化工现代氯碱生产技术课件总复习

现代氯碱生产技术济源职业技术学院总复习粗盐水的精制原盐的融化混盐水澄清和过滤盐泥处理盐水一次精制过程工段2003200420052006化盐桶反应桶澄清桶洗泥桶一次精制盐水的生产我国原盐的组成与性质

就NaCl含量而言，湖盐质量最佳，NaCl96～99%；井矿盐次之，NaCl93～98%；海盐一般含水分2～4%，NaCl91～95%。海盐中的钙、镁含量最高，但重金属离子则低于湖盐或井矿盐。氯化钠含量要高，一般要求大于93%。化学杂质要少。不溶于水的机械杂质要少。盐的颗粒要粗。菌、藻、腐殖酸等含量要低。选择原盐的主要标准盐水一次精制基本理论精制原理：盐水中的可溶性杂质，一般采用加入化学精制剂生成几乎不溶解的化学沉淀物，然后通过澄清、过滤等手段达到精制目的。在澄清过滤的同时也达到去除泥沙及机械杂质的目的。精制剂？1.钙离子的去除钙离子一般以氯化钙或硫酸钙的形式存在于原盐中，精制时向粗盐水中加入碳酸钠溶液，使Ca2+生成不溶性的碳酸钙沉淀。其化学反应式为：CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaClCaSO4+Na2CO3=CaCO3+Na2SO4在工业上一般要Na2CO3过量，过量控制在0.25-0.6g/L。理论量的Na2CO3使反应慢。2.镁离子和铁离子的去除

镁和铁一般以氯化物形式存在于原盐中，精制时加入烧碱溶液即可生成难溶于水的氢氧化镁。其化学反应式为：MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaClFeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl

控制氢氧化钠过量，在生产中一般将NaOH的过碱量控制在0.07—0.6g/L。3.硫酸根的去除如果盐水中SO42-含量大于5g/L，则可用化学方法除去。常见的方法是在盐水中加入适量的BaCl2，使SO42-转变为BaSO4沉淀析出。其化学方程式为：Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl

应该指出的是氯化钡加入量不应过多，否则过量的Ba2+将和NaOH反应生成Ba(OH)2沉淀，其结果不但堵塞膜孔，而且白白浪费了电解产物，降低了电流效率，并且还增加了离子交换树脂负荷。总结

一次盐水精制工序中，所加入的精制剂氢氧化钠、碳酸钠都要过量。精制反应后粗盐水中的机械杂质一般采用澄清和过滤的方法除去。在盐水中加入微过量的纯碱是为了除去盐水中的钙离子。除去化盐桶出来的粗盐水中的化学杂质一般采用化学法和机械法相结合。

化盐桶的结构铁栅栏的作用：除去原盐中央带的草屑等杂质。粗盐水中氢氧化钠过碱量通过熟盐水用量来控制。浮上澄清桶助沉剂？浮上澄清桶优点：适用于含镁较高的原盐，且受温度影响较小，清液上升速度快，设备的生产能力也较大。缺点：需加一套加压装置，辅助设备多，消耗的动力也较多。三层洗泥桶盐水精制工段影响盐水浓度的因素温度升高可以加速氯化钠的溶解速度。2.温度升高还可以加快Ca2+、Mg2+与精制剂的反应速度。温度1.化盐筒内的盐层高度是保证盐水浓度的一个重要指标。对化盐桶内的淤泥，必须定期进行清除。盐层高度盐水精制工段影响盐水澄清的因素生产上要求Ca2+/Mg2+的比值大于或等于1，因此时澄清速率大。在原盐溶解时进行搭配使用或在盐水加入适量石灰水以提高Ca2+的含量。性能优良的助沉剂使颗粒能在较短时间内凝聚变大，以加快悬浮颗粒的下沉速度。D增大。提高温度扩大盐水与悬浮物之间的密度差，减小盐水的粘度，加快悬浮物的下降速度。盐水中Ca2+/Mg2+的比值

助沉剂盐水的温度Mg(OH)2

在PH=8时开始沉淀，而在PH=10.5—11时反应完全。过碱量判断：提高化盐温度可以提高食盐溶解速度及盐水浓度，所以尽量提高化盐温度。澄清前加入助沉剂是为了提高颗粒的直径。总结“盐水二次精制工序段”盐水中次氯酸钠的去除二次盐水过滤调节PH值树脂塔吸附盐水二次精制重点内容

