1、氯堿事業(yè)部電解部分的基本知識，什么是電解，概念，原理和要素。什么是氯堿工業(yè)？化學(xué)實驗與工業(yè)生產(chǎn)的區(qū)別，有待解決的問題。離子交換膜的概念電解中央控制、氯氣處理和氫氣處理的基礎(chǔ)知識。電解工段的危險化學(xué)品。電解被定義為一種過程，其中直流電通過電解槽中的電極和電解質(zhì)，并且電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在兩者接觸的界面處，以制備期望的產(chǎn)品。原理：電解質(zhì)中的離子經(jīng)常無序運動，在施加直流電后，離子定向運動。陽離子移動到陰極，在那里獲得并還原電子；陰離子移動到陽極，在那里它們失去電子并被氧化。氯堿工業(yè)：用飽和鹽溶液制備氯氣和氫氧化鈉的方法。在工業(yè)上，氫氧化鈉、二氧化氯和H2是通過電解飽和氯化鈉溶液制備的，并由此生產(chǎn)出一系列化

2、工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)。氯堿工業(yè)是最基本的化工行業(yè)之一。其產(chǎn)品除化工本身外，還廣泛應(yīng)用于輕工、紡織、冶金、石油化工和公用事業(yè)。氯的主要下游產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，氯化鈉溶液的電解原理：氯化鈉是一種強(qiáng)電解質(zhì)，它在溶液中是完全電離的，而水是一種弱電解質(zhì)，它也是弱電離的，所以溶液中有四種離子：鈉、氫、氯和氫。當(dāng)DC電源接通時，帶電離子定向移動，帶負(fù)電荷的氫氧離子和氯離子移動到陽極，帶正電荷的鈉離子和氫離子移動到陰極。在這種電解條件下，氯比氫更容易失去電子，在陽極被氧化成氯原子，氯原子結(jié)合形成氯分子并釋放出來。(cloh陽極反應(yīng)：2Cl-2e=Cl2(氧化反應(yīng))氫比鈉更容易獲得電子，因此氫從陰極獲得的電子被還原成氫原

3、子，氫原子結(jié)合成氫分子并從陰極釋放出來。陰極反應(yīng)：2H2O 2e=2OH- H2(還原反應(yīng))，實驗室制備電解鹽水的方法：產(chǎn)生Cl2，H2，氫氧化鈉和酚酞陰極溶液變紅，陽極產(chǎn)生有刺鼻氣味的氣體，陰極產(chǎn)生氣體。所得產(chǎn)品的特點是：1 .苛性鈉和鹽的混合物；2.氫氣和氯氣相互勾結(jié)，這是工業(yè)所要求的：高純氫氣、氯氣和燒堿能耗低、投資少、污染小。它于1975年在日本和美國首次工業(yè)化。在該方法中，陰極室和陽極室由陽離子交換膜隔開，可以直接制備氯化鈉含量極低的濃堿液。然而，陰極附近的氫氧離子遷移速率較高，在電場的作用下，部分氫氧離子將不可避免地穿過離子膜進(jìn)入陽極室，導(dǎo)致電流效率下降，因此對離子膜的要求相當(dāng)嚴(yán)格

4、。氯堿工業(yè)生產(chǎn)方法：初始階段：隔膜法使用多孔和可滲透材料作為電解槽中的夾層，將陽極產(chǎn)品與陰極產(chǎn)品分開。起初使用水泥微孔隔膜，后來使用石棉過濾隔膜。但隔膜法生產(chǎn)的堿液濃度低，含有氯化鈉，需要進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、脫鹽等后處理。氫氧化鈉產(chǎn)品(固體)含有大約3%的氯化鈉，因此它不能用于人造絲和合成纖維的生產(chǎn)。離子交換膜電解過程(陰極產(chǎn)生堿)，陽極反應(yīng)：2cl-2ecl2陰極反應(yīng)：2H2O 2e 2OH- H2總反應(yīng)：2H2O NaCl 2NaOH Cl2 H2，原理：離子交換膜的主要材料是全氟聚合物，膜體內(nèi)存在SO3-和COO-等官能團(tuán)，與帶相同正電荷的抗衡離子na形成靜電鍵。由于官能團(tuán)具有親水性，膜在溶液

