模块四纯碱与烧碱生产项目十二电解法生产烧碱无机化工生产技术.pptxVIP

模块四纯碱与烧碱生产

项目十二电解法生产烧碱

任务二认识离子交换膜法电解制烧碱;电解法生产烧碱在制得烧碱的同时还生产氯气和氢气，所以工业上电解法生产烧碱也称氯碱工业。

它是基础化学工业之一，它的产品烧碱和氯气在国民经济中占有重要地位，广泛用于纺织工业、轻工业、冶金和有色冶金工业、化学工业和石油化学工业等部门。

电解法生产烧碱，根据电解槽结构、电极材料和隔膜材料的不同可分为水银法、隔膜法和离子交换膜法。;电解法生产烧碱除原料易得、生产流程较短外，主要有以下三个特点。

①能耗高电解法生产烧碱的主要能耗是电能，其耗电量仅次于电解法生产铝。

②氯与碱的平衡电解法制烧碱所得到的烧碱与氯气的产品的质量比恒定为1:0.88，但一个国家或地区对烧碱和氯气的需求量，是随着化工产品生产的变化而变化的。

③腐蚀和污染严重;;;离子交换膜法制烧碱与传统的隔膜法相比，有如下优点。

①投资省、②出槽碱液NaOH浓度高、③能耗低

④碱液质量好、⑤氯气及氢气纯度高、⑥无污染

离子膜法电解制碱虽有上述诸多优点，但也存在如下不足。

①离子膜法制碱对盐水质量的要求远远高于隔膜法，因此要增加盐水的二次精制。

②离子膜本身的造价也非常昂贵，容易损坏。;图12-6离子膜法电解制碱原理示意图;;1．离子交换膜

离子膜法氯碱生产工艺对离子膜性能的要求如下。

①能始终保持良好的电化学性能和较好的机械强度和柔韧性。

②具有较低的膜电阻，以降低电解能耗。

③具有较高的离子选择透过性。离子膜只允许阳离子通过，不允许阴离子通过，否则会影响碱液的质量及氯气的纯度。;离子交换膜的性能由离子交换容量(IEC)、含水率、膜电阻这三个主要特性参数决定。

离子交换容量(IEC)以膜中每克干树脂所含交换基团的摩尔数表示。含水率是指每克干树脂中的含水量，以百分率表示。膜电阻以单位面积的电阻表示，单位是Ω/m2。

上述各种特性相互联系又相互制约。如为了降低膜电阻，应提高膜的离子交换容量和含水率。但为了改善膜的选择透过性，却要提高离子交换容量而降低含水率。;根据离子交换基团的不同，可分为全氟磺酸膜、全氟羧酸膜以及全氟羧酸磺酸复合膜。

全氟磺酸膜酸性强，亲水性好，含水率高，电阻小，化学稳定性好。

全氟羧酸膜一种弱酸性和亲水性小的膜，含水率低，膜内的固定离子浓度较高，但膜的电阻较大。

全氟羧酸磺酸复合膜一种性能比较优良的离子膜，兼有羧酸膜和磺酸膜的优点。;2．离子交换膜电解槽

目前，工业生产中使用的离子膜电解槽形式很多，不管是哪一种槽型，每台电解槽都是由若干电解单元组成，每个电解单元均包括阳极、离子交换膜和阴极三个部分。

根据供电方式的不同，离子膜电解槽分为单极式和复极式两大类，如图12-7所示。;图12-7一组单极槽与复极槽的直流电供电方式示意图;表12-2单极槽与复极槽的性能比较;(1)MGC单极式电解槽

MGC单极式电解槽由6个部件组成，端板和拉杆、带有导管的阳极组件、带有导管的阴极组件、铜电流分布器、密封垫圈组件及槽间联接铜排。

其装配图如图12-8所示。;图12-8MGC单极式电解槽装配图;(2)旭化成复极式电解槽

旭化成复极式电解槽是我国最早引进、使用较为广泛的一种离子膜电解槽。该电解槽由单元槽、总管、挤压机、油压装置四大部分组成，其外形构造及组装见图12-9所示。;图12-9旭化成复极式电解槽;3．操作条件

离子膜电解槽的操作关键是使离子膜能够长期稳定地保持较高的电流效率和较低的槽电压，进而稳定直流电耗，延长离子膜的使用寿命，不因误操作而使膜受到严重损害，同时也能提高成品质量。

(1)盐水质量离子膜法制碱技术中，进入电解槽的盐水质量是这项技术的关键，其对离子膜的寿命、槽电压、电流效率及产品质量有着重要的影响。

其中对膜的影