氯堿的生產(chǎn)培訓(xùn)課件(共42頁).ppt

1、第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述v一、氯堿化工開展簡史v氯堿工業(yè)是根本化學工業(yè)之一,它的產(chǎn)品燒堿和氯氣在國民經(jīng)濟中占有重要地位,廣泛用于紡織工業(yè)、輕工業(yè)、冶金和有色冶金工業(yè)、化學工業(yè)和石油化學工業(yè)等部門。v生產(chǎn)燒堿和氯氣有著悠久的歷史,早在中世紀就發(fā)現(xiàn)了存在于鹽湖中的純堿,后來就創(chuàng)造了以純堿和石灰為原料制取NaOH的方法即苛化法：vNa2CO3 + Ca(OH)2 = 2NaOH + CaCO3v因為苛化過程需要加熱,因此就將NaOH稱為燒堿,以別于天然堿(Na2CO3)直到19世紀末,世界上一直以苛化法生產(chǎn)燒堿。v采用電解法制燒堿始于1890年,隔膜法和水銀法幾乎差不多同時創(chuàng)造。隔膜法于1890年在

2、德國首先出現(xiàn),第-臺水銀法電解槽是在1892年取得專利。食鹽電解工業(yè)開展中的困難,首先是如何將陽極產(chǎn)生的氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氣和氫氧化鈉分開,不致發(fā)生爆炸和生成氯酸鈉,以上兩種生產(chǎn)方法都成功地解決了這個難題。前者以多孔隔膜將陰陽兩極隔開,后者那么以生成鈉汞齊的方法使氯氣分開。這樣,就奠定了兩種不同的生產(chǎn)工藝的根底,并一直沿用到現(xiàn)在。v我國氯堿工業(yè)是在本世紀二十年代才開始創(chuàng)立的。第一家氯堿廠是上海天原電化廠現(xiàn)在的上海天原化工廠前身，1930年正式投產(chǎn)，日產(chǎn)燒堿2噸。到1949年全國解放為止,全國僅有氯堿廠9家,年產(chǎn)量僅1.5萬噸。二、氯堿工業(yè)的特點二、氯堿工業(yè)的特點v氯堿工業(yè)的特點除原料易得、生產(chǎn)

3、流程較短外,主要還有三個突出問題。v、能源消耗大 氯堿生產(chǎn)的耗電量僅次于電解法生產(chǎn)鋁,按照目前國內(nèi)生產(chǎn)水平.每生產(chǎn)1噸100%燒堿需耗電2580度,耗汽5噸，總能耗折標準煤為1.815噸。1988年我國氯堿工業(yè)用電量占全國總發(fā)電量的1.5%。因此，電力供給情況和電價對氯堿產(chǎn)品的生產(chǎn)本錢影響很大。重視選用先進工藝,提高電解槽的電、能效率和堿液蒸發(fā)熱能的利用率,以降低燒堿的電耗和蒸汽消耗,始終是氯堿生產(chǎn)企業(yè)的一項核心工作 。v、氯與堿的平衡 電解食鹽水溶液時，按固定質(zhì)量比1:0.85同時產(chǎn)出燒堿和氯氣兩種產(chǎn)品。在一個國家和地區(qū),對燒堿和氯氣的需求量不一定符合這一比例。因此就出現(xiàn)了燒堿和氯氣的供需平

