离子膜电解工序培训课件.doc

重庆天原化工有限公司离子膜电解培训教材Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.重庆天原化工有限公司离子膜电解工序培训教材编写：审核：重庆天原化化工有限限公司二○○六年年十月第第一章 概述第一节 电解槽槽介绍一、电槽规规格1 类型 ： BiTTAC®®-88882 离子膜膜类型 ： Fllemiion“ 80020”（F80020）3 单元槽槽数量 ： 8884 阳极有有效面积积 ： 3..2766 m22 × 885 阳极 ： DDSA®®6 阴极 ： 活性阴阴极7 额定电电流 ： 114.7795 kA (Maax最大.177.8 kA))8 额定电电流密度度 ： 44.5116 kkA/mm2 (MMax.. 5..4 kkA/mm2)9 重量（净净重） ： 大约22..5 吨/槽10 重量量（运行行重量） ： 大约39..7 吨/槽11 电解解槽数量量 ： 44 台二、结构BiTACC®-8888由一个个阳极端端框、87个中框框和一个个阴极端端框通过过一套拉拉杆组合合而成。

在在阳极使使和阴极极室间装装备88张离子子膜，以以及特殊殊的垫片片见如如下插图图BiTACC®槽容易易并且能能快速装装配和解解体，这这是因为为电解槽槽部件少少，重量量较轻三、电解槽槽电回路路4台套BiiTACC®-8888型离子子膜电解解槽和4个独立立的回路路4台电解解槽设计计成一个个电解槽槽回路，按4行布置，通过母排连接到一台整流变压器上，该整流变压器可提供用于电化学反应的直流电来自整流器器正极的的电流通通过电解解槽阳极极端框、中中框和阴阴极端框框回到整整流器的的负极电解槽回路路和地面面作电气气隔离，避避免电流流漂移每每台电解解槽安装装在侧梁梁上,单元槽槽支架和和侧梁间间用特氟氟隆制垫垫片隔离离此外外，在侧侧梁上还还安装有有4个绝缘缘垫，确确保和大大地的绝绝缘在电解槽回回路上有有88个单元元槽，整整流器正正负极接接线端子子的直流流电额定定电位差差为2800V，来自自整流器器正极侧侧的DC(直流)接线端端子的电电流和大大地间的的电位差差为1400 V，电流流到达下下一个单单元槽，与与大地的的电位差差降低，在在回路的的中性点点，电压压为0，然后后电位开开始递减减，在整整流器DC(直流)接线端端子的负负极为负负1400V。

回路路的中性性点可能能会漂移移，因为为每台单单元槽有有一个单单元电位位差四、电解槽槽的特性性在装置中，离离子膜电电解槽是是关键设设备，采采用CEC（氯工工程公司司）新型型的BiTTAC®®电解槽槽1、 能能耗低2、 高高电流密密度运行行3、 原料料盐水添添加HC114、 方方便的维维护5、 电电解槽的的耐用材材料6、 溢溢流形式式对于BiTTAC®®电解槽槽，在每每个中框框的上方方设置了了分离空空间，气气体和电电解液在在其中被被分离，以以较低压压力波动动的溢流流方式从从单元室室流出因因此，需需维持每每个单元元槽上部部空间阳阳极液和和阴极液液的液位位，并且且离子膜膜不得暴暴露在气气相中7、 流流体可视视8、 上部部电解液液的分布布均匀9、 防防止漏电电的措施施BiTACC®采用特特殊设计计的树脂脂制成的的分歧管管，防止止漏电，特特氟隆制制的原料料管较长长单元元槽厂房房内电解解液总管管采用了了电腐蚀蚀防护，并并作最佳佳设计第二节 生产原理理一、概述本装置采用用了日本本CEC公司的BiTTAC®®8888高电密密自然循循环复极极式电解解槽，界界区包括括过滤盐盐水二次次精制、电电解和脱脱氯等工工序。

盐盐水的二二次精制制采用三三塔运行行工艺，切切换和再再生由现现场PLC控制盘盘实行自自动控制制电解解槽采用用的离子子膜为日日本旭硝硝子80220磺酸羧羧酸复合合膜，具具有槽电电压低、适适应高电电流密度度运行（达达到6.00KA//m2）的特特点，电电解槽采采用了独独特的结结构，波波纹状的的阴阳极极室，将将常见的的隔板和和导电筋筋板结合合在一起起，改善善了电解解槽内部部的循环环，保证证了电解解液浓度度的均匀匀脱氯氯工序采采用了真真空脱氯氯＋化学学脱氯的的工艺，脱脱氯及氯氯酸盐分分解所产产生的氯氯气进入入氯气总总管二、基本原原理（一）盐水水二次精精制原理理由于过滤盐盐水中还还含有少少量的金金属阳离离子如Ca２+ 、Mg２+等，会沉沉积于膜膜表面或或内部，堵堵塞离子子膜的交交换通道道，造成成槽电压压上升，电电流效率率下降，因因此，必必须对过过滤盐水水进行二二次精制制，除去去金属离离子，满满足离子子膜电解解槽的要要求盐盐水的二二次精制制采用了了螯合树树脂吸附附的方法法，螯合合树脂结结构为苯苯乙烯—二乙烯烯基苯共共聚物作作为母体体的氨基基磷酸基基官能团团、亚胺胺基乙酸酸、亚胺胺二乙酸酸基、胺胺基磷酸酸型等，苯苯乙烯—二乙烯烯基苯共共聚物作作为母体体的氨基基磷酸基基官能团团它的堆堆比重0.1—0.33g/mml，总容容量1.33N/ll，其化化学式为为：RCHH2NHCCH2PO3Na2，树脂脂中的钠钠易被金金属离子子特别是是二价阳阳离子所所取代，难难易程度度顺序为为 Cuu２+＞Pb２+＞Zn２+＞Ca２+＞Mg２+＞Ni２+＞Ba２+＞Na+。

