电解工艺技术规程OK

1、电解生产工艺技术规程目录一、概述二、生产原理三、产品概述四、原、辅材料规格五、生产的工艺流程六、生产控制和技术检查七、不合格产品及不合格原料的处理八、安全技术九、环境保护十、设备一览表十一、原、辅材料及动力消耗定额和技术经济指标十二、计量网络点十三、主要工艺简介一、概述由一次盐水工段来的合格的一次盐水，经螯合树脂除去Ca2+、Mg2+等金属阳离子后，与合格的NaOH、纯水分别进入电解槽阳极室、阴极室，在直流电的作用下，在阳极室产生Cl2和淡盐水，溢出后Cl2去气氯气处理，淡盐水则经真空脱氯、化学脱氯，氯酸盐分解后，送一次盐水工序循环使用；在阴极室产生的H2和NaOH溢出后，H2去氢处理，一部分

2、NaOH循环回电解，一部分供各用户需要。二、生产原理 1、螯合树脂的工作原理螯合树脂分子内的钠很容易被金属阳离子特别是二价离子所取代，运行一段时间，螯合树脂交换能力减弱，需进行再生，以满足生产需要。以RCH2N（CH2COONa）2为例：过滤： RCH2N（CH2COONa）2 +Ca2+ RCH2N（CH2COO）2Ca + 2Na+酸再生：RCH2N（CH2COO）2Ca + 2H+ RCH2N（CH2COOH）2 + Ca2+碱再生：RCH2N（CH2COOH）2 + 2Na+ RCH2N（CH2COONa）2 + 2H+ 2、电解原理：由于离子交换膜具有选择性透过，因此在阳极会得到纯度

3、较高的Cl2，在阴极室得到纯度较高的H2和NaOH。电2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl2 阳极反应： 2Cl - 2e Cl2阴极反应： 2H+ + 2e H2三、产品概述1、产品的名称：烧碱；俗名：火碱、苛性钠；学名：氢氧化钠；分子式：NaOH；分子量：39.997。2、产品的物理性质：纯氢氧化钠是白色易潮解的固体，溶于水时溶解热为42.218kJ/mot，NaOH水溶液有滑腻感。固体NaOH熔点318.4,比重2.13(20/4)，沸点390，比热1.582kJ/kg.(90-100)。3、产品的化学性质，氢氧化钠是强碱，化学性质十分活泼。 氢氧化钠水溶液呈碱性，

4、能使紫色石蕊变兰，使无色的酚酞变红。 能与酸发生中和反应：NaOH + HCl = NaCl + H2O 能与酸性氧化物反应: 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O 能与盐类发生反应: 2NaOH+MgCl2=Mg(OH)2+2NaCl 能与非金属元素发生反应: 2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O 与金属作用:在常温下能和锡、锌、铝反应： 2Al + 6NaOH = 2Na3AlO3 + 3H2在常温下，氢氧化钠对铜、铁的腐蚀性较少，对生铁则更小，紫铜能被浓碱腐蚀。对镍、银、金、铂等无腐蚀性，在高浓度高温时，对钢铁有严重的腐蚀作用，浓度越高，腐蚀越强。 氢氧化钠及

5、其水溶液对铜、纤维和人体皮肤有强烈的刺激和腐蚀作用。4、产品规格及其技术标准指标 产品级别指标名称优级一级合格试验方法型型型型 氢氧化钠 32.032.029.032.032.0GB11213.1(甲法)GB4348.1(乙法)碳酸钠 0.040.060.060.060.06GB7698(甲法)氯化钠 0.0040.0070.0070.010.01GB1123.2三氧化二铁0.00030.00050.00050.00050.0005GB4348.3氯酸钠 0.0010.0020.0020.0020.002GB11200.1氧化钙 0.00010.00050.00050.0010.001GB11

6、200.3三氧化二铝 0.00040.00060.00060.00010.0001GB11200.2二氧化硅 0.00150.0020.0020.0040.004GB11213.4硫酸盐Na2SO40.0010.0020.0020.0020.002GB11213.632%NaOH技术标准号:GB/T 11199-89四、原辅材料规格1、主要原材料 离子膜：美国杜邦膜，商品名：NafionXN982膜 电流密度：1.54.7kA/m2 电流效率:95% 直流电耗:2150kwh/t. 100%NaOH 一次盐水NaCl 3055g/l; Ca2+Mg2+5.0mg/l; Fe3+Fe2+1.0m

