氯堿工藝修改

氯堿工藝2015年10月主要內(nèi)容概述離子膜法制堿第一節(jié)

概述

一、生產(chǎn)現(xiàn)狀

二、氯與燒堿的性質(zhì)及用途

三、產(chǎn)品規(guī)格及生產(chǎn)方法

四、氯堿工業(yè)特點(diǎn)

一、生產(chǎn)現(xiàn)狀

我國氯堿工業(yè)是在本世紀(jì)20年代才開始創(chuàng)建的。第一家氯堿廠是上海天原電化廠（現(xiàn)在的上海天原化工廠前身）。1930年正式投產(chǎn)，日產(chǎn)燒堿2噸。直到1949全國解放為止，全國僅有氯堿廠9家，年產(chǎn)量1.5萬噸。九十年代后，我國燒堿產(chǎn)量居世界第3位，僅次于美國和日本?，F(xiàn)在為世界燒堿第一生產(chǎn)大國。

據(jù)國際化學(xué)品聯(lián)合會(huì)稱,2014年全球氯堿年生產(chǎn)能力已接近8700萬t,燒堿產(chǎn)量約7450萬t,氯氣產(chǎn)量約6950萬t。目前,全國現(xiàn)有大、中、小氯堿企業(yè)近220家,其中,中小規(guī)模的約占3/4,而總產(chǎn)能占一半以上。開工率在80%以上,是燒堿行業(yè)運(yùn)行多年來的市場(chǎng)高點(diǎn)。居世界第一位。

世界氯堿生產(chǎn)集中度比較高,目前共有五百多家氯堿企業(yè),其中近半數(shù)在亞洲,但其規(guī)模普遍較小。除亞洲外,世界氯堿生產(chǎn)主要集中于若干大型跨國公司,其中11家最大氯堿企業(yè)燒堿產(chǎn)能占世界總產(chǎn)能的37.4%。陶氏化學(xué)、西方化學(xué)、PPG工業(yè)、奧林和臺(tái)塑5家公司的燒堿產(chǎn)能占美國總產(chǎn)能的79%,

蘇威、英力士氯業(yè)和拜耳等10

家公司的燒堿產(chǎn)能占西歐總產(chǎn)能的77%。寧波目前有有三家企業(yè)業(yè)：浙高化學(xué)1989年9月公司成立立，1993年9月首期3.2萬噸離子膜膜燒堿項(xiàng)目目投料試車車，至今已已相繼建成成了年產(chǎn)10萬噸離子膜膜燒堿裝置置、6萬噸高純鹽鹽酸裝置、、2萬噸氯化石石蠟-52裝置、4萬噸（27.5%）雙氧水裝裝置。主營產(chǎn)品：：燒堿；液氯；高純鹽酸；次氯酸鈉；雙氧水；氯化石蠟；氫氣離子膜燒堿堿裝置采用了日本本旭硝子株株式會(huì)社和和日本旭化化成工業(yè)株株式會(huì)社的的生產(chǎn)技術(shù)術(shù)和關(guān)鍵設(shè)設(shè)備，主要要生產(chǎn)過程程采用集散散控制系統(tǒng)統(tǒng)(DCS)控制。與其配套的的鹽酸裝置由德國碳素素集團(tuán)設(shè)計(jì)計(jì)制造的年年產(chǎn)3萬噸高純鹽鹽酸生產(chǎn)裝裝置，是國國內(nèi)第一套套從德國引引進(jìn)的“三合一”法全自動(dòng)高高純鹽酸合合成爐。鎮(zhèn)洋化學(xué)（離子膜法法10萬噸/年，2006年建設(shè)，2008年投產(chǎn)）主營產(chǎn)品：：燒堿；液液氯；氫氣氣；鹽酸；氯化石蠟寧波東港化學(xué)有限公司位于大榭，，年產(chǎn)16萬噸氯堿，，主產(chǎn)12萬噸的NaOH、Cl2等產(chǎn)品，該該項(xiàng)目主要要是與煙臺(tái)臺(tái)萬華項(xiàng)目目配套。到2007年將12萬噸/年裝置擴(kuò)能能到22萬噸/年。將在同同一地點(diǎn)建建造一套新新的20萬噸/年氯堿裝置置,計(jì)劃在2008-2009年投產(chǎn)。主營產(chǎn)品：：氫氧化鈉；；液氯；合成成鹽酸；次氯酸鈉溶溶液；工業(yè)業(yè)氫；；氯化石蠟蠟-52；海藻酸鈉(NaC6H7O6)n；生化海水水晶；生物碘碘；氯化化鋇。二、氯與燒堿的的性質(zhì)及用用途燒堿是一種白色色不透明晶晶體，易溶溶于水，在在空氣中易潮解，且吸收二二氧化碳，，所以應(yīng)密密封保存。。燒堿對(duì)許多多物質(zhì)都有強(qiáng)烈腐蝕蝕性，能嚴(yán)重破破壞有機(jī)組組織，生產(chǎn)產(chǎn)和使用時(shí)時(shí)要注意防防護(hù)，避免免人身燒傷傷。燒堿主要用用于造紙工工業(yè)、化纖纖工業(yè)、鋁鋁工業(yè)，還還用于油脂脂再生，肥肥皂、農(nóng)藥藥、醫(yī)藥、、有機(jī)合成成等部門。。世界燒堿消消費(fèi)構(gòu)成示示意圖近年我國燒燒堿用途用用量分布%氯在常溫下為為黃綠色氣氣體，當(dāng)壓壓力為1.01××105Pa時(shí)，冷卻到到-34.6℃變?yōu)橐郝龋?，?chǔ)于鋼瓶瓶中，以便便于運(yùn)輸，，繼續(xù)冷卻卻到-101℃℃，變?yōu)楣虘B(tài)態(tài)氯。氯氣有毒，有強(qiáng)烈的刺刺激性，吸入少量量氯氣會(huì)引引起胸痛和和咳嗽，吸吸入大量氯氯氣會(huì)中毒毒死亡。氯氯氣易溶于于水，常溫溫下1體積的水能能溶解約2體積的氯氣氣。氯氣的的水溶液叫叫做氯水。。氯主要是用用于合成氯氯乙烯，其其次是用于于造紙工業(yè)業(yè)、合成有有機(jī)氯溶劑劑、氯化工工產(chǎn)品和生生產(chǎn)鹽酸，，水處理也也消耗大量量的氯。氯氣進(jìn)一步步制成次氯氯酸鈉、聚聚氯乙烯、、甲烷氯化化物等氯產(chǎn)產(chǎn)品，目前前我國生產(chǎn)產(chǎn)200多種氯產(chǎn)品品，主要品品種70多個(gè)?，F(xiàn)加大科技技投入，研研發(fā)高科技技精細(xì)化工工氯產(chǎn)品，，如高分子子化合物及及氯化聚合合物(聚氯乙烯、、氯化橡膠膠、聚偏二二氯乙烯及及其共聚物物、氯化聚聚乙烯、氯氯化聚丙烯烯)、環(huán)氧化合合物(環(huán)氧氯丙烷烷)、光氣系列列產(chǎn)品(光氣、雙光光氣、三光光氣)、甲烷氯化化物(一氯甲烷、、二氯甲烷烷、三氯甲甲烷、四氯氯化碳)、含氯中間間體(氯苯和硝基基氯苯、氯氯乙酸、氯氯化芐、氯氯乙酰氯、、氯化亞砜砜)等2013年世界氯氣氣需求量為為7975萬t,主要用途是是通過二氯乙烷和和氯乙烯單體生產(chǎn)PVC,約占氯氣消消費(fèi)量的34%;20%用于生產(chǎn)有機(jī)物;6%用于水處理化學(xué)學(xué)品;6%用于氯化中間體體;4%用于造紙;2%用于無機(jī)物。預(yù)計(jì)今后一一段時(shí)期,氯氣產(chǎn)品鏈鏈下游四大主要領(lǐng)領(lǐng)域：PVC、環(huán)氧丙烷烷、環(huán)氧氯氯丙烷和光光氣系列(聚碳酸酯、、MDI、TDI等)的市場(chǎng)需求求均將保持持穩(wěn)定增長長,世界范圍內(nèi)內(nèi)對(duì)氯的需需求將年均均增長百分分之三左右右。甲烷氯化物物的衍生物物三、產(chǎn)品規(guī)規(guī)格及生產(chǎn)產(chǎn)方法（一）燒堿產(chǎn)品規(guī)規(guī)格有三種形態(tài)態(tài):固體燒堿（（簡稱固堿堿）;液體燒堿（（簡稱液堿堿）;片狀燒堿（（片堿）。。片堿價(jià)格：：96%99%指標(biāo)名稱固體燒堿液體燒堿一級(jí)二級(jí)一級(jí)二級(jí)(NaOH)%≥97.096.045.042.0Na2CO3

