第5章氯堿生產(chǎn)技術(shù)

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1、知識(shí)目標(biāo)l掌握離子膜法電解食鹽水溶液的基本原理及離子膜法的生產(chǎn)工藝流程l理解理論分解電壓及槽電壓、電壓效率和電流效率等概念。l了解氯堿工業(yè)及產(chǎn)品用途及腐蝕性物料的儲(chǔ)運(yùn)與防護(hù)。能力目標(biāo)l能夠進(jìn)行燒堿生產(chǎn)工藝條件的分析、判斷和選擇。l閱讀和繪制燒堿生產(chǎn)工藝流程圖第五章氯堿生產(chǎn)技術(shù)第一節(jié)概述查一查氯堿工業(yè)及產(chǎn)品的性質(zhì)、規(guī)格和用途一、氯堿工業(yè)及產(chǎn)品的性質(zhì)、規(guī)格和用途氯堿工業(yè)是基本化學(xué)工業(yè)之一，它的產(chǎn)品燒堿和氯氣在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，廣泛用于造紙、紡織、肥皂、煉鉛、石油、合成纖維、橡膠等工業(yè)部門。二、氯堿的生產(chǎn)方法氯堿工業(yè)的核心是電解，電解方法有

2、隔膜法，水銀法、離子交換膜法。知識(shí)鏈接氫氧化鈉對環(huán)境的影響健康危害：本品有強(qiáng)烈刺激和腐蝕性。粉塵或煙霧刺激眼和呼吸道，腐蝕鼻中隔；皮膚和眼直接接觸可引起灼傷；誤服可造成消化道灼傷，粘膜糜爛、出血和休克。危險(xiǎn)特性：本品不會(huì)燃燒，遇水和水蒸氣大量放熱，形成腐蝕性溶液。與酸發(fā)生中和反應(yīng)并放熱。具有強(qiáng)腐蝕性。??燃燒(分解)產(chǎn)物：可能產(chǎn)生有害的毒性煙霧。應(yīng)急處理處置方法一、泄漏應(yīng)急處理?隔離泄漏污染區(qū)，周圍設(shè)警告標(biāo)志，建議應(yīng)急處理人員戴好防毒面具，穿化學(xué)防護(hù)服。不要直接接觸泄漏物，用潔清的鏟子收集于干燥凈潔有蓋的容器中，以少量加入大量水中，調(diào)節(jié)至中

3、性，再放入廢水系統(tǒng)。也可以用大量水沖洗，經(jīng)稀釋的洗水放入廢水系統(tǒng)。如大量泄漏，收集回收或無害處理后廢棄。二、防護(hù)措施呼吸系統(tǒng)防護(hù)：必要時(shí)佩帶防毒口罩。眼睛防護(hù)：戴化學(xué)安全防護(hù)眼鏡。防護(hù)服：穿工作服(防腐材料制作)。手防護(hù)：戴橡皮手套。其它：工作后，淋浴更衣。注意個(gè)人清潔衛(wèi)生。三、急救措施皮膚接觸：立即用水沖洗至少15分鐘。若有灼傷，就醫(yī)治療。眼睛接觸：立即提起眼瞼，用流動(dòng)清水或生理鹽水沖洗至少15分鐘?；蛴?%硼酸溶液沖洗。就醫(yī)。吸入：迅速脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。必要時(shí)進(jìn)行人工呼吸。就醫(yī)。食入：患者清醒時(shí)立即漱口，口服稀釋的醋或檸檬汁，就醫(yī)。

4、?滅火方法：霧狀水、砂土。隔膜法是在電解槽陰極室與陰極室之間設(shè)有多孔滲透性的隔層，它能阻止陽極產(chǎn)物與陰極產(chǎn)物混合，但不妨礙陰、陽離子的自由遷移。隔膜法所采用的陽極是石墨陽極或金屬陽極，陰極材料為鐵，隔膜常用石棉或石棉摻入氟樹脂的改良性石棉隔膜。在陽極是引出氯氣，陰極室引出氫氣和含食鹽的燒堿溶液。水銀法包括電解和解汞兩部分。電解室中沒有隔膜，陽極用石墨或金屬陽極，陰極則用汞。在陽極上析出氯，在陰極上Na+18放電與汞生成鈉汞齊。將鈉汞齊從電解室引入解汞室分解并與水生成氫氣和燒堿。生成的汞送回電解室循環(huán)利用。該法特點(diǎn)是燒堿濃度高、質(zhì)量好、生產(chǎn)成