7、g/l; ss1.0mg/l游离氯: 无;SO42 5g/l; PH: 9-11; I-0.2ppm; NaClO35g/l2、辅助材料 螯合树脂（D403）外观：白色；密度：700750g/l；颗粒直径：0.350.50mm；交换容量：0.5mol/L-RNa；膨胀率：40%；要求无游离氯，无油。 纯水: 导电率10S/cm; Fe0.5ppm; Ca2+Mg2+0.1ppm; Si0.1ppm; SS0.1ppm 高纯盐酸: HCl31%; Fe3+、2+0.3ppm; Mg2+0.07ppm; Ca2+0.3ppm; 游离氯60ppm 亚硫酸钠: Na2SO396%; Fe0.005%;

8、 水不溶物0.03%; Na2CO30.4% 另外按要求供应合格的工艺空气、仪表空气、蒸汽和电力。五、生产的工艺流程1、盐水二次精制工序：过滤盐水进入过滤盐水槽（D150），再经过过滤盐水泵（P154ab）送到盐水预热器（E-154），经预热后再流到离子交换螯合树脂塔（06F001A/B）内，二台树脂塔串联使用，一台使用，一台作保证，当第一塔再生时，第二塔单塔运行，第一台再生完后作保证投入运行。树脂塔的切换和再生都是自动进行的，盐水从树脂塔顶部进入，底部流出，经树脂收集器（Z-1646）进入超纯盐水槽，（D-160），再用超纯盐水泵（P160ab）送到盐水加热器（06E001）加热后，进入精盐

9、水高位槽（06D001），供电解用。2、电解工序：电解电流通过电解槽两端的固定端导入，在控制室内调节电流。电解槽充液时，阴极液应略早于阳极液加入槽中，以保证压差控制在规定范围之内。3、淡盐水脱氯工序从电解槽阳极室流出来的淡盐水经出口总管（管道气液分离器）分离部分氯气之后，阳极液自流入阳极液氯气分离器07F001，分离脱除掉大部分溶解于淡盐水中的过饱和氯气之后，进入酸化罐07D005，加入盐酸，控制淡盐水的PH值在12之间，使淡盐水中的次氯酸和溶解氯气部分解析出来，汇入氯气总管，淡盐水则经由阳极液贮槽07D001，加入与回流量对应的盐酸量，使回流淡盐水的PH值控制在1左右，自流入氯酸盐反应器08

10、R001，在升温和蒸汽吹除的条件下，使淡盐水中的氯酸根控制在15g/l以下，氯酸盐分解后的淡盐水回流到酸化罐07D005。出阳极液泵的大部分淡盐水依次经过真空脱氯塔07C001，淡盐水受槽07D002，淡盐水泵07P001A/B后送一次盐水工序循环使用。在水环式真空泵07P004A/B的抽吸作用下，使真空脱氯塔内真空度保持在-0.06Mpa，当淡盐水从真空脱氯塔顶部喷淋落下过程中，溶解在淡盐水中的残余游离氯被瞬间解析出来，通过汽水冷凝器07E001冷却降温分离掉在真空脱氯过程中蒸发的部分水蒸汽后，经水环式真空泵抽送至氯气总管，淡盐水经淡盐水泵07P001A/B入口处分别加入碱液和亚硫酸钠进行化

11、学脱氯，控制淡盐水的送出PH值和游离氯含量分别为810和50mg/l以下。4、阴极液循环从电解槽阴极送来的阴极液经出口总管（管道气液分离器）分离部分氢气之后，阴极液自流入氢气分离器31F002，分离的氢气进入氢气总管，阴极液进入阴极槽31D002，经阴极液泵，一部分经碱液密度计，液位调节阀，控制阴极液槽31D002液位为655%，碱液出口浓度为3232.5%后，经成品碱冷却器冷却，做为成品碱送往贮罐，另一部分经阴极液换热器31E001换热后进入阴极液高位槽31D001，与来自纯水泵的纯水一起进入电解槽阴极室。氯气在氯气总管压力调节阀PV-1151A，控制电解槽阳极室压力在200mbar，然后送

12、往氯气干燥工序，氢气经氢气总管压力调节阀PDV-1152A串联调节，控制压差在40mbar后，送往氢气处理工序。六、生产控制和技术检查序号指标名称指标要求取样点检查频率分析检查人1二次精盐水: NaCl NaClO3 SO42-Ca2+Mg2+ Sr2+SS SiO2FeFIBa2+NiAlTOCMn2+PbNH3PH值过滤盐水槽D150液位盐水预热器E154温度高纯盐酸贮槽D320液位纯水贮槽D330液位超纯水槽D160液位精盐水高位槽06D001液位3055g/l5g/l5g/l20ppb0.02ppm1ppm5ppm0.05ppm1ppm0.2ppm0.5ppm10ppb100ppb5p

