无机化工生产技术与操作烧碱生产线路选择论证

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012/6/24,#,无机化,工,工生产,技,技术与,操,操作,烧碱生,产,产线路,选,选择论,证,证,产品简,介,介,氢氧化,钠,钠片碱,氢氧化,钠,钠,(NaOH),，俗称,烧,烧碱、,工,工业上,称为,火碱、,苛,苛性钠,，,，因另,一,一名称,caustic soda,而在香,港,港称为,哥,哥士的,，,，常温,下,下是一,种,种白色,晶,晶体，,具,具有强,腐,腐蚀性,。,。易溶,于,于水，,其,其水溶,液,液呈强,碱,碱性，,能,能使酚,酞,酞变红,。,。氢氧,化,化钠是,一,一种极,常,常用的,碱,碱，是,化,化学实,验,验室的,必,必备药,品,品之一,。,。氢氧,化,化钠在,空,空气中,易,易吸收,水,水蒸气,，,，对其,必,必须密,封,封保存,，,，且要,用,用橡胶,瓶,瓶塞。,它,它的溶,液,液可以,用,用作洗,涤,涤液。,广泛应,用,用的污,水,水处理,剂,剂、基,本,本分析,试,试剂、,配,配制分,析,析用标,准,准碱液,、,、少量,二,二氧化,碳,碳和水,分,分的吸,收,收剂、,酸,酸的中,和,和钠盐,制,制造。,制,制造其,它,它含氢,氧,氧根离,子,子的试,剂,剂；在,造,造纸、,印,印染、,废,废水处,理,理、电,镀,镀、化,工,工钻探,方,方面均,有,有重要,用,用途,。,理化常,数,数,密度：,2.130,克,/,立方厘,米,米,熔点：,318.4,水溶性,：,：,易溶于,水,水，水,溶,溶液呈,无,无色,沸点：,1390,碱离解,常,常数（,Kb,）,=3.0,碱离解,常,常数倒,数,数对数,（,（,pKb,）,=-0.48,致死量,：,：,40mg/kg,中学鉴,别,别氢氧,化,化钠的,方,方法：,加,加入氯,化,化镁，,产,产生白,色,色沉淀,；,；焰色,反,反应，,火,火焰呈,黄,黄色。,分 子,式,式：,NaOH,分 子,量,量：,40.00,1,原料及,要,要求,主要原,料,料,氯碱工,业,业的主要,原,原料：,原,原盐、,水,水、电,三,三样主,原,原料,。,。但由,于,于粗盐,水,水中含,有,有泥沙,、,、,Ca2+,、,Mg2+,、,Fe3+,、,SO,等杂质,，,，远不,能,能达到,电,电解要,求,求，因,此,此必须,经,经过提,纯,纯精制,。,。,辅助原,料,料有烧,碱,碱、高,纯,纯盐酸,、,、纯碱,、,、亚硫,酸,酸钠、,三,三氯化,铁,铁等。,在生产,中,中，一,般,般采用,添,添加过,量,量的,Na,2,CO,3,和,NaOH,除去,Ca,2+,、,Mg,2+,杂质；,为,为了控,制,制,SO,4,2-,的含量,，,，采用,加,加入氯,化,化钡的,方,方法。,精,精盐水,的,的质量,应,应达到,以,以下指,标,标：,生产方,法,法,目前世,界,界上生,产,产烧碱,的,的方法,有,有,4,种：隔,膜,膜法、,水,水银法,、,、离子,膜,膜法、,苛,苛化法,。,。,隔膜法,、,、水银,法,法和离,子,子膜法,都,都是通,过,过电解,盐,盐水生,产,产烧碱,；,；而苛,化,化法则,是,是以石,灰,灰和纯,碱,碱为原,料,料制取,烧,烧碱。,水银法,烧,烧碱含,盐,盐量低,，,，产品,浓,浓度高,，,，质量,好,好，但,是,是该法,对,对环境,污,污染严,重,重，其,汞,汞害对,人,人体有,很,很大危,害,害，联,合,合国环,境,境保护,组,组织已,要,要求逐,步,步取代,该,该法。,隔膜法,在,在国内,外,外均广,泛,泛采用,，,，该法,早,早期为,石,石墨阳,极,极电解,槽,槽，在,组,组装电,槽,槽中会,产,产生大,量,量铅和,沥,沥青烟,雾,雾，在,操,操作中,会,会生成,石,石棉绒,碱,碱性污,水,水和石,棉,棉绒粉,尘,尘，同,时,时该法,能,能耗非,常,常大，,因,因此从,20,世纪,70,年代国,内,内外开,始,始用金,属,属阳极,电,电槽取,代,代石墨,阳,阳极电,槽,槽。