烧碱生产工艺及流程.doc

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烧碱（学名氢氧化钠）是可溶性的强碱。

纯碱（学名碳酸钠）实际上是个盐，由于它在水中发生水解作用而使溶液呈碱性，再由于它和烧碱有某些相似的性质，所以它与烧碱并列，在工业上叫做“两碱”。

烧碱和纯碱都易溶于水，呈强碱性，都能提供Na+离子。

这些性质使它们被广泛地用于制肥皂、纺织、印染、漂白、造纸、精制石油、冶金及其他化学工业等各部门中。

普通肥皂是高级脂肪酸的钠盐，一般是用油脂在略为过量的烧碱作用下进行皂化而制得的。

如果直接用脂肪酸作原料，也可以用纯碱来代替烧碱制肥皂。

印染、纺织工业上，也要用大量碱液去除棉纱、羊毛等上面的油脂。

生产人造纤维也需要烧碱或纯碱。

例如，制粘胶纤维首先要用18～20％烧碱溶液（或纯碱溶液）去浸渍纤维素，使它成为碱纤维素，然后将碱纤维素干燥、粉碎，再加

最后用稀碱液把磺酸盐溶解，便得到粘胶液。

再经过滤、抽真空（去气泡），就可用以抽丝了。

精制石油也要用烧碱。

为了除去石油馏分中的胶质，一般在石油馏分中加浓硫酸以使胶质成为酸渣而析出。

经过酸洗后，石油里还含有酚、环烷酸等酸性杂质以及多余的硫酸，必须用烧碱溶液洗涤，再经水洗，才能得到精制的石油产品。

在造纸工业中，首先要用化学方法处理，将含有纤维素的原料（如木材）与化学药剂蒸煮制成纸浆。

所谓碱法制浆就是用烧碱或纯碱溶液作为蒸煮液来除去原料中的木质素、碳水化合物和树脂等，并中和其中的有机酸，这样就把纤维素分离出来。

在冶金工业中，往往要把矿石中的有效成分转变成可溶性的钠盐，以便除去其中不溶性的杂质，因此，常需要加入纯碱（它又是助熔剂），有时也用烧碱。

例如，在铝的冶炼过程中，所用的冰晶石的制备和铝土矿的处理，都要用到纯碱和烧碱。

又如冶炼钨时，也是首先将精矿和纯碱焙烧成可溶的钨酸钠后，再经酸析、脱水、还原等过程而制得粉末状钨的。

在化学工业中，制金属钠、电解水都要用烧碱。

许多无机盐的生产，特别是制备一些钠盐（如硼砂、硅酸钠、磷酸钠、重铬酸钠、亚硫酸钠等等）都要用到烧碱或纯碱。

合成染料、药物以及有机中间体等也要用到烧碱或纯碱。

烧碱生产工艺

片碱即片状烧碱，是氢氧化钠的一种别名，氢氧化钠在工业上被称作工业碱、烧碱、苛性碱等，按存在形态可分为液碱、片碱、固碱、粒碱。

其中片碱、固碱、粒碱是固体氢氧化钠的三种形态。

如下图，依次是片碱固碱粒碱：

1.碱液从32%浓缩至61%，这个阶段在降膜蒸发器中进行。

加热源采用中压蒸汽及二次蒸汽,并在真空下蒸发。

2.61%碱液再通过降膜浓缩器,以熔融盐为热载体,在常压下将碱液浓缩成熔融碱,再经片碱机制成片状固碱（传说中的熔盐法）。

质量分数为32%的离子膜法烧碱经Ⅰ效蒸发器（真空、二次蒸汽）浓缩到47%,经碱泵并与Ⅱ效蒸发器的蒸汽冷凝水换热后,进入Ⅱ效蒸发器进一步浓缩至61%,并由碱泵将61%碱打入最终浓缩器,用熔盐加热浓缩至98%～99%,再经片碱机制成片状固体烧碱。

自电厂来的1MPa的饱和蒸汽进入Ⅰ效蒸发器,冷凝液与Ⅰ效碱换热后进入循环水池,作为软水的补充,Ⅱ效产生的二次蒸汽与终浓缩产生的二次蒸汽进入Ⅰ效蒸发器作为热源,蒸发32%碱液。

415～430℃的熔盐由熔盐泵送入熔盐炉经加热后进入最终浓缩器,作为热源将碱蒸发至98%～99%,并最终回至熔盐罐,循环使用。

熔盐炉系统是一个密闭循环加热的系统,通过燃炉上方点火头用天然气加热内外盘管使熔盐升温,熔盐通过泵周而复始地在系统中循环,由于和外界隔离,最大限度地减少了熔盐的分解变质。

