第十章 烧碱

1、一、烧碱产品的品种和规格一、烧碱产品的品种和规格二、二、烧碱的生产方法和流程方框图烧碱的生产方法和流程方框图三、三、食盐水的制备与精制食盐水的制备与精制四、隔膜电解工艺四、隔膜电解工艺五、离子膜电解工艺五、离子膜电解工艺六、产物的分离和精制六、产物的分离和精制第十章第十章 烧烧 碱碱一、烧碱产品的品种与规格一、烧碱产品的品种与规格烧碱产品品种烧碱产品品种液碱液碱固碱固碱30%液碱液碱50%液碱液碱30%液碱规格（离子膜法生产液碱规格（离子膜法生产P412）50%液碱规格（隔膜法生产液碱规格（隔膜法生产P413）固体烧碱产品规格（见固体烧碱产品规格（见P413）烧碱生产方法烧碱生产方法苛化法：即

2、用石灰乳苛化苛化法：即用石灰乳苛化 10%20%的纯碱溶液的纯碱溶液电解法电解法隔膜法隔膜法离子膜法离子膜法二、烧碱的生产方法和总流程方框图二、烧碱的生产方法和总流程方框图 22232322222)(ClHNaOHOHNaClCaCONaOHOHCaCONa直流电水银法水银法1. 隔膜法生产流程示意方框图隔膜法生产流程示意方框图电解电解交流电交流电整流整流化盐化盐精制精制直流电直流电食食 盐盐精盐水精盐水泠却泠却泠却泠却蒸发蒸发析盐析盐洗涤洗涤干燥干燥氢气氢气氯气氯气液碱液碱固碱固碱固碱加工固碱加工烧碱纯碱氯化钡烧碱纯碱氯化钡盐盐11-12%NaOH二、烧碱的生产方法和总流程方框图二、烧碱的生

3、产方法和总流程方框图2.离子膜法生产流程示意方框图离子膜法生产流程示意方框图整流整流交流电交流电食食 盐盐二次精制二次精制一次精制一次精制重饱和重饱和脱氯塔脱氯塔蒸发蒸发离子膜电解槽离子膜电解槽预热预热循环泠却循环泠却液液 碱碱去离子水去离子水阳阳极极槽槽液液阴阴极极槽槽液液去氢气加工工序去氢气加工工序去氯气加工工序去氯气加工工序固碱加工固碱加工固固 碱碱32%NaOH三、食盐水的制备与精制三、食盐水的制备与精制研究的问题研究的问题: 1.粗盐水的制备方法有哪些？粗盐水的制备方法有哪些？ 2.食盐水为什么需要精制食盐水为什么需要精制? 精制要达到什么要求？精制要达到什么要求？ 3.精制方法有哪

4、些精制方法有哪些? 4.工艺流程如何工艺流程如何?三、食盐水的制备与精制三、食盐水的制备与精制粗盐水的制备方法粗盐水的制备方法原盐：固体食盐原盐：固体食盐(如海盐如海盐)地下盐卤：地下盐卤：其方法是其方法是 凿井达地下岩盐层，凿井达地下岩盐层， 灌入淡水使成饱和或灌入淡水使成饱和或 接近饱和，引出地面接近饱和，引出地面其它卤水其它卤水精制的目的：除钙、镁、硫酸根精制的目的：除钙、镁、硫酸根精制方法精制方法一次精制：纯碱一次精制：纯碱-烧碱烧碱-氯化钡等法氯化钡等法二次精制：炭素过滤二次精制：炭素过滤-超过滤超过滤 （如螯合树脂）（如螯合树脂）三、食盐水的制备与精制三、食盐水的制备与精制钙、镁、

5、硫酸根杂质的有害性钙、镁、硫酸根杂质的有害性223322243232242244(22()2224222242CaNa COCaCONaMgNaOHMg OHNaSOSOOeSOH OH SOH SOHSO 阴极室，少量）（阴极室）这些沉淀使隔膜堵塞放出的氧使阳极氧化，更加速了电极的腐蚀。三、食盐水的制备与精制三、食盐水的制备与精制盐水精制反应盐水精制反应223322242422()22CaNa COCaCONaMgNaOHMg OHNaSOBaClBaSOCl 三、食盐水的制备与精制三、食盐水的制备与精制隔膜法生产时控制精盐水的质量指标隔膜法生产时控制精盐水的质量指标332422631558

