离子膜烧碱法的工艺流程Word下载.docx

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烧碱溶液能与多种物质反应，对动植物组织有强烈的腐蚀作用。

a.NaOH的强碱性,能使蓝紫色的石蕊变成蓝色,使无色的酚酞呈红色。

b.能与酸反应 

NaOH+HCL→NaCL+H2O

c.能与酸性氧化物反应 

2NaOH+CO2 

→ 

Na2CO3+H2O

d.能与锡、锌等反应 

2AL+6NaOH→2Na3ALO3+3H2↑

e.与硅化物的作用 

2NaOH+SiO2→NaSiO3+H2O

烧碱主要用于轻工、纺织、医药、冶金、建材等工业部门。

二、盐水精制甲元

1.盐水精制的目的

氯碱工业生产过程中，无论采用海盐、湖盐、岩盐或卤水中的哪一种原料，氯碱工业生产过程中，无论采用海盐、湖盐、岩盐或卤水中的哪一种原料，都含有Ca2+、Mg2+、SO2－等无机杂质，以及细菌、藻类残体、腐殖酸等天然有机物和机械杂等无机杂质，以及细菌、藻类残体、质。

这些杂质在化盐时会被带入盐水系统中，如不去除将会造成离子膜的损伤，从而使这些杂质在化盐时会被带入盐水系统中，如不去除将会造成离子膜的损伤，其效率下降，破坏电解槽的正常生产，并使离子膜的寿命大幅度缩短。

其效率下降，破坏电解槽的正常生产，并使离子膜的寿命大幅度缩短。

盐水中一些杂质会在电解槽中产生副反应，降低阳极电流效率，并对阳极寿命产生影响。

因此，会在电解槽中产生副反应，降低阳极电流效率，并对阳极寿命产生影响。

因此，盐水必须进行精制操作除去盐水中的大量杂质，生产满足离子膜电解槽运行要求的精制盐水。

须进行精制操作除去盐水中的大量杂质，生产满足离子膜电解槽运行要求的精制盐水。

2.盐水精制工艺简述

直至20世纪70年代中期，传统絮凝沉降盐水精制工艺基本上没有实质性发展；

直至20世纪70年代中期，传统絮凝沉降盐水精制工艺基本上没有实质性发展；

目前用于离子膜法电解的盐水精制工艺是在上述方法基础上增加二次过滤和二次精制先进工艺技术形成的。

其工艺流程为∶饱和粗盐水加入精制反应剂，进工艺技术形成的。

其工艺流程为∶饱和粗盐水加入精制反应剂，经过精制反应后加入艺技术形成的絮凝剂进入澄清桶澄清，澄清盐水经砂滤器粗滤后，再经α-纤维素预涂碳素管过滤器二絮凝剂进入澄清桶澄清，澄清盐水经砂滤器粗滤后，纤维素预涂碳素管过滤器二次过滤，然后进入离子交换树脂塔，进行二次精制，次过滤，使盐水中的悬浮物小于1×

10－6，然后进入离子交换树脂塔，进行二次精制，得到满足离子膜电解槽运行要求的精制盐水。

所示。

得到满足离子膜电解槽运行要求的精制盐水。

其工艺流程简图如图1所示。

三、离子交换膜法电解制碱的主要生产流程

　　精制的饱和食盐水进入阳极室；

纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室，通电后H2O在阴极表面放电生成H2，Na+则穿过离子膜由阳极室进入阴极室，此时阴极室导入的阴极液中含有NaOH；