在用炭素管过滤器过滤时，过滤前必须在炭素管的外表面，预先涂上一层厚薄均匀的助滤剂α纤维素，以防盐水中的悬浮物堵塞炭素管表面的微孔，以提高过滤器的过滤性能。盐水流经螯合树脂塔时发生离子交换反应，盐水中的钙离子/镁离子被除去。螯合树脂的再生：酸洗、碱洗酸洗的目的是：钙（镁）型树脂变成氢型树脂。进入螯合树脂塔的盐水PH值控制在8-10之间，并不是越低越好。螯合树脂除去杂质的种类？电解基本理论电解的过程实质是电解质溶液在直流电的作用下，溶液中的离子在电极上分别放电而进行的氧化还原反应。电解质溶液的电导率与溶液的浓度、温度有关。平衡电极电位与电流的强度大小无关。

槽电压的组成电解时电解槽的实际分压理论分解电压过电压第一类导体中的电压降电解质溶液电压降膜电压降接触电压降

离子膜的特性

离子膜是高分子聚合物制成的，对离子通过具有选择性的阳离子的交换膜，它能让阳离子通过，而能阻止阴离子透过。判断题:离子膜是一种只允许钠离子通过的膜。全氟磺酸/羧酸复合膜，在电解时较薄的羧酸层面向阴极，较厚的磺酸层面向阳极。精制盐水的进口？纯水的进口（可调节氢氧化钠的浓度？产品氢氧化钠和氢气的流出方位？淡盐水的流出方位？

离子膜电解制碱原理

每台电解槽都是由若干个电解单元组成。每个电解单元都有阳极、阴极和离子交换膜。离子膜电解槽有单极式和复极式两种型式。

离子膜电解槽单极槽

单极槽内部的各个单元槽是并联的，而各个电解槽之间的电路是串联的。在单极槽内通过各个单元槽的电流之和即为通过一台单极槽的总电流。而各个单元槽的电压则是和单极槽的电压相等。所以每台单极槽运转的特点是低电压、大电流。

I=I1+I2+……+InV=V1=V2=……=Vn复极槽

在槽内各个单元槽之间是串联，而电解槽之间为并联。通过各个单元槽的电流是相等的，其总电压则是各个单元槽的电压之和。每台复极槽运转的特点是低电流、高电压。

I=I1=I2=……=In；V=V1+V2+……+Vn复极槽的电流比电极槽均匀。单极槽电流分布均匀性差，耗用导电铜材多。

淡盐水脱氯的意义:

会引起二次盐水精制所用的螯合树脂中毒失效，又会降低碳素烧结管过滤器的使用性能。主要是游离氯将与滤材中的碳起反应生产二氧化碳；使螯合树脂塔中的螯合树脂被氧化。

淡盐水脱氯淡盐水脱氯的方法：

真空脱氯：在一定真空度下使较高温度的淡盐水处于沸腾状态，产生水蒸气，利用生成的气泡带走氯气。

吹除法脱氯：将空气加压通入脱氯塔内，在填料表面空气和淡盐水接触脱氯。吹除法脱氯，工艺简单、设备少、易操作，但是一般来说，必须配氯气吸收装置，吸收废气中的氯气，复合环保要求后排放。氯气回收率低于真空脱氯法。氯气/氢气的处理

氯气的性质氯气不仅能在氧气里燃烧，而且还能在氯气里燃烧放出大量的热。氯气是一种易于液化的气体。氯气能溶于水，但溶解度不大，温度越高，氯气在水中的溶解度越小。氯气处理系统的任务及方法氯气冷却湿氯气干燥将干燥后的氯气压缩输送给用户稳定和调节电解槽阳极室的压力，保证电解工序的劳动条件和干燥后的氯气纯度氯气冷却原理

在同一压力下，温度愈高，含水量愈大，其水蒸汽分压也愈高。见表4-3。

降低湿氯气的温度，可以将其中大部分水分除去（99.5%），从而可以大大降低干燥的负荷，减少硫酸的消耗。温度一般控制在12—15℃。氯气的干燥原理

将氯气中的水分进一步除去的目的：为了使氯气能用钢铁材料制成的设备及管道进行输送或处理，要求氯气的含水量小于0.05%。在工业上，均采用浓硫酸来干燥氯气。为什麽能用浓硫酸来干燥氯气？

