制堿工業(yè)二ppt課件

1、明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6.3.4 氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程(1)過(guò)飽和度過(guò)飽和度 在碳化塔中，由于溶液延續(xù)不斷地吸收在碳化塔中，由于溶液延續(xù)不斷地吸收CO2而產(chǎn)生而產(chǎn)生NaHCO3，當(dāng)其，當(dāng)其濃度超越了該溫度下的溶解度，并且構(gòu)成過(guò)飽和時(shí)才合結(jié)晶析出。氯化濃度超越了該溫度下的溶解度，并且構(gòu)成過(guò)飽和時(shí)才合結(jié)晶析出。氯化銨的析出并不是由于逐漸添加濃度而使其超越溶解度的，而是在一定濃銨的析出并不是由于逐漸添加濃度而使其超越溶解度的，而是在一定濃度條件下降低溫度而構(gòu)成過(guò)飽和后橋出的結(jié)晶。度條件下降低溫度而構(gòu)成過(guò)飽和后橋出的結(jié)晶。1. 影響氯化銨結(jié)晶的要素影響氯化銨結(jié)晶的要素明德

2、勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6.3.4 氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程(2)影響氯化銨結(jié)晶粒徑的要素影響氯化銨結(jié)晶粒徑的要素 a溶液的成分。不同母液組成具有不同的過(guò)飽和極限，氨母液溶液的成分。不同母液組成具有不同的過(guò)飽和極限，氨母液I的介穩(wěn)的介穩(wěn)區(qū)鉸寬，而母液區(qū)鉸寬，而母液的介穩(wěn)區(qū)較窄。的介穩(wěn)區(qū)較窄。b攪拌強(qiáng)度。適當(dāng)加強(qiáng)攪拌，可以降低溶液的過(guò)飽和度，并使其不超攪拌強(qiáng)度。適當(dāng)加強(qiáng)攪拌，可以降低溶液的過(guò)飽和度，并使其不超越飽和極限，從而減少驟然大量析品的能夠。但過(guò)分猛烈攪拌特使介穩(wěn)越飽和極限，從而減少驟然大量析品的能夠。但過(guò)分猛烈攪拌特使介穩(wěn)區(qū)減少，又易出現(xiàn)紉品，同時(shí)顆粒問(wèn)的相互康接撞擊

3、會(huì)使結(jié)晶粉碎，因區(qū)減少，又易出現(xiàn)紉品，同時(shí)顆粒問(wèn)的相互康接撞擊會(huì)使結(jié)晶粉碎，因此攪拌強(qiáng)度要適當(dāng)。此攪拌強(qiáng)度要適當(dāng)。 c冷卻速度。冷卻越快，過(guò)飽和度必然有很快增大的趨勢(shì)，容易超出冷卻速度。冷卻越快，過(guò)飽和度必然有很快增大的趨勢(shì)，容易超出介穩(wěn)區(qū)極限而析出大量晶核，從而不能得到大晶體。介穩(wěn)區(qū)極限而析出大量晶核，從而不能得到大晶體。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6.3.4 氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程(2)影響氯化銨結(jié)晶粒徑的要素影響氯化銨結(jié)晶粒徑的要素 d晶漿固液比。母液過(guò)飽和度的消逝需求一定的結(jié)晶外表。固液比高，晶漿固液比。母液過(guò)飽和度的消逝需求一定的結(jié)晶外表。固液比高，結(jié)晶外表積大

4、，過(guò)飽和度消逝較完全。這樣不僅可使已有結(jié)晶長(zhǎng)大，可結(jié)晶外表積大，過(guò)飽和度消逝較完全。這樣不僅可使已有結(jié)晶長(zhǎng)大，可防止過(guò)飽和度積累，減少細(xì)品出現(xiàn)，故應(yīng)堅(jiān)持適當(dāng)?shù)墓虧獗取７乐惯^(guò)飽和度積累，減少細(xì)品出現(xiàn)，故應(yīng)堅(jiān)持適當(dāng)?shù)墓虧獗?。e結(jié)晶停留時(shí)間。停留時(shí)間為結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶盤存量與單位時(shí)間產(chǎn)量之結(jié)晶停留時(shí)間。停留時(shí)間為結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶盤存量與單位時(shí)間產(chǎn)量之比。在結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶停留時(shí)間長(zhǎng)，有利于結(jié)晶粒子的長(zhǎng)大。當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)比。在結(jié)晶器內(nèi)結(jié)晶停留時(shí)間長(zhǎng)，有利于結(jié)晶粒子的長(zhǎng)大。當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)晶漿固液比一定時(shí)，結(jié)晶盤存量也一定。當(dāng)單位時(shí)間的產(chǎn)量小時(shí)，那么晶漿固液比一定時(shí)，結(jié)晶盤存量也一定。當(dāng)單位時(shí)間的產(chǎn)量小時(shí)，那么停留時(shí)間就長(zhǎng)，

5、從而可獲得大顆粒晶體。停留時(shí)間就長(zhǎng)，從而可獲得大顆粒晶體。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6.3.4 氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程(3)主要設(shè)備主要設(shè)備結(jié)晶器結(jié)晶器 冷析結(jié)晶器冷析結(jié)晶器鹽析結(jié)晶器鹽析結(jié)晶器明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6.3.4 氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程2. 氯化銨結(jié)晶分別流程氯化銨結(jié)晶分別流程(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 銨分為兩步，先冷析后鹽析，然后分別銨分為兩步，先冷析后鹽析，然后分別取出晶漿，再稠厚分別出氯化銨，此即取出晶漿，再稠厚分別出氯化銨，此即“并料流程。并料流程。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6.3

6、.4 氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程(2)逆料流程逆料流程 將鹽析結(jié)晶器的結(jié)晶借助于晶漿泵或氣升設(shè)備送回冷析結(jié)晶器的將鹽析結(jié)晶器的結(jié)晶借助于晶漿泵或氣升設(shè)備送回冷析結(jié)晶器的晶床中，而產(chǎn)品全部從冷析結(jié)晶器中取出。半母液晶床中，而產(chǎn)品全部從冷析結(jié)晶器中取出。半母液 那么由冷析結(jié)晶那么由冷析結(jié)晶器溢流到鹽析結(jié)晶器中，經(jīng)加鹽再析結(jié)晶，因此結(jié)晶須經(jīng)過(guò)兩個(gè)結(jié)晶器溢流到鹽析結(jié)晶器中，經(jīng)加鹽再析結(jié)晶，因此結(jié)晶須經(jīng)過(guò)兩個(gè)結(jié)晶器，停留時(shí)間較長(zhǎng)，故加鹽量可以接近飽和。器，停留時(shí)間較長(zhǎng)，故加鹽量可以接近飽和。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6.3.4 氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程氯化銨結(jié)晶與消費(fèi)流程(2)逆料流程逆

7、料流程優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1)由于鹽析結(jié)晶器中的結(jié)晶送至冷析結(jié)晶器懸浮層內(nèi)，使固體洗鹽在由于鹽析結(jié)晶器中的結(jié)晶送至冷析結(jié)晶器懸浮層內(nèi)，使固體洗鹽在Na+濃度較低的半母液濃度較低的半母液中可以充分溶解。中可以充分溶解。(2)逆料流程對(duì)原鹽的粒度要求不高，不像并料流程那樣嚴(yán)厲，而仍能逆料流程對(duì)原鹽的粒度要求不高，不像并料流程那樣嚴(yán)厲，而仍能得到合格產(chǎn)品，可使鹽析結(jié)晶器在接近飽和得到合格產(chǎn)品，可使鹽析結(jié)晶器在接近飽和NaCl條件下進(jìn)展操作，相條件下進(jìn)展操作，相對(duì)鹽析結(jié)晶器的控制也較容易掌握。對(duì)鹽析結(jié)晶器的控制也較容易掌握。(3)由于鹽析結(jié)晶器內(nèi)由于鹽析結(jié)晶器內(nèi) 接近飽和接近飽和NaCl ，因此，可提高，因