4、衡問題。在一般情況下,開展中國家在工業(yè)開展初期用氯量較少.由于氯氣不宜長途運輸,所以總是以氯氣的需要量來決定燒堿的產(chǎn)量,因此往往會出現(xiàn)燒堿短缺現(xiàn)象。在石油化工和根本有機原料開展較快的國家和地區(qū),氯的用量就技大,因此就出現(xiàn)燒堿過剩?？傊疅龎A和氯氣的平衡始終是氯堿工業(yè)開展中的一個恒定的矛盾。v、腐蝕和污染 氯堿產(chǎn)品如燒堿、鹽酸等均具有強腐蝕性,在生產(chǎn)過程中使用的原材料如石棉、汞和所產(chǎn)生的含氯廢氣都可能對環(huán)境造成污染,因此防止腐蝕和三廢處理也一直是氯堿工業(yè)的努力方向。三、氯堿工業(yè)產(chǎn)品三、氯堿工業(yè)產(chǎn)品v氯堿工業(yè)聯(lián)產(chǎn)的主產(chǎn)品是燒堿和氯氣，同時副產(chǎn)氫氣。作為根本化工原料的“三酸二堿，氯堿工業(yè)的鹽酸和燒堿占

5、其中的兩種，此外氯和氫還可進一步加工成許多化工產(chǎn)品。氯堿工業(yè)及其主要產(chǎn)品如下：v(1)燒堿 是一種用途很廣的化工產(chǎn)品，也可用來生產(chǎn)肥皂和洗滌劑等；v(2)液氯 可用于水的消毒，氯氣可用來生產(chǎn)漂白、消毒用的無機氯產(chǎn)品(次氯酸鈉、次氯酸鈣)；有機氯農(nóng)藥(如速滅威、含氯菊酯等)；有機氯產(chǎn)品(聚氯乙烯、含氯溶劑1，1，1一三氯乙烷、二氯乙烷、三氯甲烷、環(huán)氧氯丙烷、氯丁橡膠、氟氯烴等)；v v(3)氫氣 除用于合成HCl氣制鹽酸和生產(chǎn)聚氯乙烯外，還可用于各種加氫反響，生產(chǎn)硬化油、過氧化氫、二氨基甲苯以及煉鎢、生產(chǎn)多晶硅等金屬氧化物復(fù)原過程。四、氯堿工業(yè)生產(chǎn)的根本過程四、氯堿工業(yè)生產(chǎn)的根本過程 氯堿生產(chǎn)過

6、程的核心局部是電解工序，各種生產(chǎn)方法的不同之處在于電解工藝的區(qū)別。除了電解過程之外，氯堿生產(chǎn)過程還應(yīng)包括鹽水的精制和燒堿、氯氣與氫氣三種產(chǎn)品的處理加工系統(tǒng)。圖為氯堿廠的主要組成示意圖。v小結(jié)：氯堿工業(yè)的產(chǎn)品；氯堿工業(yè)主要特點和工藝流程。v作業(yè)：1、氯堿工業(yè)的特點有哪些？2、作出氯堿工藝流程示意圖。小結(jié)小結(jié)v氯堿工業(yè)的產(chǎn)品；氯堿工業(yè)主要特點和工藝流程。v作業(yè)：板書設(shè)計板書設(shè)計v氯堿工業(yè)的產(chǎn)品；v氯堿工業(yè)主要特點和工藝流程作業(yè)作業(yè)v1、氯堿工業(yè)的特點有哪些？v2、作出氯堿工藝流程示意圖。第二節(jié)第二節(jié) 氯堿化工相關(guān)化學氯堿化工相關(guān)化學品性質(zhì)簡介品性質(zhì)簡介 一、燒堿一、燒堿NaOH v NaOH固體溶

7、于水放熱；又稱燒堿、火堿、苛性鈉，是常見的、重要的強堿v 化學式NaOH 分子量40.01。v 密度2.130克/厘米3，熔點318.4，沸點1390，固體NaOH中OH以O(shè)-H共價鍵結(jié)v 合，Na與OH以強離子鍵結(jié)合，溶于水其解離度近乎100%，故其水溶液呈強堿性，可v 使無色的酚酞試液變成紅色，或使PH試紙變藍等。 純的無水氫氧化鈉為白色半透明，結(jié)晶狀固體。氫氧化鈉極易溶于水，溶度隨溫度的升高而增大，溶解時能放出大量的熱，288K時其飽和溶液濃度可達26.4mol/L。它的水溶液有澀味和滑膩感，溶液呈強堿性，具備堿的一切通性。市售燒堿有固態(tài)和液態(tài)兩種：純固體燒堿呈白色，有塊狀、片狀、棒狀、