%≤1.72.51.11.5NaCl%≤1.21.40.81.0Fe2O3≤0.010.010.020.03顏色主體白色可帶淺色光／／表1-1燒堿國家標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（GB209-84）（二）生產(chǎn)方法進(jìn)進(jìn)展隔膜法于1890年在德國首首先出現(xiàn)，，第一臺(tái)水水銀法電解解槽是在1892年取得專利利。我國第一臺(tái)復(fù)極式離子子膜電解槽槽是在1979年由上海天原化化工廠自行設(shè)計(jì)并并投入生產(chǎn)產(chǎn)的，采用用杜邦Nafion-227離子膜。1990年3月上海氯堿堿總廠電化廠引進(jìn)進(jìn)日本旭肖肖子公司年年產(chǎn)15萬噸離子膜膜燒堿的裝裝置并投入入生產(chǎn)，成成為遠(yuǎn)東地區(qū)最最大的氯堿堿廠。寧波東港電電化原裝置置采用隔膜金屬陽陽極法電解食鹽水水生產(chǎn)燒堿堿，現(xiàn)新裝裝置采用離子膜法；；浙江善高化化學(xué)和鎮(zhèn)洋洋采用離子膜法電解食鹽水水生產(chǎn)燒堿堿。離子膜法節(jié)節(jié)能，產(chǎn)品品質(zhì)量好，，且無汞和和石棉污染染。與金屬陽極極隔膜法相相比,離子膜法具具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)工藝流程簡簡單。由于于離子膜法法電解液濃濃度高,因此不需要要蒸發(fā)工段段即可獲得得30%以上的產(chǎn)品品。(2)能耗低。由由于不需要要蒸發(fā)工段段,大大減少了了蒸汽的消消耗,同時(shí)電解工工段的電耗耗和循環(huán)水水耗也大幅幅度降低,一般離子膜膜法比隔膜膜法總能耗耗低30%以上。(3)污染程度低低。離子膜膜法生產(chǎn)裝裝置排出的的廢液、廢廢氣均能做做到回收利利用,達(dá)標(biāo)排放,對(duì)環(huán)境幾乎乎沒有污染染。(4)產(chǎn)品純度高高。離子膜膜堿為高純純度產(chǎn)品,可滿足紡織織化纖行業(yè)業(yè)對(duì)高純堿堿的要求。。(5)裝置占地少少。離子膜膜法裝置占占地較隔膜膜法裝置要要少40%～50%。(6)生產(chǎn)穩(wěn)定,安全性高。。離子膜法法生產(chǎn)彈性性較大,電槽能適應(yīng)應(yīng)電流負(fù)荷荷的較大幅幅度變化,迅速調(diào)節(jié)生生產(chǎn)負(fù)荷;同時(shí)離子膜膜法開停車車安全方便便,操作維修簡簡單,勞動(dòng)強(qiáng)度低低。四、氯堿工業(yè)特特點(diǎn)（1）能耗大氯堿生產(chǎn)的的耗電量僅僅次于電解解法生產(chǎn)鋁鋁。因?yàn)槊可a(chǎn)產(chǎn)1噸100%的燒堿耗電電2580度，耗氣5噸，總能耗耗折標(biāo)準(zhǔn)煤煤為1.815噸。（2）氯與堿的的平衡電解食鹽水水溶液時(shí)，，同時(shí)產(chǎn)生生燒堿和氯氯氣兩種產(chǎn)產(chǎn)品。燒堿堿和氯氣的的質(zhì)量比為為1：0.85。氯堿工業(yè)的的技術(shù)始終終圍繞著提提高質(zhì)量，，降低能耗耗和消除環(huán)環(huán)境污染這這永恒主題題在不斷進(jìn)進(jìn)步。（3）腐蝕和污染染氯堿產(chǎn)品如燒燒堿、鹽酸等等具有強(qiáng)腐蝕蝕性，在生產(chǎn)產(chǎn)過程中使用用的原材料如如石棉、汞和和所產(chǎn)生的含含氯廢氣都可可能對(duì)環(huán)境造造成污染。第二節(jié)離子子膜法制堿一、離子膜法法發(fā)展簡介二、離子膜法法制堿原理三、鹽水的二二次精制四、離子膜電電解工藝操作作條件五、離子膜電電解槽六、除氯酸鹽鹽和淡鹽水脫脫氯七、工藝流程程八、液堿的處處理一、離子膜法法發(fā)展簡介離子膜電解制制堿技術(shù)是70年代中期出現(xiàn)現(xiàn)的具有劃時(shí)時(shí)代意義的電電解制堿技術(shù)術(shù)，已被公認(rèn)認(rèn)為技術(shù)最先先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上上最合理的氫氫氧化鈉生產(chǎn)產(chǎn)方法，是當(dāng)當(dāng)今電解制堿堿技術(shù)的發(fā)展展方向。1952年Bergsma提出采用具有離子子透過性膜的的離子膜法生生產(chǎn)氯和堿。。主要問題：所用的膜不不耐電解產(chǎn)物物，受氯侵蝕蝕膜會(huì)降解，，性能很快劣劣化，無法實(shí)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。。離子交換膜只只是在電滲海海水淡化和海海水濃縮制鹽鹽上得到工業(yè)業(yè)化應(yīng)用。1966年美國杜邦（（DuPont）公司開發(fā)了宇宙燃燃料電池的全全氟磺酸陽離子交換膜膜，即Nafion膜，能耐食鹽鹽水溶液電解解時(shí)的苛刻條條件，為離子子膜法制堿奠奠定了基礎(chǔ)，，但初期的Nafion膜電流效率較較低。1976年日本旭化成成公司開發(fā)全氟磺酸酸、全氟羧酸酸膜。1985年世界上已有90家氯堿廠應(yīng)用離子膜的的工藝技術(shù)，，燒堿總生產(chǎn)產(chǎn)能力達(dá)到萬萬t/d級(jí)。1987年3月全世界離子膜膜法制堿裝置置燒堿生產(chǎn)能能力460萬t/a占總能力的11%。1987年末，日本燒堿生生產(chǎn)方法中隔隔膜法占29%，離子膜法占占71%。1990年全世界離子膜膜法生產(chǎn)燒堿堿的能力已達(dá)達(dá)860萬t/a，約占總燒堿堿能力的18%。1990年初，，日本本旭硝硝子公公司開開發(fā)出出直接接從電電解槽槽生產(chǎn)產(chǎn)50%（wt）NaOH用的FX-50陽離子子交換換膜，采用用這種種膜的的電解解槽在在3kA/M2，鹽水水濃度度在210g/L下，電電流效效率93~95%，NaOH濃度50%（wt），堿中含含鹽7.5~22.5mg/l，電解解槽總總能耗耗等于于或略略小于于生產(chǎn)產(chǎn)50%（出電電解槽槽NaOH濃度為為35%（wt））NaOH時(shí)的總總能耗耗。到2000年，離子子膜法法制堿堿能力力約占占總燒燒堿生生產(chǎn)能能力的的30%~37%。我國研研制出出“全氟離離子交交換膜膜”2005年10月，終于研研制成成功化化工領(lǐng)領(lǐng)域的的高端端產(chǎn)品品——全氟離離子交交換膜膜（簡簡稱離離子膜膜），，并建建成年年產(chǎn)50噸的生生產(chǎn)裝裝置。。我國成成為繼繼美國國、日日本之之后，，第三三個(gè)擁擁有離離子膜膜生產(chǎn)產(chǎn)能力力的國國家，，從而而打破破了外外國對(duì)對(duì)這一一高難難技術(shù)術(shù)近半半個(gè)世世紀(jì)的的壟斷斷。我國已已經(jīng)成成為全全球第第二大大氯堿堿生產(chǎn)產(chǎn)國，，總裝裝備能能力已已達(dá)1100萬噸/年，但但我國國離子子燒堿堿所用用的核核心材材料離離子膜膜依然然完全全依賴賴進(jìn)口口。離子膜膜在電電價(jià)較較為便便宜的的國家家或地地區(qū)會(huì)會(huì)收到到較高的的經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益益。通過過膜體體結(jié)構(gòu)構(gòu)的改改進(jìn)，，電解解槽和電解解條件件的合合理設(shè)設(shè)計(jì)等等，從從而使使離子子膜法法的電電流效率率由原原來的的80%左右提提高到到目前前的95~97%，槽電壓壓也有有很大大降低低。電電耗由由70年代末末2700kwh/t降到目目前2100~2200kwh/t，電解解槽NaOH濃度也也由過過去的的23%提高到到30~35%。