6、 10:7.5 8.2(3 5)NaClkgmNa SOkgmCaMgpH -6或悬浮物10三、食盐水的制备与精制三、食盐水的制备与精制离子膜法生产时控制精盐水的质量指标离子膜法生产时控制精盐水的质量指标332422631542 10:7.5 8.2(3 5)NaClkgmNa SOkgmCaMgpH-6或悬浮物10-81.一次精制一次精制隔膜法盐水精制工艺流程隔膜法盐水精制工艺流程化盐桶化盐桶澄清桶澄清桶反应槽反应槽混合槽混合槽砂滤器砂滤器pH调节槽调节槽进料精盐水槽进料精盐水槽原盐原盐纯碱纯碱烧碱烧碱氯化钡氯化钡助沉剂助沉剂盐酸盐酸泥浆泥浆去下道工序去下道工序隔膜法盐水精制工艺流程隔膜法盐

7、水精制工艺流程2.二次精制二次精制用亚硫酸钠除去次氯酸钠用亚硫酸钠除去次氯酸钠过滤过滤 （一般采用碳素管过滤器）（一般采用碳素管过滤器）目的是去除悬浮物，使之对树脂目的是去除悬浮物，使之对树脂吸附不产生不良影响吸附不产生不良影响调节调节pH 和树脂吸附和树脂吸附 其目的是钙镁离子含量降到至其目的是钙镁离子含量降到至 20g/L以下。以下。二次精制二次精制亚硫酸钠添加流程简图亚硫酸钠添加流程简图碳素管过滤器流程碳素管过滤器流程q流程流程:生产盐水生产盐水盐水罐盐水罐预涂罐预涂罐泵泵碳素过滤器碳素过滤器去过滤盐水槽去过滤盐水槽调节调节pH 和树脂吸附流程和树脂吸附流程四、隔膜法电解工艺四、隔膜法电

8、解工艺（一）电解的基本原理（一）电解的基本原理解决的问题：解决的问题：电解生产的实际产量电解生产的实际产量与需消耗电能的关系与需消耗电能的关系（二）隔膜法电解工艺原理（二）隔膜法电解工艺原理（三）隔膜法电解工艺流程（三）隔膜法电解工艺流程 (四）隔膜电解槽四）隔膜电解槽 （五）隔膜法电解工艺参数五）隔膜法电解工艺参数四、隔膜法电解工艺四、隔膜法电解工艺（一）电解的基本原理（一）电解的基本原理实际产量与消耗电能的关系实际产量与消耗电能的关系%97%95流效率一般为在现代氯碱工厂中，电电量际产量可求出需消耗的根据上述关系式，由实法拉第常数物质的化合价物质的摩尔质量电化当量消耗电量电化当量理论产量电

9、流效率理论产量实际产量超电位差标准电位差理论分解电压左右压效率在（通常隔膜电解槽的电电压效率理论分解电压槽电压般为隔膜电解槽的槽电压一槽电压消耗电量消耗电能)%608 . 32 . 3四、隔膜法电解工艺四、隔膜法电解工艺（一）电解的基本原理（一）电解的基本原理“电化当量电化当量” 产生产生1克当量的任何物质都需要克当量的任何物质都需要1法拉第电量法拉第电量 即即96500库仑或库仑或26.8Ah 所以，电解食盐水时，所以，电解食盐水时， H2电化当量为电化当量为0.0376 g Cl2 为为 1.323g Na OH 为为1.492g槽电压槽电压0101:MpnmMpnmVVVIRIMVVVI

10、RIR槽电压；理论分解电压；隔膜电压降；阳极过电压；阴极过电压；溶液欧姆电压降；：金属导体电压降。（二）隔膜法电解原理（二）隔膜法电解原理四、隔膜法电解工艺四、隔膜法电解工艺（二）隔膜法电解原理（二）隔膜法电解原理四、隔膜法电解工艺四、隔膜法电解工艺电极材料电极材料阳极阳极阴极：铁，用铁丝编成的网袋或阴极：铁，用铁丝编成的网袋或 用铁板冲孔焊成用铁板冲孔焊成石墨：易损耗，被淘汰石墨：易损耗，被淘汰金属阳极：基体金属阳极：基体+涂层涂层即以钛为基体，最常用的即以钛为基体，最常用的是钌是钌-钛涂层和钌钛涂层和钌-铱涂层铱涂层电极电极材料材料（二）隔膜法电解原理（二）隔膜法电解原理四、隔膜法电解工艺