8、此，可提高值，使母液值，使母液的的結(jié)合氨可以降低，從而提高了產(chǎn)率，母液的當(dāng)量體積可以減少。結(jié)合氨可以降低，從而提高了產(chǎn)率，母液的當(dāng)量體積可以減少。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6.3.5 氨堿法和聯(lián)堿法的比較氨堿法和聯(lián)堿法的比較 原料易于獲得且價(jià)廉，消費(fèi)過(guò)程中的氨可循環(huán)利用，損失較少；可以原料易于獲得且價(jià)廉，消費(fèi)過(guò)程中的氨可循環(huán)利用，損失較少；可以大規(guī)模延續(xù)消費(fèi)，易于機(jī)械化，自動(dòng)化；可得到較高質(zhì)量的純堿產(chǎn)品。大規(guī)模延續(xù)消費(fèi)，易于機(jī)械化，自動(dòng)化；可得到較高質(zhì)量的純堿產(chǎn)品。 原料利用率低，呵斥大量廢液廢渣排出，嚴(yán)重污染環(huán)境；碳化后母液原料利用率低，呵斥大量廢液廢渣排出，嚴(yán)重污染環(huán)境；碳化后母液中

9、含有大量的氯化銨，需參與石灰乳使之分解，然后蒸餾以回收氨，這樣中含有大量的氯化銨，需參與石灰乳使之分解，然后蒸餾以回收氨，這樣就必需設(shè)置蒸氨塔并耗費(fèi)大量的蒸汽和石灰，從而呵斥流程長(zhǎng)，設(shè)備龐大就必需設(shè)置蒸氨塔并耗費(fèi)大量的蒸汽和石灰，從而呵斥流程長(zhǎng)，設(shè)備龐大和能量上的浪費(fèi)。和能量上的浪費(fèi)。 原料利用率高；不需石灰石及焦碳，降低了很多本錢；純堿部分不需求原料利用率高；不需石灰石及焦碳，降低了很多本錢；純堿部分不需求蒸氨塔、石灰窖、化灰機(jī)等笨重設(shè)備，縮短了流程，建長(zhǎng)投資破費(fèi)減少；無(wú)蒸氨塔、石灰窖、化灰機(jī)等笨重設(shè)備，縮短了流程，建長(zhǎng)投資破費(fèi)減少；無(wú)大量廢液、廢渣排出，可在內(nèi)地建廠。大量廢液、廢渣排出，可

10、在內(nèi)地建廠。1、氨堿法的優(yōu)點(diǎn)：、氨堿法的優(yōu)點(diǎn)：2、氨堿法缺陷：、氨堿法缺陷：3、結(jié)合制堿法與氨堿法都有以下優(yōu)點(diǎn)：、結(jié)合制堿法與氨堿法都有以下優(yōu)點(diǎn)：明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行NaClNH3H2OCO2NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2 侯氏制堿法與索氏制堿法的異同點(diǎn)：侯氏制堿法與索氏制堿法的異同點(diǎn)：1、一樣點(diǎn)：原理一樣、一樣點(diǎn)：原理一樣明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行2、不同點(diǎn)：、不同點(diǎn)： 索氏制堿法氨堿法索氏制堿法氨堿法 侯氏制堿結(jié)合制堿法侯氏制堿結(jié)合制堿法濾液處置濾液處置方法方法原料來(lái)源原料來(lái)源循環(huán)物質(zhì)循環(huán)物質(zhì)優(yōu)缺陷優(yōu)缺陷優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺陷：缺陷： Ca(O

11、H)2+2NH4Cl 2NH3+CaCl2+2H2OCa(OH)2來(lái)源：來(lái)源：CaCO3CaO+CO2CaO+H2O Ca(OH)21、通入、通入NH3：a、增大、增大NH4+的濃度，使的濃度，使NH4Cl更多地更多地析出析出b、使、使NaHCO3轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析，提高析出出NH4Cl的純度的純度2、降溫、降溫,并參與過(guò)量并參與過(guò)量NaCl： 低溫時(shí)低溫時(shí)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，同時(shí)補(bǔ)充析出，同時(shí)補(bǔ)充Na+CO2 ：石灰石的煅燒：石灰石的煅燒 NH3 ：Ca(OH)2與與NH4Cl的反響的反響CO2 ：高溫下焦炭與水蒸氣的

12、反響：高溫下焦炭與水蒸氣的反響NH3 ：工業(yè)合成氨的反響：工業(yè)合成氨的反響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優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、提高了、提高了NaCl利用率利用率 2、產(chǎn)生了有用的化工原料和、產(chǎn)生了有用的化工原料和 肥料肥料 NH4Cl 明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行索氏制堿法的流程圖索氏制堿法的流程圖:氨堿法氨堿法飽和食鹽水氨鹽水沉淀NaHCO3濾液NH4Cl、NaCl石灰石Ca(OH)2石灰乳通NH3過(guò)濾洗滌通CO2煅燒CO2(循環(huán)運(yùn)用Na2CO3產(chǎn)品煅燒CO2CaONH3(循環(huán)運(yùn)用廢液CaCl2、NaClCa(OH)2侯氏制堿法的流程圖結(jié)合制堿法侯氏

13、制堿法的流程圖結(jié)合制堿法明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行補(bǔ)充：芒硝制堿補(bǔ)充：芒硝制堿直接用芒硝取代氯化鈉，采用聯(lián)堿法消費(fèi)純堿同時(shí)副產(chǎn)硫酸銨直接用芒硝取代氯化鈉，采用聯(lián)堿法消費(fèi)純堿同時(shí)副產(chǎn)硫酸銨 與傳統(tǒng)的聯(lián)堿法比較，采用芒硝制堿時(shí)對(duì)設(shè)備的腐蝕低，副產(chǎn)硫酸與傳統(tǒng)的聯(lián)堿法比較，采用芒硝制堿時(shí)對(duì)設(shè)備的腐蝕低，副產(chǎn)硫酸銨價(jià)值高于氯化銨。并且可以采用產(chǎn)質(zhì)量量更好，操作更簡(jiǎn)便的熱法聯(lián)銨價(jià)值高于氯化銨。并且可以采用產(chǎn)質(zhì)量量更好，操作更簡(jiǎn)便的熱法聯(lián)堿工藝，因此從建立投資和經(jīng)濟(jì)效益方面，采用芒硝制堿新工藝均明顯堿工藝，因此從建立投資和經(jīng)濟(jì)效益方面，采用芒硝制堿新工藝均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的聯(lián)堿工藝。優(yōu)于傳統(tǒng)的聯(lián)堿工藝。明

14、德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行補(bǔ)充：芒硝制堿補(bǔ)充：芒硝制堿明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行補(bǔ)充：芒硝制堿補(bǔ)充：芒硝制堿明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行 電解法消費(fèi)燒堿在制得燒堿的同時(shí)還消費(fèi)氯氣和氫氣，所以工業(yè)電解法消費(fèi)燒堿在制得燒堿的同時(shí)還消費(fèi)氯氣和氫氣，所以工業(yè)上電解法消費(fèi)燒堿也稱氯堿工業(yè)。上電解法消費(fèi)燒堿也稱氯堿工業(yè)。 它是根底化學(xué)工業(yè)之一，它的產(chǎn)品燒堿和氯氣在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有它是根底化學(xué)工業(yè)之一，它的產(chǎn)品燒堿和氯氣在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要位置，廣泛用于紡織工業(yè)、輕工業(yè)、冶金和有色冶金工業(yè)、化學(xué)重要位置，廣泛用于紡織工業(yè)、輕工業(yè)、冶金和有色冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)和石油化學(xué)工業(yè)等部門。工業(yè)和石油化學(xué)工