我國離離子膜膜法燒燒堿裝置存在著著“使用超超前，，研發(fā)發(fā)滯后后”的問題。一．所所用離離子交交換膜膜全部部依靠靠進(jìn)口口離子膜膜800美元/m2(約折合合人民民幣6500元/m2)，每萬萬t離子膜膜法制制堿裝裝置約約需300m2離子交交換膜膜，平平均2.5年更換換一次次（周周期））。二．裝裝置連連續(xù)運(yùn)運(yùn)行時(shí)時(shí)間短短，離離子交交換膜膜使用用壽命命不夠夠長能夠連連續(xù)運(yùn)運(yùn)行3個(gè)月以以上的的裝置置很少少；我我國的的膜壽壽命一一般只只有2～4年，平平均2.5年，而而國外外的膜膜壽命命可達(dá)達(dá)3～6年，甚甚至更更長。。三．能能耗高高于國國外先先進(jìn)水水平我國離離子膜膜法燒燒堿的的平均均電耗耗2286kW··h/t，與國國外先先進(jìn)水水平相相差17%-43%。蒸汽汽消耗耗平均均為0.67t(折標(biāo)煤煤95.7kg)。日本本的蒸蒸汽消消耗只只有0.343t(折標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)煤49kg)四．鹽鹽耗高高于國國外先先進(jìn)水水平國外離離子膜膜法燒燒堿的的鹽耗耗一般般在1.5t以下，，國內(nèi)內(nèi)鹽耗耗一般般在1.55-1.60t，有些些廠高高達(dá)1.67-1.76t，相差差50kg左右。。離子膜膜法燒燒堿工工藝流流程示示意圖圖陶氏化化學(xué)公公司生產(chǎn)流流程示示意圖圖氯堿企企業(yè)電化學(xué)學(xué)精制制裝置置二、離子膜膜法制制堿原原理（一））制堿原原理*用于氯氯堿工工業(yè)的的離子子交換換膜，，是一種種能耐耐氯堿堿腐蝕蝕的陽離子子交換換膜。膜體中中有活性基基團(tuán)，它是是由帶帶負(fù)電電荷的的固定離離子如SO3-、COO-，和一個(gè)個(gè)帶正正電荷荷的對(duì)離子子Na+形成靜靜電鍵鍵。磺酸型型陽離離子交交換膜膜的化化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)可可用下下式表表示：：R—SO3-——H+（Na+）式式中中，R—表示大大分子子結(jié)構(gòu)構(gòu)固定離離子對(duì)對(duì)離子子活性基基團(tuán)由于磺磺酸基基團(tuán)具具有親親水性性能，，而使使膜在在溶液液中溶脹，膜膜體結(jié)構(gòu)變變松，從而而形成許多多微細(xì)彎曲曲的通道，使使活性基團(tuán)中中的對(duì)離子子Na+可以與水溶溶液中的同電電荷的Na+進(jìn)行交換，并透過膜膜。而活性基團(tuán)中的的固定離子子（SO3-），則具有有排斥Cl-和OH-的能力，使使它們不能能透過離子膜，從從而獲得高純度的的氫氧化鈉鈉溶液。電解槽的陰陰極室和陽陽極室用陽陽離子交換換膜隔開。飽和和精制鹽水水進(jìn)入陽極極室，去離離子水加入陰極室。。導(dǎo)入直流電時(shí)，Cl-在陽極表面面放電產(chǎn)生Cl2逸出，H2O在陰極表面面放電生成成H2，Na+通過離子膜膜由陽極遷遷移到陰極極室與OH-結(jié)合成NaOH。通過調(diào)節(jié)節(jié)加入陰極極室的去離離子水量，，可得到一一定濃度的的燒堿溶液液。（二）電化化學(xué)和化學(xué)學(xué)反應(yīng)1.陽極反應(yīng)2Cl--2e→→Cl2↑4OH--4e→→O2+2H2O6ClO-+3H2O-6e→2ClO3-+4Cl-+6H++3/2O22.陰極反應(yīng)2H2O+2e→→H2↑+2OH-3.溶液中的反反應(yīng)（陽極極室內(nèi)）（1）生成的氯氯氣在電解解液中（陽陽極液）的的物理溶解解Cl2（g）→Cl2（aq）（2）生成的氯氯氣與陽極極液中的水水反應(yīng)Cl2+2H2O→HCl+HClO（3）溶解的氯氯氣與從陰陰極室反滲滲透過來的的氫氧化鈉鈉的反應(yīng)。。Cl2+2NaOH→1/3NaClO3+5/3NaCl+H2OCl2+2NaOH→1/2O2+2NaCl+H2OHClO+NaOH→1/2O2+NaCl+H2O氯堿工業(yè)鈦鈦陽極氯堿工業(yè)是是腐蝕性很很強(qiáng)的工業(yè)業(yè)程殿彬化學(xué)工業(yè)出出版社2010.1.1三、鹽水的二次次精制*鹽水精制的的原因：鹽水的質(zhì)量量影響離子子膜使用壽壽命，確保保離子膜高高電流效率率。(分析原因））電解槽所用的陽離離子交換膜膜具有選擇擇和透過溶溶液中陽離離子的特性性。因此它不不僅能使Na+離子大量通通過，而且且也能讓Ca2+、Mg2+、Fe2+、Ba2+等離子通過過，當(dāng)這些些雜質(zhì)陽離離子透過膜膜時(shí)，就和從陰極極室反滲過過來的微量量OH-離子形成難難溶的氫氧氧化物堵塞塞離子膜。。這樣一方方面使離子膜的電阻增加加，引起槽槽電壓上升升，另一方方面會(huì)加劇劇OH-離子的反滲滲透而造成成電流效率率下降。在在鹽水中如如果鋇離子子、鐵離子子含量高，，還會(huì)破壞壞金屬陽極極的鈦涂層層和陰極涂涂層的活性性，影響電電極使用壽壽命。此外，鹽水水中氯酸根和懸浮物也能影響離離子膜的正正常運(yùn)行。。有的離子子膜對(duì)鹽水水中I-離子含量還還有要求，，對(duì)鹽水的的純度要求求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于于隔膜電槽槽和水銀電電槽，鹽水水一次精制制后仍不能能達(dá)到要求求，需進(jìn)行行二次精制制。（一）一次次鹽水精制制過程鹽水中主要要雜質(zhì)：原料帶來的有Ca2+、Mg2+、Sr2+（鍶）、Fe3+陽離子和重重金屬離子子及F-、Br-、I-、SiO32-陰離子等；；由于生產(chǎn)上的原因而帶來的雜質(zhì)質(zhì)，有NaOH、Na2CO3、Ba2+、ClO-、ClO3-等。1.一次鹽水精制原理在生產(chǎn)上，，用添加過過量NaOH和Na2CO3來除掉Ca2+、Mg2+其加入順序及化學(xué)反應(yīng)應(yīng)為：（先加入））Ca2++Na2CO3→CaCO3↓+2Na+（后加入））Mg2++2NaOH→→Mg(OH)2↓+2Na+生成的Mg（OH）2具有膠體性性質(zhì)，剛生生成的Mg（OH）2能包住細(xì)微微分散的CaCO3晶狀物而使使沉降速度度加快，而而在上述沉沉降過程中中，有些雜雜質(zhì)如BaSO4顆粒及其他他金屬的氫氫氧化物，，隨之產(chǎn)生生吸附沉淀淀。經(jīng)過沉降后后，鹽水中中的Ca2+、Mg2+離子降到10mg/L以下，重金金屬的總量量低于1mg/L。如果重金屬屬離子超標(biāo)標(biāo)，可以在在堿性鹽水水中加入硫硫酸鈉，重重金屬離子子生成更難難容的硫化化物沉淀，，使鹽水中中重金屬含含量降下來來。2.生產(chǎn)上生成成的雜質(zhì)離離子(1)Ba2+生產(chǎn)上需要要加入BaCl2生成BaSO4沉淀，使鹽鹽水中SO42-維持一定的的濃度，但但同時(shí)也帶帶來Ba2+的污染。要要使SO42-濃度不低于于5g/L，Ba2+離子約控制在0.2～0.3mg/L左右。目前前新的研究究表明Ba2+對(duì)膜的影響響比原先估估計(jì)的大，，故適當(dāng)?shù)氐靥岣逽O42-濃度還是有有利的。(2)ClO3-在陽極室內(nèi)內(nèi)發(fā)生許多多的副反應(yīng)應(yīng)，綜合后后得3Cl2+6OH-→ClO3-+5Cl-+3H2O隨著鹽水閉閉路循環(huán)時(shí)時(shí)間越長，，ClO3-的濃度越高高，少量ClO3-將會(huì)透過離離子膜進(jìn)入入堿內(nèi)（陰陰極室），，從而腐蝕蝕蒸發(fā)設(shè)備備。必須控制ClO3-的含量保持持在合適范范圍內(nèi)（避避免發(fā)生透透過膜））。