11、四、隔膜法电解工艺隔膜材料隔膜材料石棉隔膜：石棉隔膜：将石棉纤维制成石棉浆将石棉纤维制成石棉浆 利用真空吸附的方法将石棉浆中利用真空吸附的方法将石棉浆中 纤维吸附在阴极铁丝网上纤维吸附在阴极铁丝网上 即为石棉隔膜，现已被淘汰。即为石棉隔膜，现已被淘汰。 改良石棉隔膜：改良石棉隔膜：即在石棉浆中加入即在石棉浆中加入 SM-2改性剂（复合纤维），改性剂（复合纤维）， 被广泛采用。被广泛采用。隔膜隔膜合成材料隔膜：合成材料隔膜：如氟塑料隔膜如氟塑料隔膜盐水盐水-H2换换热器热器电液电液贮槽贮槽高高位位槽槽盐水盐水预热预热器器电解槽电解槽Cl2去处理工序去处理工序H2去处理工序去处理工序H2精盐水精盐

12、水去蒸发工序去蒸发工序蒸蒸汽汽碱碱液液泠泠凝凝水水(三三)隔膜法电解工艺流程隔膜法电解工艺流程(三三)隔膜法电解工艺流程隔膜法电解工艺流程(四四)金属阳极隔膜电解槽结构示意图金属阳极隔膜电解槽结构示意图阳极组件阳极组件: 由阳极片和由阳极片和 底座组成底座组成阴极组件阴极组件:由阴极箱体由阴极箱体(铁铁)、 阴极网袋和阴极网袋和 阴极铜板阴极铜板 （阴极导体）（阴极导体） 组成组成槽盖槽盖q隔膜电解槽示意图隔膜电解槽示意图槽盖槽盖阴极箱阴极箱五、离子交换膜电解工艺五、离子交换膜电解工艺1.离子交换膜电解原理离子交换膜电解原理五、离子交换膜电解工艺五、离子交换膜电解工艺1.离子交换膜制碱原理离子

13、交换膜制碱原理2.离子交换膜电解工艺流程离子交换膜电解工艺流程2.离子交换膜电解工艺流程离子交换膜电解工艺流程3.日本旭硝子公司日本旭硝子公司AZEC-F2单极离子膜电解槽单极离子膜电解槽单极槽单极槽:每个单元槽的电路是并联的，电压相等；复极槽则相反。每个单元槽的电路是并联的，电压相等；复极槽则相反。日本旭硝子公司日本旭硝子公司AZEC-F2型单元槽结构型单元槽结构阳极是由阳极框及焊在两侧的一对阳极网构成。阳极框是钛钯材，阳极是由阳极框及焊在两侧的一对阳极网构成。阳极框是钛钯材， 阳极网为阳极网为2mm厚钛扩张网，活性涂层为钙钛铱等四元涂层。厚钛扩张网，活性涂层为钙钛铱等四元涂层。阴极框为阴极

14、框为SUS310S不锈钢材不锈钢材 ,网材为网材为1mm镀镍铜板，活性层镀镍铜板，活性层RaNi五、离子膜电解工艺五、离子膜电解工艺4.离子交换膜电解槽的主要参数离子交换膜电解槽的主要参数：金属导体电压降。溶液欧姆电压降；阴极过电压；阳极过电压；离子膜电压降理论分解电压；槽电压；mnpMmnpMIRIRVVVIMIRVVV:1010槽电压槽电压五、离子膜电解工艺五、离子膜电解工艺4.离子交换膜电解槽的主要参数离子交换膜电解槽的主要参数电解电耗电解电耗AhgNaOHVVNaOHtKWhWVW/,492. 1,%:;,:);(/,:492. 11000的电化学反应常数为电流效率槽电压直流电耗六、产

