燒堿生產工藝及流程

1、學習資料注意保存燒堿（學名氫氧化鈉）是可溶性的強堿。純堿（學名碳酸鈉）實際上是個鹽， 由于它在水中發(fā)生水解作用而使溶液呈堿性，再由于它和燒堿有某些相似的性 質，所以它與燒堿并列，在工業(yè)上叫做 兩堿”。燒堿和純堿都易溶于水，呈強堿性，都能提供 Na+離子。這些性質使它們被 廣泛地用于制肥皂、紡織、印染、漂白、造紙、精制石油、冶金及其他化學工 業(yè)等各部門中。普通肥皂是高級脂肪酸的鈉鹽，一般是用油脂在略為過量的燒堿作用下進行皂 化而制得的。如果直接用脂肪酸作原料，也可以用純堿來代替燒堿制肥皂印染、紡織工業(yè)上，也要用大量堿液去除棉紗、羊毛等上面的油脂。生產人造 纖維也需要燒堿或純堿。例如，制粘膠纖維首

2、先要用1820%燒堿溶液（或純堿溶液）去浸漬纖維素，使它成為堿纖維素，然后將堿纖維素干燥、粉碎，再 加最后用稀堿液把磺酸鹽溶解，便得到粘膠液。再經過濾、抽真空（去氣泡）， 就可用以抽絲了。精制石油也要用燒堿。為了除去石油儲分中的膠質，一般在石油儲分中加濃硫 酸以使膠質成為酸渣而析出。經過酸洗后，石油里還含有酚、環(huán)烷酸等酸性雜 質以及多余的硫酸，必須用燒堿溶液洗滌，再經水洗，才能得到精制的石油產在造紙工業(yè)中，首先要用化學方法處理，將含有纖維素的原料（如木材）與化 學藥劑蒸煮制成紙漿。所謂堿法制漿就是用燒堿或純堿溶液作為蒸煮液來除去 原料中的木質素、碳水化合物和樹脂等，并中和其中的有機酸，這樣就把

3、纖維 素分離出來。在冶金工業(yè)中，往往要把礦石中的有效成分轉變成可溶性的鈉鹽，以便除去其 中不溶性的雜質，因此，常需要加入純堿（它又是助熔劑），有時也用燒堿。 例如，在鋁的冶煉過程中，所用的冰晶石的制備和鋁土礦的處理，都要用到純 堿和燒堿。又如冶煉鴇時，也是首先將精礦和純堿焙燒成可溶的鴇酸鈉后，再 經酸析、脫水、還原等過程而制得粉末狀鴇的。在化學工業(yè)中，制金屬鈉、電解水都要用燒堿。許多無機鹽的生產，特別是制 備一些鈉鹽（如硼砂、硅酸鈉、磷酸鈉、重銘酸鈉、亞硫酸鈉等等）都要用到 燒堿或純堿。合成染料、藥物以及有機中間體等也要用到燒堿或純堿。燒堿生產工藝片堿即片狀燒堿，是氫氧化鈉的一種別名，氫氧化鈉

4、在工業(yè)上被稱作工業(yè) 堿、燒堿、苛性堿等，按存在形態(tài)可分為液堿、片堿、固堿、粒堿。其中片 堿、固堿、粒堿是固體氫氧化鈉的三種形態(tài)。如下圖，依次是片堿固堿粒堿：1.堿液從32%濃縮至61% ,這個階段在降膜蒸發(fā)器中進行。加熱源采用中 壓蒸汽及二次蒸汽，并在真空下蒸發(fā)。2.61%堿液再通過降膜濃縮器，以熔融鹽為熱載體，在常壓下將堿液濃縮成熔 融堿，再經片堿機制成片狀固堿(傳說中的熔鹽法)。質量分數為32%的離子膜法燒堿經I效蒸發(fā)器(真空、二次蒸汽)濃縮到47%，經堿泵并與n效蒸發(fā)器的蒸汽冷凝水換熱后，進入n效蒸發(fā)器進一步濃縮至 61%并由堿泵將61%堿打入最終濃縮器,用熔鹽加熱濃縮至98%99%，再

5、經片 堿機制成片狀固體燒堿。自電廠來的 1 MPa的飽和蒸汽進入I效蒸發(fā)器，冷凝液 與I效堿換熱后進入循環(huán)水池，作為軟水的補充，II效產生的二次蒸汽與終濃縮 產生的二次蒸汽進入I效蒸發(fā)器作為熱源，蒸發(fā)32%堿液。415430 C的熔鹽由 熔鹽泵送入熔鹽爐經加熱后進入最終濃縮器，作為熱源將堿蒸發(fā)至 98%99% , 并最終回至熔鹽罐，循環(huán)使用。熔鹽爐系統(tǒng)是一個密閉循環(huán)加熱的系統(tǒng)，通過燃爐上方點火頭用天然氣加熱 內外盤管使熔鹽升溫，熔鹽通過泵周而復始地在系統(tǒng)中循環(huán)，由于和外界隔離，最 大限度地減少了熔鹽的分解變質。在生產中初次加熱熔鹽應注意以下幾點。(1)熔鹽熔點在143 c左右，所有熔鹽管線應有

