第5章氯碱生产技术

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1、知识目标l掌握离子膜法电解食盐水溶液的基本原理及离子膜法的生产工艺流程l理解理论分解电压及槽电压、电压效率和电流效率等概念。l了解氯碱工业及产品用途及腐蚀性物料的储运与防护。能力目标l能够进行烧碱生产工艺条件的分析、判断和选择。l阅读和绘制烧碱生产工艺流程图第五章氯碱生产技术第一节概述查一查氯碱工业及产品的性质、规格和用途一、氯碱工业及产品的性质、规格和用途氯碱工业是基本化学工业之一，它的产品烧碱和氯气在国民经济中占有重要地位，广泛用于造纸、纺织、肥皂、炼铅、石油、合成纤维、橡胶等工业部门。二、氯碱的生产方法氯碱工业的核心是电解，电解方法有

2、隔膜法，水银法、离子交换膜法。知识链接氢氧化钠对环境的影响健康危害：本品有强烈刺激和腐蚀性。粉尘或烟雾刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔；皮肤和眼直接接触可引起灼伤；误服可造成消化道灼伤，粘膜糜烂、出血和休克。危险特性：本品不会燃烧，遇水和水蒸气大量放热，形成腐蚀性溶液。与酸发生中和反应并放热。具有强腐蚀性。  燃烧(分解)产物：可能产生有害的毒性烟雾。应急处理处置方法一、泄漏应急处理 隔离泄漏污染区，周围设警告标志，建议应急处理人员戴好防毒面具，穿化学防护服。不要直接接触泄漏物，用洁清的铲子收集于干燥净洁有盖的容器中，以少量加入大量水中，调节至中

3、性，再放入废水系统。也可以用大量水冲洗，经稀释的洗水放入废水系统。如大量泄漏，收集回收或无害处理后废弃。二、防护措施呼吸系统防护：必要时佩带防毒口罩。眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。防护服：穿工作服(防腐材料制作)。手防护：戴橡皮手套。其它：工作后，淋浴更衣。注意个人清洁卫生。三、急救措施皮肤接触：立即用水冲洗至少15分钟。若有灼伤，就医治疗。眼睛接触：立即提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗至少15分钟。或用3%硼酸溶液冲洗。就医。吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。必要时进行人工呼吸。就医。食入：患者清醒时立即漱口，口服稀释的醋或柠檬汁，就医。

4、 灭火方法：雾状水、砂土。隔膜法是在电解槽阴极室与阴极室之间设有多孔渗透性的隔层，它能阻止阳极产物与阴极产物混合，但不妨碍阴、阳离子的自由迁移。隔膜法所采用的阳极是石墨阳极或金属阳极，阴极材料为铁，隔膜常用石棉或石棉掺入氟树脂的改良性石棉隔膜。在阳极是引出氯气，阴极室引出氢气和含食盐的烧碱溶液。水银法包括电解和解汞两部分。电解室中没有隔膜，阳极用石墨或金属阳极，阴极则用汞。在阳极上析出氯，在阴极上Na+18放电与汞生成钠汞齐。将钠汞齐从电解室引入解汞室分解并与水生成氢气和烧碱。生成的汞送回电解室循环利用。该法特点是烧碱浓度高、质量好、生产成

5、本低，曾获得广泛应用；缺点是汞对环境的污染，现已趋于淘汰，我国于1999年淘汰此法。离子交换膜法是选用具有选择透过性的阳离子交换膜将阳极室和阴极室隔开。在阳极上和阴极上发生的反应与一般隔膜法电解相同。Na+在电场的作用下伴随水分子透过离子交换膜移向阴极室，但不允许Cl-透过。因此，在阳极室得到纯度较高的烧碱溶液。离子交换膜电解法的优点是：膜具有选择透过性，只允许正离子通过；电解液浓度高，目前电解液中烧碱含量32%~35%左右；产品质量好不含石棉等其他杂质，浓缩至50%的离子膜烧碱，其氯化钠含量仍小于5.0×10-5；电流效率高，即使在较大的

6、电流密度下，也能保持低电耗。现代氯碱工业中此方法的应用日益普及。美国离子膜法生产能力已达80%以上；日本已达100%。三、氯碱工业的特点氯碱工业的特点除原料易得、生产流程较短外，主要还有三个突出问题。1．能源消耗大氯碱生产的耗电量仅次于电解法生产铝，按照目前国内生产水平，每生产1吨100％烧碱需耗电2580度，耗汽5吨，总能耗折标准煤为1.815吨。1988年我国氯碱工业用电量占全国发电量的1.5%。因此，电力供应情况和电价对氯碱产品的生产成本影响很大。重视选用先进工艺，提高电解槽的电能效率和碱液蒸发热能的利用率，以降低烧碱的电耗和蒸汽消耗

7、，始终是氯碱生产企业的一项核心工作。2．氯与碱的平衡电解食盐水溶液时，按固定质量比例（1：0.85）同时产出烧碱和氯气两种产品。在一个国家和地区，对烧碱和氯气的需求量不一定符合这一比例。因此就出现了烧碱和氯气的供求平衡问题。在一般情况下，发展中国家在工业发展初期用氯量比较小，由于氯气不宜长途运输，所以总是以氯气的需要量来决定烧碱的产量，因此往往会出现烧碱短缺的现象。在石油化工和基本有机原料发展较快的国家和地区，氯的用量就较大，因此就出现烧碱过剩。总之烧碱和氯气的平衡问题始终是氯碱工业发展中的一个恒定的矛盾。3．腐蚀和污染氯碱产品如烧碱、盐酸

8、等均具有强腐蚀性，在生产过程中使用的原料如石棉、汞和所产生的含氯废气都可能对环境造成污染，因此防止腐蚀和三废处理也一直是氯碱工业的努力方向。第二节食盐水溶液电解的基本原理一、法拉