Cl－则在阳极表面放电生成Cl2。

电解后的淡盐水则从阳极室导出，经添加食盐增加浓度后可循环利用。

阴极室注入纯水而非NaCl溶液的原因是阴极室发生反应为2H++2e－=H2↑；

而Na+则可透过离子膜到达阴极室生成NaOH溶液，但在电解开始时，为增强溶液导电性，同时又不引入新杂质，阴极室水中往往加入一定量NaOH溶液。

四、具体工艺流程

1、一次盐水精制

一次澄清盐水的制备是氯碱生产工艺至关重要的工段，精制效果的好坏直接影响产品的质量和产量。

传统性的一次盐水精制工艺，采用配水、化盐、加精制剂反应、澄清、砂滤，然后再经炭素烧结管过滤器过滤。

近几年新建氯碱装置一次盐水工艺大都采用膜过滤技术制取精制盐水，该工艺路线省去了砂滤器、炭素烧结管过滤器。

经生产实践证明，经膜过滤分离方法制得的一次盐水质量指标、设备投资等都比传统工艺理想。

所以一次精制盐水工艺采用膜过滤器过滤工艺。

2、二次盐水精制

离子膜法电解槽使用的高度选择性离子交换膜要求入槽盐水的钙、镁离子含量低于20wtppb，普通的化学精制法只能使盐水中的钙、镁离子含量降到10wtppb左右。

若使钙、镁离子含量降到20wtppb的水平，必须用螯合树脂处理。

二次盐水精制的主要工艺设备是螯合树脂塔，分二塔式和三塔式流程。

塔的运行与再生处理及其周期性切换程序控制，可由程序控制器PLC实现，PLC与集散控制系统DCS可以实现数据通讯；

也可以直接由DCS实现控制。

伍迪公司采用的就是二塔式，其他公司采用三塔式流程。

建议采用三塔式流程。

3、电解流程

由二次盐水精制工序送来的精制盐水，通过盐水高位槽，进入电解槽的阳极液进料总管。

其流量由每个电解槽的自调阀来控制，以保证阳极液的浓度达到规定值。

进槽值由送入每台电解槽的直流电流进行串级控制。

浓度31%的高纯盐酸用来中和从阴极室通过离子膜渗透到阳极室的OH-离子，盐酸经过自动调节与阳极液一起送入阳极室。

精制盐水在阳极室中进行电解，产生氯气，同时NaCL浓度降低。

电解槽进、出口之间的NaCL分解率为约50%。

每个阳极室都有两个挠性软管，一个连接进料总管，另一个连接出料总管。

电解后产生的氯气和淡盐水混合物通过软管汇集排入阳极液总管，并在总管中进行气体和液体分离。

氯气在氯气总管中进行汇集后送入淡盐水储槽顶部。

在此，氯气中的水分被分离并滴落，然后氯气被送往界外。

氯气压力由自调阀控制。

淡盐水送入淡盐水储槽底部，然后用淡盐水循环泵一部分经液位自调控制送往脱氯工序；

另一部分送往电解槽，进槽淡盐水流量由自动控制。

阴极液在阴极室电解产生氢气和烧碱，碱液进入阴极液循环槽，通过阴极液循环泵一部分经阴极液冷却器进入碱高位槽后，进入电槽，这部分电解液进槽前加纯水稀释，纯水量自调由直流电和碱串级控制；