5、中溶脹后結(jié)構(gòu)變得松散，形成許多微彎通道，使其活性基團(tuán)中的一對鈉離子可以與水溶液中相同電荷的鈉離子進(jìn)行交換。同時，固定在膜中活性基團(tuán)上的陰離子基團(tuán)具有排斥氯離子和羥基的能力，從而得到高純度的氫氧化鈉溶液。當(dāng)水合鈉離子從、檢查點、離子交換膜結(jié)構(gòu)：四氟乙烯增強(qiáng)網(wǎng)、磺酸層、羧酸層、陽極表面涂層、陰極表面涂層、四氟乙烯增強(qiáng)網(wǎng)：保證離子交換膜的機(jī)械強(qiáng)度并具有很強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度?；撬釋樱簷C(jī)械強(qiáng)度高，電阻低，親水性好。羧酸層：高電阻，強(qiáng)抗氫氧自由基(靠近陰極側(cè))。陽極表面涂層：促進(jìn)氯氣氣泡剝離。陰極表面涂層：促進(jìn)氫氣泡剝離。所用離子膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)：磺酸層：羧酸層：雜質(zhì)氫氧化物的溶解度和膜中的酸堿度分布決定了雜質(zhì)沉積

6、的位置和大小。離子膜電解具有投資省、槽內(nèi)堿濃度高、能耗低、堿質(zhì)量好、含鹽量低、氯中氯、氧、氫純度高、氫純度高、污染小、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點，也是離子膜電解的缺點。增加鹽水二次精制離子交換膜的成本很高，國內(nèi)無法生產(chǎn)，需要仔細(xì)維護(hù)。本部門氯堿生產(chǎn)裝置相關(guān)情況：二期10萬噸離子膜法燒堿裝置。每期5萬噸。6塔共12個電解槽，全部采用日本氯工程BITAC850?！癇ITAC”是電解槽的結(jié)構(gòu)模型，“8”表示電解槽的寬度為8英尺，“50”表示單個電解槽的單位電解槽數(shù)。使用了兩種類型的離子膜，朝日玻璃F8020和杜邦N2010。電解崗位、電解中控：一次鹽水崗位送來的一次精制鹽水經(jīng)過二次精制后，送至電解槽進(jìn)行電解，

7、生成我們需要的氫氧化鈉、氯氣和H2。然后將H2和Cl2送至該段氫氣處理和氯氣處理進(jìn)行后續(xù)處理，將氫氧化鈉送至后一段蒸發(fā)站。140系統(tǒng)：一次鹽水經(jīng)碳管式過濾器凈化，去除懸浮物。(物理過程)系統(tǒng)150:鹽水中的鈣和鎂等金屬離子被螯合樹脂塔吸收，并進(jìn)行二次精制。200系統(tǒng)：電解槽反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)品。160系統(tǒng)：脫氯后，循環(huán)淡鹽水送至一次鹽水。中央控制系統(tǒng)，一次鹽水工藝原理，原鹽不僅含有大量的氯化鈉，還含有化學(xué)雜質(zhì)如Ca2，Mg2，SO42-和機(jī)械雜質(zhì)。這些雜質(zhì)在鹽化過程中也被帶入鹽水中，與含雜質(zhì)的鹽水一起電解，直接影響離子交換膜的電流效率和使用壽命，影響氯堿生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，在氯堿生產(chǎn)中，去除這些雜

8、質(zhì)，生產(chǎn)出合格的精制鹽水尤為重要。用氯化鋇去除so42-:ba2so4-=baso4，用Na2CO3和NaOH溶液去除沉淀的Ca2、Mg2: Ca2 co3-=CaCO3、Mg2oh-=Mg(OH)2、CaCO3和Mg(OH)2。加入絮凝劑TXY溶液后，可以膠溶，進(jìn)行沉淀，加快沉淀速度。一次鹽水工藝指標(biāo)，鹽溶解溫度(出口):6065鹽水含銨量：1毫克/升(無機(jī)銨)，4毫克/升(總銨)；精制鹽水和粗鹽水氯化鈉濃度：300315g/l精制鹽水ss: 5ppm游離氯：0精制鹽水含Ca2和Mg2: 5mg/l精制鹽水和粗鹽水含NaOH:0.10.4g/l So42-:6g/l，140系統(tǒng)：鹽溶解站送來