在生产中初次加热熔盐应注意以下几点。

（1）熔盐熔点在143℃左右,所有熔盐管线应有蒸汽伴热,最好同时采用电伴热,以防止熔盐在管线中凝固。

（2）在熔盐梯度升温过程中,要仔细检查熔盐阀的伴热,熔盐在整个系统中进行大循环时,尤其注意小循环回流阀不能关死,必须回转一圈,以防止熔盐阀结死。

（3）由于熔盐为混合物,密度不很均匀,而且初次加热熔化,熔盐中的水分含量较高,因此在熔盐循环过程中,要充分关注泵的电流,如果泵电流波动较大,而且持续时间较长,应立即停泵检查,找出问题原因。

正常情况下,泵的电流会有波动,但波动的范围不大,随着熔盐温度的升高,泵电流会逐渐降低且趋于平稳。

片碱为基本化工原料，广泛用于造纸、合成洗涤及肥皂、粘胶纤维、人造丝及绵织品等轻纺工业方面，农药、染料、橡胶和化学工业方面、石油钻探，精炼石油油脂和提炼焦油的石油工业，以及国防工业、机械工业、木材加工、冶金工业，医药工业及城市建设等方面。

还用于制造化学品、纸张、肥皂和洗涤剂、人造丝和玻璃纸，加工铝矾土制氧化铝，还用于纺织品的丝光处，水处理等。

离子膜烧碱工艺流程图解析离子膜烧碱生产工艺来源：

【中国化工网】2010-6-4字体大小：

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　　当化学反应涉及酸碱等物质时，ph值往往是反应过程中一个主要的工艺变量。

离子膜烧碱研究报告显示：

量溶液的ph值时，在实验室一般采用酸碱指示法，在工业过程中，则采用电位滴定法。

在用离子膜电解生产烧碱的过程中，尤其是在盐水淡化之前，在制作离子膜烧碱时，ph值的测量是很重要的。

离子膜烧碱工艺流程图解析离子膜烧碱生产工艺

1、离子膜电解工艺流程

以原盐为原料，从离子膜电解槽流出的淡盐水经过脱氯塔，脱去氯气，进入盐水饱和槽制成饱和盐水;而后在反应器中再加入naoh、na2co3及baci2等;从反应器出来的盐水进入澄清槽澄清。

