离子膜电解工艺

第33卷第6期Vol 33 Na 62010年6月可壮工离子膜电解工艺聂巨亮河北奇正环境科技有限公司,河北石家庄050051)[摘要]离子膜法制烧碱是当今氯碱工业最新制碱技术离子膜电解槽制出的液碱浓度高质量高质量优能耗少、无公害、无石棉绒污染投资省因此离子膜法制烧碱工艺已成为世界氯碱工业的发展方向[关键词]离子膜电解:制碱:优势[中图分类号]TQ114.262[文献标识码]B[文章编号]1003-5095(2010)06-005302离子膜法电解制碱是世界上工业化生产烧碱当为保持阴极液浓度在规定范围内,需连续地在阴中最先进的工艺方法,具有能耗低、三废污染少成本极液入口总管处加入纯水。纯水添加量由纯水流量仪低及操作管理方便等优点,是国家重点发展的七大工进行调节程之一。其主要产品是烧碱副产物氯气和氢气,可以1.2电解槽的构成合成盐酸两者都是最基础的化工原料,广泛应用于电解槽:主要由阳极、阴极、交换膜、电解槽框和洗涤剂、肥皂、造纸、印染、纺织、医药、染料、金属制导电铜棒等组成;每台电解槽由若干个单元槽串联或品、基本化工及有机化工工业。另外,氯气和氢气也是并联组成。阳极用金属钛网制成,为了延长电极使用化学工业的重要原料广泛应用于无机和有机化工工业。寿命和提高电解效率,阳极网上涂有钛、钌等氧化物目前世界上电解盐水生产烧碱方法有3种:隔膜涂层;阴极由碳钢网制成,上面涂有镍涂层;交换膜把法、水银法以及离子膜法,其中离子膜法具有工艺流电解槽分成阴极室和阳极室。程简单、生产稳定、安全性高、产品纯度高能耗低、污交换膜具有特殊的选择透过性,只允许阳离子通染程度低、装置占地少操作维修简单、劳动强度低等过而阻止阴离子和气体通过,即只允许H、Na’通过,优点,被广泛应用。而Cl、吡H与两极产物H2和Cl2无法通过,因而起到1电解法制碱工艺原理了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而可能导1.1工艺原理致爆炸的危险,还起到了避免Cl2和阴极另一产物精制盐水经过阳极液进料总管以及软管送入电NaOH反应而生成Nacl0影响烧碱纯度的作用。解槽各单元的阳极室中。阳极液电解后产生淡盐水和2电解工艺流程氯气,从挠性软管排出的氯气和阳极液的混合物进入电解工艺流程分为一次盐水、二次盐水精制,电阳极液循环槽,并在此将混合物分离成气体和液体。解、淡盐水脱氯、Cl2处理、H2处理等工序。核心工序是氯气集中到氯气总管后被送到氯气处理工段,其纯度二次盐水精制和电解部分。可达985%~99.0%(千基)盐水一次精制主要是控制悬浮物(SS)与各种杂阴极室内电解产生氢气和烧碱氢气和烧碱的混质离子的含量在要求的范围内,为盐水二次精制做准合物从阴极室出来后经过挠性软管经出口总管进入备。盐水二次精制最主要部分是蝥合树脂塔,使粗盐阴极液循环槽,并在此进行气体和液体的分离。从阴水经过树脂塔后除去二价阳离子,满足电解槽质量要极液循环槽分离出来的氢气集中到氢气总管后被送求。电解部分是烧碱制备流程的关键工序,符合电解至氢处理工段,同时一部分在阴极液循环槽中分离出要求指标的精制盐水流经电解槽时,在一定直流电作的阴极液溢流后作为成品进入液碱贮槽绝大部分的用下离子经离子交换膜发牛迁移,最终在阴极液相阴极液又通过阴极液循环泵循环至阴极室循环使用。形中国煤化工阴极气相生成Hn阳[收稿日期]201003-17极气CNMHGH2和Cl2进行降温[作者简介]聂巨亮(1971-),男,工程师,主要从事化工研究及干燥处理,满足后续工段需求。