15、物的分离与精制六、产物的分离与精制（一）浓缩制液碱（一）浓缩制液碱、三效顺流生产液碱、三效顺流生产液碱、三效逆流生产液碱、三效逆流生产液碱（二）降膜法制固碱（二）降膜法制固碱（三）氯气净化与液氯生产（三）氯气净化与液氯生产（四）氢气精制（四）氢气精制三效顺流蒸发工艺流程图三效顺流蒸发工艺流程图五、产物的分离与精制五、产物的分离与精制（一）浓缩制液碱（一）浓缩制液碱、三效顺流生产液碱、三效顺流生产液碱三效顺流蒸发工艺流程图三效顺流蒸发工艺流程图效蒸发器效蒸发器效蒸发器效蒸发器效蒸发器效蒸发器1#旋液分离器旋液分离器2#旋液分离器旋液分离器离心机离心机大气泠凝器大气泠凝器水喷器水喷器1#螺旋预热器

16、螺旋预热器2#螺旋预热器螺旋预热器碱液自电解工序碱液自电解工序第第效（二次）蒸汽效（二次）蒸汽第第效二次蒸汽效二次蒸汽泠凝水泠凝水泠凝水泠凝水泠凝水泠凝水去去浓浓碱碱槽槽结晶盐去盐水工序结晶盐去盐水工序生蒸汽生蒸汽去锅炉房去锅炉房不凝气不凝气泠却水上水泠却水上水下水下水精卤水精卤水热水罐热水罐泵泵去去盐盐水水工工序序第第效二次蒸汽效二次蒸汽三效逆流强制循环蒸发流程图三效逆流强制循环蒸发流程图效蒸发器效蒸发器效预热器效预热器高位槽高位槽旋液分离器旋液分离器效蒸发器效蒸发器效蒸发器效蒸发器离心机加料槽离心机加料槽效预热器效预热器大气泠凝器大气泠凝器水喷器水喷器闪闪 蒸蒸 器器闪蒸旋液分离器闪蒸旋液

17、分离器高位槽高位槽碱液泠却器碱液泠却器碱液泠却器碱液泠却器贮贮 槽槽生蒸汽生蒸汽二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽二次蒸汽不凝气不凝气电解液电解液50%NaOH成品成品泠却水泠却水泠却水泠却水二次蒸汽二次蒸汽三效逆流强制循环蒸发流程图三效逆流强制循环蒸发流程图双效并流蒸发流程双效并流蒸发流程双效降膜蒸发生产片碱流程双效降膜蒸发生产片碱流程降膜法连续生产固碱流程降膜法连续生产固碱流程碱液碱液贮槽贮槽碱液碱液泵泵预热预热蒸发器蒸发器中间中间贮槽贮槽碱分碱分离器离器降膜降膜蒸发器蒸发器溶盐溶盐贮槽贮槽管式管式炉炉碱液碱液高位槽高位槽中间中间碱液泵碱液泵熔盐熔盐泵泵空空气气预预热热器器烟烟囱囱碱液自电解工序碱液

18、自电解工序二次蒸汽二次蒸汽接水喷射器接水喷射器熔熔盐盐液液泠泠水水凝凝成成品品碱碱包包装装空空气气预热蒸发器下部是管式换热器，上部是蒸发室预热蒸发器下部是管式换热器，上部是蒸发室 二次蒸汽走管隙，碱液走管内二次蒸汽走管隙，碱液走管内降摸蒸发器的单部件由管子和管外套组成，碱液降摸蒸发器的单部件由管子和管外套组成，碱液 自上而下走管子；熔盐走外套，再经碱分离保温夹套自上而下走管子；熔盐走外套，再经碱分离保温夹套热载体是熔热载体是熔融盐，其组融盐，其组成：成：KNO353%,NaNO240%,NaNO37%降膜法连续生产固碱流程降膜法连续生产固碱流程氯气处理工艺流程氯气处理工艺流程泠泠却却塔塔第第一一干干燥燥塔塔脱脱氯氯塔塔第第二二干干燥燥塔塔第第三三干干燥燥塔塔中间中间槽槽泵泵中间中间槽槽中间中间槽槽泵泵泵泵高位高位槽槽泠却泠却槽槽废水废水罐罐废酸废酸槽槽泵泵压缩机压缩机分离分离器器泠却泠却塔塔捕集捕集器器泠却泠却槽槽湿湿CL2来自来自电解工序电解工序泠却水泠却水95%浓硫酸浓硫酸蒸汽蒸汽下水下