15、業(yè)等部門。 電解法消費(fèi)燒堿，根據(jù)電解槽構(gòu)造、電極資料和隔膜資料的不同電解法消費(fèi)燒堿，根據(jù)電解槽構(gòu)造、電極資料和隔膜資料的不同可分為水銀法、隔膜法和離子交換膜法?？煞譃樗y法、隔膜法和離子交換膜法。6.4 電解法制燒堿電解法制燒堿概述：概述：明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行電解飽和食鹽水反響原理電解飽和食鹽水反響原理實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟： 1、按安裝圖安裝好儀器。、按安裝圖安裝好儀器。2、向、向U型管中注入飽和食鹽水。型管中注入飽和食鹽水。3、向陰陽(yáng)兩極滴加幾滴酚酞溶液，把潮濕的、向陰陽(yáng)兩極滴加幾滴酚酞溶液，把潮濕的 淀粉碘化鉀試紙分別放在陰陽(yáng)兩極試管口淀粉碘化鉀試紙分別放在陰陽(yáng)兩極試管口 上方。

16、上方。4、接通電源。、接通電源。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行1.兩極均產(chǎn)生氣體。兩極均產(chǎn)生氣體。2.陰極區(qū)附近溶液出現(xiàn)紅色，有堿生成。陰極區(qū)附近溶液出現(xiàn)紅色，有堿生成。3.陽(yáng)極淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，有刺激性氣味的氣體，分析應(yīng)是陽(yáng)極淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，有刺激性氣味的氣體，分析應(yīng)是Cl2。電解的總化學(xué)反響方程式：電解的總化學(xué)反響方程式：實(shí)驗(yàn)景象及結(jié)論：實(shí)驗(yàn)景象及結(jié)論：2NaCl2H2O = H2Cl22NaOH電解電解上述安裝的弱點(diǎn)：上述安裝的弱點(diǎn)：1.H21.H2和和Cl2 Cl2 混合不平安混合不平安2.Cl22.Cl2會(huì)和會(huì)和NaOHNaOH反響，使得到的反響，使得到的NaOHNaOH不純

17、不純電解飽和食鹽水反響原理電解飽和食鹽水反響原理明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行陰極：陰極：2H+ + 2e H2陽(yáng)極：陽(yáng)極：2C1- - 2eCl2總反響：總反響： 2NaCl + 2H2OCl2 + H2+ 2NaOH電解飽和食鹽水反響原理電解飽和食鹽水反響原理1電極反響：電極反響：Cl2 + H2O HCl + HClONaOH + HClO = NaClO + H2O2NaOH + Cl2 = NaClO + H2O 2電極副反響電極副反響陽(yáng)極室及陽(yáng)極上的副反響陽(yáng)極室及陽(yáng)極上的副反響明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行 NaClO + 2HClO NaClO3 + 2HCl 12ClO-

18、+ 6H2O -12e4HClO3 + 8HCl + 3O2 HClO3 + NaOHNaClO3 + H2O HCl + NaOHNaCl + H2O 4OH- - 4e O2 + 2H2O電解飽和食鹽水反響原理電解飽和食鹽水反響原理NaClO + 2H = NaCl + H2ONaClO3 + 6H NaCl + 3H2O陰極室和陰極上的副反響陰極室和陰極上的副反響明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行 電解法消費(fèi)燒堿除原料易得、消費(fèi)流程較短外，主要有以下三個(gè)特點(diǎn)。電解法消費(fèi)燒堿除原料易得、消費(fèi)流程較短外，主要有以下三個(gè)特點(diǎn)。 能耗高能耗高 電解法消費(fèi)燒堿的主要能耗是電能，其耗電量?jī)H次于電解法電

19、解法消費(fèi)燒堿的主要能耗是電能，其耗電量?jī)H次于電解法消費(fèi)鋁。消費(fèi)鋁。 氯與堿的平衡氯與堿的平衡 電解法制燒堿所得到的燒堿與氯氣的產(chǎn)品的質(zhì)量比恒電解法制燒堿所得到的燒堿與氯氣的產(chǎn)品的質(zhì)量比恒定為定為1:0.88，但一個(gè)國(guó)家或地域?qū)龎A和氯氣的需求量，是隨著化工產(chǎn)品消，但一個(gè)國(guó)家或地域?qū)龎A和氯氣的需求量，是隨著化工產(chǎn)品消費(fèi)的變化而變化的。費(fèi)的變化而變化的。 腐蝕和污染嚴(yán)重腐蝕和污染嚴(yán)重電解法制燒堿的特點(diǎn)：電解法制燒堿的特點(diǎn)：明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6.4.1 隔膜法電解隔膜法電解 隔膜法是在陽(yáng)極與陰極之間設(shè)置種多孔浸透性隔膜，把陰、陽(yáng)隔膜法是在陽(yáng)極與陰極之間設(shè)置種多孔浸透性隔膜，把陰、陽(yáng)極

20、產(chǎn)物隔開(kāi)。當(dāng)輸入直流電進(jìn)展電解后，食鹽水溶液中的部分氯離極產(chǎn)物隔開(kāi)。當(dāng)輸入直流電進(jìn)展電解后，食鹽水溶液中的部分氯離子在陽(yáng)極上失去電子生成氯氣并逸出。陽(yáng)極溶液中剩下的鈉離子隨子在陽(yáng)極上失去電子生成氯氣并逸出。陽(yáng)極溶液中剩下的鈉離子隨溶液一同向陰極遷移，流入陰極的電解液，溶液中所剩的氫氧根離溶液一同向陰極遷移，流入陰極的電解液，溶液中所剩的氫氧根離子與鈉離子構(gòu)成堿溶液。子與鈉離子構(gòu)成堿溶液。 明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6.4.1 隔膜法電解隔膜法電解1. 電極反響與副反響電極反響與副反響隔膜法電解制堿原理隔膜法電解制堿原理陽(yáng)極上：陽(yáng)極上：- - -3236 C l O + 6 O H 2 C

21、 l O + 4 C l+ O + 6 e2陽(yáng)極室陰極室食鹽水溶液中，主要存在四種離子：食鹽水溶液中，主要存在四種離子：Na+、Cl-、H+、OH-。陰極上：陰極上：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陽(yáng)極 鐵陰極 明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行陰極實(shí)踐反響：陰極實(shí)踐反響： 陰極的陰極的Na+不參與反響與留在溶液中的不參與反響與留在溶液中的OH-構(gòu)成構(gòu)成NaOH溶液溶液,并聚集在并聚集在陰極附近，使陰極附近的堿濃度不斷

22、增大。與此同時(shí)，陽(yáng)極附近的陰極附近，使陰極附近的堿濃度不斷增大。與此同時(shí)，陽(yáng)極附近的NaCl濃濃度不斷降低。度不斷降低。1. 電極反響與副反響電極反響與副反響22Cl2eCl22N aO H H ClN aCl HO副反響：副反響：(1)陽(yáng)極上產(chǎn)生的陽(yáng)極上產(chǎn)生的Cl2部分溶于陽(yáng)極液中部分溶于陽(yáng)極液中,與水反響生成次氯酸與鹽酸與水反響生成次氯酸與鹽酸:(2)陰極的陰極的NaOH隨濃度的增大必然向陽(yáng)極分散隨濃度的增大必然向陽(yáng)極分散,與次氯酸與鹽酸反響與次氯酸與鹽酸反響:22N a C lOHN a C lHO明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行 當(dāng)溶液中的當(dāng)溶液中的HClO和和NaClO的含量增大時(shí)的