,离子膜,法,法是,20,世纪,80,年代发,展,展的新,技,技术，,能,能耗低,，,，产品,质,质量,高，且,无,无有害,物,物质的,污,污染，,是,是较理,想,想的烧,碱,碱生产,方,方法。,与,与金,属阳极,隔,隔膜法,相,相比，,离,离子膜,法,法具有,以,以下优,点,点：,(1),工艺流,程,程简单,。,。由于,离,离子膜,法,法电解,液,液浓度,高,高，因,此,此不需,要,要蒸,发工段,即,即可获,得,得,30,以上,的,的产品,。,。,(2),能耗低,。,。由于,不,不需要,蒸,蒸发工,段,段，大,大,大减少,了,了蒸汽,的,的消耗,，,，同,时电解,工,工段的,电,电耗和,循,循环水,耗,耗也大,幅,幅度降,低,低，一,般,般离子,膜,膜法比,隔膜法,总,总能耗,低,低,30,以上,。,。,(3),污染程,度,度低。,离,离子膜,法,法生产,装,装置排,出,出的废,液,液、废,气,气均能,做,做,到回收,利,利用，,达,达标排,放,放，对,环,环境几,乎,乎没有,污,污染。,(4),产品纯,度,度高。,离,离子膜,碱,碱为高,纯,纯度产,品,品，可,满,满足纺,织,织化纤,行,行业,对高纯,碱,碱的要,求,求。,(5),装置占,地,地少。,离,离子膜,法,法装置,占,占地较,隔,隔膜法,装,装置要,少,少,40,一,50,。,(6),生产稳,定,定，安,全,全性高,。,。离子,膜,膜法生,产,产弹性,较,较大，,电,电槽能,适,适应电,流,流,负荷的,较,较大幅,度,度变化,，,，迅速,调,调节生,产,产负荷,；,；同时,离,离子膜,法,法开停,车,车安全,方便，,操,操作维,修,修简单,，,，劳动,强,强度低,。,。,离子膜,法,法烧碱,的,的电解,技,技术分,为,为复极,式,式和单,极,极式两,种,种，从,国,国内引,进的各,公,公司技,术,术和国,产,产化技,术,术来看,，,，无论,是,是单极,槽,槽还是,复,复极槽,在,在技术,上都是,先,先进可,靠,靠的，,各,各具优,势,势。,离子,交,交换,膜,膜法,制,制烧,碱,碱工,艺,艺流,程,程示,意,意图,图1,5,-10,（,P245,）,离子,交,交换,膜,膜法,制,制烧,碱,碱工,艺,艺流,程,程示,意,意图,离子,交,交换,膜,膜法,制,制烧,碱,碱原,理,理,课本,P240,图,15-6,离子,膜,膜法,电,电解,制,制碱,原,原理,示,示意,图,图,图,15-5,离子,交,交换,膜,膜示,意,意图,离子,交,交换,膜,膜法,制,制烧,碱,碱工,艺,艺条,件,件分析,与,与选,择,择,1,离,子,子交,换,换膜,离子,膜,膜法,氯,氯碱,生,生产,工,工艺,对,对离,子,子膜,性,性能,的,的要,求,求如,下,下。,能,能始,终,终保,持,持良,好,好的,电,电化,学,学性,能,能和,较,较好,的,的机,械,械强,度,度和,柔,柔韧,性,性。,具,具有,较,较低,的,的膜,电,电阻,，,，以,降,降低,电,电解,能,能耗,。,。,具,具有,较,较高,的,的离,子,子选,择,择透,过,过性,。,。离,子,子膜,只,只允,许,许阳,离,离子,通,通过,，,，不,允,允许,阴,阴离,子,子通,过,过，,否,否则,会,会影,响,响碱,液,液的,质,质量,及,及氯,气,气的,纯,纯度,。,。离子,交,交换,膜,膜的,性,性能,由,由离,子,子交,换,换容,量,量,(IEC),、含,水,水率,、,、膜,电,电阻,这,这三,个,个主,要,要特,性,性参,数,数决,定,定。,离子,交,交换,容,容量,(IEC),以膜,中,中每,克,克干,树,树脂,所,所含,交,交换,基,基团,的,的摩,尔,尔数,表,表示,。,。含,水,水率,是,是指,每,每克,干,干树,脂,脂中,的,的含,水,水量,，,，以,百,百分,率,率表,示,示。