氫氧化鈉的制備工藝

氫氧化鈉的制備工藝氫氧化鈉的制備工藝氫氧化鈉的制備工藝V:1.0精細(xì)整理，僅供參考?xì)溲趸c的制備工藝日期：20xx年X月氫氧化鈉的制備工藝氫氧化鈉(NaOH)，俗稱(chēng)燒堿、火堿、苛性鈉，常溫下是一種白色晶體，具有強(qiáng)腐蝕性。易溶于水，其水溶液呈強(qiáng)堿性，能使酚酞變紅。氫氧化鈉是一種極常用的堿，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的必備藥品之一。氫氧化鈉在空氣中易吸收水蒸氣，對(duì)其必須密封保存，且要用橡膠瓶塞。氫氧化鈉的用途十分廣泛，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，除了用做試劑以外，由于它有很強(qiáng)的吸水性和潮解性，還可用做堿性干燥劑。氫氧化鈉在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有廣泛應(yīng)用，許多工業(yè)部門(mén)都需要?dú)溲趸c。使用氫氧化鈉最多的部門(mén)是化學(xué)藥品的制造，其次是造紙、煉鋁、煉鎢、人造絲、人造棉和肥皂制造業(yè)。另外，在生產(chǎn)染料、塑料、藥劑及有機(jī)中間體，舊橡膠的再生，制金屬鈉、水的電解以及無(wú)機(jī)鹽生產(chǎn)中，制取硼砂、鉻鹽、錳酸鹽、磷酸鹽等，也要使用大量的燒堿。工業(yè)用氫氧化鈉應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB209-2006；工業(yè)用離子交換膜法氫氧化鈉應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T11199-89；化纖用氫氧化鈉應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB11212-89；食用氫氧化鈉應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5175-85。光合實(shí)驗(yàn)中吸收二氧化碳。燒堿的制備方法有兩種：苛化法和電解法?，F(xiàn)代工業(yè)主要通過(guò)電解飽和NaCl溶液來(lái)制備燒堿。電解法又分為水銀法、隔膜法和離子膜法，我國(guó)目前主要采用的是隔膜法和離子膜法，這二者的主要區(qū)別在于隔膜法制堿的蒸發(fā)工序比離子膜法要復(fù)雜，而離子膜法多了淡鹽水脫氯及鹽水二次精制工序。目前國(guó)內(nèi)的燒堿生產(chǎn)主要采用的是離子膜電解法生產(chǎn)燒堿，我們主要針對(duì)離子膜電解法介紹燒堿的制作工藝，并簡(jiǎn)要討論工藝中的能耗情況。原料為粗鹽（含大量雜質(zhì)的氯化鈉），根據(jù)生產(chǎn)工藝中的耗能情況，將燒堿制法分為整流、鹽水精制、鹽水電解、液堿蒸發(fā)、氯氫處理、固堿生產(chǎn)和廢氣吸收工序等七個(gè)流程。主要化學(xué)反應(yīng)為：2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2↑+H2↑1-1-整流2-鹽水精制3-電解

4-氯氫處理

5-液堿蒸發(fā)

