氯碱化工装置工艺流程简介、损伤模式分布流程图.pdfVIP

GB/T33578.3—××××

附录A

（资料性）

氯碱化工装置工艺流程简介

A.1概述

工业上采用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取氢氧化钠（NaOH）、氯气（Cl2）和氢气（H2），

并以它们为原料生产一系列化工产品，如氯乙烯/聚氯乙烯（PVC），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。主要有3种工艺：隔膜法，双电解池法，水银电解池法。离子

交换膜法制碱技术，具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波

动、能耗低、污染小等优点，是我国氯碱工业主要采用的工艺方法。

A.2基本原理

A.2.1盐水精制原理

盐水精制的基本办法是先采用化学法使主要离子杂质形成固体，然后通过物理方法（漂浮、沉

淀、过滤）与其他机械杂质一同分离。进一步采用离子交换的方法除去阴离子杂质。对于阴离子杂

质硫酸根，除采用化学沉淀法外，也可采用膜分离和相分离技术单独除去阴离子杂质。对于I-、ClO3-、

3-

AlO3等杂质，也需要特殊技术除去。

一次盐水离子去除原理：Ca2+通过添加NaCO去除，Mg2+通过添加NaOH去除。合格一次精

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制盐水指标为，NaCl浓度310g/L-315g/L，温度55℃-60℃，pH值8-9。

二次盐水精制是对一次精制盐水，进一步在螯合树脂塔中通过离子交换吸附作用，进一步去

除Ca2+、Mg2+的过程。

螯合树脂塔中是苯乙烯共聚体的螯合树脂，对2价金属离子具有强烈吸附作用。经过一次盐水

精制，溶液中剩余的杂质主要为2价的Ca2+、Mg2+。因此二次盐水精制中通过螯合树脂塔对2价金

属离子的吸附作用来进一步去除Ca2+、Mg2+。树脂是螯合结构，可以用盐酸进行解吸，在用氢氧化

钠将其转换成钠型后重复使用。

A.2.2离子膜工作原理

离子膜法电解食盐水制造氢氧化钠（NaOH）、氯气（Cl2）和氢气（H2）的生产工艺是采用阳

离子交换膜作为阴阳极分隔体进行的电解操作，阳离子交换膜是由全氟磺酸层和全氟羧酸层复合而

-+

成，面向阴极室的羧酸层较薄，排斥OH，对Na有高度选择性，主要影响膜的电流效率；面向阳

极室的羧酸层较厚，主要起机械加固作用，对膜的电压起到关键性控制作用。当离子交换膜处在直

流电产生的电场工作状态时，盐水（阳极液）中的Na+从一个固定负载荷（-SO3-）向下一个固定负

电荷迁移，Na+-

以这种方式从电槽阳极室向阴极室迁移，同时伴随着HO分子的大量迁移，而Cl、

2

--

OH受同离子相斥的作用被分别排斥在阳极室和阴极室中，从而达到OH不从阴极室迁移到阳极室

而降低电流效率，Cl-不从阳极室迁移到阴极室而污染产品，从而制备出优级品烧碱。

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A.3工艺流程

A.3.1典型工艺流程概述

按照我国氯碱化工主要采用的离子膜法电解饱和氯化钠溶液的工艺流程，图A.1是氯碱化工基

于离子膜法的典型工段工艺流程图，主要包括NaCl一次与二次盐水精制、NaCl电解生成H2、Cl2

与NaOH、氢气处理与氯气处理、H2、Cl2合成氯化氢气体及盐酸、NaOH溶液蒸发形成固体NaOH