6、蒸汽伴熱，最好同時采用電伴 熱,以防止熔鹽在管線中凝固。(2)在熔鹽梯度升溫過程中，要仔細檢查熔鹽閥的伴熱，熔鹽在整個系統(tǒng)中進行 大循環(huán)時，尤其注意小循環(huán)回流閥不能關死，必須回轉一圈，以防止熔鹽閥結死。(3)由于熔鹽為混合物，密度不很均勻，而且初次加熱熔化，熔鹽中的水分含量較 高，因此在熔鹽循環(huán)過程中，要充分關注泵的電流，如果泵電流波動較大，而且持續(xù) 時間較長，應立即停泵檢查，找出問題原因。正常情況下，泵的電流會有波動，但波 動的范圍不大，隨著熔鹽溫度的升高，泵電流會逐漸降低且趨于平穩(wěn)。片堿為基本化工原料，廣泛用于造紙、合成洗滌及肥皂、粘膠纖維、人造絲 及綿織品等輕紡工業(yè)方面，農藥、染料、橡膠

7、和化學工業(yè)方面、石油鉆探，精煉石油油脂和提煉焦油的石油工業(yè)，以及國防工業(yè)、機械工業(yè)、木材加工、冶 金工業(yè)，醫(yī)藥工業(yè)及城市建設等方面。還用于制造化學品、紙張、肥皂和洗滌 劑、人造絲和玻璃紙，加工鋁磯土制氧化鋁，還用于紡織品的絲光處，水處理離子膜燒堿工藝流程圖解析離子膜燒堿生產工藝來源：【中國化工網】2010-6-4字體大?。捍笾行?當化學反應涉及酸堿等物質時，ph值往往是反應過程中一個主要的工藝變量。離子膜燒堿研究報告顯示：量溶液的ph值時，在實驗室一般采用酸堿指示法，在工業(yè)過程中，則采用電位滴定法。在用離子膜電解生產燒堿的過程 中，尤其是在鹽水淡化之前，在制作離子膜燒堿時，ph值的測量是很重要

8、的。離子膜燒堿工藝流程圖解析離子膜燒堿生產工藝BA&tt - l1離心機電解ill效I尊III【效圖I隔膜法燒堿蒸發(fā)工藝流程1、離子膜電解工藝流程以原鹽為原料，從離子膜電解槽流出的淡鹽水經過脫氯塔，脫去氯氣，進 入鹽水飽和槽制成飽和鹽水；而后在反應器中再加入 naoh、na2co3及baci2等; 從反應器出來的鹽水進入澄清槽澄清。但是從澄清槽出來的一次鹽水還有一些 懸浮物，這對鹽水二次精制的螯合樹脂塔將產生不良影響（一般要求鹽水中的懸浮物少于1mg/l）。因此，鹽水需要經過過濾，再經過螯合樹脂塔，除去其中的 鈣、鎂等金屬離子，加到離子膜電解槽的陽極室；與此同時，純水和液堿一同進入陰極

9、室。通入直流電后，在陽極室產生氯氣和淡鹽水，經過分離器分離。氯 氣輸送到氯氣總管；淡鹽水中naci含量一般為200-220g/l,經脫氯塔去鹽水飽和 槽。在電解槽的陰極室產生氫氣和 30-35%的液堿，同樣也經過分離器。氫氣輸 送到氫氣總管；30-35%的液堿可以作為商品出售，也可以送到蒸發(fā)裝置，使之濃 縮到50%。a、過濾鹽水的ph值控制及orp測量為了保證進電解槽鹽水ph值的穩(wěn)定，有的工藝采用在過濾鹽水中加入一定 量鹽酸的方法，將過濾鹽水的ph值控制在10 0.5。鹽水orp的值反應鹽水中游離氯的含量。為了防止游離氯進入螯合樹脂塔， 在過濾鹽水管路中，設置了 orp檢測裝置。根據orp的高

10、低，決定亞硫酸鈉的 加入量。b、淡鹽水ph值控制及orp測量電解過程中產生的淡鹽水，含有一定數量的游離氯。這部分游離氯對設 備、管道的腐蝕非常嚴重，必須清除。根據次氯酸在低ph值情況下，有利于向氯氣脫析方向轉變這一特性，在淡鹽水中加入一定量鹽酸，使它的ph值控制在1.251.5之間，以利于去除游離氯。淡鹽水經真空脫氯或空氣吹除，再加亞硫 酸鈉，以進一步去除游離氯。2、ph值測量的重要性本裝置的物料分析主要有酸度（ph值）、氧化還原電位（orp）、濃度以及鈣、 鎂離子含量。這些參數在生產過程中起著非常重要的作用。比如，精鹽水的酸 堿度。以及鈣、鎂離子的濃度，直接關系到離子膜的工作狀態(tài)和壽命，也是