6-固堿生產(chǎn)圖1 燒堿工藝總流程示意圖1整流：整流是將電網(wǎng)輸入的高壓交流電轉(zhuǎn)變成供給電解用的低壓直流電的工序，其能耗主要是變壓、整流時(shí)造成的電損，它以整流效率來(lái)衡量。整流效率主要取決于采用的整流裝置，整流工序節(jié)能途徑是提高整流效率。當(dāng)然減少整流器輸出到電解槽之間的電損也是不容忽略的。2鹽水精制：將工業(yè)鹽用水溶解飽和并精制(除去Ca2+、Mg2+、S02-4等有害離子和固體雜質(zhì))獲得供電解用精制飽和鹽水,是鹽水精制工序的功能。一次鹽水精制：采用膜過(guò)濾器（不預(yù)涂）圖2鹽水一次精制流程圖二次鹽水精制：二次鹽水精制采用螯合樹(shù)脂塔進(jìn)行吸附。圖3鹽水二次精制流程圖一次鹽水工段送來(lái)的一次精制鹽水中鈣、鎂等離子可以被螯合樹(shù)脂選擇性吸附，而吸附的飽和樹(shù)脂可用鹽酸、氫氧化鈉進(jìn)行再生，從而使樹(shù)脂達(dá)到重復(fù)使用的目的。鹽水精制工序的能耗主要是加熱溶解固體鹽的蒸汽和動(dòng)力電耗，它們分別約占噸堿電耗和噸堿汽耗的%和12%。因此，在此工序，節(jié)能措施主要是如何利用工廠的余熱（廢蒸汽或熱水）來(lái)加熱溶解固體鹽，而采用鹽水自流流程無(wú)疑也會(huì)節(jié)約動(dòng)力電消耗。3電解圖4精制鹽水電解示意圖圖5 電解反應(yīng)方程式鹽水二次精制后，添加部分淡鹽水經(jīng)陽(yáng)極液進(jìn)料總管以及軟管送入各單元槽的陽(yáng)極室中。陽(yáng)極液電解產(chǎn)生淡鹽水和氯氣，經(jīng)陽(yáng)極分離器后，氯氣從淡鹽水中被分離出來(lái)送氯氣處理工序，淡鹽水流到淡鹽水循環(huán)槽由泵送去脫氯塔。 能耗主要是電解直流電耗，影響直流電耗的因素是槽電壓和電流效率，直流電耗與槽電壓成正比，與電流效率成反比。因此，降低電解槽的槽電壓和提高電流效率是電解工序的主要節(jié)能途徑。4氯氫處理氯氣處理工序均包括氯氣洗滌、冷卻除霧、干燥、壓縮；氫氣處理均包括氫氣洗滌、壓縮、脫氧、干燥。離子膜法制堿時(shí)，建議氯氣處理工藝方案：濕氯氣經(jīng)氯水洗滌，鈦管換熱器，氯氣除鹽、降溫后經(jīng)一段填料塔、二段泡罩塔干燥，使氯氣含水量≤50wtppm，氯氣輸送選用大型離心式氯氣壓縮機(jī)（透平壓縮機(jī)）。通常根據(jù)氯氣壓縮機(jī)壓力的不同，將氯氣液化方式分為高壓法、中壓法和低壓法三種。高壓法消耗冷凍量少，不需要制冷機(jī)，能耗低。但對(duì)氯氣處理工藝、氯氣輸送設(shè)備的要求高，增加投資費(fèi)用。因此，國(guó)內(nèi)一般采用中、低壓液化方法生產(chǎn)液氯。如下圖所示。建議氫氣處理方案：選擇氫氣洗滌塔直接洗滌冷卻降溫、列管換熱器間接冷卻，水環(huán)式氫氣壓縮機(jī)輸送。圖6 電解后氯氣處理示意圖1-氯氣洗滌塔；2-鼓風(fēng)機(jī)；3-Ⅰ段冷卻器；4-Ⅱ段冷卻器；5-水霧捕集器；6-填料干燥塔；7-泡罩干燥塔；8-酸霧捕集器；9-氯壓機(jī)5液堿蒸發(fā)將電解槽生產(chǎn)的液堿通過(guò)蒸發(fā)系統(tǒng)用蒸汽加熱將一部分水蒸出，并將絕大部分鹽（NaCI)分離出去，從而獲得成品液堿。蒸發(fā)的能耗主要是蒸汽，當(dāng)然動(dòng)力電也是值得注意的。蒸發(fā)系統(tǒng)的加熱蒸汽供給的熱量主要消耗在（1）預(yù)熱物料至沸點(diǎn)所需熱量；(2)蒸發(fā)水分所需熱量；(3)堿液的濃縮熱；(4)氯化鈉析出結(jié)晶熱；（5)設(shè)備的熱損失。6固堿生產(chǎn)將蒸發(fā)獲得的液堿采用大鍋熬煮或升膜一降膜一閃蒸方法進(jìn)一步濃縮生產(chǎn)固堿，其主要消耗是燃料(煤、重油、氫氣)。因此，固堿生產(chǎn)節(jié)能主要是充分利用燃料燃燒熱量和節(jié)約燃料的流程等。離子膜燒堿優(yōu)點(diǎn)離子膜燒堿優(yōu)點(diǎn)(1)燒堿質(zhì)量高成品燒堿含R;,}'30}50mg/kg,可滿足化纖、制藥等行業(yè)對(duì)高純燒堿的質(zhì)量要求。(2)能耗低國(guó)外離了膜法氯堿生產(chǎn)，噸堿綜合能耗(蒸汽消耗折算計(jì)入電耗中)為2250kW"h，比隔膜法的平均3200kW"h節(jié)省950kW"h}'}。(3)投資省離了膜法氯堿生產(chǎn)比水銀法制堿節(jié)省投資10%一15%，比石棉隔膜法制堿節(jié)省投資15%一25%。(4)無(wú)污染離了膜法氯堿生產(chǎn)沒(méi)有廢物，不存在水銀法制堿的汞污染和隔膜法制堿的石棉廢物等污染問(wèn)題。(5)氯氣