23、含量增大時(shí),又能夠發(fā)生以下反響又能夠發(fā)生以下反響:次氯酸根濃度增大時(shí)次氯酸根濃度增大時(shí),還會(huì)參與陽(yáng)極反響放出氧氣還會(huì)參與陽(yáng)極反響放出氧氣:(3)陽(yáng)極液中的次氯酸鈉和氯酸鈉也會(huì)由于分散作用陽(yáng)極液中的次氯酸鈉和氯酸鈉也會(huì)由于分散作用,經(jīng)過(guò)隔膜進(jìn)入陰極室經(jīng)過(guò)隔膜進(jìn)入陰極室,被被陰極上產(chǎn)生的新生態(tài)陰極上產(chǎn)生的新生態(tài)H復(fù)原為氯化鈉復(fù)原為氯化鈉:2. 隔膜法電解原理隔膜法電解原理224OH4e2H O O2 -2 -+4421S O+ H2 OS O+O+ 2 H + 2 e2明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行(4)在陽(yáng)極附近在陽(yáng)極附近OH- 離子濃度升高后離子濃度升高后, OH-在陽(yáng)極放電在陽(yáng)極放電:(5

24、)鹽水中含有硫酸鹽時(shí)鹽水中含有硫酸鹽時(shí),在一定條件下在一定條件下,如氯離子濃度部分降低時(shí)如氯離子濃度部分降低時(shí),硫酸根硫酸根會(huì)放電而釋放氧氣會(huì)放電而釋放氧氣: 總之總之,電解過(guò)程中副反響的結(jié)果電解過(guò)程中副反響的結(jié)果,不僅耗費(fèi)了產(chǎn)品不僅耗費(fèi)了產(chǎn)品Cl2、H2和和NaOH，還生成了次氯酸鹽、氯酸鹽、氧等，降低了產(chǎn)品還生成了次氯酸鹽、氯酸鹽、氧等，降低了產(chǎn)品Cl2和和NaOH的純度，而的純度，而且增大了電能耗費(fèi)。且增大了電能耗費(fèi)。2. 隔膜法電解原理隔膜法電解原理NoImage明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行減少副反響發(fā)生通常采取的措施：減少副反響發(fā)生通常采取的措施：1采用經(jīng)過(guò)精制的飽和食鹽水溶液；

25、采用經(jīng)過(guò)精制的飽和食鹽水溶液；2控制較高的電解液溫度以減少氯氣在陽(yáng)極液中的溶解度；控制較高的電解液溫度以減少氯氣在陽(yáng)極液中的溶解度；3堅(jiān)持隔膜的多孔型和良好的浸透率，使陽(yáng)極液正常均勻地透過(guò)堅(jiān)持隔膜的多孔型和良好的浸透率，使陽(yáng)極液正常均勻地透過(guò) 隔膜，阻止兩極產(chǎn)物的混合和反響；隔膜，阻止兩極產(chǎn)物的混合和反響；4堅(jiān)持陽(yáng)極液面高于陰極液面，用一定的液面差促進(jìn)鹽水的定向堅(jiān)持陽(yáng)極液面高于陰極液面，用一定的液面差促進(jìn)鹽水的定向 流動(dòng)，以阻止流動(dòng)，以阻止OH-由陰極室分散到陽(yáng)極室。由陰極室分散到陽(yáng)極室。2. 隔膜法電解原理隔膜法電解原理明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行1 1陽(yáng)極資料陽(yáng)極資料1對(duì)陽(yáng)極資料的要求

26、對(duì)陽(yáng)極資料的要求A 具有較強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕性；具有較強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕性；B 對(duì)氯的過(guò)電壓低，導(dǎo)電性能良好；對(duì)氯的過(guò)電壓低，導(dǎo)電性能良好；C 機(jī)械強(qiáng)度高且易于加工；機(jī)械強(qiáng)度高且易于加工；D 電極資料來(lái)源廣泛；電極資料來(lái)源廣泛；E 電極運(yùn)用壽命長(zhǎng)。電極運(yùn)用壽命長(zhǎng)。 由于電解槽的陽(yáng)極是直接地繼續(xù)地與化學(xué)性質(zhì)非?；顫?，且腐蝕性較強(qiáng)由于電解槽的陽(yáng)極是直接地繼續(xù)地與化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡腋g性較強(qiáng)的濕氯氣、的濕氯氣、O、鹽酸和次氯酸等接觸，因此陽(yáng)極資料應(yīng)具有較強(qiáng)的耐化學(xué)、鹽酸和次氯酸等接觸，因此陽(yáng)極資料應(yīng)具有較強(qiáng)的耐化學(xué)腐蝕性，同時(shí)具有對(duì)氯的過(guò)電壓低，導(dǎo)電性能良好，機(jī)械強(qiáng)度高而且易于加腐蝕性，同時(shí)具有對(duì)氯的過(guò)電

27、壓低，導(dǎo)電性能良好，機(jī)械強(qiáng)度高而且易于加工，來(lái)源廣泛和運(yùn)用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。工，來(lái)源廣泛和運(yùn)用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。3. 電極及隔膜資料電極及隔膜資料明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行2石墨陽(yáng)極石墨陽(yáng)極人造石墨是石油焦、瀝青及無(wú)煙煤等制成的，主要成分是碳素。人造石墨是石油焦、瀝青及無(wú)煙煤等制成的，主要成分是碳素。2O + C CO22O +2C 2CO2HClO + C 2HCl + CO2HClO + C HCl + CO 分析：食鹽水的沖刷呵斥機(jī)械磨損，石墨電極的內(nèi)部含有許多極細(xì)分析：食鹽水的沖刷呵斥機(jī)械磨損，石墨電極的內(nèi)部含有許多極細(xì)微的小氣孔，這種小氣孔越多，電極的損耗越快。降低石墨電極的孔微的小氣

28、孔，這種小氣孔越多，電極的損耗越快。降低石墨電極的孔隙率可以延伸電極的壽命。隙率可以延伸電極的壽命。3. 電極及隔膜資料電極及隔膜資料 措施：工業(yè)消費(fèi)上，通常用亞麻油來(lái)浸漬電極，把電極氣孔堵住。措施：工業(yè)消費(fèi)上，通常用亞麻油來(lái)浸漬電極，把電極氣孔堵住。這樣處置過(guò)的電極，其壽命可延伸一倍。這樣處置過(guò)的電極，其壽命可延伸一倍。 隔膜電解槽中，當(dāng)電流密度在隔膜電解槽中，當(dāng)電流密度在100安安/米米2 左右，石墨電極的運(yùn)用壽命，左右，石墨電極的運(yùn)用壽命，普通在任務(wù)普通在任務(wù)78個(gè)月左右。個(gè)月左右。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行(3)金屬陽(yáng)極金屬陽(yáng)極 金屬陽(yáng)極是以金屬鈦為基體金屬陽(yáng)極是以金屬鈦為基體,

