氯碱的生产技术.doc

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1、1、生产现状氯碱，即氯碱工业，也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。中国的氯碱工业主要采用隔膜法和离子膜交换法两种生产工艺。氯碱工业的主要产品包括烧碱、聚氯乙烯（PVC）、氯气、氢气等。氯碱产品主要用于制造有机化学品、造纸、肥皂、玻璃、化纤、塑料等领域。　　近年来，中国氯碱工业迅速发展，原有氯

2、碱企业纷纷扩大了生产能力，一些新的企业也相继投产，产能快速提升，氯碱工业呈现出加速向规模化，高技术含量方面发展的态势。中国氯碱工业在产能迅速提升的同时，技术也获得了长足发展，规模化装置增多，装置技术水平提高，中国氯碱工业呈规模化、高技术化发展态势。2、生产方法比较（原料来源、催化剂性能，安全、环保分析，经济性分析）A，隔膜法：隔膜法电解是目前电解法生产烧碱最主要的方法之一，所谓隔膜法是指在阳极与阴极之间设置隔膜，把阴、阳极产物隔开。隔膜是一种多孔渗透性隔层，它不妨碍离子的迁移和电流通过并使它们以一定的速度流向阴极，但可以组织OH-向

3、阳极扩散，防止阴、阳极产物间的机械混合。目前，工业上用的较多的是立式隔膜电解槽。阳极用石墨或金属，阴极用铁丝网或冲孔铁板。当输入直流电进行电解后，食盐水溶液中的部分氯离子在阳极上失去电子生成氯气并逸出。阳极溶液中剩下的钠离子随溶液一同向阴极迁移，流入阴极的电解液，其中的氢离子在阴极得到电子生成氢气自电解槽阴极室逸出。由于氢离子不断放电析出氢气，从而进一步促使水电离。溶液中所剩的氢氧根离子与钠离子形成碱溶液，与未电解的氯化钠溶液一起不断自电解槽中排出。新盐水不断得到补充，在电解槽的阳极室进行连续生产。B.离子交换膜法　在电解槽中，用阳

4、离子交换膜把阳极室和阴极室隔开。阳离子交换膜跟石棉绒膜不同，它具有选择透过性。它只让Na+带着少量水分子透过，其它离子难以透过。电解时从电解槽的下部往阳极室注入经过严格精制的NaCl溶液，往阴极室注入水。在阳极室中Cl-放电，生成C12，从电解槽顶部放出，同时Na+带着少量水分子透过阳离子交换膜流向阴极室。在阴极室中H+放电，生成H2，也从电解槽顶部放出。但是剩余的OH-由于受阳离子交换膜的阻隔，不能移向阳极室，这样就在阴极室里逐渐富集，形成了NaOH溶液。随着电解的进行，不断往阳极室里注入精制食盐水，以补充NaCl的消耗；不断往阴

5、极室里注入水，以补充水的消耗和调节产品NaOH的浓度。所得的碱液从阴极室上部导出。因为阳离子交换膜能阻止Cl-通过，所以阴极室生成的NaOH溶液中含NaCl杂质很少。用这种方法制得的产品比用隔膜法电解生产的产品浓度大，纯度高，而且能耗也低，所以它是目前最先进的生产氯碱的工艺。C.水银电解法：种电解方法，利用流动的水银层作为阴极，在直流电作用下使电解质溶液的阳离子成为金属析出，与水银形成汞齐，而与阳极的产物分开。在氯碱工业中，利用水银电解槽电解食盐水溶液，生产高纯度烧碱（氢氧化钠）、氢气和氯气，首先于1897年在英国柴郡的朗科恩和美国

6、实现工业化生产。①可在较高的电流密度下运转；②不需蒸发，直接生产50％或73％人造丝级高纯度烧碱（含氯化钠在50ppm以下）;③电耗较高;④需用固体食盐作原料;⑤汞的流失会造成环境污染。现代水银电解槽一般在8000～15000A/m2电流密度下运转，最大电流负荷达450kA。电流效率为96％～98％；汞齐含钠量为0.2％～0.5％（质量）。淡盐水的浓度为260g/l左右。水银电解法要求高纯度的盐水,杂质中镁（最大1.0ppm）、钙(最大10ppm)和铁(最大0.1ppm)的含量均应严格控制，重金属钒、钼、钛、锰、钨等的总量应小于0.

7、01ppm,以防止产生不易流动的高汞齐（或称汞渣）。若阴极水银薄层破裂，则裸露的钢底板上会生成氢氧化钠并放出氢气，与阳极生成氯气构成爆炸混合物。　　水银法氯碱厂多数以精制盐作原料。有的氯碱厂既有隔膜法生产装置，又有水银法生产装置，特点是利用隔膜法碱液蒸发器分离出来的优质回收盐，供水银法使用。离子膜法制得的产品比用隔膜法电解生产的产品浓度大，纯度高，而且能耗也低，所以它是目前最先进的生产氯碱的工艺。而水银电解法电耗较高，汞的流失会造成环境污染。故采用离子膜进行生产。温度对离子膜性能的影响在电流密度一定的情况下，温度上升会使阴极侧离子膜

8、的孔隙增大，从而提高钠离子的迁移率，即提高电流效率。当电流密度下降时，为了取得最高的电流效率，槽温必须相应降低，但不能太低。温度过低，膜内的—COO—与Na+结合，生成—COONa，使得离子交换容量下降。同时，阴极侧的膜因得不到水合钠