8、粒狀，質(zhì)脆；純液體燒堿為無色透明液體。氫氧化鈉還易溶于乙醇、甘油；但不溶于乙醚、丙酮、液氨。 對纖維、皮膚、玻璃、陶瓷等有腐蝕作用，溶解或濃溶液稀釋時會放出熱量；與無機酸發(fā)生中和反響也能產(chǎn)生大量熱，生成相應(yīng)的鹽類；與金屬鋁和鋅、非金屬硼和硅等反響放出氫；與氯、溴、碘等鹵素發(fā)生歧化反響。能從水溶液中沉淀金屬離子成為氫氧化物；能使油脂發(fā)生皂化反響，生成相應(yīng)的有機酸的鈉鹽和醇，這是去除織物上的油污的原理。 二、氯氣二、氯氣 v1、組成結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)：氯原子最外層有7個電子，反響中易得到1個電子分子結(jié)構(gòu)：氯氣分子為雙原子分子，分子式Cl2離子結(jié)構(gòu)：氯離子最外層有8個電子，因而很穩(wěn)定 v 2、物理性質(zhì)在通

9、常情況下：氯氣是黃綠色的氣體、氯氣有毒、并有刺激性氣味、密度比空氣大、熔沸點較低、能溶于水易溶于有機溶劑、壓強為101kPa、溫度為-34.6時易液化。如果將溫度繼續(xù)冷卻到-101時，液氯變成固態(tài)氯。1體積水在常溫下可溶解2體積氯氣氯氣有毒，聞有毒氣體氣味的方法是(扇動法)：用手輕輕在瓶口扇動，使極少量的氣體飄進鼻孔v3、化學性質(zhì)v1與金屬反響2NaCl22NaCl (現(xiàn)象：劇烈燃燒，白煙)CuCl2CuCl2 (現(xiàn)象：劇烈燃燒，棕色煙)2Fe3Cl22FeCl3思考：(1)上述反響中，氯元素的化合價變動有何共同特點?為什么?Cl2作什么劑?v(2)比照鐵跟鹽酸的反響，鐵跟氯氣的反響表達了氯氣

10、的什么性質(zhì)?答案：(1)都從0價1價因為最外層有7e，易得到1e到達8e穩(wěn)定結(jié)構(gòu)Cl2作氧化劑(2)表達了Cl2的氧化性比HCl強，是強氧化劑 v2與非金屬反響燃燒：發(fā)光、發(fā)熱的劇烈化學反響。v3與水反響在該反響中，氧化劑是Cl2，復(fù)原劑是Cl2，改寫成離子反響方程式是：vCl2H2O HClHClO(1)氯氣的水溶液叫氯水，飽和氯水呈現(xiàn)黃綠色，具有刺激性氣味，主要含有的粒子有vCl2、H2O、HClO、H、Cl、ClOv(2)次氯酸的性質(zhì)弱酸性：是一元弱酸，屬弱電解質(zhì)，酸性弱于碳酸HClONaOHNaClOH2ONaClOHClHClONaCl2NaClOCO2H2ONa2CO32HClOv

11、不穩(wěn)定性：由于HClO的分解，使Cl2和水逐漸反響，直至氯水失效，因此氯水要現(xiàn)用現(xiàn)制，保存在棕色試劑瓶中氯水久置將變成稀鹽酸強氧化性：HClO能氧化許多物質(zhì)殺菌漂白性：能使有色布條、品紅試劑等有色物質(zhì)褪色，其原理主要是利用其強的氧化性說明：枯燥Cl2本身沒有漂白性，只有轉(zhuǎn)化成HClO才有漂白性 v4與堿溶液反響a.Cl22NaOHNaClNaClOH2Ob.2Cl22Ca(OH)2CaCl2Ca(ClO)22H2O上述兩反響中，Cl2作氧化劑和復(fù)原劑漂白粉：(1)有效成分是Ca(ClO)2(2)漂白原理c.Ca(ClO)2CO2H2OCaCO32HClO(3)久置失效的原因(用反響式說明)Ca