（3）ClO-在電解室內(nèi)內(nèi)，生成的的氯氣會(huì)溶溶解在鹽水水中并發(fā)生生以下反應(yīng)應(yīng)：Cl2+OH-→HCl+ClO-生成的ClO-存留在淡鹽鹽水中經(jīng)過過真空脫氯氯或吹除脫脫氯后還有有微量的ClO-存留在淡鹽鹽水中。這這部分ClO-如不除去會(huì)會(huì)對(duì)過濾設(shè)設(shè)備、二次次精制設(shè)備備造成很大大危害。故必須對(duì)ClO-的含量嚴(yán)格格控制，以以保證在鹽鹽水進(jìn)入二二次精制工工序前全部部除去。二次鹽水精制制對(duì)一次鹽水水的要求，公公司不同，要要求不完全相相同，但要求求大致相同。。如要求一次鹽水水：Ca2+、Mg2+離子降到10mg/L以下，重金屬的總量量低于1mg/L，SS10mg/L以下，ClO-10mg/L以下，ClO3-10g/L以下。對(duì)二次鹽水的要要求是：Ca2+、Mg2+離子降到20μg/L以下，SS1mg/L以下。（二）二次鹽水水精制二次精制由以以下工藝過程程構(gòu)成：除ClO-一次鹽水過濾調(diào)節(jié)pH值樹脂吸附二次鹽水1.除ClO-方法：添加亞亞硫酸鈉以除除去鹽水中的的次氯酸鈉原理：（發(fā)生下列列化學(xué)反應(yīng)））ClO-+Na2SO3→Na2SO4+Cl-一次鹽水中ClO-的濃度為＜10mg/L，反應(yīng)后鹽水水中剩余Na2SO3濃度為＜0.005g/L，Na2SO3配制的濃度為為5%。Na2SO3過量不宜太多多，因?yàn)檫^量量Na2SO3多，生成SO42-也多，反爾無無益。采用自控能減少Na2SO3的用量。即采采用DCS自動(dòng)控制見圖圖1-3。由泵送出的5%亞硫酸鈉水溶溶液，通過自自動(dòng)調(diào)節(jié)閥1加入鹽水管道道，經(jīng)過管道道混合器后與與鹽水均勻混混合，其中的的一小部分進(jìn)進(jìn)入氧化-還原分析器，，輸出的信號(hào)號(hào)去自控閥門門，調(diào)節(jié)亞硫硫酸鈉加入量量。使進(jìn)入鹽鹽水罐4的鹽水絕對(duì)不含含ClO-，且過量亞硫酸酸鈉也控制在在一定范圍內(nèi)內(nèi)。從閥門5取樣進(jìn)行化學(xué)學(xué)分析，測(cè)得得的結(jié)果，用用來監(jiān)測(cè)自控控系統(tǒng)的工作作情況。采用用自控，能減減少亞硫酸鈉鈉的用量。2.過濾鹽水中的懸浮物（SS）相當(dāng)一部分是是沒有沉降完完全的CaCO3、Mg（OH）2、BaSO4微小顆粒，隨隨鹽水進(jìn)入螯螯合樹脂塔，，將會(huì)堵塞螯螯合樹脂塔的的微孔，甚至至使螯合樹脂脂呈團(tuán)狀物，，嚴(yán)重時(shí)有結(jié)結(jié)塊現(xiàn)象，從從而降低樹脂脂處理鹽水的的能力。經(jīng)過過濾以后后微小顆粒大大部分被除去去，Ca2+、Mg2+的含量有一定定的降低，減減輕了螯合樹樹脂負(fù)擔(dān)。目前常用碳素素管式過濾器器。其流程見見圖1-4。碳素管：化學(xué)組成，無灰純碳（（99.93%）；除強(qiáng)氯化化劑外，適用用于從低溫到到200℃的酸性、中性性、堿性的溶溶液。操作分三步：①預(yù)涂過濾前必須在在碳素管的外外表面預(yù)先涂涂上一層厚薄薄均勻的助濾濾劑以防止鹽鹽水中的懸浮浮物堵塞碳素素管表面的微微孔，以提高高過濾器的過過濾性能。操操作時(shí)先通滿滿鹽水，用泵泵將鹽水和α-纖維素配制成成的懸浮液送送到過濾器中中，并且不斷斷循環(huán)，使涂涂層厚度達(dá)2～3mm即可。②助劑給料和助助濾把一次鹽水送送入過濾器，，同時(shí)用定量量泵把與鹽水水中SS質(zhì)量相當(dāng)?shù)摩?纖維素送入過過濾器。目的是利用α-纖維素在水中中的分散性，，使過濾器生生成的泥餅在在返洗時(shí)碎成成小塊剝落。。由于α-纖維素的骨架架作用，α-纖維素和截留留在預(yù)涂層表表面的SS混合，形成新新的過濾層，，能保持一定定的孔隙率，，并且具有不可壓縮縮性，從而降降低過濾阻力力和提高過濾濾速度。③清洗切換下來的過過濾器進(jìn)行返返洗時(shí)將過濾濾后的精鹽水水打入過濾器器的濾液室內(nèi)內(nèi)，再通入壓壓縮空氣，濾濾液室內(nèi)的精精鹽水受到壓壓縮空氣的壓壓力后迅速從從管子的內(nèi)側(cè)側(cè)流向管子的的外側(cè)，碳素素管外的助濾濾劑和濾餅立立即卸出。如如此返洗四次次后就可達(dá)到到再生效果。。一般情況下，，過濾器經(jīng)過過48小時(shí)后，就要切換一次。一次鹽水精制制過程中，為為降低鹽水中中的Ca2+、Mg2+離子,需適當(dāng)增加Na2CO3和NaOH的用量，除反反應(yīng)外還過量量一部分。一一般含過量NaOH為0.2g/L左右，含過量量Na2CO3為0.5g/L左右。過濾后鹽水中中某些指標(biāo)如如下：NaOH0.2g/L；Na2CO30.5g/L；Ca2++Mg2+4mg/L；SS1mg/L；pH值10.5左右3.調(diào)pH過濾后，鹽水水中的Ca2+、Mg2+含量與過濾前前相比降低了了。但還存在在沒有濾掉的的CaCO3和Mg(OH)2微粒，Mg(OH)2微粒溶解的pH值為10.5，CaCO3微粒溶解的pH值為9.4。由于鹽水的pH值為10.5，這些微粒無無法溶解。螯螯合樹脂只能能吸附Ca2+、Mg2+，而不能吸附附微粒中的Ca、Mg成分，造成二二次鹽水中的的Ca2+、Mg2+含量超標(biāo)，為為杜絕這種現(xiàn)現(xiàn)象，采用添添加鹽酸來降降低鹽水的pH值，使Ca2+、Mg2+微粒完全溶解解，而被螯合樹樹脂吸附。中和用的鹽酸質(zhì)量：HCl≤31%（高純）Fe2+＜10mg/LCa2++Mg2+＜0.5mg/LClO-＜5mg/L從pH=7增加到pH=8時(shí)，吸附能力力的變化率變變化最快，pH值低于7和pH值大于9時(shí)，吸附能力力的變化率逐逐漸降低，所所以中和后選選pH從8～10之間較為合適。選擇時(shí)注意兩點(diǎn)：①實(shí)際操作中，，選擇哪個(gè)pH值作為控制指指標(biāo)，應(yīng)以樹樹脂塔出口Ca2+、Mg2+的測(cè)定結(jié)果來來決定。②較較低的pH值有利于SS的溶解，而較較低的pH值降低了樹脂脂的吸附能力力，故一定要要以實(shí)際結(jié)果果為準(zhǔn)。4.樹脂（吸附））處理鹽水螯合樹脂有多多種商品牌號(hào)號(hào)，如日本CR-10、CR-11；德國LewotitTP208；法國ES-467、ES-466；中國上海D-751；中國天津D-412。其化學(xué)組成：：由母體和螯螯合基團(tuán)兩部部分組成母體：①苯乙烯和二二乙烯基共聚聚物；②苯乙烯式。。螯合基團(tuán)：①亞胺基乙乙酸型；②氨（胺）基磷磷酸型。（1）吸附（工作原原理）：螯合樹脂也是一種離子子交換樹脂。。與普通的交交換樹脂不同同的是它吸附附金屬離子形形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)，如螯鉗物物，故稱螯合合樹脂。螯合物又叫內(nèi)內(nèi)絡(luò)合物，它是由中心心離子和多基基配位體形成成的，具有環(huán)環(huán)狀結(jié)構(gòu)的絡(luò)絡(luò)合物。其中M是中心離子（（金屬離子）），N、O是可提供共用用電子對(duì)的原原子，中心離離子和它們形形成了兩個(gè)配配位鍵，在適適當(dāng)條件下，，生成穩(wěn)定的環(huán)狀結(jié)結(jié)構(gòu)。螯合樹脂的交交換原理是：螯合樹脂脂在水合離子子作用下，交交換基團(tuán)-COONa水解成COO-和Na+。在鹽水精制制時(shí)，由于樹脂對(duì)離子的的選擇性H+＞Ca2+＞Mg2+》Na+，所以鹽水中中Ca2、Mg2+就被樹脂螯合合，形成穩(wěn)定定性能高的環(huán)環(huán)狀螯合物。。