11、產 量和產品成本核算的重要依據。為此，一定要保證各臺分析儀的測量精確度及 可靠性。3、應用難點上海氯堿化工有限公司電化廠四車間離子膜電解生產燒堿中，淡鹽水要根據 其ph值加亞硫酸鈉，因此該ph值的測量和控制對產量與質量的提高具有很重 要的意義。該裝置共有兩臺 ph計：脫氯前為301信號，脫氯后為303信號。 原2套ph計在引進時采用某日本廠商的產品，由于 ph電極的性能不能滿足生 產工藝的實際需要，從開車起一直不能投入使用，故棄置不用，只能靠車間分 析室不斷取樣得到數據。這樣做，不但時效性差，而且分析誤差大，不能對亞 硫酸鈉進行自動加料控制。而人工加料控制不但勞動強度大，而且 ph值難以得 到

12、穩(wěn)定的控制，影響了產品的質量。過去 ph電極用得不好的原因有：（1） 301信號測量點由于cio4-離子含量較高，達 700-800mg/l。由于cio4-離 子會和kci反應生成不溶性的化合物，而氯化銀電極會進一步與澳化物、碘化物、氟化物特別是硫化物反應，生成胱氨酸或半胱氨酸。由于硫化銀在隔膜上 會生成黑色沉淀，由此導致響應時間增加和電極電位的重復性變差(直接導致ph測量誤差)，同時也使隔膜阻抗增加好幾倍。(2)測量點ph值很低，一般在1.9左右，由于ph值在2以下和12以上時 均難以測量，因此測量誤差大。在強酸介質中，由凝膠層吸收的酸分子導致凝 膠層中氫離子活度的增加。故在很低的ph值下，

13、會產生酸度誤差，即產生虛假的高ph值。(3)測量點溫度較高，一般在90 C左右。這不僅對ph電極提出了極大的 挑戰(zhàn)(因為90 c的高溫會大大縮短ph電極的壽命)，而且，如果取樣后在分析 室測ph值，由于同樣的介質在不同溫度下的 ph值是不同的，用分析室測得的 ph值來控制流程中亞硫酸鈉的加入量會產生較大的誤差。(4)測量點在泵的出口，壓力波動大，這樣會加速電極反滲透，影響 ph電 極電位的正常建立，縮短電極壽命。(5)被測介質腐蝕性強。二、梅特勒-托利多的在線ph檢測系統(tǒng)針對上述原因，梅特勒-托利多公司為用戶選用了由ha465-50-90-t-s7電極、inflow764-22/-56護套組成

14、的測量系統(tǒng)，成功地解決了在線測量的要求。1、電極這種電極采用了雙鹽橋結構，選用 viscolyt參比電解液(一種含高分子粘度 的參比溶液)，并采用三陶瓷隔膜。ph值的測量范圍為 014,溫度范圍為0- 130 Co這種ph電極的特點為：(1) viscolyt參比電解液不會和被測介質發(fā)生化學反應，使參比液與被測溶液 隔開;而雙鹽橋結構也可隔離游離氯對參比電極電位的干擾，保證參比電極電位 的穩(wěn)定。(2)三陶瓷隔膜適當加快了參比電解液的流速，確保電解液外流穩(wěn)定，使讀數更加精確(3)在使用時保持正壓2bar左右，既可防止氯氣影響電極電位，又可限制被 測介質的反滲透。2、護套護套用來保護電極不受外界沖

15、擊，并將電極固定在測量點上。由于常用的 護套材料不銹鋼無法抵擋氯氣等物質的腐蝕，因此選用了了溶性聚四氟乙烯制 成測量室的護套inflow764-22/-56。3、變送器針對在化工/石化行業(yè)中的危險區(qū)域使用的防爆要求，可使用本安型的變送 器 2100/2xh 或 2220x。三、應用效果原來使用的電極壽命僅為一星期，而使用梅特勒 -托利多公司的ha465雙鹽 橋電極后，兩年來僅換過三支電極。梅特勒 -托利多產品的應用保證了測量精確 度，使亞硫酸鈉自動加料控制得以實現，提高了勞動生產率和產品質量，減少 了工人的維護工作量，因此得到用戶的好評。離子膜法制燒堿的生產工藝綜述離子膜法制燒堿是燒堿生產工藝

16、的常用制法之一，但是在目前燒堿生產工 藝中所見的比例并不是很大，所以我們必須仔細的熟悉一下子膜法制燒堿的工 藝特點1 .離子膜法堿液蒸發(fā)的特點1.1 流程簡單，簡化設備，易于操作由于離子膜堿液僅含有極微量的鹽，所以，在其整個蒸發(fā)濃縮過程中，即使 是生產99%的固堿，也無須除鹽。這就是極大的簡化了流程設備，即隔膜堿蒸 發(fā)必須有的除鹽的設備及工藝工程都被取消，而且，由于在蒸發(fā)過程中沒有鹽的析出，也就很難發(fā)生管道阻塞，系統(tǒng)打水問題，使操作輕易進行1.2 濃度高，蒸發(fā)水量少，蒸汽消耗低離子膜法堿液的濃度高，一般在 30%33%,比隔膜法堿液的10%11%要 高很大，因而大量的減少了濃縮所用的蒸汽。若以