12、(ClO)2CO2H2OCaCO32HClO；2HclO 2HClO2(4)保存方法：隔絕空氣密封保存 四、用途四、用途v用于消毒溶于水生成的HClO具有強氧化性；制鹽酸與H2反響生成HCl；制漂白粉與Ca(OH)2反響；制多種農(nóng)藥；制氯仿等有機溶劑；制塑料等思考：工業(yè)制漂白粉為什么選用Ca(OH)2而不選用NaOH?而吸收Cl2防止中毒或污染四、用途四、用途空氣卻選用NaOH溶液而不選用Ca(OH)2?Ca(OH)2價廉易得、本錢較低；NaOH溶液堿性強、吸收效率高 五、氯氣對人體的危害五、氯氣對人體的危害v 氯氣吸入后,主要作用于氣管、支氣管、細支氣管和肺泡,導(dǎo)致相應(yīng)的病變,局部氯氣又可由

13、呼吸道呼出。人體對氯的嗅閾為0.06mg/m3; 90mg/m3,可致劇咳; 120180mg/m3, 3060min可引起中毒性肺炎和肺水腫; 300mg/m3時,可造成致命損害; 3000mg/m3時,危及生命; 高達30000mg/m3時,一般濾過性防毒面具也無保護作用。 擴展：1Cl2為何可應(yīng)用于生化武器？答案：氯氣是一種黃綠色有毒的氣體，它主要通過呼吸道侵入人體氯氣對上呼吸道黏膜會造成有害的影響，它會溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和鹽酸，次氯酸使組織受到強烈的氧化；鹽酸刺激黏膜發(fā)生炎性腫脹，使呼吸道黏膜浮腫，大量分泌黏液，造成呼吸困難，所以氯氣中毒的明顯病癥是發(fā)生劇烈的咳嗽病癥重

14、時，會發(fā)生肺水腫，使循環(huán)作用困難而致死亡由食道進入人體的氯氣會使人惡心、嘔吐、胸口疼痛和腹瀉1 L空氣中最多可允許含Cl2 0.001 mg，超過這個量就會引起人體中毒所以，氯氣曾被用作強殺傷性的武器如在第一次世界大戰(zhàn)期間，一次德軍與英法軍戰(zhàn)士在比利時的伊普爾對峙，黎明時，英、法軍前線戰(zhàn)壕里的士兵突然看到一股陰森森的黃綠色氣體逐漸向前襲來，很快數(shù)百名英、法軍戰(zhàn)士窒息而死，數(shù)千名士兵雙目失明這是1915年4月22日發(fā)生的令人發(fā)指的事件由于Cl2有毒，所以，我們在聞Cl2氣味時要用手在瓶口輕輕扇動，僅使極少量的Cl2飄入鼻孔 。v2目前我國飲用水消毒主要是用氯消毒法，即向自來水中通入一定量Cl2或參加漂白粉、漂粉精你知道其中的原因嗎?答案：Cl2與水反響、漂白粉、漂粉精在水中都能生成強氧化性的HClO，具有殺菌消毒作用3工業(yè)上常用H2跟Cl2反響生成HCl，讓其溶于水合成鹽酸H2跟Cl2反響既可在點燃也可在光照條件下，那么工業(yè)上是選用哪種方式使二者反響的?為什么？答案：點燃，光照會發(fā)生爆炸4氯原子、氯分子、氯離子三種粒子的性質(zhì)相同嗎?誰最活潑?誰最穩(wěn)定?答案：不同，氯原子最活潑，氯離子最穩(wěn)定5怎樣使用漂白