（2）脫吸、再生生當(dāng)塔內(nèi)樹脂床床達(dá)到最大的的吸附能力時(shí)時(shí)，在流出塔塔的鹽水中鈣鈣鎂離子會(huì)急急劇增加。因因此在樹脂床床還未達(dá)到最最大處理能力力時(shí)，就要再再生。樹脂的再生機(jī)理，可用下面兩兩個(gè)方程式表表示。①鈣鎂樹脂轉(zhuǎn)變變成氫型樹脂脂（洗脫）5%HCl洗樹脂，pH=1時(shí)金屬離子子全部洗脫脫。②氫型樹脂轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變成鈉型型樹脂4%NaOH調(diào)節(jié)pH為14，樹脂又回回到吸附前前的狀態(tài)。。當(dāng)二塔串聯(lián)聯(lián)時(shí)，A→B則A1、A2、A3、B4閥開，B1、B2、B3、A4閥關(guān)閉。當(dāng)二塔串聯(lián)聯(lián)時(shí)，B→A則B1、B2、B3、A4閥開，A1、A2、A3、B4閥關(guān)閉。當(dāng)A塔單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)，A1、A4閥開，其余余閥關(guān)。當(dāng)B塔單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)，B1、B4閥開，其余余閥關(guān)。經(jīng)精制后二次鹽水質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)為為：NaCl濃度290～310g/LCa2+、Mg2+總量≤20ppb（20μg/L）ClO3-≤15g/LSO42-≤5g/L懸浮物（S.S）≤1ppmSiO2≤15ppm其它重金屬屬離子≤≤0.2ppm思考題[1]：1、用于氯堿工業(yè)的的離子交換換膜化學(xué)結(jié)結(jié)構(gòu)怎樣？？2、離子交換膜膜應(yīng)用于電電解槽中，，如何制得得燒堿？（（原理）3、為什么要要對(duì)鹽水進(jìn)進(jìn)行精制？？4、一次鹽水水精制過程程如何進(jìn)行行？5、二次鹽水精精制過程由由哪幾部分分構(gòu)成？6、鹽水二次次精制過程程有多步處處理過程組組成，為什什么第一步步是脫除次次氯酸根？？7、二次精制制過程中，，為什么要要調(diào)節(jié)鹽水水pH值？如何選選擇pH值范圍？8、螯合樹脂脂的吸附工工作原理和和交換原理理。四、離子膜膜電解工藝藝操作條件件*（一）基本概概念1.電流效率在電解過程程中，由于于在電極上上要發(fā)生一一系列副反反應(yīng)，溶液液中一些雜雜質(zhì)離子也也要在電極極上放電，，以及電路路漏電等因因素，電解解時(shí)的實(shí)際際產(chǎn)量要比比理論產(chǎn)量量低。實(shí)際產(chǎn)量與與理論產(chǎn)量量之比，稱稱為電流效效率或電流流利用率，，用η表示。在現(xiàn)代氯堿工工廠中，電電流效率一一般為95%～97%。影響電流效效率的因素素：①離子交換換膜的交換換容量；②電解槽結(jié)結(jié)構(gòu)；③NaOH濃度；④④陽極液中中NaCl濃度；⑤電流密度度；⑥操作溫度度；⑦陽極液pH值；⑧鹽水中雜雜質(zhì)；⑨電解槽操操作壓力和和壓差；⑩開停車及及電流波動(dòng)動(dòng)。2.槽電壓及電電壓效率電解時(shí)電解解槽的實(shí)際際分解電壓壓（或稱操操作電壓））叫做槽電電壓。槽電壓由以以下幾部分分組成：V=V0+VM+η陰+η陽+IR液+IR金即理論分解解電壓（V0），離子膜電壓壓降VM，過電壓（（η陰η陽），第一類類導(dǎo)體的電電壓降IR金，電解質(zhì)溶溶液的電壓壓降IR液。理論分解電電壓（V0）：是電解解質(zhì)開始分分解時(shí)所必必需的最低低電壓。它它在數(shù)值上上等于陽極極析氯電位位與陰極析析氫電位之之差。離子膜電壓壓降（VM）：離子膜膜的電阻造造成的電壓壓損失。過電壓（η陰η陽）：電解時(shí)時(shí)離子的實(shí)實(shí)際放電電電位要比理理論放電電電位高，這這個(gè)差值被被稱為過電電位（或超超電位）。。第一類導(dǎo)體體的電壓降降（IR金）：電解時(shí)時(shí)電流要通通過銅、鋁鋁等導(dǎo)體進(jìn)進(jìn)入電解槽槽，在電解解槽中電流流還要通過過陰極和陽陽極，由于于這些導(dǎo)體體都有電阻阻，因此在在電流通過過時(shí)就要造造成電壓損損失（即電電壓降）。。電解質(zhì)溶液液的電壓降降IR液：溶液具有有電阻，也也會(huì)造成電電壓的損失失。影響槽電壓壓的主要因因素：①膜自身結(jié)結(jié)構(gòu)；②電電流密度；；③氫氧化鈉鈉濃度；④④兩極間距距；⑤陰陽極液液循環(huán)量；；⑥溫度；；⑦鹽水中雜雜質(zhì)；⑧槽結(jié)構(gòu)，，特別是陰陰、陽極的的活性涂層層；⑨開停車次次數(shù)；⑩電解槽壓壓力和壓差差；⑾陽極液液pH值；⑿陽極液NaCl濃度。3.電解電耗（（電能效率率）電解是利用用電能來進(jìn)進(jìn)行化學(xué)反反應(yīng)而獲得得產(chǎn)品的過過程。因此此，產(chǎn)品消消耗電能的的多少，是是工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中的一個(gè)個(gè)極為重要要的技術(shù)經(jīng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。。電能常用用kWh（度）來表表示。W—直流電耗，，kWh/tNaOH；V—槽電壓，V；η—電流效率，，%；1.492—NaOH的電化當(dāng)量量，g/（A·h）影響電解電電耗的主要要因素：①電流密度度的影響；；②NaOH濃度；③③電解技術(shù)術(shù)帶來的能能耗降低。。思考題[2]：1、什么是電電流效率?影響電流效效率的因素素有哪些?2、什么是槽槽電壓？槽槽電壓由哪哪幾部分構(gòu)構(gòu)成?影響槽電壓壓的因素有有哪些?3、什么是電電能效率?影響電解電電耗的因素素有哪些?（二）操作條件**1．鹽水質(zhì)量量從圖1-8可知，當(dāng)鹽鹽水中鈣鎂鎂等雜質(zhì)含含量增加時(shí)時(shí)，可以明明顯地觀察察到電流效效率的下降降。長期的鈣鎂鎂等雜質(zhì)含含量超過控控制指標(biāo)，，將造成膜膜性能不可可逆的惡化化，從而縮縮短膜的使使用壽命。由圖1-9可見，只要要把鹽水中中的鈣鎂離離子總量保保持在20ppb以下，就能保證證膜的使用用時(shí)間和保保持較高的的電流效率率。2．陰極液NaOH的濃度從圖1-10可見，陰極極液中NaOH濃度與電流流效率的關(guān)關(guān)系存在一個(gè)極極大值。當(dāng)陰極液NaOH濃度上升時(shí)時(shí)，膜的含含水率就會(huì)會(huì)下降，膜膜內(nèi)固定離離子濃度隨隨之上升，，膜的交換容量變變大，因此電流流效率就上上升。但是是隨著NaOH濃度繼續(xù)升升高，由于于OH-離子的反滲作用，膜中的OH-離子濃度也也增大。當(dāng)當(dāng)NaOH濃度超過35～36%以后，膜中中OH-離子濃度增增大的影響響就起決定定作用，OH-要反滲到陽陽極側(cè)，使使電流效率率明顯下降降。陰極液中NaOH濃度對(duì)槽的的影響，一一般是濃度度高槽電壓壓也高。當(dāng)當(dāng)堿濃度上上升1%時(shí)，槽電壓壓就要增加加0.014V，因此長期期穩(wěn)定地控控制陰極液液中的NaOH濃度是非常常重要的。。為了獲得較較高的電流流效率，對(duì)對(duì)不同制堿堿濃度要使使用不同交交換容量的的膜。Flemion230膜（其IEC=1.44mmol/g）用于制造造35%左右濃度的的NaOH時(shí)，可得到到較高的電電流效率。。