13、pm0.1ppm50ppb15ppm9-112080%6222080%2080%2080%655%树脂塔后表盘表盘表盘表盘表盘表盘1次/班1次/周1次/天1次/天1次/周1次/天1次/天1次/天1次/周1次/周1次/天1次/月1次/周1次/月1次/月1次/月2次/月1次/班1次/小时1次/小时1次/小时1次/小时1次/小时1次/小时化验室化验室化验室化验室化验室化验室化验室化验室化验室化验室化验室化验室化验室化验室化验室化验室化验室化验室操作工操作工操作工操作工操作工操作工2树脂塔0.1Mpa表盘1次/小时操作工压差0.2MPa表盘再生时操作工排液FI1601m3/h表盘再生时操作工反洗FI1

14、602m3/h表盘再生时操作工起泡FI0601m3/h表盘再生时操作工水洗FG1612m3/h表盘再生时操作工反洗FI1602m3/h表盘再生时操作工盐酸添加FG1612 FICQ11m3/h表盘再生时操作工m3/h表盘再生时操作工排水FI0601m3/h表盘再生时操作工烧碱添加FG1612 FICQ1613m3/h表盘再生时操作工m3/h表盘再生时操作工烧碱排出FG1612m3/h表盘再生时操作工起泡FI1601m3/h表盘再生时操作工液体置换FI1605m3/h表盘再生时操作工反洗FG1612m3/h表盘再生时操作工起泡FI1601m3/h表盘再生时操作工3电解:进槽盐水流量 进槽碱液流量

15、 进槽纯水流量抽出淡盐水脱氯盐水电解液NaOH电解液浓度氯气纯度氢气纯度亚硫酸钠浓度进槽盐水浓度进槽碱液温度阳极液出口温度阴极液出口温度电解槽电压差氯气压力氢气压力阳极液槽液位淡盐水回流脱氯酸盐流量氯酸盐反应器温度脱氯盐水受槽液位真空泵07P004的进口压力真空泵冷却水流量真空泵液环水流量亚硫酸钠溶解槽液位阴极液槽液位阳极液槽液位亚硫酸钠高位槽液位淡盐水与各阶段对应与各阶段对应与各阶段对应NaCl:200230g/lPH: 35NaClO315g/lNaClO37g/l游离氯0.004%(wt%)32%NaOH32%（wt%）NaCl30ppmNaClO310ppmFe2O395%）kg1.5

16、4螯合树脂L0.0115烧碱（折100wt%）kg206离子膜m20.0067纯水 (电阻率105)m338工艺空气 0.7Mpa(G)Nm3209仪表空气 0.7Mpa(G)Nm32010直流电kwh215011交流电(动力)kwh10012蒸汽 0.3Mpa(G)t0.413新鲜水m3114普通循环水32m370十一、计量网络点序号仪表地点控 制 名 称控 制 指 标1过滤盐水槽D150液位计：LRA1502080%2盐水预热器E154温度：TICA1546223离子交换树脂塔流量：FICA16084离子交换树脂塔工艺空气流量：FI16015离子交换树脂塔纯水流量：FI16026离子交换树

17、脂塔工艺空气流量FI16017离子交换树脂塔纯水流量：FG16128离子交换树脂塔纯水流量：FI16029离子交换树脂塔盐酸流量:FICQ1611纯水流量：FICQ161210离子交换树脂塔纯水：FICQ161211离子交换树脂塔工艺空气流量FI160112离子交换树脂塔烧碱流量FICQ1613纯水流量：FG161213离子交换树脂塔纯水流量FG161214离子交换树脂塔工艺空气流量FI160115离子交换树脂塔盐水流量FI160516离子交换树脂塔纯水流量FI160217离子交换树脂塔工艺空气流量FI160118超纯盐酸槽D160液位计LRA1602080%19超纯盐酸槽D160纯水流量FI

18、0694排液时4m3/h20盐水加热器06E001温度TICA068760221精盐水高位槽D320液位计LALLS0609655%22高纯盐酸贮槽D330液位计LIA3202080%23纯水贮槽液位计LIA3302080%24电解槽11A001盐水流量计FI1120与电流对应25电解槽11A001碱流量计FI1121与电流对应26氯气总管压力：PI1151200mbar27氢气总管压力：PI1153240mbar28氯气总管压差压力差：PDIC115240mbar29电槽电压差：VM1010.5v30电解槽纯水流量：FI3101与电流对应31阳极液出口总管温度计：TI112987132阴极液