5、本低，曾獲得廣泛應(yīng)用；缺點(diǎn)是汞對環(huán)境的污染，現(xiàn)已趨于淘汰，我國于1999年淘汰此法。離子交換膜法是選用具有選擇透過性的陽離子交換膜將陽極室和陰極室隔開。在陽極上和陰極上發(fā)生的反應(yīng)與一般隔膜法電解相同。Na+在電場的作用下伴隨水分子透過離子交換膜移向陰極室，但不允許Cl-透過。因此，在陽極室得到純度較高的燒堿溶液。離子交換膜電解法的優(yōu)點(diǎn)是：膜具有選擇透過性，只允許正離子通過；電解液濃度高，目前電解液中燒堿含量32%~35%左右；產(chǎn)品質(zhì)量好不含石棉等其他雜質(zhì)，濃縮至50%的離子膜燒堿，其氯化鈉含量仍小于5.0×10-5；電流效率高，即使在較大的

6、電流密度下，也能保持低電耗?，F(xiàn)代氯堿工業(yè)中此方法的應(yīng)用日益普及。美國離子膜法生產(chǎn)能力已達(dá)80%以上；日本已達(dá)100%。三、氯堿工業(yè)的特點(diǎn)氯堿工業(yè)的特點(diǎn)除原料易得、生產(chǎn)流程較短外，主要還有三個(gè)突出問題。1．能源消耗大氯堿生產(chǎn)的耗電量僅次于電解法生產(chǎn)鋁，按照目前國內(nèi)生產(chǎn)水平，每生產(chǎn)1噸100％燒堿需耗電2580度，耗汽5噸，總能耗折標(biāo)準(zhǔn)煤為1.815噸。1988年我國氯堿工業(yè)用電量占全國發(fā)電量的1.5%。因此，電力供應(yīng)情況和電價(jià)對氯堿產(chǎn)品的生產(chǎn)成本影響很大。重視選用先進(jìn)工藝，提高電解槽的電能效率和堿液蒸發(fā)熱能的利用率，以降低燒堿的電耗和蒸汽消耗

7、，始終是氯堿生產(chǎn)企業(yè)的一項(xiàng)核心工作。2．氯與堿的平衡電解食鹽水溶液時(shí)，按固定質(zhì)量比例（1：0.85）同時(shí)產(chǎn)出燒堿和氯氣兩種產(chǎn)品。在一個(gè)國家和地區(qū)，對燒堿和氯氣的需求量不一定符合這一比例。因此就出現(xiàn)了燒堿和氯氣的供求平衡問題。在一般情況下，發(fā)展中國家在工業(yè)發(fā)展初期用氯量比較小，由于氯氣不宜長途運(yùn)輸，所以總是以氯氣的需要量來決定燒堿的產(chǎn)量，因此往往會(huì)出現(xiàn)燒堿短缺的現(xiàn)象。在石油化工和基本有機(jī)原料發(fā)展較快的國家和地區(qū)，氯的用量就較大，因此就出現(xiàn)燒堿過剩?？傊疅龎A和氯氣的平衡問題始終是氯堿工業(yè)發(fā)展中的一個(gè)恒定的矛盾。3．腐蝕和污染氯堿產(chǎn)品如燒堿、鹽酸

8、等均具有強(qiáng)腐蝕性，在生產(chǎn)過程中使用的原料如石棉、汞和所產(chǎn)生的含氯廢氣都可能對環(huán)境造成污染，因此防止腐蝕和三廢處理也一直是氯堿工業(yè)的努力方向。第二節(jié)食鹽水溶液電解的基本原理一、法拉