17、32%的堿液為例，假如產品的濃度為50%,則每噸50%的成品堿需蒸出水量為：而隔膜法電解堿液若同樣濃縮到 50%,則一般要蒸出6.5t的水量。也就是 說，濃縮到同樣的50%,離子膜堿液蒸發(fā)比隔月I堿液蒸發(fā)少蒸出約 5.4t水。由 于蒸發(fā)水量的減少，蒸汽消耗就大幅度下降。以雙效流程為例，一般僅耗汽 0.730.78t/t ,另外蒸汽的空間也相應的減少，使設備的投資也相應的降低。2影響堿液蒸發(fā)的因素2.1 生蒸汽壓力蒸汽是堿液蒸發(fā)中的主要熱源，生蒸汽的壓力高低對蒸發(fā)能力有很大的影 響。通常較高的一次蒸汽壓力，使系統(tǒng)獲得較大的溫差，單位時間所傳遞的熱 量也相應的增加，因而也使裝備具有較大的生產能力。

18、當然，蒸汽壓力也不能過高，因為過高的蒸汽壓力輕易使加熱管內堿液溫度 上升過高，造成液體的沸騰，形成汽膜，降低了傳熱系數，反而使裝備能力受 到影響。同樣，蒸汽壓力偏低，經過加熱器的堿液不能達到需要的溫度，減少了單位 時間內的蒸發(fā)量，使蒸發(fā)強度降低。因此，選擇適宜的蒸汽壓力是保證蒸發(fā)強度的重要因素。另外，保持蒸汽的 飽和度也是至關重要的。因為，飽和蒸汽冷凝潛熱是其可提供的最大熱量；再 則，保持蒸汽壓力的穩(wěn)定也是保持操作的主要因素之一，因為，加熱蒸汽壓力 的波動，就會使蒸發(fā)過程很不穩(wěn)定，從而直接影響了進出口物料的濃度、溫 度，甚至影響液面、真空度、產品質量等。2.2 蒸發(fā)器的液位控制在循環(huán)蒸發(fā)器的蒸

19、發(fā)過程中，維持恒定的蒸發(fā)器液位是穩(wěn)定操作的必要條件。因為液位高度的變化，會造成靜壓頭的變化，使蒸發(fā)過程變的極不穩(wěn)定， 液位高度低，蒸發(fā)及閃蒸劇烈，夾帶嚴重，使大氣冷凝器下水帶堿，甚至跑 堿；液位過高，會使蒸發(fā)量減小，進加熱室的料液溫度增高，降低了傳熱有效 溫差，另外也降低了循環(huán)速度，最終導致蒸發(fā)能力下降。因此，穩(wěn)定液位是提高循環(huán)蒸發(fā)器蒸發(fā)能力，降低堿損失，降低汽耗的重要 環(huán)節(jié)。2.3 真空度真空度是蒸發(fā)過程中生產控制的一個重要的控制指標，它是在現有裝置中挖掘，提高蒸發(fā)能力的重要途徑，也是降低汽耗的重要途徑。因為真空度的提高，將使二次蒸汽的飽和溫度降低，從而提高了有效溫度差，除外，也降低了 蒸汽

20、冷凝水的溫度，因而也就更充分的利用了熱源，使蒸汽消耗降低。真空度的高低與大氣冷凝器的下水溫度有關，也與二次蒸汽中的不凝氣含量 有關。所以，提高真空度的途徑之一是降低大氣冷凝器下水溫度，即降低其飽和蒸 汽壓，但水溫過低，耗水量過大，會造成成本升高。一般控制水溫在2840Co提高真空度的另一途徑就是最大限度的排除不凝氣體。通常的辦法是： 采用機械真空泵；采用蒸汽噴射泵；采用水噴射泵。這三種辦法中以 、較佳，方法因為受水壓力的影響，很難獲得較高的真空度。表1與下水溫度平衡時的真空度下水溫度，C30 35 40 45 50真空度，kPa96 95 93 91 88采用蒸汽噴射泵排除不凝氣體，這種方法在

21、國外的蒸發(fā)流程中被廣泛的運 用，真空度一般可達到 90.796.0kPa水噴射大氣冷凝器在國內蒸發(fā)流程中被 廣泛的使用，其真空度僅在 80.088.0kPa真空度與蒸汽飽和溫度之間的關系 見表2。表2真空度提高時的蒸汽飽和溫度差真空度，kPa85 87 90 93蒸汽飽和溫度，C55 52 47 41.5相對溫度差，C3 5 5.52.4 電解堿液濃度與溫度由于離子膜電解堿液的濃度較高，所以對其濃縮蒸發(fā)非常有利，其汽耗遠比 隔膜法低。我國從國外各公司引進的離子膜裝置的電解堿液濃度略有差異，在 30%35%之間。但實際上除日本旭化成等少數公司外，大部分公司離子膜電解 堿液都控制在32%33%之間