3.陽極液NaCl濃度如圖1-11所示，當(dāng)陽陽極液中NaCl濃度太低時(shí)時(shí)，對(duì)提高高電流效率率、降低堿堿中含鹽都都不利。這是由于水水合鈉離子子中結(jié)合水水太多，使使膜的含水水率增大，，導(dǎo)致陰極極室的OH-容易反滲透透，使電流流效率下降降。也使陽陽極液中的的Cl-容易通過擴(kuò)擴(kuò)散遷移到到陰極室，，導(dǎo)致堿液中NaCl含量增大。如果長時(shí)時(shí)間地在低低的NaCl濃度下運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，會(huì)使膜膜發(fā)生膨脹脹，嚴(yán)重時(shí)時(shí)導(dǎo)致起泡泡、分層，，出現(xiàn)針孔孔而使膜遭到破壞壞，NaCl濃度＜50g/L時(shí)，膜永久久破壞。但但陽極液中中NaCl濃度也不宜宜太高，否否則會(huì)引起起槽電壓上升升。因此，通通常在生產(chǎn)產(chǎn)中宜將陽陽極液中NaCl濃度控制在在210±10g/L為好，至少少不應(yīng)低于于170g/L。4.陽極液pH值陰極液中的的OH-通過離子膜膜向陽極室室反滲，不不僅直接降降低陰極電電流效率，，而且反滲滲到陽極室室的OH-還會(huì)與溶解解于鹽水中中的氯發(fā)生生一系列副副反應(yīng)，使使陽極的電電流效率下下降。采用用向陽極液液中添加鹽鹽酸的方法法，可以將反滲過來來的OH-與HCl反應(yīng)除去，從而提高高陽極電流流效率，還還可降低氯氯中含氧和和陽極液中中氯酸鹽(NaClO3)含量。如果膜的性性能好，OH-幾乎不反滲滲，則在陽陽極液內(nèi)就就不必加鹽鹽酸。但是是陽極液的的酸度也不不能太高。。一般控制pH值在2～5之間。因?yàn)楫?dāng)pH值小于2時(shí)，溶液中中的H+離子會(huì)將離離子膜的陰陰極一側(cè)羧羧酸層中的的Na+離子取代，，造成Na+的遷移能力力下降而破破壞膜的導(dǎo)導(dǎo)電性，膜膜的電壓降降很快上升升并造成膜膜永久性的的破壞。5.電解液的溫溫度每一種離子子膜都有一一個(gè)最佳操操作溫度范范圍，在這這一范圍內(nèi)內(nèi)，溫度的的上升會(huì)使使離子膜陰陰極一側(cè)的的孔隙增大大，使鈉離離子遷移數(shù)數(shù)增多，有有助于電流流效率的提提高。每一種電流流密度下都都有一個(gè)取取得最佳電電流效率的的溫度點(diǎn)，見表1-2及圖1-12。表1-2一定電流密密度下的最最佳操作溫度電流密度，A/dm2溫度范圍，（℃）3085～902075～801065～70但溫度不能低于65℃，否則電槽槽的電流效效率將會(huì)發(fā)發(fā)生不可逆逆轉(zhuǎn)的下降降。這是因因?yàn)闇囟冗^過低時(shí)，膜膜內(nèi)的-COO-離子與Na+離子結(jié)合成成-COONa后，使離子子交換難以以進(jìn)行，或或者說使膜的離子交換容容量下降。同時(shí)陰極一一側(cè)的膜由由于得不到到水合鈉離離子而造成成脫水，使使膜的微觀觀結(jié)構(gòu)發(fā)生生不可逆轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的改變，，膜對(duì)OH-離子的反滲滲的阻擋能能力減弱。。因此電流流效率就隨隨之急劇下下降。以后后即使再提提高溫度，，膜的性能能也難以恢恢復(fù)。因此此在操作中一一定要防止止電槽的溫溫度不能過過低。如果在操作作范圍內(nèi)適適當(dāng)升高溫溫度，則可可以使膜的的孔隙增大大而有助于于槽電壓降降低，在一一般情況下下，溫度上上升10℃，槽電壓可可降低50～100mv。但是槽溫不能太太高（92℃以上）,否則會(huì)產(chǎn)生生大量水蒸蒸氣而使槽槽電壓上升升。因此在生產(chǎn)中根根據(jù)電流密密度，常將將槽溫控制制在70～90℃之間。6.停止供水或或供鹽水的的影響陰極液中NaOH濃度是用加加入純水的的量來控制制的。如果果加水過多會(huì)造成NaOH濃度太低，不符合生生產(chǎn)的需要要。如果加水太少，則會(huì)造成成NaOH濃度太高。就目前工工業(yè)化的離離子膜而言言，NaOH濃度長期超超過37%(wt)，會(huì)造成成電流效率率永久性的的下降。如果對(duì)電解解槽停止供應(yīng)鹽鹽水，槽電電壓就會(huì)上上升很高，電流效率率則下降很很快。在重重新供應(yīng)鹽鹽水后，槽槽電壓和電電流效率則則會(huì)逐漸恢恢復(fù)到原有有水平。五、離子膜膜電解槽離子膜電解解槽主要是是由陽極、陰陰極、離子子膜和電解解槽等組成成。電解槽的電電極面積，，單極槽為0.2～3m2，復(fù)極槽為1～5.4m2。電極面積越越大，離子子膜的利用用率也越高高（一般為為74%～93%），維修費(fèi)費(fèi)用亦省，，電解槽的的廠房面積積也小。電解槽的槽框有金屬的，，也有橡膠膠或增強(qiáng)塑塑料的。金屬：初建費(fèi)用大大，但經(jīng)久久耐用，可可達(dá)十年以以上，且日日常的維修修費(fèi)用低；；橡膠或增強(qiáng)強(qiáng)塑料：初建費(fèi)用低低，一般可用2～4年，但維修費(fèi)用用較大。工業(yè)電解槽槽設(shè)計(jì)和制制造要考慮慮其經(jīng)濟(jì)效效益，必須須達(dá)到五個(gè)目標(biāo)：①能耗低，每每噸電耗2150～2350kWh；②容易操作和和維修；③制造成本低低，使用壽壽命長；④膜的使用壽壽命長；⑤運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)安全。。電解槽的分類：①按電解槽槽的供電方方式分類：：單極式和復(fù)復(fù)極式。單極槽：直流供電電電路并聯(lián)；各單元槽槽的電壓相相等；各單元槽的的電流之和和即為單極極槽的總電電流，單極槽的特特點(diǎn)是低電電壓、大電電流操作。。復(fù)極槽：每個(gè)單元元槽的電路路串連；電流相等等；電解槽總電電壓則為各各單元槽電電壓之和。。復(fù)極槽的特特點(diǎn)是低電電流、高電電壓操作運(yùn)運(yùn)行。②按極間距大大小對(duì)膜電電解槽的分分類，有四四種類型：：常極距膜膜電解槽；；小極距膜膜電解槽；；零極距膜膜電解槽；；膜-電極一體化化。電解槽特點(diǎn)點(diǎn)：①零極距：采用膜與與電極緊密密接觸的構(gòu)構(gòu)造，使電電極部分的的電流流向向盡可能短短。電流密密度分布均均勻，電壓壓損失降低低。②膜的表面涂涂有無機(jī)物物，電解產(chǎn)生生的氣體在在零極距情情況下能很很快逸出不不致因空氣氣而影響槽槽電壓。③③陰極用軟鋼制造采采用旭硝子子公司獨(dú)有的涂層層技術(shù)，使使氫過電壓壓降低。涂層是電電沉積鎳，，雷尼鎳合合金粉末復(fù)復(fù)合層。④④構(gòu)造簡單，，具有體積積小，可靠靠性高的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，每臺(tái)槽的的生產(chǎn)能力力可根據(jù)生生產(chǎn)要求任任意改變。。電解槽用離子膜的要要求：①高度的化化學(xué)和物理理穩(wěn)定性；；②具有較低低的膜電阻阻；③具有較低低的電解質(zhì)質(zhì)擴(kuò)散及水水的滲透；；④要有很高高的離子選選擇透過性性；⑤具有足夠夠的強(qiáng)度和和形狀穩(wěn)定定性；⑥具有較低低的價(jià)格。。思考題[3]：1、試分析鹽鹽水中雜質(zhì)質(zhì)對(duì)電解電電流效率的的影響？并并確定用于于離子膜電電解的鹽水水應(yīng)達(dá)到怎怎樣的質(zhì)量量要求？2、試分析電解槽中陰陰極液NaOH濃度對(duì)電解電流流效率的影影響？3、試分析電解槽中陽陽極液NaCl濃度對(duì)電流效率率、槽電壓壓和堿中含含鹽量的影影響？