氯碱化工工艺课件.ppt

氯碱化工工艺学氯碱化工工艺学Chlor­alkali Chemical Industry Technology 内容提要内容提要v第第18章章 氯碱工业及其发展趋势氯碱工业及其发展趋势 v第第19章章 原盐及盐水精制原盐及盐水精制v第第20章章 隔膜法电解食盐水溶液隔膜法电解食盐水溶液v第第21章章 离子交换膜法电解食盐水溶液离子交换膜法电解食盐水溶液v第第22章章 电解碱液蒸发电解碱液蒸发v第第23章章 固体烧碱固体烧碱v第第24章章 氯气处理氯气处理第第18章章 氯碱工业及其发展趋势氯碱工业及其发展趋势 氯碱工业简介氯碱工业简介 氯碱化工产品氯碱化工产品 氯碱工业发展趋势氯碱工业发展趋势1、、氯碱工业氯碱工业的概念的概念 用电解饱和用电解饱和NaCl溶液的方法来溶液的方法来制取制取NaOH、、Cl2和和H2，并以它们为，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业氯碱工业是最基本的碱工业氯碱工业是最基本的化学化学工业工业之一一、一、氯碱工业简介氯碱工业简介 2NaCl+2H2O=2NaOH+ H2 + Cl2福建湄洲湾氯碱工业有限公司 2 、、氯碱工业氯碱工业的特点的特点原料易得原料易得、、生产流程较短生产流程较短电力供应情况和电价对氯碱产品的生产成本影响很大。

氯碱产品具有强腐蚀性；在生产过程中使用的原料对环境造成污染 能源消耗大能源消耗大氯与碱的平衡氯与碱的平衡 腐蚀和污染腐蚀和污染 电解食盐水溶液时，按照固定 质量比例1：0.85同时产出烧 碱和氯气两种产品烧碱烧碱聚氯乙烯聚氯乙烯氯氯丙烯系列氯的衍生物丙烯系列氯的衍生物 氯丁橡胶氯丁橡胶含氯溶剂含氯溶剂 氯碱化工氯碱化工二、二、氯碱化工产品氯碱化工产品 氟氯烃氟氯烃盐酸、氢盐酸、氢 1,1,1­三三氯乙烷氯乙烷漂白粉漂白粉漂白精漂白精氯代异氰尿酸氯代异氰尿酸 · · · · · · · · · · ·现在全世界年产约120万t氯丁橡胶氯丁橡胶合成橡胶乙炔法工艺生产路线每乙炔法工艺生产路线每 t 需需HCl 450 kg丁二烯法生产则需丁二烯法生产则需Cl2 910 kg 各国多用副产盐酸代替硫酸在钢铁工业各国多用副产盐酸代替硫酸在钢铁工业中清洗钢板，中清洗钢板，例如：例如：日本、加拿大用盐酸酸洗的比例已达日本、加拿大用盐酸酸洗的比例已达75%中国建设的宝山钢铁公司、武汉钢铁公司中国建设的宝山钢铁公司、武汉钢铁公司 亦均有盐酸酸洗设备亦均有盐酸酸洗设备。

美国单用来清洗钢板的盐酸一年就需要美国单用来清洗钢板的盐酸一年就需要15万万t盐酸盐酸 氢氢 用于合成用于合成HCl制盐酸和制盐酸和PVC外外用途是植物油加氢生产硬化油用途是植物油加氢生产硬化油还用于炼钨、生产多晶硅等金属氧化物还用于炼钨、生产多晶硅等金属氧化物 还原，有机化合物的合成加氢等还原，有机化合物的合成加氢等 三、氯碱工业发展趋势三、氯碱工业发展趋势 我国氯碱工业是在我国氯碱工业是在20世纪世纪20年代才开始创建的年代才开始创建的第一家氯碱厂是上海天原电化厂（现在的上海天原第一家氯碱厂是上海天原电化厂（现在的上海天原化工厂前身），于化工厂前身），于1930年正式投产，采用艾伦年正式投产，采用艾伦­摩尔摩尔电解槽，日产烧碱电解槽，日产烧碱2 t，到，到1949年为止，全国共有氯年为止，全国共有氯碱厂碱厂9家，年产烧碱仅家，年产烧碱仅1.5万万t，氯产品也仅有盐酸、，氯产品也仅有盐酸、液氯和漂白粉等液氯和漂白粉等 解放后，我国的氯碱工业与其他工业一样，得到解放后，我国的氯碱工业与其他工业一样，得到迅速发展烧碱产量迅速发展烧碱产量50年代末达年代末达37.2万万t，，60年代末年代末为为70.4万万t，，70年代为年代为182万万t，，80年代末位年代末位320.8万万t。

