制碱工艺part3.ppt

制碱工艺 2.3 电解法制烧碱 氯碱工业的核心是电解 电解的方法有： 隔膜法 水银法 离子交换膜法 2.3.1 隔膜电解法制烧碱 隔膜电解法介绍 石墨或金属做阳极，铁做阴极； 在电解槽的阴极与阳极间设置多孔性隔膜； 石棉或改性石棉做隔膜材料，隔膜不妨碍离子迁移，但能隔开阴极和阳极的电解产物； 在阳极室引出氯，阴极室引出氢和含食盐的氢氧化钠溶液。 隔膜电解工艺流程是怎样的？ 整流 直流电 交流电 电解 食盐 化盐 粗盐水 盐水 精制 精盐水 回收盐水 纯碱 氯化钡 盐酸 湿氢气 洗涤与输送 氢气 湿氯气 干燥与输送 干燥氯气 电解碱液 蒸发 液体烧碱 隔膜电解工艺流程示意图 ? 蒸发、回收盐水的目的？ 从电解槽来的电解碱液中，烧碱含量比较低，仅11至12%，还含有大量的盐； 烧碱溶液始终是被盐饱和的水溶液，盐在烧碱水溶液中的溶解度随烧碱含量的增加而明显减小； 因而在蒸发过程中，随着烧碱浓度的提高，盐便不断从电解液中结晶出来，从而提高碱液纯度，盐又可回收利用。 2.3.2 水银电解法制烧碱 水银电解法介绍 水银法以食盐水溶液为电解质； 电解槽包括电解室和解汞室两部分； 电解室中没有隔膜； 石墨或金属做阳极，阴极采用汞； 电解过程 阳极析出氯气，阴极Na+放电并与汞生成钠汞齐； 钠汞齐从电解室引入解汞室后分解，并与水作用生成NaOH和H2； 电解产物氢氧化钠溶液不含氯化钠； 生成的汞送回电解室循环利用； 水银电解法工艺流程是怎样的？ 整流 直流电 交流电 电解 食盐 化盐 粗盐水 盐水 精制 精盐水 纯碱 氯化钡 盐酸 汞 氢气 湿氯气 干燥与输送 干燥氯气 钠汞齐 解汞 液体烧碱 水 水银电解法工艺流程示意图 ? 钠汞齐在解汞室中与水反应生成H2和NaOH。 为什么钠汞齐在电解室中不能与水反应生成H2和NaOH？ 电解室中表面带负电荷的钠汞齐被钠离子包围，氢离子浓度很低；与解汞室中钠汞齐的电势相比较，钠汞齐在电解室中具有更低的电势值。 水银法的优缺点是什么？ 水银法的优缺点 水银法的优点 浓度高、质量好、生产成本低 水银法的缺点 汞对环境的污染 2.3.3 离子交换膜法制烧碱 离子交换膜法介绍 用具有选择性的阳离子交换膜隔开阳极和阴极，阳离子交换膜只允许Na+ 和水透过膜向阴极迁移，不允许Cl-通过膜； 从阳极室得到氯气，从阴极室得到氢气和纯度较高的烧碱溶液，基本上不含氯化钠。 离子膜电解槽是怎样的？ 离子膜电解槽 电解工艺条件 Ca2+、Mg2+含量小于20μg/L Ca2+、Mg2+和从阴极室反渗透来的少量OH-或SO42-结合生成沉淀物，堵塞离子膜，使膜电阻增加。 阴极NaOH浓度一般控制在30至35%。 阴极NaOH浓度太低，阴极一侧离子膜含水率升高，对阴离子排斥力减小； NaOH浓度太高，离子膜中OH-浓度增大，反迁移增强。 阳极液中NaCl浓度通常控制在200至220g/L。 NaCl浓度太低，阴极室OH-易于反渗透，阳极液中Cl-也易于通过扩散迁移至阴极室，导致碱液含盐量增加； 长期低盐环境运行，会使膜膨胀、膜起泡、膜层分离； NaCl浓度太高，则造成槽电压升高。 阳极液一般为酸性，但pH值不低于2。 中和从阴极室反迁移来的OH-，以便阻止电解副反应发生。 pH值不可过低，否则造成离子膜永久性破坏。 离子交换膜法优缺点 优点 兼有隔膜法和水银法的优点，产品质量高，能耗低，无水银、石棉等污染问题。 缺点 膜易破坏；选择性离子膜价格昂贵