,膜,膜电,阻,阻以,单,单位,面,面积,的,的电,阻,阻表,示,示，,单,单位,是,是,/m,2,。,上述,各,各种,特,特性,相,相互,联,联系,又,又相,互,互制,约,约。,如,如为,了,了降,低,低膜,电,电阻,，,，应,提,提高,膜,膜的,离,离子,交,交换,容,容量,和,和含,水,水率,。,。但,为,为了,改,改善,膜,膜的,选,选择,透,透过,性,性，,却,却要,提,提高,离,离子,交,交换,容,容量,而,而降,低,低含,水,水率,。,。,2,离,子,子交,换,换膜,电,电解,槽,槽,目前,，,，工,业,业生,产,产中,使,使用,的,的离,子,子膜,电,电解,槽,槽形,式,式很,多,多，,不,不管,是,是哪,一,一种,槽,槽型,，,，每,台,台电,解,解槽,都,都是,由,由若,干,干电,解,解单,元,元组,成,成，,每,每个,电,电解,单,单元,均,均包,括,括阳,极,极、,离,离子,交,交换,膜,膜和,阴,阴极,三,三个,部,部分,。,。,根据,供,供电,方,方式,的,的不,同,同，,离,离子,膜,膜电,解,解槽,分,分为,单,单极,式,式和,复,复极,式,式两,大,大类,，,，如,图,图,15-7(P241,）所,示,示。,图,15-7(P241,）,一组,单,单极,槽,槽与,复,复极,槽,槽的,直,直流,电,电供,电,电方,式,式示,意,意图,表,12-2,单极槽与,复,复极槽的,性,性能比较,单极槽,复极槽,单元槽并联，连接点多，安装较复杂,单元槽串联，配件少，安装方便,供电是低电压，高电流，电流效率低，电压效率低；电流是径向输入，内部设置金属导电体，可使电流分布均匀,供电是高电压，低电流，电流效率高，电压效率高；电流是轴向输入，电流分布均匀,电解槽之间用铜排连接，铜消耗量多，且槽间电压损失大约为,3050mV,电解槽之间不用铜排连接，一般用复合板或其他方式，槽间电压损失小约为,320mV,膜的有效利用率较低，只有,72%77%,膜的有效利用率较高，可达,92%,电解液循环方式一般为自然循环，极个别为强制循环,电解液循环方式为自然循环和强制循环,一台电解槽发生故障，可以单独停车检查，其余可继续运转，开工率高，但电解槽检修拆装比较繁琐,一台电解槽发生故障，需停下全部电解槽才能检修，影响生产，但电解槽检修拆装比较容易,电解槽占地面积大，数量多，维修量大，费用高,电解槽占地面积小，数量少，维修简单方便，费用低,一般适用于小规模生产，单台生产能力小，可根据不同需求自由选择电解单元槽的数量,一般适用于大规模生产，单台生产能力大，电解单元槽的数量不能随意变动,3,操作条,件,件,离子膜电,解,解槽的操,作,作关键是,使,使离子膜,能,能够长期,稳,稳定地保,持,持较高的,电,电流效率,和,和较低的,槽,槽电压，,进,进而稳定,直,直流电耗,，,，延长离,子,子膜的使,用,用寿命，,不,不因误操,作,作而使膜,受,受到严重,损,损害，同,时,时也能提,高,高成品质,量,量。,(1),盐水质量,离,离子膜,法,法制碱技,术,术中，进,入,入电解槽,的,的盐水质,量,量是这项,技,技术的关,键,键，其对,离,离子膜的,寿,寿命、槽,电,电压、电,流,流效率及,产,产品质量,有,有着重要,的,的影响。,其中对膜,的,的影响最,为,为明显的,还,还是,Ca,2+,、,Mg,2+,，它们微,量,量的存在,就,就会使电,流,流效率下,降,降，使槽,电,电压上升,。,。,(2),阴极液,NaOH,浓度 阴,极,极液,NaOH,浓度与电,流,流效率之,间,间存在一,个,个极大值,。,。随着阴,极,极液,NaOH,浓度的升,高,高，阴极,侧,侧膜的含,水,水率就降,低,低，膜内,固,固定离子,浓,浓度随之,上,上升，因,此,此电流效,率,率就上升,。,。,(3),阳极液中,NaCl,浓度 一,般,般阳极液,中,中,NaCl,浓度越低,，,，电流效,率,率也随之,降,降低。,(4),电流密度,离,离子膜,电,