22、。另外，盡管電解槽流出堿液溫度都在 8590C,但許多工廠，由于電解工序 與蒸發(fā)工序不在一起，中間經常設有中間貯罐，這樣，使實際進入蒸發(fā)器的堿 液溫度下降，從而增加了能源消耗。2.5 蒸發(fā)完成液濃度按照市場要求的商品規(guī)格，嚴格控制蒸發(fā)的完成液濃度，是在保證產品質量 指標的前提下，減少蒸汽消耗的手段之一，同時也可以適當的降低高濃堿對設備的腐蝕通常，國內的產品為42%、45%、50獷種2.6 蒸發(fā)器的效數如前所述，蒸發(fā)器的效數是決定蒸汽消耗量的最要因素之一。采用多效蒸發(fā) 是降低蒸發(fā)蒸汽消耗的最要途徑，但是它受到設備投資的約束。在離子膜電解 堿液蒸發(fā)中，目前經常采用的是雙效流程。但是，隨著能源價格的

23、不斷上漲， 將會有愈來愈多的企業(yè)選擇三效蒸發(fā)的工藝流程。2.7 蒸汽分離器汽液分離器也稱疏水器，是蒸發(fā)過程的一種輔助設備，往往被人忽視，但其 性能的好壞，即對蒸發(fā)汽耗產生相當大的影響。在蒸發(fā)過程中，大量蒸汽在加 熱器內冷凝，需要及時排除，否則，不但阻礙傳熱，而且還會造成水錘，影響 安全生產。而使凝水能順利排除，又不帶走蒸汽的設備就是汽液分離器。汽液分離器性能的好壞，不僅僅影響蒸發(fā)器能力的發(fā)揮和正常使用，也直接 與蒸汽消耗的高低有關，因為汽液分離器分離不好，跑汽、漏汽現象經常發(fā) 生，造成大量蒸汽的流失，使汽耗升高，相反，汽液分離很好，但凝水排放不 暢，將直接影響蒸發(fā)能力和安全。所以設計選用合適的

24、汽液分離器是不容忽視的問題，目前，常用的汽液分離 器型式有：偏心熱動式、浮子桿式、液面自控式三種，用于蒸發(fā)裝置中一般用 后兩種。本設計選用液面自控式。2.8 熱損失蒸發(fā)過程是一個傳熱過程，因此，不可避免會有熱的損失。這種熱損失只要是通過系統(tǒng)內設備和管道的表面向外界散發(fā)熱量以及蒸汽等物料能沒有充分的被利用就排除而造成的熱損失。通常，前者約占供入熱量的2%5%,后者則占10%20%M至更多。因此，一方面選擇優(yōu)質價廉的保溫材料減少散熱損失，另一方面，最充分有 效的利用介入蒸發(fā)系統(tǒng)的所有熱物料的能量，最大限度的加以利用，減少流失，使排除系統(tǒng)的各種物料帶走最小的熱量，這些都是降低蒸汽消耗的重要途 徑生產

25、燒堿的原料與工藝氯堿工業(yè)是電解食鹽水溶液制取燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)生產，是重要的基 礎化學工業(yè)之一。因此，鹽和電就是生產燒堿的原料。目前我國燒堿生產工藝 主要有隔膜電解法、 和離子膜法1）隔膜法電解在立式隔膜電解槽中進行，如圖所示。電解槽的陽極用涂有TiO2 RuO2涂層的鈦或石墨制成，陰極由鐵絲網制成，網上附著一層石棉絨做隔膜， 這層隔膜把電解槽分隔成陽極室和陰極室。將已除去Ca2+K Mg2+ SO42等雜質的精制食鹽 水從電解槽的上部加入，食鹽水中進行如下電解反應：在隔膜電解槽中，隔膜放在陽極和陰極之間，它能使食鹽水通過，還能防止 陽極和陰極產生的氣體混合而發(fā)生副反應電解時的槽電壓一般為

26、3.03.8V。電解時，食鹽水從陽極室加入，通過隔膜進入陰極，這時在陽極室發(fā)生下面的 反應：2ClCl2 T+2e溶液中的Cl-消耗后，Na+S同食鹽水進入陰極室。與此同時，陰極室里由水電離生成的氫離子發(fā)生如下反應：2HH 2e-H2T溶液中的 H3肖耗后，水不斷電離，在陰極積累大量的 OHp OH即陽極室透過來H+勺形成NaOH容液。因此 電解食鹽水的反應可寫成：2NaCl+ 2H2& 2NaOH- H2T + Cl2 上述是電解時的 主反應，還會發(fā)生一些對生產不利的副反應。例如，當食鹽水的濃度不高時， 在陽極Cl2將溶于鹽水中，發(fā)生如下副反應： Cl2 + H28HCl8 HCl另