例如2 RRCH22NHCCH2PO3Na2+ CCa2++→（RCHH2NHCCH2PO3）2 Caa Naa2+2 Na++螯合树脂吸吸附阳离离子后可可以用盐盐酸及烧烧碱再生生，再生生方法是是将盐酸酸用脱盐盐水稀释释至4%%后送入入树脂塔塔再生，达达到再生生时间后后，用脱脱盐水冲冲冼，分分析再生生合格后后，再用用5%NaaOH再生，目目的是使使树脂转转型，方方法与酸酸相同其其反应方方程式如如下：（RCH22NHCCH2PO3）2 Caa Naa2+4HHCl→2 RRCH22NHCCH2PO3 H2+CaaCl22+2NNaCllRCH2NNHCHH2PO3 H2+2NNaOHH→RCHH2NHCCH2PO3Na2+2HH2O三塔运行的的模式，即即二塔串串联运行行，在运运行一定定时间后后，主塔塔离线进进行再生生三塔塔运行顺顺序如下下：时间 第一塔 第二塔 再生塔（脱机）0—24 T—1501A T—1501B T—1501C 24—48 T—1501B T—1501C T—1501A 48—72 T—1501C T—1501A T—1501B 72—96 T—1501A T—1501B T—1501C （二）电解解基本原原理在一台离子子交换膜膜电解槽槽中，超超纯盐水水发生下下列主要要的电化化学反应应来生成成烧碱（NaOOH）。

1、在阳极极室，氯氯化钠在在盐水中中离解以以离子状状态存在在，反应应方程式式如下：NaC1 →Na+ + C1--阳极主要的的反应是是阴离子子Cl- 氧化成成气态的的Cl2 2CC1-→C12 + 2e阳极室的阳阳离子Na+携带部部分水通通过离子子交换膜膜到达阴阴极室2、阴极室室中的水水被电解解，阴极的的主要反反应是阳阳离子H+还原生生成了产产品H2，同时时生成氢氢氧根离离子，钠钠离子Na+ 和OH-结合生生成NaOOH反应方方程式如如下：2H2O + 22e → H2 + 2OHH-Na+ ++ OHH-→ NaaOH3、总的电电化学反反应方程程式为：：2NaCll + 2H22O →2NaaOH + CCl2↑+ HH2↑离子膜电解解采用了了磺酸羧羧酸复合合膜，离离子交换换膜的膜膜体中有有活性基基团，由由带负电电荷的固固定离子子如SO3-、COOO-，与一一个带正正电荷的的对Na+形成静静电健由由于磺酸酸基团具具有亲水水性，能能使离子子膜在溶溶液中溶溶胀，膜膜体结构构变松，形形成许多多细微弯弯曲的通通道，使使其活性性基团中中的对Na+可以与与水溶液液中的同同电荷的的Na+进行交交换。

同同时膜中中的活性性基团中中固定离离子具有有排斥Cl-和OH-的特性性，从而而制成高高纯度的的氢氧化化钠溶液液在运行期间间，阳极极液中会会有部分分Cl-离子通通过离子子交换膜膜渗透到到阴极室室，生成成少量的的盐通通常情况况下，离离子膜的的电流效效率较低低，阴极极室生成成的盐就就会较高高在电解期间间，由于于电场的的作用，OH-从阴极极室反迁迁移到阳阳极室，电电解槽电电流效率率降低，阳阳极和阴阴极的效效率都会会降低，直直接损失失OH-在循环NaaOH管道中中加入脱脱盐水，以以调节阴阴极室的的烧碱液液浓度从从阳极中中放出含含有Cl2的淡盐盐水从从阴极室室中放出出含有H2的成品品烧碱液液用脱脱盐水稀稀释循环环烧碱液液，然后后返回进进入阴极极室由于阴极液液OH-浓度升升高，电电流效率率会降低低，因此此，成品品NaOOH的浓度度是有限限度的，根根据采用用的离子子膜类型型，一般般为32 ～ 355 wtt%新安装的离离子膜允允许携带带少量OH- 和Cl-的Na+通过，但但是，随随着离子子膜运行行时间的的增长，离离子膜会会出现老老化，阴阴离子通通过离子子膜泄漏漏量将增增加，引引起电流流效率下下降和阳阳极液PH升高，见见下列电电极反应应方程式式。

1） HH2O被氧化化生成氧氧气H2O→11/2 O2(g) + 22H+ + 2e--4、电解过过程主要要付反应应（1）氯气气不分解解C12(gg) ↔ C112(aq)) E. ((1)（2）游离离氯在水水中离解解C12(aaq) + HH2O↔ HCClO (aq)) + H+ + Cl-- E. ((2)（3）次氯氯酸的离离解HClO (a)↔ClO- + H+ Eq.. (33)（4）反应应式 (22) 和 (33)相加C12(aaq) + HH2O↔2H+ + C1OO- +CC1- EEq. (4))（5） C1OO3-的产生生2HClOO (aq)) + OCll- ↔ClOO3- + 2H++ + 2Cll- E. ((5)（6）反应应式 (44) 和 (55)相加3C12((aq)) + 3H22O ↔C1OO3- + 6H++ + 5C11- E. ((6)（7） HH+和阴极极室反迁迁移过来来的OH-发生中中和反应应H++OHH-→ H2O（8）超纯纯盐水中中的碳酸酸钠和阳阳极液中中的H+作用，生生成盐和和二氧化化碳，可可能会影影响氯气气的纯度度。