电解工序工艺流程工作。河北化工6如图1所示。逐渐被淘汰在我国国家发展和改革委员会[2005]第40号令《产业结构调整指导目录(2005年本)》中将海解与冲燥“汞法烧碱”列为淘汰类。(2)隔膜法烧碱是这3种生一割产方法中综合能耗最高的一种,分为石墨阳极和金属阳极两种。在国家发展和改革委员会[2005]第40号二次精啊令位产业结构调整指导目录(2005年本)》中将“石墨阳极隔膜法烧碱”也列为淘汰类。(3)离子膜法烧碱是当今世界各国氯碱工业大力发展的先进清洁生产技图1电解工艺流程术,该方法制出的碱液浓度高、含盐低、能耗低,无汞、3电解工艺制造烧碱的工艺特点铅、石棉绒污染,投资省,从发展趋势来看,离子膜法以电解食盐水溶液制造烧碱有水银法、隔膜法和制碱工艺充满了生机所占比例逐年增长,已成为世离子膜法。工艺特点:(1)水银法烧碱产品质量好但界氯碱工业的发展方向能耗相对也高,环境污染严重,目前在世界范围内正3种制碱工艺特点比较如表1所示。表1离子膜法、隔膜法、水银法制碱工艺特点比较水银法隔膜法离子交换膜法产品质量高电2500kh/t碱电3500kh/t碱汽4t/t碱电2300kwh/t碱生产成本高低生产稳定性好工艺过程比离子膜法简单工艺流程较长,但易配套盐水需纯化盐水质量要求高精制系统恢复复杂建设投资(同等规模需有治理汞污染的配套设施投资大需锅炉、蒸发等辅助设备小(节省20%占地(同等规模小(节省50环境保护汞污染石棉绒、铅及沥青污染境污染较小4离子膜电解工艺技术先进性膜法、水银法都高。离子膜电解槽尤其是单极槽更适离子膜法制烧碱与隔膜法、水银法比较其优点如应较大的电流负荷波动范围。(6)投资省。在国外离子下四:(1)产品质量优。高纯烧碱产品的含盐量低于50×膜法电解装置的投资比隔膜法节省20%左右,比水银106,符合合成纤维医药、水处理及石油化工等行业法节省10%左右。国内随着离子膜法制碱技术和装置用碱要求。氯气纯度高,氯气中含氧、氢低,氯气纯度(含膜)的国产化率提高,其投资成本正在逐渐降低,髙达98.5%~99.0%,如进槽盐水加酸,则氯中含氧并最终会低于水银法和隔膜法的投资。(7)占地少。根<0.8%;即使进槽盐水不加酸,氯中含氧也只在1.0%据现有的离子膜法装置和隔膜法装置比较离子膜法~1.5%之间;同时氯中含氢约在01%以下,不仅能保电解装置占地约为隔膜法的一半左右。证液氯生产的安全而且能提高液化效率。此外,离子5结束语膜法电解产生的氢气纯度高,含氢高达999%,对合离子膜电解制碱技术的出现是具有划时代意义成盐酸生产,提高氯化氢纯度极为有利。(②)生产成本的电解制碱技术,与隔膜电解制碱和水银电解制碱相低。(3)能耗低。其直流电耗可降至2150kWh/t以下,比,已被世界公认为技术最先进和经济上最合理的氢并直接制得32%以上的高纯度烧碱,因此,总能耗比氧化钠生产方法是当今电解制碱技术发展的方向。隔膜法低25%~30%,比水银法低15%~20%。(4)无公[参考文献]害污染。水银法有公害隔膜法有石棉绒的污染,如果D]石河子市科委和科技兴石办改进型国产化高子膜烧碱工艺降耗增是石墨阳极电解槽还有铅污染。而离子膜法电解制烧效显著[.新疆科技报〔汉),2004碱根除了上述有害物的污染清浩生产利于保护环四我国块场生广技术进厘况中国化工20境。(5)生产稳定。离子膜法制烧碱,生产稳定性比隔CNMHG