化工安全 教学课件 蒋军成 第5章 典型工艺过程安全技术.pdfVIP

第5章 典型工艺过程安全技术 LOGO 第5章 典型工艺过程安全技术 5.3催化 5.2聚合 5.4裂化 5.1 电解 5.5硝化 5.6氯化 5.1 电解 5.1.1 电解过程 电流通过电解质溶液或熔融电解质时，在两个电极 上所引起的化学变化，称为电解。电解过程中能量变化的 特征是电能转变为电能产物蕴藏的化学能。 电解在工业生产中有广泛的应用。许多有色金属（钠、 钾、镁、铅等）和稀有金属（锆等）的冶炼，金属铜、锌、 铅等的精炼，许多基本化学工业产品(氢、氧、氯、烧碱、 过氧化氢等)的制备以及电镀、抛光、阳极氧化等都是通 过电解来实现的。 食盐溶液电解是化学工业中最典型的电解反应例子之 一。食盐电解可以制得氢氧化钠、氯气、氢气等产品。目 前国内常用的电解食盐方法有隔膜法和水银法两种。 5.1.2食盐电解生产过程 电解食盐的简要工艺流程如图5-l所示。 首先溶化食盐，精制盐水，除去杂质，送电解工段。在向电解槽 送电前，应先将电解槽按规定的液面高度注入盐水，此时盐水液面超 过阴极室高度，整个阴极室浸在盐水中。通直流电后，带有负电荷的 氯离子向石墨阳极运动，在阳极上放电后成为不带电荷的氯原子，并 结合成为氯分子从盐水液面逸出而聚集在盐水上方的槽盖内，由氯气 排出管排出，送住氯气干燥、压缩工段；带有正电荷的氢离子向铁丝 网袋阴极运动，通过附在阴极网袋上的隔膜，在阴极铁丝网上放电后， 成为不带电荷的氢原子，并结合成为氢分子而聚集于阴极空腔内，氢 气由氢气排出管排出，送往氢气干燥、压缩工段。 立式隔膜电解槽生产的碱液约含碱11％，而且含有氯化钠和大量 的水。为此要经过蒸发浓缩工段将水分和食盐除掉，生成的浓碱液再 经过熬制即得到固碱或加工成片碱。水银法生产的碱液浓度为45%左 右，可直接送往固碱工段。将浓熔融烧碱再进行电解可得到金属钠。 电解产生的氢气和氯气，由于含有大量的饱和水蒸气和氯化氢气 休，对设备的腐蚀性很强，所以氯气要送往干燥工段经硫酸洗涤，除 掉水分，然后送入氯气液化工段，以提高氯气的纯度；氢气经固碱干 燥，压缩后送往使用单位。 5.1.3 电解槽 电解盐水的主要设备是电解槽。 立式隔膜电解槽由阴极箱、浇铅阳极组、槽盖和槽底 四个部分组成。阴极箱的外壳是用钢板焊成的正方形框。 在阴极箱的外壳内焊连着用铁丝编织的阴极、箱壳与阴极 之间构成多网袋形的整体空腔，整个阴极网空腔的外表上 附有一层石棉纤维的隔膜。阴极箱外壁上焊有铜板，用以 连接电源的负极。在阴极箱空腔的上方引接出氢气排出管， 让阴极箱空腔的下部引接出碱液流出管。 阳极由许多块石墨板分两排组成，石墨板的底部铸在 铅层中，石墨板间的距离要求准确，使阴阳极互相间隔， 均匀安装，在铅层中铸有铜板，用以连接电源的正极。 近年来金属阳极逐渐被广泛应用。金属阳极是采用表 层涂有金属镣的金属钛制成的金属条，编织成两排与阴极 网袋形相似的阳极，但在阳极网袋上没有石棉纤维隔膜， 并引出铜板用以连接电源的正极，金属阳极比石墨阳极