氯堿生產(chǎn)電解槽及淡鹽水脫氯

1、【實施方法】到相關企業(yè)參觀考察，繪制鹽水二次精制工藝流程圖；學習陽離子交換膜性質，理解離子膜法電解鹽水的原理；依據(jù)平衡移動原理，制定淡鹽水脫氯方案；根據(jù)膜的性能，歸納影響離子膜電解槽的技術經(jīng)濟指標?！救蝿铡恳弧Ⅺ}水的二次精制任務 二、精制鹽水電解理論探究三、離子膜法電解鹽水 四、幾種離子膜電槽的認識五、除氯酸鹽和淡鹽水脫氯 一、單極式離子膜電解槽 （一）MGC離子膜電解槽 MGC 離子膜電解槽由下列部件組成：端板、連接拉桿、陽極盤、陰極盤、陰陽極電流分體器、金屬槽框、連接銅排、離子膜等。該槽的有效電極面積為1.5m2。 （二）AZEC-M3 離子膜電解槽 AZEC-M3 離子膜電解槽由陽極、陰

2、極、固定框、中間板、游動框、離子交換膜、橡膠槽框、陰極分離器、陽極分離器等部件組成，該電槽的有效電極面積為0.2m2。 （三）AZEC-F型離子膜電解槽 AZEC-F型電解槽屬于單極式電解槽，它的外形為一長方體，長3050mm、寬2083mm、高3050mm。它由陽極室框、陰極室框，離子膜及陽陰極氣體分離器等主要部件及陰陽極液循環(huán)件、緊固具和導電銅排等附件組成。極室框、陰極室框，離子膜及陽陰極氣體分離器等主要部件及陰陽極液循環(huán)件、緊固具和導電銅排等附件組成。 （1）陽極室框 陽極室框是用鈦制成的矩形管焊接而成。在框的內側有距離不等，直徑約為2-3毫米的小孔，供鹽水和陽極液循環(huán)用。每個室框上有9

3、根導電棒，導電棒上焊有陽極網(wǎng)。陽極網(wǎng)是鈦制菱形拉網(wǎng)，在表面附有活性涂層。導電棒是鈦銅復合棒，在陽極室框上貼有橡膠墊片作密封用。 （2）陰極室框 陰極室框是用不銹鋼制成的矩形管焊接而成。陰極室框內側也有距離不等的小孔供陰極液循環(huán)用。每個室框上同樣也有9根導電棒，每根導電捧上焊有陰極網(wǎng)。陰極網(wǎng)是一種經(jīng)活化處理后的不銹鋼擴張網(wǎng)。導電棒是不銹鋼和銅的復合棒。在陰極室表面貼有聚四氟乙烯絕緣帶作密封用。 陰陽極室框除支承離子膜外，還用作陰陽極液的循環(huán)通道。 （2）陰極室框 陰極室框是用不銹鋼制成的矩形管焊接而成。陰極室框內側也有距離不等的小孔供陰極液循環(huán)用。每個室框上同樣也有9根導電棒，每根導電捧上焊有陰

4、極網(wǎng)。陰極網(wǎng)是一種經(jīng)活化處理后的不銹鋼擴張網(wǎng)。導電棒是不銹鋼和銅的復合棒。在陰極室表面貼有聚四氟乙烯絕緣帶作密封用。 陰陽極室框除支承離子膜外，還用作陰陽極液的循環(huán)通道。 2、離子膜 AZEC電解槽采用全氟羧酸復合膜(F795)。在陽極側是交換容量高的羧酸層，在陰極側是交換容量低的羧酸層。為了增強膜的機械強度，在制膜時加入聚四氟乙烯織物。其特點是：電流效率高，正常使用時可達96、膜電阻小，電耗低、膜的機械強度高、能生產(chǎn)濃度達32%的燒堿。 3、氣體分離器 （1）陽極室氣體分離器 陽極室氣體分離器位于電槽上方。它主要是用作分離氯氣和淡鹽水。其材質為金屬鈦。一臺AZEC-F型電解槽有兩只對稱的陽極

5、室氣體分離器。 從單元電解槽陽極室出來的濕氯氣和淡鹽水，匯集到陽極室氣體分離器后，氯氣從分離器的上方出口管進入氯氣總管。淡鹽水一部分通過循環(huán)管回流到陽極室。另一部分則離開電解槽送到淡鹽水脫氯工序脫氯。 （2）陰極室氣體分離器 陰極室氣體分離器也位于電槽上方。它主要是用作分離氫氣和堿液。其材質為不銹鋼。一臺AZEC-F型電解槽同樣也有兩只對稱的陰極室氣體分離器。從單元電解槽陰極室出來的氫氣和堿液匯集到陰極室氣體分離器后，氫氣從分離器上方出口管進入氫氣總管。濃堿液一部分通過循環(huán)管回到陰極室；另一部分則經(jīng)堿總管進入濃堿貯槽，或作商品出售或送蒸發(fā)工序。 4、AZEC-F電解槽的附件 （1）陰陽極液循環(huán)

