《电解工段任之光》PPT课件

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1、氯碱事业部电解工段基础知识何为电解，概念，原理，要素。何为氯碱工业。化学实验与工业生产的区别，需解决的问题。离子膜的概念电解中控，氯处理，氢处理三岗位基础知识。电解工段危化品。电解（electrolysis）定义：在电解槽中，直流电通过电极和电解质，在两者接触的界面上发生电化学反应，以制备所需产品的过程。原理：电解质中的离子常处于无秩序的运动中，通直流电后,离子作定向运动。阳离子向阴极移动，在阴极得到电子，被还原；阴离子向阳极移动，在阳极失去电子，被氧化。+++A+___B-氯碱工业：指使用饱和食盐水制氯气氢气烧碱的方法。工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和

2、H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。氯PVC建材氯苯系列农药医药制冷剂化妆品肥皂洗涤剂农药次氯酸钠氯化苄漂粉精氯乙酸光气ECH氯化橡胶氯化高聚物洗涤剂消毒剂医药化妆品草甘磷汽车零件油墨建材家具橡胶弹性体涂料TDIMDI聚氨酯甘氨酸CMC食品环氧树脂合成甘油防冻液电缆护套医药涂料香料电子电气元件氯甲烷有机硅电线电缆薄膜建材三氯氢硅多晶硅光伏能源甲烷氯化物氯代系列PCL3PO聚醚涂料粘结剂氯气主要下游产品结构NaCl溶液电解原理：NaCl

3、是强电解质，在溶液里完全电离，水是弱电解质，也微弱电离，因此在溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH-四种离子。当接通直流电源后，带电离子做定向移动，带负电的OH-和Cl-向阳极移动，带正电的Na+和H+向阴极移动。在这样的电解条件下，Cl-比OH-更易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出。（cl>oh;na>h）阳极反应：2Cl-－2e=Cl2↑（氧化反应）H+比Na+容易得到电子，因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子从阴极放出。阴极反应：2H2O+2e=2OH-+H2↑（还原反应）电解食盐水实验室制法：生成产物Cl2,H2，NaOH加酚酞

4、阴极溶液变红阳极生成气体有刺激性气味阴极有气体生成所得产物特点：1.烧碱和盐的混合物2.氢气、氯气相互串通工业上的需要：高纯度的氢气、氯气、烧碱能耗低，投资省污染小后期：离子膜法——采用离子交换膜作为电解槽内的隔层，只能通过阳离子。于1975年首先在日本和美国实现工业化。此法用阳离子膜隔离阴、阳极室，可直接制得氯化钠含量极低的浓碱液。但阴极附近的氢氧根离子，具有很高的迁移速率，在电场作用下，仍不可避免地会有一部分透过离子膜进入阳极室，导致电流效率下降，因此对离子膜的要求比较苛刻。氯碱工业生产法：初期：隔膜法——利用多孔渗透性的材料作为电解槽内的隔层，以分隔阳极产物和阴极产物的电解

5、方法。最初采用水泥微孔隔膜，后改用石棉滤过性隔膜。但是隔膜法制得的碱液，浓度较低,而且含有氯化钠,需要进行蒸发浓缩和脱盐等后加工处理。氢氧化钠产品（固体）含有3％左右的氯化钠,不能用于人造丝与合成纤维的生产。离子膜电解工艺(碱在阴极产生)阳极反应：2Cl--2eCl2↑阴极反应：2H2O+2e2OH-+H2↑总反应：2H2O+NaCl2NaOH+Cl2↑+H2↑+—离子膜NaOH(32wt%l)NaCl(190~220g/l)Cl-H2OCl2H2OH-H2ONa+OH-Cl-H2Cl2H2ONaCl(300~315g/l)阴极阳极原理：离子膜离子交换膜的主体材料为全氟聚合物，膜

6、体中有功能基团，如SO3-和COO-，同一个带正电荷的对离子Na+形成静电键。由于功能基团具有亲水性能，而使膜在溶液中溶胀膜体结构变松，从而造成许多微细弯曲的通道，使其活性基团中对离子Na+可以与水溶液中的同电荷的Na+进行交换。与此同时膜中的活性基团中固定阴离子基团具有排斥Cl-和OH-的能力，从而获得高纯度的氢氧化钠溶液。水化钠离子从阳极室穿过离子膜迁移到阴极室时，水分子也伴随迁移。目前工业化的离子膜一般为复合膜，靠阳极侧的活性基团为磺酸基，靠阴极侧的活性基团为羧酸基。关卡离子膜结构:四氟纤维增强网布磺酸层羧酸层阳极面涂覆阴极面涂覆四氟纤维增强网布：保证离子膜的机械强度，具有

7、很强的抗拉性。磺酸层：高机械强度，低电阻，亲水性好。羧酸层：高电阻，对氢氧根阻碍能力强（靠近阴极一侧）。阳极面涂覆：促进氯气气泡剥离。阴极面涂覆：促进氢气气泡剥离。所用离子膜化学结构：磺酸层：羧（suo）酸层：杂质的氢氧化物的溶解度和膜中pH的分布决定了杂质沉积的位置和大小离子膜电解制碱优点投资省出槽碱浓度高能耗低碱质量好，含盐量低氯气纯度高，氯中含氧、含氢低氢气纯度高污染小生产成本低离子膜电解制碱缺点对盐水质量要求高，要增加盐水的二次精制离子膜价格昂贵，国内尚不能制造，需要精心