27、外，由 于OH沐口 Cl-的放電電壓比較接近，當食鹽水的濃度不高時，Cl-的放電電壓有所提高，將在陽極同時發(fā)生OHW放電。電解后產生的氯氣和氫氣，冷卻后，使帶出的蒸氣冷凝分離，就能作為產品，或者用作進一步加工的原料。電解后 的電解液含氫氧化鈉130145kg/m3、175210kg/m3、次氯酸鈉0.050.25kg/m3。通過蒸發(fā)濃縮，利用溶解度的差別，氯化鈉以晶體析出，過濾后即 得到液堿，或進一步蒸發(fā)而得到固堿產品。離子交換膜離子交換膜法是20世紀70年代新發(fā)展的方法。這種方法是用離子交換膜 作隔膜，它允許Na+!過，但Cl-和OH不能通過。因此，用這種方法生產的燒 堿純度很高，濃度也較大

28、。但離子交換膜的使用壽命目前還不夠長，這個問題 一旦解決，它將可能成為最有發(fā)展前途的制堿方法。德國、日本等國已有一些 氯堿工廠用離子交換膜法生產燒堿。離子交換膜法電解食鹽水的原理如圖所 示。在這種電解槽中，用陽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琲著少量水分子透過，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過嚴格精制的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琲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徽電，生成H2,也從電解槽頂部放出。但是剩余的 OH用于受陽離子

29、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；不斷往陰極室 里注入水，以補充水的消耗和調節(jié)產品 NaOH的濃度。所得的堿液從陰極室上 部導出。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雜質很少。用這種方法制得的產品比用隔膜法電解生產的產品濃度大，純 度高，而且能耗也低，所以它是目前最先進的生產氯堿的工藝。燒堿、純堿的工藝簡述燒堿是重要的基本化工原料，最初的用途是從制造肥皂開始，逐漸用于日用、輕工、紡織、化工、醫(yī)藥等領域。我國改革開放以來，燒堿的需求量有明顯增

30、長， 尤其是在制鋁生產方面，燒堿生產有了突飛猛進的發(fā)展。2006年我國燒堿產業(yè)延續(xù)了近年來的快速增長勢頭，受到良好的國際貿易環(huán)境和主要下游產業(yè)快速增長的驅 動，全年燒堿產量為1475.52萬噸。隨著產能擴張加快，產業(yè)競爭也日趨激烈。目 前我國有燒堿生產企業(yè)二百多家。純堿是基本化工原料，主要用于生產玻璃，干法制水玻璃，重銘酸鈉、硝酸 鈉，溶浸法制氟化鈉、小蘇打、硼砂、磷酸三鈉，冶煉助熔劑，選礦用浮選劑，煉 鋼和煉睇用作脫硫劑，印染中用作軟水劑，去除油污和絲膠質、色紗織物煮煉劑， 搪瓷色素的堿性熔融劑，制革工業(yè)用作原料皮的脫脂、中和銘糅革和提高銘糅液堿 度，合成洗滌劑中的三聚磷酸鈉，還用于制造各種

31、磷酸鈉鹽等。近年來，國內純堿 工業(yè)呈現良好發(fā)展勢頭，產量穩(wěn)步增長，價格也在持續(xù)回升，市場需求旺盛，供求 關系明顯改觀。隨著我國輕工、化工、建材、冶金等行業(yè)的發(fā)展，國內純堿行業(yè)取 得了長足進展，純堿產品的總生產能力和產量在逐年增長，2003年我國的純堿產量首次超過美國躍居世界第一，達到 1101萬噸，近幾年也達到每年8%勺增長率然而, 隨著市場發(fā)展，我國的燒堿和純堿工業(yè)在面臨機遇的同時，也面臨嚴峻挑戰(zhàn)，要保 持強勁的發(fā)展勢頭，除了著眼全球市場，積極參與國際分工及市場競爭外，提高生 產工藝也成了重要一環(huán)。下面談談燒堿和純堿的制作工藝，拋磚引玉，引起共鳴。一、燒堿工藝簡述化學名稱：氫氧化鈉俗名：燒堿

32、、苛性鈉分子式：NaOH分子量：39.996（按79年國際原子量）生產原料：原鹽（分為：液體鹽和固體鹽） 生產基本原理：采用隔膜法生產燒堿，選用石墨陽極立式隔膜電解槽。主要化學反應為：2NaCl+2HCA 2NaOH+Glt +14 T生產過程分為鹽水制備，食鹽溶液電解，堿液蒸發(fā)和熬濃，氯氫處理與輸送等四大 過程，并附有合成鹽酸的生產過程。本文主要討論的生產工序為堿液蒸發(fā)過程。生產工藝流程簡述：首先將蒸發(fā)工序來的回收鹽，鹵水經預熱溫度控制在65-70C,自上而下用泵壓入化鹽桶，同時用斗式提升機將固體鹽自上部加入，以維持足夠的 鹽層高度，使鹽水通過后達到飽和，含 NaCl: 315g/l左右，再