19、出口总管温度计：TI113087133阳极液总管N2流量：FI111113m3/h34阴极液总管N2流量：FI111218m3/h35阴极液槽31D002N2流量：FI310210Nm3/h36阴极液总管安全阀SV1126FI110537阴极液放净管FI110738阳极液出口总管PH计：QIT-11013539酸化罐07D005PH计：QICR07011240阳极液槽07D001液位计：LT0706655%41阳极液泵07P006A/B流量计：FI07052.8m3/h42混合槽08D001HCl流量计：FIC0803定量43氯酸盐反应器08R001温度计：TIC080290244盐水脱氯塔0

20、7C001真空压力计：PI07230.06Mpa45脱氯盐水受槽07D002液位计：LIC0721655%46淡盐水泵07P001A/BPH计：QICR074281047淡盐水泵07P001A/B氧化还原电位计：QICR0741500mv正常450mv48真空泵07P004A/B真空压力计：PI0730/0731-0.06Mpa49真空泵07P004A/B冷却水流量：FI0734/0735380L/h50真空泵07P004A/B循环水流量：FI0736800L/h51亚硫酸钠溶解槽07D004液位：LA07572080%52阴极液槽31D002液位：LIC3106655%53阴极液预热器31E

21、001温度：TIC3115与各阶段对应54阴极液高位槽31D001液位：LI3104655%十二、主要工艺简介 1、离子膜的操作条件 盐水质量离子膜制碱技术中，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、槽电压和电流效率及产品有着重要的影响。当盐水中钙镁离子等杂质含量增加时，可以明显地观察到电流效率的下降，长期的钙镁等杂质含量超过控制指标，将造成膜性能不可逆的恶化，从而缩短膜的使用寿命。图-1表示盐水杂质含量对电流效率的影响情况，表-1表示盐水中存在的各种离子对膜的影响和一般工厂对二次盐水中的允许含量。图-1 盐水中杂质含量及其对膜的影响电流效率% 9080 7010 20 30向

22、盐水中添加杂质对电流效率的影响添加0.55mg/L Ca2+;添加22mg/L Mg2+;添加22mg/L Ca2+因此要提高电流效率,需提供高纯度的盐水 阴极液NaOH浓度 从图-2可见，阴极液中NaOH浓度与电流效率的关系存在一个极大值。随着NaOH浓度的升高，阴极一侧的含水率减少，固定离子浓度增大，因此电流效率随之增加，但是随着NaOH浓度的继续升高，膜中OH浓度增大，当NaOH浓度超过3536%以后，膜中OH浓度增大的影响起决定作用，使电流效率明显下降。随着电解过程NaOH浓度的提高，膜中含水率逐渐下降，导致膜电压降升高，槽电压也随之升高。见图-2因此，长期稳定地控制NaOH最佳浓度是

23、非常重要的。图-2 NaOH浓度对槽电压的影响 3.2 3.0 2.8 20 25 30横轴：NaOH浓度%；纵轴：槽电压 阳极液NaCl浓度 阳极液中NaCl浓度对电流效率的影响见图-3所示，随淡盐水浓度的降低，电流效率也下降，这是由于淡盐水浓度的降低，将使膜中含水率W增高，导致OH反渗速度增加，使电流效率下降。如果长时间地在低的NaCl浓度下运转，会使膜发生膨胀，严重时导致起泡、分层，出现针孔而使膜遭到破坏。图-3 盐水浓度对电流效率的影响 9694 160 180 200 220横轴：NaCl浓度,g/l； 纵轴：电流效率，% 电流密度 电流密度对电流效率的影响 电流密度对电流效率的影响

24、见图-4所示.由图可见，在1.54.0kA/m2下，电流效率几乎不受电流密度的影响。其电流密度在很大范围内变化对电流效率影响很小这一点，具有很大的实际意义，使电解槽可以有很大的操作弹性，能迅速适应电负荷改变的需要。 图-4 电流密度对电流效率的影响NaOH 35% 90100 90 80 10 20 30 40横轴：电流密度，A/dm2；纵轴：电流效率，% 电流密度对槽电压的影响 膜电压降直接受到电流密度的影响，一般来说，膜电压降应正比于电流密度，并呈线性关系。如图-5所示。从图中可见，两者稍稍偏离直线关系，在1.54.0kA/m2这一常用电流密度范围内，还是呈直线关系的。对于食盐电解来说，浓