29、在基體上涂一層其它金屬氧化物在基體上涂一層其它金屬氧化物(如二氧化如二氧化釕與二氧化鈦釕與二氧化鈦)便構(gòu)成便構(gòu)成“鈦基釕鈦基釕-鈦金屬陽(yáng)極。鈦金屬陽(yáng)極。與石墨陽(yáng)極相比，金屬陽(yáng)極具有以下優(yōu)點(diǎn)：與石墨陽(yáng)極相比，金屬陽(yáng)極具有以下優(yōu)點(diǎn)：A 耐腐蝕性能好，運(yùn)用壽命長(zhǎng)耐腐蝕性能好，運(yùn)用壽命長(zhǎng) 金屬陽(yáng)極耐堿和氯的腐蝕，并可改換涂層，運(yùn)用壽命可達(dá)金屬陽(yáng)極耐堿和氯的腐蝕，并可改換涂層，運(yùn)用壽命可達(dá)8年以上。年以上。而石墨由于電化學(xué)腐蝕及機(jī)械強(qiáng)度低等緣由，運(yùn)用壽命普通在而石墨由于電化學(xué)腐蝕及機(jī)械強(qiáng)度低等緣由，運(yùn)用壽命普通在7-8個(gè)月。個(gè)月。含釕金屬陽(yáng)極：如釕含釕金屬陽(yáng)極：如釕-鈦、釕鈦、釕-銥、釕銥、釕-銥銥-鈦

30、、釕鈦、釕-錫錫-銻等銻等非釕金屬陽(yáng)極：如錫非釕金屬陽(yáng)極：如錫-銻、錫銻、錫-銻銻-鈷等鈷等 常用：釕鈦常用：釕鈦RuO2-TiO2金屬涂層金屬涂層3. 電極及隔膜資料電極及隔膜資料明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行C 產(chǎn)質(zhì)量量好產(chǎn)質(zhì)量量好 因電極耐腐蝕，使金屬陽(yáng)極性能穩(wěn)定，槽電壓低而穩(wěn)定，堿液無(wú)色透明，因電極耐腐蝕，使金屬陽(yáng)極性能穩(wěn)定，槽電壓低而穩(wěn)定，堿液無(wú)色透明，濃度高，氯氣純度高。濃度高，氯氣純度高。D 電能損耗小電能損耗小 在金屬陽(yáng)極上氯的放電電位比在一樣條件下石墨陽(yáng)極上的約低在金屬陽(yáng)極上氯的放電電位比在一樣條件下石墨陽(yáng)極上的約低200mV，每消費(fèi)每消費(fèi)1tNaOH可以節(jié)電可以節(jié)電140

31、- 150kW.h。B 消費(fèi)才干大消費(fèi)才干大 金屬陽(yáng)極能耐高電流密度，普通情況下可達(dá)金屬陽(yáng)極能耐高電流密度，普通情況下可達(dá)15-17A/dm2，為石墨陽(yáng)，為石墨陽(yáng)極電解槽電流密度的兩倍，大幅度提高了單槽的消費(fèi)才干。極電解槽電流密度的兩倍，大幅度提高了單槽的消費(fèi)才干。3. 電極及隔膜資料電極及隔膜資料明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行2陰極資料陰極資料1對(duì)陰極資料的要求對(duì)陰極資料的要求A 能耐能耐NaCl、NaOH等的腐蝕；等的腐蝕；B 導(dǎo)電性良好，導(dǎo)電性良好，H2在電極上過(guò)電壓低；在電極上過(guò)電壓低；C具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和易于加工。具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和易于加工。 陰極資料要具有耐氯化鈉、氫氧化鈉的

32、腐蝕，導(dǎo)電性能良好，且陰極資料要具有耐氯化鈉、氫氧化鈉的腐蝕，導(dǎo)電性能良好，且氫在電極上的過(guò)電位要低等特點(diǎn)。氫在電極上的過(guò)電位要低等特點(diǎn)。隔膜電解槽常見(jiàn)的陰極資料有鐵、銅、鎳等。隔膜電解槽常見(jiàn)的陰極資料有鐵、銅、鎳等。3. 電極及隔膜資料電極及隔膜資料2鐵陰極鐵陰極 鐵能耐鐵能耐NaCl、NaOH等的腐蝕，且具有導(dǎo)電性能良好、氫的過(guò)電壓低等的腐蝕，且具有導(dǎo)電性能良好、氫的過(guò)電壓低的優(yōu)點(diǎn)，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的陰極資料。運(yùn)用壽命可達(dá)的優(yōu)點(diǎn)，是一種質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的陰極資料。運(yùn)用壽命可達(dá)40年。年。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行1對(duì)隔膜資料的要求對(duì)隔膜資料的要求A 應(yīng)具有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，既耐酸又耐堿的腐蝕；

33、應(yīng)具有較強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，既耐酸又耐堿的腐蝕；B 應(yīng)有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，長(zhǎng)期運(yùn)用不宜損壞；應(yīng)有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，長(zhǎng)期運(yùn)用不宜損壞；C 必需堅(jiān)持多孔及良好的浸透性，能使陽(yáng)極液維持一定的流速且均勻地透必需堅(jiān)持多孔及良好的浸透性，能使陽(yáng)極液維持一定的流速且均勻地透 過(guò)隔膜，并防止陽(yáng)極液和陰極液的機(jī)械混合；過(guò)隔膜，并防止陽(yáng)極液和陰極液的機(jī)械混合；D 應(yīng)具有較小的電阻，以降低電壓損失，資料易得，應(yīng)具有較小的電阻，以降低電壓損失，資料易得， 制造本錢低。制造本錢低。3. 電極及隔膜資料電極及隔膜資料3隔膜資料隔膜資料 隔膜是隔膜電解槽中直接吸附在陰極上的多孔性物料層，用它將陽(yáng)隔膜是隔膜電解槽中直接吸附在陰極上的

34、多孔性物料層，用它將陽(yáng)極室和陰極室隔開(kāi)。極室和陰極室隔開(kāi)。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行2隔膜資料隔膜資料 石棉石棉 石棉的主要成分是含水的硅酸鎂石棉的主要成分是含水的硅酸鎂3MgO.2SiO2.2H2O，石棉隔膜，石棉隔膜在長(zhǎng)期運(yùn)用后，由于各種雜質(zhì)及懸浮物的堆積，會(huì)堵塞隔膜的孔隙，使隔在長(zhǎng)期運(yùn)用后，由于各種雜質(zhì)及懸浮物的堆積，會(huì)堵塞隔膜的孔隙，使隔膜的浸透性惡化，陽(yáng)極液流量下降，呵斥電解液溫度升高，槽電壓升高。膜的浸透性惡化，陽(yáng)極液流量下降，呵斥電解液溫度升高，槽電壓升高。因此隔膜要定期改換。因此隔膜要定期改換。3改性石棉隔膜改性石棉隔膜4合成資料隔膜合成資料隔膜 微孔聚四氟乙烯微孔聚四氟

35、乙烯(PTFE)隔膜隔膜3. 電極及隔膜資料電極及隔膜資料明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行4. 隔膜法電解的工藝流程隔膜法電解的工藝流程1隔膜法電解的工藝流程隔膜法電解的工藝流程明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行2隔膜電解槽隔膜電解槽 隔膜電解槽可分為立式和程度式兩種，目前程度式已被淘汰?；⒖耸礁裟る娊獠劭煞譃榱⑹胶统潭仁絻煞N，目前程度式已被淘汰。虎克式立式電解槽是隔膜電解槽中技術(shù)目的較好、采用較多的一種?；⒖耸诫娊饬⑹诫娊獠凼歉裟る娊獠壑屑夹g(shù)目的較好、采用較多的一種。虎克式電解槽由陰極箱，澆鉛陽(yáng)極組，槽蓋和槽底四個(gè)部分組成。槽由陰極箱，澆鉛陽(yáng)極組，槽蓋和槽底四個(gè)部分組成。4. 隔膜法電解的工藝

