氯堿的生產(chǎn)技術(shù).doc

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1、1、生產(chǎn)現(xiàn)狀氯堿，即氯堿工業(yè)，也指使用飽和食鹽水制氯氣氫氣燒堿的方法。工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來制取NaOH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)。氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，它的產(chǎn)品除應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)本身外，還廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)、紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)以及公用事業(yè)。中國的氯堿工業(yè)主要采用隔膜法和離子膜交換法兩種生產(chǎn)工藝。氯堿工業(yè)的主要產(chǎn)品包括燒堿、聚氯乙烯（PVC）、氯氣、氫氣等。氯堿產(chǎn)品主要用于制造有機化學(xué)品、造紙、肥皂、玻璃、化纖、塑料等領(lǐng)域?！　〗陙恚袊葔A工業(yè)迅速發(fā)展，原有氯

2、堿企業(yè)紛紛擴大了生產(chǎn)能力，一些新的企業(yè)也相繼投產(chǎn)，產(chǎn)能快速提升，氯堿工業(yè)呈現(xiàn)出加速向規(guī)?；?，高技術(shù)含量方面發(fā)展的態(tài)勢。中國氯堿工業(yè)在產(chǎn)能迅速提升的同時，技術(shù)也獲得了長足發(fā)展，規(guī)?；b置增多，裝置技術(shù)水平提高，中國氯堿工業(yè)呈規(guī)模化、高技術(shù)化發(fā)展態(tài)勢。2、生產(chǎn)方法比較（原料來源、催化劑性能，安全、環(huán)保分析，經(jīng)濟性分析）A，隔膜法：隔膜法電解是目前電解法生產(chǎn)燒堿最主要的方法之一，所謂隔膜法是指在陽極與陰極之間設(shè)置隔膜，把陰、陽極產(chǎn)物隔開。隔膜是一種多孔滲透性隔層，它不妨礙離子的遷移和電流通過并使它們以一定的速度流向陰極，但可以組織OH-向

3、陽極擴散，防止陰、陽極產(chǎn)物間的機械混合。目前，工業(yè)上用的較多的是立式隔膜電解槽。陽極用石墨或金屬，陰極用鐵絲網(wǎng)或沖孔鐵板。當(dāng)輸入直流電進行電解后，食鹽水溶液中的部分氯離子在陽極上失去電子生成氯氣并逸出。陽極溶液中剩下的鈉離子隨溶液一同向陰極遷移，流入陰極的電解液，其中的氫離子在陰極得到電子生成氫氣自電解槽陰極室逸出。由于氫離子不斷放電析出氫氣，從而進一步促使水電離。溶液中所剩的氫氧根離子與鈉離子形成堿溶液，與未電解的氯化鈉溶液一起不斷自電解槽中排出。新鹽水不斷得到補充，在電解槽的陽極室進行連續(xù)生產(chǎn)。B.離子交換膜法　在電解槽中，用陽

4、離子交換膜把陽極室和陰極室隔開。陽離子交換膜跟石棉絨膜不同，它具有選擇透過性。它只讓Na+帶著少量水分子透過，其它離子難以透過。電解時從電解槽的下部往陽極室注入經(jīng)過嚴(yán)格精制的NaCl溶液，往陰極室注入水。在陽極室中Cl-放電，生成C12，從電解槽頂部放出，同時Na+帶著少量水分子透過陽離子交換膜流向陰極室。在陰極室中H+放電，生成H2，也從電解槽頂部放出。但是剩余的OH-由于受陽離子交換膜的阻隔，不能移向陽極室，這樣就在陰極室里逐漸富集，形成了NaOH溶液。隨著電解的進行，不斷往陽極室里注入精制食鹽水，以補充NaCl的消耗；不斷往陰

5、極室里注入水，以補充水的消耗和調(diào)節(jié)產(chǎn)品NaOH的濃度。所得的堿液從陰極室上部導(dǎo)出。因為陽離子交換膜能阻止Cl-通過，所以陰極室生成的NaOH溶液中含NaCl雜質(zhì)很少。用這種方法制得的產(chǎn)品比用隔膜法電解生產(chǎn)的產(chǎn)品濃度大，純度高，而且能耗也低，所以它是目前最先進的生產(chǎn)氯堿的工藝。C.水銀電解法：種電解方法，利用流動的水銀層作為陰極，在直流電作用下使電解質(zhì)溶液的陽離子成為金屬析出，與水銀形成汞齊，而與陽極的產(chǎn)物分開。在氯堿工業(yè)中，利用水銀電解槽電解食鹽水溶液，生產(chǎn)高純度燒堿（氫氧化鈉）、氫氣和氯氣，首先于1897年在英國柴郡的朗科恩和美國

6、實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。①可在較高的電流密度下運轉(zhuǎn)；②不需蒸發(fā)，直接生產(chǎn)50％或73％人造絲級高純度燒堿（含氯化鈉在50ppm以下）;③電耗較高;④需用固體食鹽作原料;⑤汞的流失會造成環(huán)境污染。現(xiàn)代水銀電解槽一般在8000～15000A/m2電流密度下運轉(zhuǎn)，最大電流負(fù)荷達450kA。電流效率為96％～98％；汞齊含鈉量為0.2％～0.5％（質(zhì)量）。淡鹽水的濃度為260g/l左右。水銀電解法要求高純度的鹽水,雜質(zhì)中鎂（最大1.0ppm）、鈣(最大10ppm)和鐵(最大0.1ppm)的含量均應(yīng)嚴(yán)格控制，重金屬釩、鉬、鈦、錳、鎢等的總量應(yīng)小于0.

7、01ppm,以防止產(chǎn)生不易流動的高汞齊（或稱汞渣）。若陰極水銀薄層破裂，則裸露的鋼底板上會生成氫氧化鈉并放出氫氣，與陽極生成氯氣構(gòu)成爆炸混合物?！　∷y法氯堿廠多數(shù)以精制鹽作原料。有的氯堿廠既有隔膜法生產(chǎn)裝置，又有水銀法生產(chǎn)裝置，特點是利用隔膜法堿液蒸發(fā)器分離出來的優(yōu)質(zhì)回收鹽，供水銀法使用。離子膜法制得的產(chǎn)品比用隔膜法電解生產(chǎn)的產(chǎn)品濃度大，純度高，而且能耗也低，所以它是目前最先進的生產(chǎn)氯堿的工藝。而水銀電解法電耗較高，汞的流失會造成環(huán)境污染。故采用離子膜進行生產(chǎn)。溫度對離子膜性能的影響在電流密度一定的情況下，溫度上升會使陰極側(cè)離子膜

8、的孔隙增大，從而提高鈉離子的遷移率，即提高電流效率。當(dāng)電流密度下降時，為了取得最高的電流效率，槽溫必須相應(yīng)降低，但不能太低。溫度過低，膜內(nèi)的—COO—與Na+結(jié)合，生成—COONa，使得離子交換容量下降。同時，陰極側(cè)的膜因得不到水合鈉