6、件 由循環(huán)波紋管、循環(huán)管、蝶閥及下部總管組成。陽板液的循環(huán)件的材質為金屬鈦，陰極液的循環(huán)件的材質則采用不銹鋼。 （2）緊固具 緊固具是支承陰陽極室框及離子膜下部銅排的電解槽支架。緊固具主要由固定框、活動框、導軌、基座、主柱、橫梁及柱桿螺絲等部件組成。其材質為碳鋼。 （3）下部銅排 下部銅排是用來連接槽間撓性銅排和室框導電撓性銅排，使電流比較均勻地通過電槽的陰陽兩極。一臺電解槽共有下部銅排9塊。 （4）四氟波紋管 四氟波紋管是陰陽極室框與分離器之間及陰陽極室框與下部總管之間的連接軟管，使電解槽形成閉合循環(huán)回路。波紋管的兩頭分別用管箍箍緊。 （四）迪諾拉DD88 和DD150 離子膜電解槽 迪諾拉

7、DD88和 DD150離子膜電解槽的特點是陽極和陰極采用了鑄造金屬元件，作用是均勻傳導電流到電極上；其次是采用了防腐襯里以防止鑄造金屬元件的腐蝕，用鎳做為陰極液的防腐層，用鈦板做陽極液的防腐層。該槽有效電極面積為0.9和1.5m2。 （五）FM21離子膜電解槽 FM21 離子膜電解槽是英國ICI公司生產(chǎn)的單極槽，槽框為金屬結構，極片可重涂再使用，其電極有效面積為0.21m2。 二、復極式離子膜電解槽 （一）日本旭化成復極槽 旭化成電解槽是板框壓濾機式，98只單元槽依靠一端的油壓裝置緊固密封。單元槽的外形尺寸為1.2m2.4m，厚度為60mm，密封面的寬度為21-23mm，極板的有效面積為2.7

8、m2。其陰、陽極液的進口均在單元槽的下部，出口均在上部。為減少氣泡效應，在單元槽的上部均裝有陰極堰板和陽極堰板。為防止電化腐蝕，陽極側密封面的陽極液進出口管有防電化腐蝕的涂層。單元槽框有二種形式。 （二）德國Uhde（伍德）離子膜復極槽 Uhde離子膜復極槽同樣由許多單元槽組成，各單元槽由陽極部件、陰極部件、離子交換膜和墊片組成，依靠四周法蘭用螺栓壓緊密封，整臺槽是用螺栓將各單元槽緊固而無需油壓系統(tǒng)裝置，其有效電極面積為1-3m2。 （三）日本德山曹達復極槽 日本德山曹達復極槽也是由許多單元槽串聯(lián)組成，似壓濾機式，不同的是其中間加有固定板，將整臺槽分成兩邊，并各自配有油壓裝置系統(tǒng)予以緊固，電極

9、的有效面積2.7m2。 現(xiàn)代氯堿生產(chǎn)技術現(xiàn)代氯堿生產(chǎn)技術授課老師授課老師: :李曉樂李曉樂E-mail:xiaole-【實施方法】到相關企業(yè)參觀考察，繪制鹽水二次精制工藝流程圖；學習陽離子交換膜性質，理解離子膜法電解鹽水的原理；依據(jù)平衡移動原理，制定淡鹽水脫氯方案；根據(jù)膜的性能，歸納影響離子膜電解槽的技術經(jīng)濟指標。【任務】一、鹽水的二次精制任務 二、精制鹽水電解理論探究三、離子膜法電解鹽水 四、幾種離子膜電槽的認識五、除氯酸鹽和淡鹽水脫氯 游離氯，它以二種形態(tài)存在。第一部分為溶解氯，溶解量與淡鹽水的溫度、濃度、溶液上部氯氣的分壓有關。它的溶解度的數(shù)據(jù)可以從有關的手冊中查到。 第二部分是因為電解