36、流程隔膜法電解的工藝流程明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行2隔膜電解槽隔膜電解槽虎克式電解槽優(yōu)點(diǎn)：虎克式電解槽優(yōu)點(diǎn)：1陽(yáng)極與陰極直立緊湊陳列，占地面積??；陽(yáng)極與陰極直立緊湊陳列，占地面積??；2電流效率高，容量大，投資省，耗電少；電流效率高，容量大，投資省，耗電少；3電解液含堿濃度高，操作平穩(wěn)，密閉性好，對(duì)環(huán)境污染小。電解液含堿濃度高，操作平穩(wěn)，密閉性好，對(duì)環(huán)境污染小。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行1鹽水的制備和精制鹽水的制備和精制1制備制備 目前我國(guó)氯堿工業(yè)所用的原料以海鹽為主。以海鹽為原料制成飽目前我國(guó)氯堿工業(yè)所用的原料以海鹽為主。以海鹽為原料制成飽和食鹽水，質(zhì)量濃度堅(jiān)持在和食鹽水，質(zhì)量濃度

37、堅(jiān)持在310-315g/L.(2)精制精制雜質(zhì)：鈣鹽、鎂鹽、硫酸鹽和機(jī)械雜質(zhì)。雜質(zhì)：鈣鹽、鎂鹽、硫酸鹽和機(jī)械雜質(zhì)。5. 電解操作條件與經(jīng)濟(jì)目的電解操作條件與經(jīng)濟(jì)目的危害與對(duì)策：危害與對(duì)策：使隔膜堵塞，影響了隔膜的浸透性，使電解槽運(yùn)轉(zhuǎn)惡化。使隔膜堵塞，影響了隔膜的浸透性，使電解槽運(yùn)轉(zhuǎn)惡化。對(duì)策：對(duì)策：參與石灰乳，使鎂離子成為參與石灰乳，使鎂離子成為Mg(OH)2沉淀；參與純堿使鈣離子生成沉淀；參與純堿使鈣離子生成CaCO3。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行5. 電解操作條件與經(jīng)濟(jì)目的電解操作條件與經(jīng)濟(jì)目的2操作條件操作條件(1) 鹽水的濃度鹽水的濃度 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電是依托溶液中正負(fù)離子的遷移并

38、在電極上放電而引電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電是依托溶液中正負(fù)離子的遷移并在電極上放電而引起的。所以，電導(dǎo)率隨電解質(zhì)溶液濃度的升高而升高，不斷到溶液飽和為起的。所以，電導(dǎo)率隨電解質(zhì)溶液濃度的升高而升高，不斷到溶液飽和為止。工業(yè)消費(fèi)上電解液采用的是止。工業(yè)消費(fèi)上電解液采用的是NaCl的飽和溶液，其質(zhì)量濃度為的飽和溶液，其質(zhì)量濃度為(315 5)g/L。 普通工業(yè)食鹽中常含有鈣鹽、鎂鹽、硫酸鹽等其他雜質(zhì)，對(duì)電解操普通工業(yè)食鹽中常含有鈣鹽、鎂鹽、硫酸鹽等其他雜質(zhì)，對(duì)電解操作極其有害。故工業(yè)用原鹽制備的粗鹽水，必需加以精制。作極其有害。故工業(yè)用原鹽制備的粗鹽水，必需加以精制。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行 在消費(fèi)

39、中，普通采用添加過(guò)量的在消費(fèi)中，普通采用添加過(guò)量的Na2CO3和和NaOH除去除去Ca2+、Mg2+雜雜質(zhì)質(zhì),為了控制為了控制SO42-的含量，采用參與氯化鋇的方法。精鹽水的質(zhì)量應(yīng)到達(dá)的含量，采用參與氯化鋇的方法。精鹽水的質(zhì)量應(yīng)到達(dá)以下目的：以下目的：2操作條件操作條件明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行2操作條件操作條件 (2) 鹽水的溫度鹽水的溫度 提高溫度，可提高電解質(zhì)的電導(dǎo)率，降低氯氣在陽(yáng)極液中的溶解度，提高溫度，可提高電解質(zhì)的電導(dǎo)率，降低氯氣在陽(yáng)極液中的溶解度，提高陽(yáng)極電流效率，同時(shí)還可降低陽(yáng)極上析出氯氣和陰極上析出氫氣提高陽(yáng)極電流效率，同時(shí)還可降低陽(yáng)極上析出氯氣和陰極上析出氫氣的過(guò)電位

40、。升高溫度可提高的過(guò)電位。升高溫度可提高NaCl的溶解速度。入電解槽前的鹽水溫度的溶解速度。入電解槽前的鹽水溫度在在70左右，電解槽溫度控制在左右，電解槽溫度控制在95左右。左右。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行NaOH含量：含量：130145 g/LNaCl含量：含量：175210 g/L2操作條件操作條件(3) 鹽水的流量與堿液濃度鹽水的流量與堿液濃度 鹽水流量的大小會(huì)對(duì)電解過(guò)程帶來(lái)較大的影響。鹽水流量小，鹽水流量的大小會(huì)對(duì)電解過(guò)程帶來(lái)較大的影響。鹽水流量小，NaClNaCl分解率高、分解率高、NaOHNaOH濃度高，但濃度高，但OH-OH-的反遷移嚴(yán)重，副反響多，電流效的反遷移嚴(yán)重，副反

41、響多，電流效率低。但鹽水流量大，率低。但鹽水流量大，NaOHNaOH濃度低，堿液中濃度低，堿液中NaClNaCl含量高，堿液蒸發(fā)的含量高，堿液蒸發(fā)的能耗高能耗高明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行2操作條件操作條件 (4) 氯氣的純度及壓力氯氣的純度及壓力 氯氣是有毒氣體，不允許泄露，要保證電解槽、管道等銜接處的氯氣是有毒氣體，不允許泄露，要保證電解槽、管道等銜接處的密封，氯氣總管的壓力采用微負(fù)壓密封，氯氣總管的壓力采用微負(fù)壓-49-98Pa下操作。為防止在電解槽下操作。為防止在電解槽內(nèi)內(nèi)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，應(yīng)控制陽(yáng)極室液面高中，應(yīng)控制陽(yáng)極室液面

42、高于隔膜頂端，同時(shí)親密留意隔膜的完好情況。于隔膜頂端，同時(shí)親密留意隔膜的完好情況。 電解槽出來(lái)濕氯氣經(jīng)冷卻枯燥后的干基氣體組成為電解槽出來(lái)濕氯氣經(jīng)冷卻枯燥后的干基氣體組成為Cl2 96.5%98%，H2 0.1%0.4%，O2 1.0%3.0%。 明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行2操作條件操作條件(5) 氫氣的純度及壓力氫氣的純度及壓力(6) 電流效率電流效率 電解槽產(chǎn)生的氫氣純度是很高的，其體積分?jǐn)?shù)普通在電解槽產(chǎn)生的氫氣純度是很高的，其體積分?jǐn)?shù)普通在99%干基干基以上。為防止空氣與氫氣混合發(fā)生爆炸，普通電解槽氫氣系統(tǒng)都是堅(jiān)持以上。為防止空氣與氫氣混合發(fā)生爆炸，普通電解槽氫氣系統(tǒng)都是堅(jiān)持微正壓