25、度较高，温度也比较高，膜的表面附近一般不会产生浓差极化现象。 电流密度不仅影响膜的电压降，而且还影响气泡效应影响阳极和阴极的过电压，影响溶液及导体电压降，总的效果是，随着电流密度的升高，槽电压也逐渐升高。图-5电流密度与膜电压降的关系90NaOH30% 0.75 0.50 0.25 10 20 30 40横轴：电流密度，A/dm2纵轴：膜电压降，V 电流密度对碱中含NaCl的影响 随着电流密度的上升，膜电阻及膜电位也随之上升，电场对氯离子的吸引力也会随之增强，从而使氯离子向阴极一侧的移动增加了困难。由图-6可以看出，随电流密度的提高，NaOH中含NaCl的量也有所降低。图-6电流密度对碱中含N

26、aCl的影响90 Nafion 901 150 100 50 1 2 3 4 5 6横轴：电流密度，A/dm2纵轴：NaCl/50% NaOH，10-6 阳极的PH值 阳极的PH值对电流效率的影响 阳极液中的OH通过离子膜向阳极室反渗，不仅直接降低阴极电流效率，而且反渗到阳极室的OH还会与溶解于盐水中的氯发生一系列副反应。这些反应导致阳极上析氯的消耗，使阳极效率下降。 采取向阳极液中添加盐酸的方法，可以将反渗过来的OH与HCl反应除去，从而提高阳极电流效率。 阳极液PH值对槽电压的影响 当今工业化用的离子膜，绝大数是全氟磺酸和全氟羧酸复合膜。全氟羧酸在有-COO-Na+存在的情况下，具有优良的

27、性能，如果羧酸基变为-COOH型，它就不能使离子作选择性透过了，因此必须使阳极液PH值高于一定值，否则膜内部就要因发生水泡而受到破坏，使膜电阻上升，电解槽电压就要急剧升高。因此阳极液加酸不能过量且要均匀，严格控制阳极液的PH值不低于3，最好采用联锁装置，当盐水停止或电源中断时，盐酸立即自动停止加入。 阳极液PH对产品质量的影响 采取向阳极液中添加盐酸的方法，可以将反渗过来的OH与HCl反应除去，不仅可提高阳极电流效率，而且可降低氯中含氧，见图-7和阳极液氯酸盐含量。电解槽加酸，氯中含氧1%，不仅可以满足氧氯化法生产PVC的需要，而且还能延长阳极涂层的寿命。图-7阳极液酸度和氯中含氧量的关系 S

28、O42- 68g/l SO42- 1g/l 1.00.5 0 1.0 2.0 3.0 4.0 横轴：PH值； 纵轴：O2/Cl2，% 电解液的温度每一种离子膜都有一个最佳操作温度范围，温度的上升会使离子膜阴极一侧的孔隙增大，使钠离子迁移数增多，有助于电流效率的提高。每一种电流密度下都有一个取得最佳电流效率的温度点。例如，在3kA/m2时，为8590，2kA/m2时为7580，在1kA/m2时为6575。这说明当电流密度降低时，最高电流效率也随之下降。但是，当电解温度下降至65以下时，电流效率下降也很迅速，以后即使温度再上升，电流效率也难以恢复到原来的位置上。温度上升，将使膜的孔隙增大，有助于提

29、高膜的导电，从而可以降低槽电压。温度上升时，碱中含NaCl也随之上升。这主要是因为温度上升将使膜发生膨胀，同时Cl的浓度系数也有所增加，使Cl向阴极室的扩散渗透加快，使碱中含NaCl增加。见图-8图-8温度对NaOH中含NaCl的影响 90 80 100 50 40 30 20 10 2.7 2.8 2.9 3.0 横轴：温度，K-1103；纵轴：NaCl/NaOH，10-6离子膜电解槽出口阴极液的温度一般控制为8590，各类不同的电解槽的温度控制稍有差别，但开动电流密度不同，温度控制差别很大。 电解液流量 在一般离子膜电解槽中（例如旭化成无涂层强制循环复极电解槽），气泡效应对槽电压的影响是明

30、显的，当电解液循环量减少时，槽内的液体中的气体率将增加，气泡在膜上及电极上的附着量也将增加，从而导致槽电压上升。 在电解过程中，电解槽内产生的大量氢气和氯气，高的气体/液体比，将导致旭化成无涂层膜强制循环复极电解槽电压升高，尽管单元电解槽和电极在设计上能迅速从电极表面上放出所产生的气体，但仍需有足够数量的电解液供给电解槽进行循环，以及时将气体带走，对防止电解室内氯气滞留起到有效的作用。消除气相对膜的影响，提高膜的使用寿命。 在电解过程中，产生的热量，主要由电解液带走，因此必须保持电解液有充分的流动，除去多余的热量，将电解液温度控制在一定的水平。以年产一万吨计，强制循环阴、阳极液流量皆为3295m3/h；部分强制循环阴极液流量为20m