但是从澄清槽出来的一次盐水还有一些悬浮物，这对盐水二次精制的螯合树脂塔将产生不良影响（一般要求盐水中的悬浮物少于1mg/l）。

因此，盐水需要经过过滤，再经过螯合树脂塔，除去其中的钙、镁等金属离子，加到离子膜电解槽的阳极室;与此同时，纯水和液碱一同进入阴极室。

通入直流电后，在阳极室产生氯气和淡盐水，经过分离器分离。

氯气输送到氯气总管;淡盐水中naci含量一般为200-220g/l，经脱氯塔去盐水饱和槽。

在电解槽的阴极室产生氢气和30-35%的液碱，同样也经过分离器。

氢气输送到氢气总管;30-35%的液碱可以作为商品出售，也可以送到蒸发装置，使之浓缩到50%。

　　a、过滤盐水的ph值控制及orp测量

为了保证进电解槽盐水ph值的稳定，有的工艺采用在过滤盐水中加入一定量盐酸的方法，将过滤盐水的ph值控制在10±0.5。

盐水orp的值反应盐水中游离氯的含量。

为了防止游离氯进入螯合树脂塔，在过滤盐水管路中，设置了orp检测装置。

根据orp的高低，决定亚硫酸钠的加入量。

　　b、淡盐水ph值控制及orp测量

电解过程中产生的淡盐水，含有一定数量的游离氯。

这部分游离氯对设备、管道的腐蚀非常严重，必须清除。

根据次氯酸在低ph值情况下，有利于向氯气脱析方向转变这一特性，在淡盐水中加入一定量盐酸，使它的ph值控制在1.25~1.5之间，以利于去除游离氯。

淡盐水经真空脱氯或空气吹除，再加亚硫酸钠，以进一步去除游离氯。

　　2、ph值测量的重要性

　本装置的物料分析主要有酸度（ph值）、氧化还原电位（orp）、浓度以及钙、镁离子含量。

这些参数在生产过程中起着非常重要的作用。

比如，精盐水的酸碱度。

以及钙、镁离子的浓度，直接关系到离子膜的工作状态和寿命，也是产量和产品成本核算的重要依据。

为此，一定要保证各台分析仪的测量精确度及可靠性。

　　3、应用难点

上海氯碱化工有限公司电化厂四车间离子膜电解生产烧碱中，淡盐水要根据其ph值加亚硫酸钠，因此该ph值的测量和控制对产量与质量的提高具有很重要的意义。

该装置共有两台ph计：

脱氯前为301信号，脱氯后为303信号。

原2套ph计在引进时采用某日本厂商的产品，由于ph电极的性能不能满足生产工艺的实际需要，从开车起一直不能投入使用，故弃置不用，只能靠车间分析室不断取样得到数据。

这样做，不但时效性差，而且分析误差大，不能对亚硫酸钠进行自动加料控制。

而人工加料控制不但劳动强度大，而且ph值难以得到稳定的控制，影响了产品的质量。

过去ph电极用得不好的原因有：

（1）301信号测量点由于cio4-离子含量较高，达700-800mg/l。

由于cio4-离子会和kci反应生成不溶性的化合物，而氯化银电极会进一步与溴化物、碘化物、氰化物特别是硫化物反应，生成胱氨酸或半胱氨酸。

由于硫化银在隔膜上会生成黑色沉淀，由此导致响应时间增加和电极电位的重复性变差（直接导致ph测量误差），同时也使隔膜阻抗增加好几倍。

（2）测量点ph值很低，一般在1.9左右，由于ph值在2以下和12以上时均难以测量，因此测量误差大。

在强酸介质中，由凝胶层吸收的酸分子导致凝胶层中氢离子活度的增加。

故在很低的ph值下，会产生酸度误差，即产生虚假的高ph值。

（3）测量点温度较高，一般在90°c左右。

这不仅对ph电极提出了极大的挑战（因为90°c的高温会大大缩短ph电极的寿命），而且，如果取样后在分析室测ph值，由于同样的介质在不同温度下的ph值是不同的，用分析室测得的ph值来控制流程中亚硫酸钠的加入量会产生较大的误差。

（4）测量点在泵的出口，压力波动大，这样会加速电极反渗透，影响ph电极电位的正常建立，缩短电极寿命。

（5）被测介质腐蚀性强。

　　二、梅特勒-托利多的在线ph检测系统

　针对上述原因，梅特勒-托利多公司为用户选用了由ha465-50-90-t-s7电极、inflow764-22/-56护套组成的测量系统，成功地解决了在线测量的要求。

　　1、电极

这种电极采用了双盐桥结构，选用viscolyt参比电解液（一种含高分子粘度的参比溶液），并采用三陶瓷隔膜。

ph值的测量范围为0~14，温度范围为0-130°c。

这种ph电极的特点为：

（1）viscolyt参比电解液不会和被测介质发生化学反应，使参比液与被测溶液隔开;而双盐桥结构也可隔离游离氯对参比电极电位的干扰，保证参比电极电位的稳定。

（2）三陶瓷隔膜适当加快了参比电解液的流速，确保电解液外流稳定，使读数更加精确。

（3）在使用时保持正压2bar左右，既可防止氯气影响电极电位，又可限制被测介质的反渗透。

　　2、护套

护套用来保护电极不受外界冲击，并将电极固定在测量点上。

由于常用的护套材料不锈钢无法抵挡氯气等物质的腐蚀，因此选用了了溶性聚四氟乙烯制成测量室的护套inflow764-22/-56。

　　3、变送器

针对在化工/石化行业中的危险区域使用的防爆要求，可使用本安型的变送器2100/2xh或2220x。

　　三、应用效果

原来使用的电极寿命仅为一星期，而使用梅特勒-托利多公司的ha465双盐桥电极后，两年来仅换过三支电极。

梅特勒-托利多产品的应用保证了测量精确度，使亚硫酸钠自动加料控制得以实现，提高了劳动生产率和产品质量，减少了工人的维护工作量，因此得到用户的好评。

离子膜法制烧碱的生产工艺综述

离子膜法制烧碱是烧碱生产工艺的常用制法之一，但是在目前烧碱生产工艺中所见的比例并不是很大，所以我们必须仔细的熟悉一下子膜法制烧碱的工艺特点

1.离子膜法碱液蒸发的特点

1.1流程简单，简化设备，易于操作

由于离子膜碱液仅含有极微量的盐，所以，在其整个蒸发浓缩过程中，即使是生产99%的固碱，也无须除盐。

这就是极大的简化了流程设备，即隔膜碱蒸发必须有的除盐的设备及工艺工程都被取消，而且，由于在蒸发过程中没有盐的析出，也就很难发生管道阻塞，系统打水问题，使操作轻易进行。

1.2浓度高，蒸发水量少，蒸汽消耗低

离子膜法碱液的浓度高，一般在30%～33%，比隔膜法碱液的10%～11%要高很大，因而大量的减少了浓缩所用的蒸汽。

若以32%的碱液为例，假如产品的浓度为50%，则每吨50%的成品碱需蒸出水量为：

而隔膜法电解碱液若同样浓缩到50%，则一般要蒸出6.5t的水量。

也就是