9、的一次鹽水經(jīng)過濾器過濾，一次鹽水中的懸浮固體含量降至1PM以下，以除去鹽水中的大部分固體顆粒。同時，調(diào)節(jié)鹽水的酸堿度和溫度，以保證螯合樹脂塔在下一道工序的正常運行。過濾鹽水的最小流量為20m3/h，過濾鹽水的最大流量為59.6m3/h，過濾壓差為0.2Mpa，過濾時間為96小時，過濾鹽水的質(zhì)量為SS1PPm，過濾鹽水的溫度為602，過濾鹽水的酸堿度為8.59.5 AV-Cl2，游離氯無法檢測，碳管式過濾器的內(nèi)部圖(共55*3，31m2)，F(xiàn)ICA 1408，助濾劑：-纖維素，日常操作：為什么使助濾劑粘在碳管上而不脫落。過濾后的bri中鈣、鎂離子含量指數(shù)、150系統(tǒng)(該系統(tǒng)處理量小，當(dāng)酸堿度過高

10、時，處理不干凈):將過濾后的酸堿度為8.59.5、溫度為5862的鹽水通過螯合樹脂塔，吸附鹽水中的雜質(zhì)金屬離子，制得合格的精制鹽水。螯合樹脂塔的再生可以恢復(fù)樹脂的性能，使樹脂可以循環(huán)使用，保證鹽水質(zhì)量合格。二級精鹽水質(zhì)Ca2 Mg2 20PPb其他金屬離子al 100 ppb ba 500 ppb Fe 100 ppb mn10 ppb ni10 ppb si 5000 ppb sr50 ppb，鈣鎂樹脂吸附原理本部門采用進(jìn)口CR11。上海華申D403有兩種樹脂。其結(jié)構(gòu)是苯乙烯-二乙烯共聚物球的苯環(huán)與亞氨基二乙酸基團(tuán)連接形成螯合交換樹脂。結(jié)構(gòu)式是：樹脂吸附鈣和鎂的原理。該結(jié)構(gòu)對二價金屬離子有很

11、強(qiáng)的選擇性吸附，樹脂通過酸堿再生被重新活化。CH2-COONa CH2-COO的吸附：r-nm2r-nm2 nach 2-coon ac2-cooch 2-cooh酸洗：r-nm2hcl r-nm2c2-cooch2-cooh再生：r-n2naohc2-co. OH，樹脂層，F(xiàn)ICA1508，來自V1501，來自V1402，為什么鹽水的酸堿度在進(jìn)入樹脂塔之前需要控制？系統(tǒng)200:將合格的二次精制鹽水送至電解槽進(jìn)行電解，陽極產(chǎn)生符合要求的氯氣，陰極產(chǎn)生合格的液堿和氫氣，濕氯氣和氫氣送至氯氣處理站和氫氣處理站，陽極淡鹽水送至淡鹽水脫氯站， 陰極產(chǎn)生300%氯氣壓力：-500500帕氫氣壓力： 25

12、00500帕陽極溶液出口輕鹽水氯化鈉濃度： 190220克/升陽極精制鹽水酸堿度： 2-2.5電解槽陰極流出物氫氧化鈉濃度3360 31.532.5%(米/米)電解氯氣純度：氯297%(體積比)O2/Cl23%(體積比)H2 各種金屬雜質(zhì)對離子交換膜危害很大，尤其是鈣離子和鎂離子。當(dāng)它們以痕量存在時，電流效率將降低，電池電壓將增加。工藝指標(biāo)控制精制鹽水中的Ca2和Mg2含量為20ppb，電流效率：實際電解產(chǎn)量與理論產(chǎn)量之比(一般按燒堿產(chǎn)量計算)。消耗：指每噸100堿的直流電消耗，與電流效率和電池電壓有關(guān)。電池電壓是表征離子交換膜使用狀況的重要指標(biāo)。電解的關(guān)鍵控制點，目標(biāo)是離子交換膜在低功耗下長