33、溢流入緩沖桶，加入 精制劑NaCO, NaOH BaCb,使鹽水中CeT M$以及SO2-離子生成沉淀析出：CaCO Mg （OH 2和 BaSQ鹽水進入澄清桶前，加入苛化萩皮助沉。沉清鹽水自澄清桶溢流圈流至中和槽，加 入鹽酸中和，控制PH值在7.5-8 ,中和鹽水泵入精鹽水貯槽，供電解使用。精制鹽水泵入高位槽，經加熱至 65-85C后注入電解槽，精鹽水在直流電作用下進行 電解，產生出氯氣，氫氣和燒堿。二、純堿工藝簡述化學名稱：碳酸鈉俗名：純堿、重灰或輕灰分子式：NaCO分子量：105.99（按79年國際原子量）生產原料：原鹽、氨（NH）、二氧化碳、水生產基本原理：該廠采用聯(lián)合制堿法生產純堿和

34、氯化氨。聯(lián)堿法生產采用一次加鹽，兩次吸氨，一次碳化，兩次取出的冷法流程。生產分為兩個過程進行：I過程 為純堿生產過程，R過程為氯化氨生產過程。兩個過程構成一個封閉循環(huán)系統(tǒng)，不斷投入原料（NH、NaCl、HO CO）,同時不斷地生產出純堿和氯化氨兩種產品。聯(lián)堿過程，即I和H過程：主要化學反應：NaCl+NH+HO+O NHCl+NaHCOt +95.05kJ/mol 與氨堿法不同之處，聯(lián)合制堿法碳化過濾 NaHCO吉晶后的濾液還要析出氯化氨?；瘜W反應式：NHCl（液）+NaCl （固）-NHCl（固）+NaCl （液）-11.46kJ/mol析出氯化氨后，母液返回制堿工序，與制氯化氨過程交替進行

35、，構成一個循環(huán)過 程，這則是該制堿法的特殊性。生產工藝流程簡述：將n過程制備的合格母液n送母液n噴射吸氨后為氨母液n , 氨母液n在澄清桶內經過澄清后流入氨母液n儲存桶習慣上稱為成品氨，成品氨母 液n經泵加壓并經氨母液n加熱桶加熱到規(guī)定溫度后進入清洗炭化塔,塔下部通清 洗氣，使炭化塔結疤得到溶解并起到預炭化的作用，氨母液R經清洗炭化塔后為清 洗氨母液正。清洗氨母液R經泵送入制堿塔，下部通入下段氣（濃氣），中部通入 中段氣，生成帶有氨母液R結晶的懸浮液，由塔底經出堿管取出稱為碳化取出液， 再經真空濾堿機過濾分離出固體碳酸氫鈉（重堿），送煨燒爐煨燒得到碳酸鈉，包 裝得到成品純堿。煨燒分解出的二氧化

36、碳，氨氣及水蒸氣的混合氣體稱為爐氣。爐氣經除塵，冷卻， 洗滌，壓縮后回到碳化塔作制堿原料，真空濾堿機的濾過堿液（母液R）經吸氨送 R過程制取氯化氨，制氯化氨后的母液（母液R）送I過程吸氨進碳化塔制純堿， 如此不斷封閉循環(huán)則不斷生產出純堿和氯化氨。三、回收鹽回收鹽是在隔膜法制燒堿過程中的蒸發(fā)過程中得到的。具雜質含量較高，主要影響 生產燒堿的雜質為：Cf、Md+以及SO2-離子，并且含有一定的NaOH所以現在生產 中有精制鹽水的這道工序。在實地調研中證實，燒堿生產中采用液體鹽代替固體鹽，會降低燒堿成本，獲得一 定的經濟效益。而在聯(lián)堿法制純堿的生產過程中，由于受到系統(tǒng)母液平衡的限制， 只能使用固體鹽

37、。如果將燒堿蒸發(fā)工序回收得到的固體鹽送入聯(lián)堿系統(tǒng)，則聯(lián)堿法 生產純堿的工藝中將減少固體鹽的外供量，從而獲得一定的綜合經濟效益。離子交換膜法制燒堿的原理和工藝流程1 、離子交 換 膜法制燒堿 的原理離子交 換 膜電解 槽 的 構 成離子交換膜電解槽：主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導電銅 棒等組成；每臺電解槽由若干個單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。陽極用金屬鈦網制 成，為了延長電極使用壽命和提高電解效率，陽極網上涂有鈦、釘等氧化物 涂層；陰極由碳鋼網制成，上面涂有鍥涂層；離子交換膜把電解槽分成陰極 室和陽極室。電極均為網狀，可增大反應接觸面積，陽極表面的特殊處理是考慮陽極產物C12的強腐蝕性。離子

38、交換膜法制燒堿名稱的由來，主要是因為使用的陽離子交換膜，該膜有特殊的選擇透過性，只允許陽離子通過而阻止陰離子和氣體通過，即只允許H +、Na+通過，而Cl、OH 和兩極產物H2和C12無法通過，因而起 到了防止陽極產物C12和陰極產物H2相混合而可能導致爆炸的危險，還起 到了避免C12和陰極另一產物NaOH反應而生成NaClO影響燒堿純度的2 .離子交換膜法電解制堿的主要生產流程精制的飽和食鹽水進入陽極室；純水（加入一定量的 NaOH溶液）加入陰室通電后H2O在陰極表面放電生成 H2, Na+則穿過離子膜由陽極室進入室，此時陰極室導入的陰極液中含有 NaOH; Cl 則在陽極表面放電生成C12