并確確定陽極液液NaCl濃度。4、試分析電電解槽中陽陽極液pH值對(duì)電解的的影響？并并確定適宜宜的pH值范圍？5.電解槽用離子子膜的要求求?六、除氯酸酸鹽和淡鹽鹽水脫氯從電解槽出出來的淡鹽鹽水中，含含有游離氯氯及少量次次氯酸鈉和和氯酸鈉，，在螯合樹樹脂塔中會(huì)會(huì)導(dǎo)致樹脂脂中毒，且且無法再生生，對(duì)碳素素?zé)Y(jié)管及及其他設(shè)備備均有腐蝕蝕作用，還還會(huì)阻礙一一次鹽水工工序中沉淀淀物的形成成。因此，，鹽水在進(jìn)進(jìn)入這些設(shè)設(shè)備前必須須先將這些些雜質(zhì)除去去。脫除的方法法有兩種：①真空法脫脫氯和化學(xué)學(xué)脫氯結(jié)合合；②空氣吹除除法和化學(xué)學(xué)脫氯結(jié)合合。（一）真空空法脫氯化學(xué)反應(yīng)方方程式：NaClO+2HCl→→Cl2+NaCl+H2ONaClO3+6HCl→→3Cl2+NaCl+3H2ONa2SO3+Cl2+H2O→→Na2SO4+2HCl(堿性性時(shí)時(shí)還還原原性性強(qiáng)強(qiáng))從電電解解槽槽陽陽極極室室流流出出來來的的淡淡鹽鹽水水，，先用用鹽鹽酸酸分分解解其其中中氯氯酸酸鹽鹽，然然后后送送到到脫脫氯氯塔塔的的頂頂部部，，用用真空空脫脫氯氯方法法使使游游離離氯氯解解吸吸脫脫出出。。經(jīng)經(jīng)這這樣樣處處理理后后的的淡淡鹽鹽水水中中，，游游離離氯氯的的含含量量約約50mg/L，送送入入脫脫氯氯淡淡鹽鹽水水貯貯槽槽后后，，加加20%氫氧氧化化鈉鈉將將鹽鹽水水的的pH值調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)至至8～9，然然后后再再用Na2SO3溶液液進(jìn)進(jìn)一一步步除去去殘殘余余的的游游離離氯氯，被被除除去去氯氯的的淡淡鹽鹽水水用用泵泵送送往往一一次次鹽鹽水水工工段段重重新新飽飽和和。。鹽酸酸分分解解→→真真空空脫脫氯氯→→Na2SO3除余余氯氯脫氯氯塔塔條條件件：壓力力82.7～90.7kPa；溫度度50～60℃℃；T入85℃℃。脫氯氯后后淡淡鹽鹽水水的的質(zhì)質(zhì)量量指指標(biāo)標(biāo)為為：：NaCl含量量210±±10g/L含鹽鹽酸酸量量0.1～0.2g/L游離離氯氯＜＜0.02g/L溫度度70～80℃℃（二二））空空氣氣吹吹除除法法淡鹽鹽水水加入入鹽鹽酸酸后，，流流到到淡淡鹽鹽水水罐罐。。用用淡淡鹽鹽水水泵泵，，將將淡淡鹽鹽水水打打入入脫脫氯氯塔塔，，在在填填料料表表面面和和鼓鼓風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)鼓鼓入入的的空氣氣進(jìn)行行逆逆流流接接觸觸，，溢溢出出的的氯氯氣氣隨隨著著空空氣氣流流出出，，含含氯氯量量約約為為2%～3%。脫氯氯后的的淡淡鹽鹽水水流流程程和和真真空空法法相相似似。。加加入入20%氫氧氧化化鈉鈉將將鹽鹽水水的的pH值調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)至至8～9，再再加入入Na2SO3溶液液和和剩剩余余的的游游離離氯氯反反應(yīng)應(yīng)，，被被除除去去氯氯的的淡淡鹽鹽水水用用泵泵送送往往一一次次鹽鹽水水工工段段重重新新飽飽和和。。鼓鼓入入的的風(fēng)風(fēng)量量約約為為淡淡鹽鹽水水量量的的5～7倍，，如如能能達(dá)達(dá)10倍，，則則效效果果更更好好，，但但熱熱能能損損耗耗大大。。鹽酸酸分分解解→→空空氣氣脫脫氯氯→→Na2SO3除余余氯氯出脫脫氯氯系系統(tǒng)統(tǒng)淡淡鹽鹽水水工工藝藝指指標(biāo)標(biāo)：NaCl210±±10g/L含鹽鹽酸酸量量0.1～0.2g/L游離離氯氯＜＜0.02g/L溫度度70～80℃空氣氣法法特特點(diǎn)點(diǎn)：：吹除除法法脫脫氯氯，，工工藝藝簡簡單單、、設(shè)設(shè)備備少少、、易易操操作作，，但但需需配配氯氯氣氣吸吸收收裝裝置置，，吸吸收收廢廢氣氣中中的的氯氯氣氣，，符符合合環(huán)環(huán)保保要要求求后后排排放放。。氯氯氣氣回回收收率率低低于于真真空空脫脫氯氯法法。。操操作作優(yōu)優(yōu)于于真真空空法法，，如如有有問問題題易易于于查查找找，，若若設(shè)設(shè)備備能能力力夠夠，，只只要要風(fēng)風(fēng)量量、、酸酸度度、、溫溫度度合合適適。。脫脫氯氯后后淡淡鹽鹽水水中中氯氯含量量低低于于10mg/L。廢氣氣吸吸收收工工藝藝同同時(shí)時(shí)副副產(chǎn)產(chǎn)NaClO，即即2OH-+Cl2→ClO-+Cl-+H2O由脫脫氯氯和和生生產(chǎn)產(chǎn)裝裝置置來來的的廢廢氣氣，，經(jīng)經(jīng)風(fēng)風(fēng)機(jī)機(jī)加加壓壓后后，，進(jìn)進(jìn)入入填填料料塔塔和和噴噴淋淋的的堿堿液液接接觸觸，，氯氯氣氣被被吸吸收收，，除除去去氯氯的的廢廢氣氣由由塔塔上上部部煙煙囪囪排排走走，，堿堿液液循循環(huán)環(huán)使使用用，，吸吸收收時(shí)時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生生的的熱熱量量由由冷冷卻卻器器移移走走。。次次氯氯酸酸鈉鈉濃濃度度達(dá)達(dá)到到一一定定濃濃度度后后送送用用戶戶或或貯貯罐罐。。七、、工工藝藝流流程程（一一））單單極極槽槽離離子子膜膜電電解解工工藝藝流流程程各種種單單極極槽槽離離子子膜膜電電解解流流程程雖雖有有—些差差別別，，但但總總的的過過程程大大致致相相同同，，采采用用的的設(shè)設(shè)備備及及操操作作條條件件也也大大同同小小異異。。圖1-18為旭旭硝硝子子單單極極槽槽離離子子膜膜電電解解工工藝藝流流程程簡簡圖圖。。（二二））復(fù)復(fù)極極槽槽離離子子膜膜電電解解工工藝藝流流程程各種種復(fù)復(fù)極極槽槽離離子子膜膜電電解解流流程程雖雖有有一一些些差差別別，，但但總總的的過過程程大大致致相相同同，，采采用用的的設(shè)設(shè)備備及及操操作作條條件件也也大大同同小小異異。。圖1-19為旭旭化化成成復(fù)復(fù)極極槽槽離離子子膜膜電電解解工工藝藝流流程程簡簡圖圖。。八、、液液堿堿的的處處理理(一)堿液液的的蒸蒸發(fā)發(fā)堿液液的的蒸蒸發(fā)發(fā)與與所所有有的的蒸蒸發(fā)發(fā)過過程程一一樣樣，，是是借借加加熱熱作作用用（（一一般般用用蒸蒸汽汽））來來提提高高堿堿液液的的溫溫度度，，使使溶溶液液中中所所含含的的溶溶劑劑（（水水））部部分分氣氣化化，，以以提提高高溶溶液液中中溶溶質(zhì)質(zhì)堿堿的的濃濃度度的的物物理理過過程程。。離子子膜膜法法電電解解堿堿液液具具有有以以下下特點(diǎn)點(diǎn)：（1）堿堿液液濃濃度度高高，，NaOH含量量在在29%～35%。（2）堿液中NaCl含量少，NaCl含量一般在在30～50mg/L。（3）堿液中氯氯酸鹽含量量低，NaClO3含量一般在在15～30mg/L。對(duì)于離子膜膜法堿液的的蒸發(fā)流程程的選擇大大體上分為為下面幾個(gè)方面：①效數(shù)的選選擇；②蒸蒸發(fā)器形式式的選擇；；③順逆流流工藝流程程的選擇；；④循環(huán)環(huán)方式的選選擇。1、效數(shù)的選擇擇表1-3蒸汽1t水耗氣量與與效數(shù)的關(guān)關(guān)系在投資回收收率最佳的的情況下，，選用盡可可能多的效效數(shù)蒸發(fā)器器，以求產(chǎn)產(chǎn)品成本最最低，從而而獲得最大大的經(jīng)濟(jì)效效益。效數(shù)單效雙效三效汽耗，t1.1～1.150.6～0.650.4～0.452、蒸發(fā)器的的選擇