43、微正壓4998Pa下操作。下操作。 電流效率為實(shí)踐產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量的比值。電流效率是電解槽的一項(xiàng)電流效率為實(shí)踐產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量的比值。電流效率是電解槽的一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的，與電能耗費(fèi)、產(chǎn)質(zhì)量量以及電解操作過(guò)程關(guān)系非重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的，與電能耗費(fèi)、產(chǎn)質(zhì)量量以及電解操作過(guò)程關(guān)系非常親密。較先進(jìn)的隔膜電解槽的電流效率為常親密。較先進(jìn)的隔膜電解槽的電流效率為95%97%。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6.1.3 燒堿工業(yè)消費(fèi)方法燒堿工業(yè)消費(fèi)方法離子膜法的特點(diǎn)：離子膜法的特點(diǎn)：總能耗最低，在總能耗最低，在4000A/m電流密度下，每噸燒堿的直流電耗為電流密度下，每噸燒堿的直流電耗為2100kWh；堿液

44、質(zhì)量好，燒堿純度高，堿液質(zhì)量好，燒堿純度高，50的氫氧化鈉堿液，含氯化鈉的氫氧化鈉堿液，含氯化鈉5060ppm;氯氣及氫氣純度高，氫氣純度高達(dá)氯氣及氫氣純度高，氫氣純度高達(dá)99.99%；無(wú)水銀或石棉污染環(huán)境的問(wèn)題；無(wú)水銀或石棉污染環(huán)境的問(wèn)題；操作、控制都比較容易；操作、控制都比較容易；順應(yīng)負(fù)荷變化的才干較大；順應(yīng)負(fù)荷變化的才干較大；要求用高質(zhì)量的鹽水，要求用高質(zhì)量的鹽水，2035mg.L-1；離子膜法制堿對(duì)鹽水質(zhì)量的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于隔膜法，因此要添加鹽水離子膜法制堿對(duì)鹽水質(zhì)量的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于隔膜法，因此要添加鹽水 的二次精制。的二次精制。 離子膜本身的造價(jià)也非常昂貴，容易損壞。離子膜本身的造價(jià)也非常

45、昂貴，容易損壞。離子膜法電解制堿存在缺乏之處：離子膜法電解制堿存在缺乏之處：明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6.4.2 離子交換膜法電解離子交換膜法電解1. 離子交換膜電解原理離子交換膜電解原理 離子膜法制堿與隔膜法制堿的根本區(qū)別在于離子膜法的陰極室離子膜法制堿與隔膜法制堿的根本區(qū)別在于離子膜法的陰極室和陽(yáng)極室是用離子交換膜隔開(kāi)。和陽(yáng)極室是用離子交換膜隔開(kāi)。 離子交換膜是一種耐腐蝕的磺酸型陽(yáng)極離子交換膜，它的膜體中離子交換膜是一種耐腐蝕的磺酸型陽(yáng)極離子交換膜，它的膜體中有活性基團(tuán)，活性基團(tuán)是由帶負(fù)電荷的固定離子如有活性基團(tuán)，活性基團(tuán)是由帶負(fù)電荷的固定離子如-SO3-、-COOH和一個(gè)帶正電荷的

46、對(duì)離子如和一個(gè)帶正電荷的對(duì)離子如Na+組成。磺酸性陽(yáng)離子交換膜的化組成。磺酸性陽(yáng)離子交換膜的化學(xué)構(gòu)造式為：學(xué)構(gòu)造式為：R-SO3- H+Na+明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行圖2 離子膜法電解制堿原理表示圖圖1 離子交換膜表示圖6.4.2 離子交換膜法電解離子交換膜法電解明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行 離子交換容量離子交換容量(IEC)以膜中每克干樹脂所含交換基團(tuán)的摩爾數(shù)表示。含以膜中每克干樹脂所含交換基團(tuán)的摩爾數(shù)表示。含水率是指每克干樹脂中的含水量，以百分率表示。膜電阻以單位面積的電水率是指每克干樹脂中的含水量，以百分率表示。膜電阻以單位面積的電阻表示，單位是阻表示，單位是/m2。 各種特

47、性相互聯(lián)絡(luò)又相互制約。如為了降低膜電阻，應(yīng)提高膜的離子各種特性相互聯(lián)絡(luò)又相互制約。如為了降低膜電阻，應(yīng)提高膜的離子交換容量和含水率。但為了改善膜的選擇透過(guò)性，卻要提高離子交換容量交換容量和含水率。但為了改善膜的選擇透過(guò)性，卻要提高離子交換容量而降低含水率。而降低含水率。2. 離子交換膜的性能及種類離子交換膜的性能及種類6.4.2 離子交換膜法電解離子交換膜法電解 離子交換膜的性能由離子交換容量離子交換膜的性能由離子交換容量(IEC)、含水率、膜電阻這三個(gè)主、含水率、膜電阻這三個(gè)主要特性參數(shù)決議。要特性參數(shù)決議。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行 根據(jù)離子交換基團(tuán)的不同，可分為全氟磺酸膜、全氟羧酸

48、膜以及根據(jù)離子交換基團(tuán)的不同，可分為全氟磺酸膜、全氟羧酸膜以及全氟羧酸磺酸復(fù)合膜。全氟羧酸磺酸復(fù)合膜。 全氟磺酸膜全氟磺酸膜(Rf-SO3H) 酸性強(qiáng)，親水性好，含水率高，電阻小，酸性強(qiáng)，親水性好，含水率高，電阻小，化學(xué)穩(wěn)定性好?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好。 全氟羧酸膜全氟羧酸膜(Rf-COOH) 一種弱酸性和親水性小的膜，含水率低，一種弱酸性和親水性小的膜，含水率低，膜內(nèi)的固定離子濃度較高，但膜的電阻較大。膜內(nèi)的固定離子濃度較高，但膜的電阻較大。 全氟羧酸磺酸復(fù)合膜全氟羧酸磺酸復(fù)合膜(Rf-SO3H/Rf-COOH) 一種性能比較優(yōu)良的離一種性能比較優(yōu)良的離子膜，兼有羧酸膜和磺酸膜的優(yōu)點(diǎn)。子膜，兼有羧酸膜

49、和磺酸膜的優(yōu)點(diǎn)。2. 離子交換膜的性能及種類離子交換膜的性能及種類明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行離子交換膜法制燒堿工藝流程表示圖 3. 離子膜法電解的工藝流程離子膜法電解的工藝流程明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行3. 離子膜法電解的工藝流程離子膜法電解的工藝流程明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行4. 離子膜法電解槽離子膜法電解槽 目前，工業(yè)消費(fèi)中運(yùn)用的離子膜電解槽方式很多，不論是哪一種槽目前，工業(yè)消費(fèi)中運(yùn)用的離子膜電解槽方式很多，不論是哪一種槽型，每臺(tái)電解槽都是由假設(shè)干電解單元組成，每個(gè)電解單元均包括陽(yáng)極、型，每臺(tái)電解槽都是由假設(shè)干電解單元組成，每個(gè)電解單元均包括陽(yáng)極、離子交換膜和陰極三個(gè)部分

50、。離子交換膜和陰極三個(gè)部分。根據(jù)供電方式的不同，離子膜電解槽分為單極式和復(fù)極式兩大類。根據(jù)供電方式的不同，離子膜電解槽分為單極式和復(fù)極式兩大類。一組單極槽與復(fù)極槽的直流電供電方式表示圖一組單極槽與復(fù)極槽的直流電供電方式表示圖明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行單極槽與復(fù)極槽的性能比較單極槽與復(fù)極槽的性能比較單極槽單極槽復(fù)極槽復(fù)極槽單元槽并聯(lián)，連接點(diǎn)多，安裝較復(fù)雜單元槽并聯(lián)，連接點(diǎn)多，安裝較復(fù)雜單元槽串聯(lián)，配件少，安裝方便單元槽串聯(lián)，配件少，安裝方便供電是低電壓，高電流，電流效率低，電壓供電是低電壓，高電流，電流效率低，電壓效率低；電流是徑向輸入，內(nèi)部設(shè)置金屬導(dǎo)效率低；電流是徑向輸入，內(nèi)部設(shè)置金屬導(dǎo)