39、電解后的淡鹽水則從陽極室導出，經添加食鹽增加濃度后可循環(huán)利 用。陰極室注入純水而非NaC1溶液的原因是陰極室發(fā)生反應為2H+2e =H2T;而Na+則可透過離子膜到達陰極室生成 NaOH溶液，但在電解開始時，為增強 溶液導電性，同時又不引入新雜質，陰極室水中往往加入一定量 NaOH溶液。氯堿工業(yè)的主要原料：飽和食鹽水，但由于粗鹽水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO等雜質，遠不能達到電解要求，因此必須經過提純精制大型離子膜燒堿裝置的工藝設計一、一次鹽水一次澄清鹽水的制備是氯堿生產工藝至關重要的工段，精制效果的好壞直接影響產品的質 量和產量。傳統(tǒng)性的一次鹽水精制工藝，采用配水、化鹽、加

40、精制劑反應、澄清、砂濾， 然后再經炭素燒結管過濾器過濾。近幾年新建氯堿裝置一次鹽水工藝大都采用膜過濾技術 制取精制鹽水，該工藝路線省去了砂濾器、炭素燒結管過濾器。經生產實踐證明，經膜過 濾分離方法制得的一次鹽水質量指標、設備投資等都比傳統(tǒng)工藝理想。所以一次精制鹽水 工藝采用膜過濾器過濾工藝。二、二次鹽水精制離子膜法電解槽使用的高度選擇性離子交換膜要求入槽鹽水的鈣、鎂離子含量低于20wtppb ,普通的化學精制法只能使鹽水中的鈣、鎂離子含量降到10wtppb左右。若使鈣、鎂離子含量降到 20wtppb的水平，必須用螯合樹脂處理。二次鹽水精制的主要工藝設備是螯合樹脂塔，分二塔式和三塔式流程。塔的運

41、行與再生處理及其周期性切換程序控制，可由程序控制器PLC實現，PLC與集散控制系統(tǒng) DCS可以實現數據通訊；也可以直接由DCS實現控制。伍迪公司采用的就是二塔式，其他公司采用三塔式流程。建議采用三塔式流程。三、電解工藝現在能夠提供離子膜電解槽的專利商有旭化成、伍迪、氯工程、北化機等廠家，這幾家公 司的技術都是成熟的。槽型為復極式自然循環(huán)離子膜電解槽。四、淡鹽水脫氯淡鹽水脫氯有兩種工藝路線：一種采用空氣吹除法，該法脫氯效果欠佳，從淡鹽水中分離 出來的廢氯氣純度低，無法匯入濕氯氣總管送氯氣處理工序，只能由燒堿液循環(huán)吸收，制 成次氯酸鈉溶液。另一種采用真空脫氯法，該法脫氯效果較好，通過蒸汽噴射器或真

42、空泵 提供的真空系統(tǒng)將含氯淡鹽水中的游離氯抽出分離后進入濕氯氣總管。建議采用真空法淡 鹽水脫氯工藝技術。五、氯氫處理（含廢氯氣處理）1、氯氣處理由電解槽出來的濕氯氣，溫度高并伴有大量的水蒸氣和雜質，具有較強的腐蝕性，必須經過冷卻、干燥和凈化處理。氯氣處理系統(tǒng)分為冷卻、干燥、輸送三部分。冷卻選用填料式洗滌塔，能夠較好地除去濕氯氣帶出的鹽霧，填料采用CPVC花環(huán)。氯氣 冷凝下來的氯水回收送淡鹽水脫氯工序。對于干燥部分，在實踐應用中已采用過多種干燥塔型和不同的組合方式，比較典型的有：a、一段泡沫塔、二段泡沫塔；b、一段填料塔、二段泡沫塔；c、一段填料塔、二段泡罩塔。國內采用最多的是填料塔和泡沫塔組合

43、，這是兩種典型的塔。泡沫塔的特點是結構簡單、造價低、塔板數多；缺點是操作彈性小、不便于增加硫酸循環(huán)量，操作彈性僅為 15% ,塔板阻力降大，一般為 100-200mmH2O ,而且開孔的加工精度、酸泥沉積等因素易影響其操作穩(wěn)定性。填料塔操作彈性大，易操作，壓降小，但投資大，有效塔板數少。泡罩塔的特點介于泡沫塔與填料塔制堿，塔板數多，壓降與泡沫塔相當，操作彈性比較大。經過對以往經驗的總結、比較，應選擇二段干燥；一段為填料干燥塔，二段采用泡罩干燥塔。目前氯氣輸送設備有兩種形式，一種是液環(huán)泵，另一種是離心式壓縮機。液環(huán)泵對氯氣含水量要求不苛刻，但動力消耗大，輸送量小，出口氯氣壓力低，適用于生產規(guī)模在5萬噸/年燒堿能力以下的氯氣輸送。離心式壓縮機具有輸送量大、排氣壓力較高、運轉平衡、得以改善工作環(huán)境等優(yōu)點。該設備能量消耗與同氣量