蒸發(fā)器

自然循環(huán)強(qiáng)制循環(huán)

循環(huán)不循環(huán)內(nèi)循環(huán)式外循環(huán)式升膜式降膜式直流式旋轉(zhuǎn)刮板式內(nèi)熱式外熱式3、順逆流工工藝選擇更多的趨向向選擇逆流工工藝，其理由如如下：（1）采用逆流流蒸發(fā)較順順流蒸發(fā)可可以更充分地利利用加熱蒸蒸汽的熱量量，這是由于于逆流次級(jí)級(jí)效蒸發(fā)器器的堿液沸沸點(diǎn)較低（（濃度低）），可以利利用前效加加熱器的蒸蒸汽冷凝液液預(yù)熱進(jìn)本本效的堿液液，并可使使其閃蒸蒸蒸發(fā)產(chǎn)生二二次蒸汽，，用于次級(jí)級(jí)效加熱，，這樣相應(yīng)應(yīng)增加了各各效的加熱熱蒸汽量。。其次是本本效排出的的蒸汽冷凝凝液溫度，，逆流較順順流要低，，因此也增增加了溫差差，從而提提高了蒸汽汽的熱利用用率。（2）由于堿液與與蒸汽為逆逆流流向，，這樣可以以使低粘度度的堿液在在低溫下沸沸騰，高濃濃度、高粘粘度的堿液液在高溫下下沸騰，從從而提高了傳熱熱系數(shù)，減少了設(shè)設(shè)備的加熱熱面積，減減少了投資資。4、循環(huán)方式式的選擇為了得到較較高的傳熱熱系數(shù)在自自然循環(huán)與與強(qiáng)制循環(huán)環(huán)蒸發(fā)器的的選擇上，，推薦采用用強(qiáng)制循環(huán)蒸蒸發(fā)器?，F(xiàn)開始逐逐漸廣泛采采用不循環(huán)環(huán)蒸發(fā)器。。即升膜、、降膜或旋旋轉(zhuǎn)薄膜蒸蒸發(fā)器，這這些新型蒸蒸發(fā)器都具具有優(yōu)良的的工藝操作作性能。蒸發(fā)流程有有：（1）單效蒸發(fā)發(fā)流程①單效升升膜蒸發(fā)器器流程；；②單效旋旋轉(zhuǎn)薄膜蒸蒸發(fā)流程。。（3）三效蒸發(fā)流流程①三效順流流強(qiáng)制循環(huán)環(huán)流程；②②三效逆流流強(qiáng)制循環(huán)環(huán)流程；③③三效降膜膜逆流蒸發(fā)發(fā)流程。（2）雙效蒸發(fā)流流程①雙效順流流流程；②②雙效逆流流蒸發(fā)流程程；③降膜膜式雙效逆流蒸發(fā)流程（二）固體燒燒堿1、間歇鍋式式蒸煮法制制堿鑄鐵鍋被腐腐蝕生成棕棕黃色的FeO，再繼續(xù)氧氧化生成棕棕紅色的Fe2O3，與空氣中中氧反應(yīng)，，生成易溶溶于堿的物物質(zhì)Na2FeO4，顏色為藍(lán)藍(lán)綠色。鑄鐵中的雜雜質(zhì)錳生成成粉紅色的的MnO、黑色的MnO2和藍(lán)色的Na2MnO4，這些化合合物都易溶溶于堿液中中。隨著堿液溫溫度的提高高，金屬雜雜質(zhì)被氧化化，堿液的的顏色也發(fā)發(fā)生變化，，低溫時(shí)堿堿液呈藍(lán)色色或綠色，，高溫時(shí)呈