子任務(wù)1知識(shí)點(diǎn)1：離子膜電解槽電解基本概念匯總課件

1、任務(wù)3：精制鹽水電解子任務(wù)1：精制鹽水電解生產(chǎn)過程知識(shí)點(diǎn)1：離子膜電解槽電解基本概念淄博職業(yè)學(xué)院職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫(kù)離子膜燒堿生產(chǎn)操作課程精制鹽水的電解仿真流程圖 能熟練掌握離子膜電解生產(chǎn)工藝流程；能認(rèn)知離子膜電解生產(chǎn)工藝流程；理解掌握離子膜電解槽內(nèi)的鹽水電解的機(jī)理；能敘述離子膜電解鹽水的工藝流程；精制鹽水電解生產(chǎn)工作任務(wù) 把合格的精制鹽水通過電解的方法生產(chǎn)30%NaOH ，同時(shí)副產(chǎn)Cl2、H2。圖3-1 離子膜電解槽精制鹽水電解工藝流程簡(jiǎn)圖圖3-2 精制鹽水電解工藝流程簡(jiǎn)圖電解過程的基本定律 電解過程是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程。當(dāng)以直流電通過熔融態(tài)電解質(zhì)或電解質(zhì)水溶液時(shí)，即產(chǎn)生離

2、子的遷移和放電現(xiàn)象。圖3-4 電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)裝置圖3-3 離子的遷移電解過程的基本定律 1.法拉第第一定律 G=KQ=KIt G電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量，g或kg ； Q通過的電量，As或Ah； K電化當(dāng)量；g/Ah I電流強(qiáng)度，A； t通電時(shí)間，s或h。 要提高電解生成物的產(chǎn)量，則要增大電流強(qiáng)度或延長(zhǎng)電解時(shí)間。 電解過程的基本定律 2.法拉第第二定律 當(dāng)直流電通過電解質(zhì)溶液時(shí)，電極上析出（或溶解）1克當(dāng)量的任何物質(zhì)，所需要的電量是恒定的，在數(shù)值上約等于96500C，稱為1法拉第（用F表示）。 即 1F=96500C=96500As=26.8Ah 當(dāng)電解食鹽水溶液時(shí)，1Ah的電量理論上可生成的

3、各產(chǎn)物的質(zhì)量為： 實(shí)例計(jì)算3-1 現(xiàn)有電槽10臺(tái)，運(yùn)行電流強(qiáng)度為16000A，求理論上每日可生產(chǎn)多少噸燒堿、氯氣和氫氣? 解：根據(jù)法拉第定律：GKItn得 NaOH的理論產(chǎn)量： Cl2的理論產(chǎn)量： H2的理論產(chǎn)量： 電解過程的基本定律幾個(gè)重要的概念解讀 1.電流效率 電流效率越高，電流損失越小，同樣的電量獲得的電解產(chǎn)物越多?，F(xiàn)代氯堿廠，電流效率一般為95%97%。 幾個(gè)重要的概念解讀實(shí)例計(jì)算 某氯堿廠電解車間有20臺(tái)電解槽在位運(yùn)行，電解槽的運(yùn)行電流強(qiáng)度為16000A,一晝夜可生產(chǎn)電解堿液34.6噸，其NaOH含量為32%（wt%），試求陰極電流效率。解：NaOH的實(shí)際產(chǎn)量為34.60.3211

4、.072（t） NaOH的理論產(chǎn)量幾個(gè)重要的概念解讀 （1）理論分解電壓E理 電解過程發(fā)生所必須的最小外加電壓稱為理論分解電壓。它在數(shù)值上等于陰陽兩極的可逆平衡電位之差。 陰陽兩極的電極電位可由能斯特方程求得： 25時(shí)， 2.槽電壓及電壓效率幾個(gè)重要的概念解讀 平衡電極電位，V； 標(biāo)準(zhǔn)平衡電極電位，V； n電極反應(yīng)中的得失電子數(shù)； 氧化態(tài)、還原態(tài)分別表示與電極反應(yīng)相對(duì)應(yīng)的氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)的活度。 （2）超電壓E超由于實(shí)際電解過程并非可逆，存在濃差極化、電化學(xué)極化(由于電極上電荷轉(zhuǎn)移步驟進(jìn)行緩慢而引起的極化)，使電極電位偏離平衡時(shí)的電極電位。其偏離平衡電極電位的值稱為超電壓。幾個(gè)重要的概念解讀

5、過電位雖然消耗一部分電能，但在電解技術(shù)上有很重要的應(yīng)用。由于過電位的存在，可使電解過程按著預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行。陽極上發(fā)生的是氧化過程，電極電位越低的越易失電子。由于過電位的存在，使得在陽極上放電的是Cl-而不是OH-，獲得的是氯氣而不是氧氣。表3-1 25時(shí)H2、O2、Cl2在不同材質(zhì)電極上和不同電流密度下的過電位 超電壓的大小與電極反應(yīng)的性質(zhì)、電流密度、電極材料等因素有關(guān)。Cl2、H2、O2在不同材料的電極上和不同電流密度下的過電位見表3-1所示。幾個(gè)重要的概念解讀 （3） 槽電壓E槽電解時(shí)電解槽的實(shí)際分解電壓稱為槽電壓。 （4）電壓效率： 理論分解電壓與槽電壓的比稱為電壓效率。電壓效率提高電壓

6、效率的一個(gè)很重要的措施是降低槽電壓 。一般氯堿廠的電解槽的電壓效率在60%65%之間。 幾個(gè)重要的概念解讀 降液超理槽EEEEES+=3.電能消耗幾個(gè)重要的概念解讀 W消耗的電能，kWh； Q電量，Ah；I電流強(qiáng)度，A； t運(yùn)行時(shí)間，h； V槽電壓，V。 幾個(gè)重要的概念解讀 實(shí)例計(jì)算3-4試計(jì)算生產(chǎn)1000kgNaOH，理論上需要消耗的電能為多少kWh?（已知NaOH的理論分解電壓等于2.3V） 解：NaOH的電化當(dāng)量等于1.492g/(Ah) 生產(chǎn)1000kgNaOH所需要的電量為： 幾個(gè)重要的概念解讀 在實(shí)際生產(chǎn)中，電能的消耗取決于槽電壓外，還應(yīng)考慮電流效率： 實(shí)例計(jì)算 已知電解槽的槽電壓為3.20V，電流效率等于96.5%。試求生產(chǎn)1000kg氫氧化鈉需要消耗多少kWh?解：幾個(gè)重要的概念解讀 在離子膜法電解生產(chǎn)中，電流密度為40006000A/m2。降低電能消耗采取的措施。 工作任務(wù)總結(jié)本節(jié)課主要完成了以