另一部分电解液经液位自调控制送入碱冷却器冷却至约45℃后送往碱储槽，然后送往罐区。

氢气在阴极液出口总管中分离，并在氢气主管线中进行汇集后，送到碱液循环槽顶部。

氢气中的水分被分离并滴落，然后氢气送往界外。

氢气压力由自调阀控制，与氯气压力串级控制，使氢气和氯气之间压差保持在设定范围内（5KPa）。

4、淡盐水脱氯工序

电解槽出来的淡盐水和氯氢处理来的氯水混合后，用31%的高纯盐酸将PH值调节到约1.5，送入脱氯塔的顶部。

脱氯塔的压力为-70～75Kpa，由真空泵进行控制。

脱氯塔出口处游离氯降低到50mg/L，脱出的氯气汇入氯气总管，也可送入废气吸收塔。

脱氯后的淡盐水先用NaOH把PH调到9～11，再将亚硫酸钠储槽中配制的浓度为10wt%的亚硫酸钠溶液用亚硫酸钠泵加入到淡盐水管道中，以彻底除去残余的游离氯。

游离氯含量为0的脱氯盐水送回一次盐水工序化盐。

五、离子膜液碱检测的项目：

（1）、氢氧化钠含量的检测

（2）、碳酸钠含量的检测

（3）、氯化钠含量的检测

（4）有效氯含量的测定

（5）三氧化二铁含量的检测

六、离子膜液碱质量检测指标：

项 

目

单

位

指 

标

液 

态

固 

优 

级

一级

合格

优级

Ⅰ级

Ⅱ级

NaOH≥

%

32.0

29.0

99.0

98.0

97.5

Na2CO3≤

0.04

0.06

NaCL≤

0.004

0.007

0.01

Fe2O3≤

0.0003

0.0005

NaCLO3≤

0.001

0.002

一、氢氧化钠和碳酸钠含量的测定

1、氢氧化钠的测定原理

试样溶液中先加入氯化钡，将碳酸钠转化为碳酸钡沉淀，然后以酚酞为指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定至终点。

反应如下：

Na2CO3+BaCl2→BaCO3↓+2NaCl

NaOH+HCl→NaCl+H2O

2、碳酸钠含量的测定原理

试样溶液以溴甲酚绿－甲基红混合指示剂为指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定至终点，测得氢氧化钠和碳酸钠总和，再减去氢氧化钠含量，则可测得碳酸钠含量。

3、试剂和材料

盐酸标准滴定溶液：

c（HCl）=1.000mol/L

氯化钡溶液：

100g/L。

溶解10g氯化钡于100ml水中。

使用前，以酚酞为指示剂，用氢氧化钠标准溶液调至微红色。

酚酞指示剂：

10g/L。

溶解1g酚酞于100ml95%乙醇中。

溴甲酚绿－甲基红混合指示剂：

将三份0.1g/L溴甲酚绿的乙醇溶

液和一份0.2g/L甲基红的乙醇溶液混合。

4、仪器、设备

容量瓶、滴定管、烧杯、玻璃棒、洗耳球、锥形瓶、移液管、电炉和磁力搅拌器。

5、分析步骤

（1）盐酸标准溶液的标定

准确称取一定量基准物质（碳酸钠）1.3g于250mL的锥形瓶中，加热溶解。

加入蒸馏水50mL溶解碳酸钠后，加溴甲酚绿－甲基红混指示剂8至10滴，用1.000mol/LHC1溶液滴定至暗红色，于电炉上加热2分钟。

冷却后继续用HC1溶液滴定至暗红色。

即为终点，记录读数。

平衡标定3次，同时做空白试验。

（2）试样溶液的制备

用已知质量干燥、洁净的称量瓶，迅速从样品瓶中移取液体氢氧化钠50g±

1g（精确至0.01g）。

将已称取的样品置于已盛有约300mL水的1000mL容量瓶中，冲洗称量瓶，将洗液加入容量瓶中。

冷却至室温后稀释到刻度，摇匀。

（3）氢氧化钠含量的测定

精密量取50.00mL试样溶液，注入250mL具塞三角瓶中，加入10mL氯化钡溶液，加入2～3滴酚酞指示剂，在磁力搅拌器搅拌下，用盐酸标准滴定溶液密闭滴定至无色为终点。

记下滴定所消耗标准滴定溶液的体积为V1。

（4）氢氧化钠和碳酸钠含量的测定

精密量取50.00ml试样溶液，注入250mL具塞三角瓶中，加入10滴溴甲酚绿－甲基红混合指示剂，在磁力搅拌器搅拌下，用盐酸标准滴定溶液密闭滴定至酒红色为终点。

记下滴定所消耗标准滴定溶液的体积为V2。

6、结果计算

（1）以质量百分数表示的氢氧化钠（NaOH）含量X1按式

（1）计算：

C×

V1×

0.04000C×

V1

X1（%）=×

100=80.00×

…….

（1）

M×

50/1000M

式中：

c－盐酸标准滴定溶液的实际浓度，mol/L；

V1－测定氢氧化钠所消耗盐酸标准滴定溶液的体积，mL；

M－试样质量，g；

0.04000－与1.00mL盐酸标准滴定溶液[c（HCl）=1.000mol/L]相当的以克表示的氢氧化钠（NaOH）的质量。

（2）以质量百分数表示的碳酸钠（Na2CO3）含量X2按式

（2）计算：

V1－测定氢氧化钠所消耗盐酸标准滴