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典型工艺过程安全技术聚合电解

电解v电解过程电流通过电解质溶液或熔融电解质时，在两个电极上所引起的化学变化，称为电解。电解过程中能量变化的特征是电能转变为电能产物蕴藏的化学能。电解在工业生产中有广泛的应用。许多有色金属（钠、钾、镁、铅等）和稀有金属（锆等）的冶炼，金属铜、锌、铅等的精炼，许多基本化学工业产品(氢、氧、氯、烧碱、过氧化氢等)的制备以及电镀、抛光、阳极氧化等都是通过电解来实现的。食盐溶液电解是化学工业中最典型的电解反应例子之一。食盐电解可以制得氢氧化钠、氯气、氢气等产品。目前国内常用的电解食盐方法有隔膜法和水银法两种。

v食盐电解生产过程电解食盐的简要工艺流程如图5-l所示。

首先溶化食盐，精制盐水，除去杂质，送电解工段。在向电解槽送电前，应先将电解槽按规定的液面高度注入盐水，此时盐水液面超过阴极室高度，整个阴极室浸在盐水中。通直流电后，带有负电荷的氯离子向石墨阳极运动，在阳极上放电后成为不带电荷的氯原子，并结合成为氯分子从盐水液面逸出而聚集在盐水上方的槽盖内，由氯气排出管排出，送住氯气干燥、压缩工段；带有正电荷的氢离子向铁丝网袋阴极运动，通过附在阴极网袋上的隔膜，在阴极铁丝网上放电后，成为不带电荷的氢原子，并结合成为氢分子而聚集于阴极空腔内，氢气由氢气排出管排出，送往氢气干燥、压缩工段。立式隔膜电解槽生产的碱液约含碱11％，而且含有氯化钠和大量的水。为此要经过蒸发浓缩工段将水分和食盐除掉，生成的浓碱液再经过熬制即得到固碱或加工成片碱。水银法生产的碱液浓度为45%左右，可直接送往固碱工段。将浓熔融烧碱再进行电解可得到金属钠。电解产生的氢气和氯气，由于含有大量的饱和水蒸气和氯化氢气休，对设备的腐蚀性很强，所以氯气要送往干燥工段经硫酸洗涤，除掉水分，然后送入氯气液化工段，以提高氯气的纯度；氢气经固碱干燥，压缩后送往使用单位。

v电解槽电解盐水的主要设备是电解槽。立式隔膜电解槽由阴极箱、浇铅阳极组、槽盖和槽底四个部分组成。阴极箱的外壳是用钢板焊成的正方形框。在阴极箱的外壳内焊连着用铁丝编织的阴极、箱壳与阴极之间构成多网袋形的整体空腔，整个阴极网空腔的外表上附有一层石棉纤维的隔膜。阴极箱外壁上焊有铜板，用以连接电源的负极。在阴极箱空腔的上方引接出氢气排出管，让阴极箱空腔的下部引接出碱液流出管。阳极由许多块石墨板分两排组成，石墨板的底部铸在铅层中，石墨板间的距离要求准确，使阴阳极互相间隔，均匀安装，在铅层中铸有铜板，用以连接电源的正极。

近年来金属阳极逐渐被广泛应用。金属阳极是采用表层涂有金属镣的金属钛制成的金属条，编织成两排与阴极网袋形相似的阳极，但在阳极网袋上没有石棉纤维隔膜，并引出铜板用以连接电源的正极，金属阳极比石墨阳极寿命长，效率高。组装好的阳极放在混凝土的槽底，槽底放在瓷绝缘子上。在放好阳极的槽底上放置阴极箱，然后盖上槽盖，槽盖用混凝土或塑料制成。在槽盖上安装有盐水液面指示计，盖顶有盐水管和氯气排出管。每个电解槽的槽电压约在3.4伏左右。例如直流电压为120伏时，串联33个电解槽为一组。直流电压为460伏时，串联电解槽约132个为一组。

水银法电解槽由电解室和解汞室两部分组成。在电解室内，氯化钠经过电解生成氯气和钠汞齐，钠汞齐是液体状态的汞和钠的合金，其化学反应式为：2ＮaCl+2HgCl+2NaHg钠汞齐流至解汞室，与水反应生成烧碱和氢气，汞被2送电解室循环使用，其化学反应式为2NaHg+2H2O2NaOH+H2+2H

图5-2水银电解槽示意图

v食盐电解过程安全技术食盐电解中的安全问题，主要是氯气中毒和腐蚀、碱灼伤、氢气爆炸以及高温、潮湿和触电危险等。在正常操作中，应随时向电解槽的阳极室内添加盐水。使盐水始终保持在规定液面，否则，如盐水液面过低，氢气有可能通过阴极网渗入到阴极室内与氯气混合。要防止个别电解槽氢气出口堵塞，引起阴极室压力升高，造成氯气含氢量过高。氯气内含氢量达5％以上，则随时可能在光照或受热情况下发生爆炸。在生产中，单槽氯含氢浓度控制在2.0％以下、总管氯含氢浓度控制在0.1%以下，都应严格控制。如果电槽的隔膜吸附质量差；石棉绒质量不好；在安装电槽时碰坏隔膜，造成隔膜局部脱落或者在送电前注入的盐水量过大将隔膜冲坏，以及阴极室中的压力等于或超过阳极室的压力时就可能使氢气进入阳极室，这些都可以引起氯含氢高。此时应对电槽进行全面检查。

盐水有杂质，特别是铁杂质，致使产生第二阴极而放出氢气；氢气压力过大，没有及时调整；隔膜质量不好，有脱落之处；盐水液面过低，隔膜露出；槽内阴阳极放电而烧毁隔膜；氢气系统不严密而逸出氢气等，都可能引起电槽爆炸或着火事故。引起氢气或氢气与氯气的混合物燃烧或爆炸的着火源可能是槽体接地产生的电火花；断电器因结盐、结碱漏电及氢气管道系统漏电产生电位