（1）不与氯气发生化学反应；

（2）氯气在硫酸中的溶解度小；

（3）浓硫酸有强烈的吸水性；

（4）价廉易得；

（5）浓硫酸对钢铁设备不腐蚀；

（6）稀硫酸可以回收利用

用浓硫酸干燥氯气，其干燥效果决定于硫酸溶液液面上方的水蒸汽压力。硫酸浓度硫酸温度见图4-1用浓硫酸干燥湿氯气的影响因素：（1）硫酸的浓度（2）硫酸温度（3）硫酸与氯气的接触面积和接触时间。在操作中一般将硫酸温度控制在不低于10℃。氯气/氢气的处理设备液氯的生产高于临界温度的任何气体都只能处于气态。液氯的生产方法：高温高压法

中温中压法

低温低压法液化效率:会计算氯气的液化效率并不是越高越好，为什麽？碱液蒸发

由隔膜电解槽阴极室流出的电解液中含氢氧化钠10%左右；离子膜电解液出槽浓度已达NaOH≥30%。碱液蒸发理论准备蒸发的一般形式：自然蒸发和沸腾蒸发：沸腾蒸发速度比自然蒸发快。

减压蒸发特别适用于在高温下易分解的溶液的蒸发。单效蒸发：凡溶液在蒸发器内蒸发时，所产生的二次蒸汽不再利用。蒸汽利用率低。

多效蒸发：前一效蒸发器所产生的二次蒸汽作为下一效蒸发器的热源的操作。在多效蒸发器中，效数等于二次蒸汽利用次数加1。？多效蒸发的目的蒸发过程中加热蒸汽所供给的热量主要消耗于溶液的预热、水的蒸发和设备的散热。传热基本方程式

Q=KF(t1-t2)=KF△t

传热系数表示当两流体间的传热温差为1℃，传热面积为1m2时，每小时所传递的热量。

影响蒸发器生产能力的因素：传热面积、传热温度、传热系数。传热系数的倒数等于？蒸汽在传热壁面上冷凝有两种方式：膜状冷凝和滴状冷凝。在生产中解决蒸发器壁面结构的措施：电解碱液蒸发的特点

碱液沸点的升高：氢氧化钠溶液的沸点随着浓度的升高而增高，因此在生产中可以利用碱液的沸腾温度来判断碱液的浓度。碱液的粘度：随浓度的提高而增加，随温度的升高而降低。双效顺流流程在蒸发过程中，较高的真空度可以增大末效及整个蒸发系统的并提高装置的。双效逆流流程

真空度：在碱液蒸发的真空系统中，要尽量减少管道过长，弯头过多等因素，以减少不必要的真空度损失。在电解液蒸发过程中，适当地提高电解液中氢氧化钠的浓度，可以降低蒸汽消耗，提高装置的生产能力。蒸发器循环蒸发器不循环蒸发器自然循环型

蒸发器强制循环型

蒸发器标准式蒸发器悬筐式蒸发器列文蒸发器外加热室蒸发器强制外循环蒸发器强制内循环蒸发器升膜蒸发器降膜蒸发器旋转蒸发器内热式？外热式？单程？多程？标准式蒸发器1-外壳；2-加热室；3-中央循环管悬框式蒸发器1-外壳；2-加热蒸气管；3-除沫器；列文蒸发器水喷射冷凝器间歇锅式蒸煮法中所制得的固碱中碳酸钠含量高的原因：（1）熬煮时间过长，使碱液吸收空气中的CO2（2）用压缩空气破坏泡沫时，空气中CO2带入碱液（3）锅盖没盖好，炉膛内烟道气中大量的CO2窜到锅台上而被碱液吸收（4）锅底碱未洗净；（5）排气筒未洗净，排气筒内积存的Na2CO3落入锅内。简述间歇法锅式蒸煮固碱中加入硝酸钠的目的：

硝酸钠是一种强氧化剂，在熬煮碱液前先加入适量硝酸钠，是为了使熬碱锅表面预先生成一层氧化物保护膜，以减缓高温浓碱对锅的腐蚀作用；另一个目的是使碱液中还原性物质（如二价铁）被加速氧化，生成易沉淀的氧化物（如三氧化二铁）：Fe+2H2O=Fe(OH)2+H210Fe(OH)2+2NaNO3+6H2O=10Fe(OH)3+2NaOH+N22Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O在蒸煮固碱时，熬碱锅内碱液为什麽要保持一定的高度？

固碱熬煮过程中，由于碱液中水分的蒸发使液面下降，如果不及时补加碱液，会使熬碱锅因局部过热而产生应力，以致降低熬碱锅的寿命，所以在熬制过程中要不断补加碱液，以维持一定液面。在锅式法固碱生产中加入硫磺的原因：

在锅式法固碱生产中，由于