51、電體，可使電流分布均勻電體，可使電流分布均勻供電是高電壓，低電流，電流效率高，電壓供電是高電壓，低電流，電流效率高，電壓效率高；電流是軸向輸入，電流分布均勻效率高；電流是軸向輸入，電流分布均勻電解槽之間用銅排連接，銅消耗量多，且槽電解槽之間用銅排連接，銅消耗量多，且槽間電壓損失大約為間電壓損失大約為3050mV電解槽之間不用銅排連接，一般用復(fù)合板或電解槽之間不用銅排連接，一般用復(fù)合板或其他方式，槽間電壓損失小約為其他方式，槽間電壓損失小約為320mV膜的有效利用率較低，只有膜的有效利用率較低，只有72%77% 膜的有效利用率較高，可達(dá)膜的有效利用率較高，可達(dá)92% 電解液循環(huán)方式一般為自然循環(huán)

52、，極個(gè)別為電解液循環(huán)方式一般為自然循環(huán)，極個(gè)別為強(qiáng)制循環(huán)強(qiáng)制循環(huán)電解液循環(huán)方式為自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)電解液循環(huán)方式為自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)一臺(tái)電解槽發(fā)生故障，可以單獨(dú)停車檢查，一臺(tái)電解槽發(fā)生故障，可以單獨(dú)停車檢查，其余可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)工率高，但電解槽檢修其余可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)工率高，但電解槽檢修拆裝比較繁瑣拆裝比較繁瑣一臺(tái)電解槽發(fā)生故障，需停下全部電解槽才一臺(tái)電解槽發(fā)生故障，需停下全部電解槽才能檢修，影響生產(chǎn)，但電解槽檢修拆裝比較能檢修，影響生產(chǎn)，但電解槽檢修拆裝比較容易容易電解槽占地面積大，數(shù)量多，維修量大，費(fèi)電解槽占地面積大，數(shù)量多，維修量大，費(fèi)用高用高電解槽占地面積小，數(shù)量少，維修簡(jiǎn)單方便電解槽占地

53、面積小，數(shù)量少，維修簡(jiǎn)單方便，費(fèi)用低，費(fèi)用低一般適用于小規(guī)模生產(chǎn)，單臺(tái)生產(chǎn)能力小，一般適用于小規(guī)模生產(chǎn)，單臺(tái)生產(chǎn)能力小，可根據(jù)不同需求自由選擇電解單元槽的數(shù)量可根據(jù)不同需求自由選擇電解單元槽的數(shù)量一般適用于大規(guī)模生產(chǎn)，單臺(tái)生產(chǎn)能力大，一般適用于大規(guī)模生產(chǎn)，單臺(tái)生產(chǎn)能力大，電解單元槽的數(shù)量不能隨意變動(dòng)電解單元槽的數(shù)量不能隨意變動(dòng)4. 離子膜法電解槽離子膜法電解槽明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行(1) MGC單極式電解槽單極式電解槽 MGC單極式電解槽由單極式電解槽由6個(gè)部件組成，端板和拉桿、帶有導(dǎo)管的陽(yáng)極個(gè)部件組成，端板和拉桿、帶有導(dǎo)管的陽(yáng)極組件、帶有導(dǎo)管的陰極組件、銅電流分布器、密封墊圈組件及

54、槽間聯(lián)接組件、帶有導(dǎo)管的陰極組件、銅電流分布器、密封墊圈組件及槽間聯(lián)接銅排。銅排。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行(2) 旭化成復(fù)極式電解槽旭化成復(fù)極式電解槽 化成復(fù)極式電解槽是我國(guó)最早引進(jìn)、運(yùn)用較為廣泛的一種離子膜電化成復(fù)極式電解槽是我國(guó)最早引進(jìn)、運(yùn)用較為廣泛的一種離子膜電解槽。該電解槽由單元槽、總管、擠壓機(jī)、油壓安裝四大部分組成。解槽。該電解槽由單元槽、總管、擠壓機(jī)、油壓安裝四大部分組成。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行5. 離子膜法技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的離子膜法技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的以某廠離子交換膜法為例，消費(fèi)以某廠離子交換膜法為例，消費(fèi)1tNaOH(100%)其耗費(fèi)定額：其耗費(fèi)定額：離子膜法消費(fèi)離子膜法消

55、費(fèi)1tNaOH(100%)耗費(fèi)定額耗費(fèi)定額項(xiàng)項(xiàng) 目目消耗定額消耗定額項(xiàng)項(xiàng) 目目消耗定額消耗定額原鹽（原鹽（100%NaCl）1480kg動(dòng)力電動(dòng)力電50.17kWh離子膜離子膜0.01m2高純度鹽酸（高純度鹽酸（31%）135.5kg直流電直流電2100kWh蒸汽蒸汽665kg明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行 離子膜法制堿技術(shù)中，進(jìn)入電解槽的鹽水質(zhì)量是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵，離子膜法制堿技術(shù)中，進(jìn)入電解槽的鹽水質(zhì)量是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵，其對(duì)離子膜的壽命、槽電壓、電流效率及產(chǎn)質(zhì)量量有著重要的影響。其對(duì)離子膜的壽命、槽電壓、電流效率及產(chǎn)質(zhì)量量有著重要的影響。 Ca2+、Mg2+微量的存在就會(huì)使電流效率下降，使

56、槽電壓上升。微量的存在就會(huì)使電流效率下降，使槽電壓上升。6. 離子膜法操作條件離子膜法操作條件 離子膜電解槽的操作關(guān)鍵是使離子膜可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地堅(jiān)持較高的電離子膜電解槽的操作關(guān)鍵是使離子膜可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地堅(jiān)持較高的電流效率和較低的槽電壓，進(jìn)而穩(wěn)定直流電耗，延伸離子膜的運(yùn)用壽命。流效率和較低的槽電壓，進(jìn)而穩(wěn)定直流電耗，延伸離子膜的運(yùn)用壽命。 (1) 鹽水質(zhì)量鹽水質(zhì)量 明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6. 離子膜法操作條件離子膜法操作條件(2) 陰極液陰極液NaOH濃度濃度 隨著陰極液隨著陰極液NaOH濃度的升高，陰極側(cè)膜的含水率就降低，膜內(nèi)固定濃度的升高，陰極側(cè)膜的含水率就降低，膜內(nèi)固定離子濃度隨之上升，因此電流效率就上升。離子濃度隨之上升，因此電流效率就上升。(3) 陽(yáng)極液中陽(yáng)極液中NaCl濃度濃度普通陽(yáng)極液中普通陽(yáng)極液中NaCl濃度越低，電流效率也隨之降低。濃度越低，電流效率也隨之降低。 (4) 電流密度電流密度 離子膜電解時(shí)存在極限電流密度即電流密度的上限。在工業(yè)消費(fèi)中，離子膜電解時(shí)存在極限電流密度即電流密度的上限。在工業(yè)消費(fèi)中，為了在高的電流效率下獲得高純度的為了在高的電流效率下獲得高純度的NaOH，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電流密度都接近極，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電流密度都接近極限電流密度。限電流密度。明德勵(lì)志明德勵(lì)志博學(xué)篤行博學(xué)篤行6