，电流效率高，电压效率高；电流是轴向输入，电流分布均匀效率高；电流是轴向输入，电流分布均匀电解槽之间用铜排连接，铜消耗量多，且槽电解槽之间用铜排连接，铜消耗量多，且槽间电压损失大约为间电压损失大约为3050mV电解槽之间不用铜排连接，一般用复合板或电解槽之间不用铜排连接，一般用复合板或其他方式，槽间电压损失小约为其他方式，槽间电压损失小约为320mV膜的有效利用率较低，只有膜的有效利用率较低，只有72%77% 膜的有效利用率较高，可达膜的有效利用率较高，可达92% 电解液循环方式一般为自然循环

52、，极个别为电解液循环方式一般为自然循环，极个别为强制循环强制循环电解液循环方式为自然循环和强制循环电解液循环方式为自然循环和强制循环一台电解槽发生故障，可以单独停车检查，一台电解槽发生故障，可以单独停车检查，其余可继续运转，开工率高，但电解槽检修其余可继续运转，开工率高，但电解槽检修拆装比较繁琐拆装比较繁琐一台电解槽发生故障，需停下全部电解槽才一台电解槽发生故障，需停下全部电解槽才能检修，影响生产，但电解槽检修拆装比较能检修，影响生产，但电解槽检修拆装比较容易容易电解槽占地面积大，数量多，维修量大，费电解槽占地面积大，数量多，维修量大，费用高用高电解槽占地面积小，数量少，维修简单方便电解槽占地

53、面积小，数量少，维修简单方便，费用低，费用低一般适用于小规模生产，单台生产能力小，一般适用于小规模生产，单台生产能力小，可根据不同需求自由选择电解单元槽的数量可根据不同需求自由选择电解单元槽的数量一般适用于大规模生产，单台生产能力大，一般适用于大规模生产，单台生产能力大，电解单元槽的数量不能随意变动电解单元槽的数量不能随意变动4. 离子膜法电解槽离子膜法电解槽明德励志明德励志博学笃行博学笃行(1) MGC单极式电解槽单极式电解槽 MGC单极式电解槽由单极式电解槽由6个部件组成，端板和拉杆、带有导管的阳极个部件组成，端板和拉杆、带有导管的阳极组件、带有导管的阴极组件、铜电流分布器、密封垫圈组件及

54、槽间联接组件、带有导管的阴极组件、铜电流分布器、密封垫圈组件及槽间联接铜排。铜排。明德励志明德励志博学笃行博学笃行(2) 旭化成复极式电解槽旭化成复极式电解槽 化成复极式电解槽是我国最早引进、运用较为广泛的一种离子膜电化成复极式电解槽是我国最早引进、运用较为广泛的一种离子膜电解槽。该电解槽由单元槽、总管、挤压机、油压安装四大部分组成。解槽。该电解槽由单元槽、总管、挤压机、油压安装四大部分组成。明德励志明德励志博学笃行博学笃行5. 离子膜法技术经济目的离子膜法技术经济目的以某厂离子交换膜法为例，消费以某厂离子交换膜法为例，消费1tNaOH(100%)其耗费定额：其耗费定额：离子膜法消费离子膜法消

55、费1tNaOH(100%)耗费定额耗费定额项项 目目消耗定额消耗定额项项 目目消耗定额消耗定额原盐（原盐（100%NaCl）1480kg动力电动力电50.17kWh离子膜离子膜0.01m2高纯度盐酸（高纯度盐酸（31%）135.5kg直流电直流电2100kWh蒸汽蒸汽665kg明德励志明德励志博学笃行博学笃行 离子膜法制碱技术中，进入电解槽的盐水质量是这项技术的关键，离子膜法制碱技术中，进入电解槽的盐水质量是这项技术的关键，其对离子膜的寿命、槽电压、电流效率及产质量量有着重要的影响。其对离子膜的寿命、槽电压、电流效率及产质量量有着重要的影响。 Ca2+、Mg2+微量的存在就会使电流效率下降，使

56、槽电压上升。微量的存在就会使电流效率下降，使槽电压上升。6. 离子膜法操作条件离子膜法操作条件 离子膜电解槽的操作关键是使离子膜可以长期稳定地坚持较高的电离子膜电解槽的操作关键是使离子膜可以长期稳定地坚持较高的电流效率和较低的槽电压，进而稳定直流电耗，延伸离子膜的运用寿命。流效率和较低的槽电压，进而稳定直流电耗，延伸离子膜的运用寿命。 (1) 盐水质量盐水质量 明德励志明德励志博学笃行博学笃行6. 离子膜法操作条件离子膜法操作条件(2) 阴极液阴极液NaOH浓度浓度 随着阴极液随着阴极液NaOH浓度的升高，阴极侧膜的含水率就降低，膜内固定浓度的升高，阴极侧膜的含水率就降低，膜内固定离子浓度随之上升，因此电流效率就上升。离子浓度随之上升，因此电流效率就上升。(3) 阳极液中阳极液中NaCl浓度浓度普通阳极液中普通阳极液中NaCl浓度越低，电流效率也随之降低。浓度越低，电流效率也随之降低。 (4) 电流密度电流密度 离子膜电解时存在极限电流密度即电流密度的上限。在工业消费中，离子膜电解时存在极限电流密度即电流密度的上限。在工业消费中，为了在高的电流效率下获得高纯度的为了在高的电流效率下获得高纯度的NaOH，运转时的电流密度都接近极，运转时的电流密度都接近极限电流密度。限电流密度。明德励志明德励志博学笃行博学笃行6