13、時間穩(wěn)定運行，而最重要的是鹽水的質(zhì)量！監(jiān)測：精制鹽水中的各種雜質(zhì)含量，各種工藝指標(biāo)(流量、溫度、酸堿度、壓力等)。)、電池電壓、堿中的氯化鈉含量、氯純度和氫純度、單位：電池電壓：單位=單位-單位-單位-單位離子膜的理論分解電壓、單位離子膜的電壓降、單位陽極過電壓、單位陰極過電壓、單位-單位離子膜溶液的歐姆電壓降、單位-單位離子膜溶液的歐姆電壓降、單位-單位離子膜溶液的歐姆電壓降、單位-單位離子膜溶液的歐姆電壓降、單位-單位離子膜溶液的歐姆電壓降。陽極：電解池中的反應(yīng)，陰極：溶液中的反應(yīng)：精致的皇家公主離子膜(可阻止oh離子在陽極放電)，cl-，oh-，高酸堿度：陽極羥基反應(yīng)不能被完全抑制，純度

14、不夠；由于不能及時中和陰極遷移，金屬離子在膜中沉淀。陽極電解液濃度低：不均勻的透水性導(dǎo)致膜分層起泡。陰極電解液濃度低：含水量高，減少了對陰離子的排斥；堿含有高鹽。低流速：高氣液體積比和高電池電壓。溫度和酸度不均勻，薄膜容易起泡。電流效率在8090時最佳。無論溫度有多高，都容易產(chǎn)生水蒸氣，汽液比增加。為什么進(jìn)入陽極的鹽水的酸堿度要控制在2-2.5之間(太高，有太多的羥基，不利于氯氣的產(chǎn)生)？如果酸堿度太高，上述反應(yīng)不能有效地抑制氯氣和水之間的反應(yīng)，導(dǎo)致次氯酸含量高，這不能有效地抑制陽極上氧氣的產(chǎn)生，導(dǎo)致氯氣中的氧氣含量高，膜中的酸堿度太高，導(dǎo)致形成鈣(氫)2的鈣和鎂離子在膜中鎂(氫)2沉淀，導(dǎo)致

15、膜穿孔。注意：膜本身是堿性的，帶負(fù)電荷(pH7)。如果酸堿度太低，它是弱酸，很難分解。羧酸層的酸化導(dǎo)致羧基失去其離子交換功能。電解槽的分類以供電方式為基礎(chǔ)，單極：電解槽并聯(lián)，雙極(我部采用):電解槽根據(jù)極距串聯(lián)。膜電極一體化(SPE)是目前常用的電解槽，旭化成強(qiáng)制循環(huán)雙極離子膜電解槽旭化成自然循環(huán)雙極離子膜電解槽旭化成AZEC-M3單極性離子膜電解槽旭化成AZEC-F1單極性離子膜電解槽旭化成AZEC-F2單極性離子膜電解槽伍德BM2.7-120雙極性離子膜電解槽美國西方技術(shù)體系MGC-6-20單極性離子膜電解槽意大利迪諾拉雙極性零極距離子膜電解槽9。英國ICIFM21單極離子交換膜電解槽，10。氯工程大型單極離子膜電解槽(CME)，11。日本德山草達(dá)雙極離子膜電解槽，12。BiTAC離子交換膜雙極離子交換膜電解槽，13。華北化工機(jī)械GL雙極離子膜電解槽，14。華東化工機(jī)械有限公司FID雙極離子膜電解槽，我部使用的電解槽是日本氯工程公司的電解槽，型號為BiTAC850，160系統(tǒng)淡鹽水脫氯。一部分來自電解槽陽極的輕鹽水再循環(huán)到電解槽陽極(與精制鹽水混合后)，一部分再循環(huán)到一次鹽水站進(jìn)行鹽溶解。淡鹽水中溶解的氯；Cl2 H2O氯化氫鹽水中的氯危害；對金屬管道和設(shè)備的腐蝕；樹脂塔中的螯合樹脂被氧化，失去其交換吸附能力。