10、中OH-反滲使淡鹽水中的OH-增多，從而發(fā)生下列化學反應： Cl2+2OH-ClO-+Cl-+H2O 上述兩部分量的總和，以氯氣來計，稱為游離氯。游離氯會腐蝕鹽水精制系統(tǒng)的設備和管道，阻礙一次鹽水工序中沉淀物的形成，損害二次鹽水工序過濾器的過濾器元件和螯合樹脂塔中的樹脂，危害極大。 一、脫氯原理和方法 在離子膜法生產(chǎn)燒堿的工藝中，有溶解了飽和氯氣的淡鹽水流出。由于OH-離子能滲過離子膜，且溫度較高，所以也發(fā)生式： Cl2+H2OHClO+HCl 和Cl2+2NaOHNClO+NaCl+H2O的反應， 所以在淡鹽水中同時有Cl2(溶解氯)、HClO(水化反應)、ClO(離解反應)和H+存在，它們

11、之間的關系是化學平衡。 1、脫氯原理 脫氯是破壞平衡關系。使上述反應朝生成Cl2的方向進行。 由于氯在水(包括鹽水)中的溶解度非常小，當溶液表面氯氣的分壓是101.3kPa時，在70水中的溶解度為0.0115mo1/L，相當于0.4g/L。近似地遵守亨利定律。 要把生成的氯氣從溶液中析出，除酸度外，還要不停地降低液體表面氯氣的分壓，才能達到目的。 2、脫氯方法 在淡鹽水中產(chǎn)生氣泡的方法有兩種。 （1）在一定真空度下使較高溫度的淡鹽水處于沸騰狀態(tài)，產(chǎn)生水蒸氣，利用生成的氣泡帶走氯氣，這種脫氯方法叫做真空脫氯。 （2）將空氣加壓通入脫氯塔內，在填料表面空氣和淡鹽水接觸脫氯，叫做吹除法脫氯。 二、脫

12、氯工藝流程 1、真空脫氯流程 在淡鹽水中先加入適量鹽酸，混合均勻，進人淡鹽水罐。因酸度變化、逸出的氯氣進入氯氣總管、淡鹽水泵將淡鹽水送往脫氯塔。脫氯塔里裝有填料，塔的真空度在82.7-90.7kPa時，此壓力下鹽水的沸點約在50-60，85的淡鹽水進入填料塔內急劇沸騰，水蒸氣攜帶著氯氣進入鈦冷卻器，水蒸氣冷凝，進入淡鹽水罐，再去脫氯，氯氣經(jīng)真空泵出口送入氯氣總管。氯水則送回淡鹽水罐。 出脫氯塔的淡鹽水進入脫氯鹽水罐。用20%NaOH調節(jié)pH值為8-9，然后再加入Na2SO3溶液，去除殘余的游離氯。被除去氯的淡鹽水用泵送去化鹽工序。 該流程的真空系統(tǒng)可以采用水環(huán)泵真空系統(tǒng)，也可以采用蒸汽噴射真空

13、系統(tǒng)。 流程敘述：水環(huán)真空泵將吸人的氯氣送往分離罐，分離后的氯氣進入氯氣總管，多余的氯水送往淡鹽水罐。 流 程 敘 述 ： 0 . 4 -0.8MPa的蒸汽進入蒸汽噴射泵，高速噴出時產(chǎn)生真空，吸入氯氣。氯氣和水蒸氣進入鈦冷卻器冷卻，冷卻后冷凝氯水進入淡鹽水罐，氯氣進入總管。 2、空氣吹出脫氯 淡鹽水加入鹽酸后，流到淡鹽水罐。用淡鹽水泵，將淡鹽水打入脫氯塔，在填料表面和鼓風機鼓入的空氣進行逆流接觸，溢出的氯氣隨著空氣流出，含氯量約為2%3%。脫氯后的淡鹽水流程和真空法相似。加入NaOH中和，直到pH值為8 9，再加入Na2SO3和剩余的游離氯反應，然后送去化鹽。 鼓入的風量約是淡鹽水量的5 7倍，如能達到10倍，則效果更好，但熱能損耗大。 三、氯酸鹽脫除 淡鹽水中除含ClO-外，還含氯酸鹽。經(jīng)過多次閉路循環(huán)，氯酸鹽的濃度逐漸升高。同時堿中的氯酸鹽含量也隨之升高，腐蝕蒸發(fā)設備。故必須將氯酸鹽分解一部分。使其濃度維持在某一水平上，保證安全生產(chǎn)。 1、氯酸鹽的化學性質 由于電解槽溫度高于80，有相當數(shù)量的C1O-發(fā)生反應，生成C1O3，氯酸是強酸，也是強氧化劑，但是氯酸鹽溶液只有在酸性介質中才有強氧化性。 2、除氯酸鹽的原理