浅析离子膜制碱生产工艺的改进措施

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1、浅析离子膜制碱生产工艺的改进措施摘要：常规的离子膜制碱生产中存在工艺成本高、效率低、方法陈旧等问题，本文通过三种方法改进离子膜的生产工艺，分别是采用玻璃钢管件从而延长管道的使用寿命，节约成本；使用高电流密度的离子膜提高电流效率；采取必要的加酸过程来延长离子膜的使用寿命。关键词：离子膜；制碱；改进措施1离子膜制碱工艺1.1离子膜制碱工艺原理离子膜制烧碱其主要原理是利用阳离子交换膜，该膜有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体的通过，即只允许H+、Na+通过，而Cl-、OH-和两极产物H2和Cl2无法通过，因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相

2、混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应而生成NaClO影响烧碱纯度的作用。1.2电解槽阳极液循环精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水(加入一定量的NaOH溶液)进入阴极室，通电后H2O在阴极表面放电生成H2，Na+则穿过离子膜由阳极室进入阴极室，此时阴极室导入的阴极液中含有NaOH；电解后的淡盐水则从阳极室导出，经添加食盐增加浓度后可循环利用流向电解槽的阳极液在阳极室内被电解，产生氯气。氯气和阳极液的混合物上升，通过挠性软管进入出口总管排出。然后混合物被送到阳极液循环槽，在此把它分成氯气和阳极液，分离出的氯气集中到氯气总管，送到氯气

3、处理工段成为成品。电解产生的氯气温度在85℃左右，含有大量水蒸气。氯气总管内由真空泵保持真空度为2.0kPa。盐水可直接与淡盐水混合，不断加入电槽，成品烧碱也不断从电解系统流出来送往成品库。离子膜工艺对盐水质量要求特别高，要求盐水含Ca2+、Mg2+在0.06mg/L以下。在离子膜工艺装置中对于一次盐水(即经过常规精制的盐水)要进行二次精制。首先将其用α-纤维素予涂过的碳素烧结管式过滤器进行高精度过滤而后再经过整合树脂塔去除Ca2+、Mg2+、Fe2+等金属离子使盐水含杂质在6×10-8以下，盐水可直接与淡盐水混合不断加入电槽，成品烧碱也不断从电解系统流出来，

4、送往成品库。可以看出由离子膜电解系统生产出的烧碱NaOH30%～32%。含盐在4×10-5以下可以不用蒸发系统就可生产出高质量高纯度的产品。2离子膜制碱生产工艺的改进措施2.1采用玻璃钢管件由电解槽出来的湿氯气温度较高，含有大量水蒸气。这种湿氯气对钢铁及大多数金属有强烈腐蚀性，只有某些金属或非金属材料在一定条件下能抵抗湿氯气腐蚀。很多生产厂家氯气管道采用法奥里特管，因长期运行，管内壁已腐蚀，尤其经过5年甚至更长时间的生产后造成管壁很薄，据现场测算最多只能再使用1年。而原购厂家已停止生产，配件购买困难，只能更换其它质。经选择决定采用玻璃钢管件。玻璃钢又叫玻璃纤维

5、增强塑料，是以玻璃纤维及其制品为增强材料，以合成树脂为粘合剂，经过一定成型工艺制作而成。它集中了玻璃纤维和合成树脂的优点，具有轻质、高强、耐温、隔音、隔热、耐腐蚀、电绝缘等优异性能。根据多年实践，正常运行时氯气总管内保持一定负压，泄漏率很小。2.2提高膜质量用于电解食盐水制烧碱的离子膜是阳离子交换膜。早期研究的是全氟磺酸膜，这种膜的离子交换基是磺酸基，它膜电阻小，电解电耗低，但是由于磺酸基的亲水性，对电解槽阴极室的OH-穿过膜的阻档性差，导致电解电流效率低。尤其是当NaOH浓度大于20%时，电流效率已相当低，致使离子交换膜法制碱在经济上无法实现工业化。为了改变

6、这种状况，人们又研究了全氟羧酸膜。该膜亲水性小，含水率低，在NaOH浓度达35%时仍有较高的电流效率，但膜的电阻大。其后，人们综合了磺酸膜和羧酸膜的优点，研制出了全氟磺酸-全氟羧酸复合膜，使离子交换膜制碱技术的大规模发展成为可能。提高电流密度可以提高烧碱产量，有明显的经济效益。但是电流密度的提高将不可避免地导致槽电压上升和电流效率下降。目前，电流密度高达10kA/m2的离子膜已经研制出来，它同以前使用的电流密度小于4kA/m2的膜相比，槽电压升高不多。可以预计，将来的趋势是在保证槽电压基本不变的前提下，使这种高电流密度的离子膜尽快投入商业运行。2.3加酸的必要

7、性向电解槽阳极系统中加酸是为了中和反迁移过来的OH-，如果不向电解槽阳极系统中加酸，则势必会造成阳极系统pH值上升，即电解槽阳极系统出口pH值上升。而淡盐水受槽中的淡盐水是电解槽阳极系统经阳极液循环槽溢流下来的，如果也停止向淡盐水受槽中加酸，则淡盐水受槽pH值势必也会随着升高。Cl2在水溶液中存在下列平衡反应:Cl2+H2OHCl+HClO如果向电解槽阳极系统和淡盐水受槽中加酸，将会使反应向逆反应方向移动，使溶解于淡盐水中的Cl2析出形成Cl2产品，提高Cl2产量，同时还会减轻后续工序-脱氯工序的负荷，使脱氯效果得到更好的保证。如果不加酸，将会使反应向正反应方

8、向移动，于是大量Cl2溶于水中，不但降