到到2007年中国烧碱产量达年中国烧碱产量达800万万t，仅次于美国，跃，仅次于美国，跃居世界第二位居世界第二位 “国内氯碱工业发展概况国内氯碱工业发展概况”1.5万吨万吨37.2万吨万吨70.4万吨万吨180.2万吨万吨320.8万吨万吨1949年解放为止年解放为止 50年代末年代末 60年代末年代末70年代末年代末 80年代末年代末年产年产2006年1993年1992年1991年年产年产1512万吨万吨年产年产390万吨万吨年产年产373.5万吨万吨年产年产345.1 万吨万吨“国内氯碱工业发展概况国内氯碱工业发展概况”1993年后烧碱由原来的进口国转变为出口国年后烧碱由原来的进口国转变为出口国2007年和年和2008年国内烧碱产能持续高速扩张年年国内烧碱产能持续高速扩张年产能平均增长约产能平均增长约26％四、氯产品发展趋势四、氯产品发展趋势 氯产品的发展过程主要由无机氯产品向氯产品的发展过程主要由无机氯产品向有机氯产品方面进行发达国家的有机氯产有机氯产品方面进行发达国家的有机氯产品由于石油化工的兴旺，一般占用氯量的品由于石油化工的兴旺，一般占用氯量的60%左右，预计到左右，预计到2010年可达年可达80%；发展中；发展中国家则较低，中国只占国家则较低，中国只占50～～60%。

有机氯产品中最主要的仍是聚氯乙烯及其有机氯产品中最主要的仍是聚氯乙烯及其共聚物，其次为含氯溶剂共聚物，其次为含氯溶剂 第第19章章 原盐及盐水精制原盐及盐水精制？19.1 概述概述19.2 原盐组成及性质原盐组成及性质19.3 盐水精制流程盐水精制流程19.4 原盐的溶化原盐的溶化19.5 盐水的精制盐水的精制19.6 盐水的澄清与过滤盐水的澄清与过滤19.7 盐水的重饱和、预热与中和盐水的重饱和、预热与中和19.8 盐泥的洗涤、过滤和利用盐泥的洗涤、过滤和利用19.1 概述概述 原盐有海盐（或称天日盐）、湖盐、井盐（地下原盐有海盐（或称天日盐）、湖盐、井盐（地下盐矿溶于水）和矿盐四种盐矿溶于水）和矿盐四种 矿盐矿盐井井盐盐19.2 原盐组成及性质原盐组成及性质v原盐：原盐：在盐田晒制的海盐及在天然盐湖或盐矿开采出的未在盐田晒制的海盐及在天然盐湖或盐矿开采出的未经人工处理的湖盐或岩盐等统称为原盐经人工处理的湖盐或岩盐等统称为原盐v组分组分：：主要是主要是氯化钠，还含有氯化物，如氯化钾、氯化镁，氯化钠，还含有氯化物，如氯化钾、氯化镁，还含有硫酸钙、硫酸镁、硫酸钠、硫酸钾、碳酸镁和有机还含有硫酸钙、硫酸镁、硫酸钠、硫酸钾、碳酸镁和有机化合物等。

化合物等v性质：性质：分子式：分子式：NaCl，分子量：，分子量：58.44，为无色透明的正六，为无色透明的正六面体结晶相对密度面体结晶相对密度2.161（（25℃），散重为），散重为0.9～～1.1 kg/L（确定原盐仓库容积时，堆放重度按（确定原盐仓库容积时，堆放重度按1 kg/L计算）熔计算）熔点点800. 825℃；沸点；沸点1465℃；硬度；硬度2.5；比热容；比热容0.853 J/ (g·℃)；熔解热；熔解热517.I J/g；临界湿度（；临界湿度（20℃））75.3％；溶解％；溶解热在热在1千克水中，千克水中，3.757 kJ/ mol19.3 盐水精制流程盐水精制流程图19.1 盐水精制工艺流程图19.4 原盐的溶化原盐的溶化 原盐可在地下池式盐库中或在露天盐堆上溶化，也可借水原盐可在地下池式盐库中或在露天盐堆上溶化，也可借水力输送或储存时溶化，得到饱和的粗盐水力输送或储存时溶化，得到饱和的粗盐水 化盐时，盐水化盐时，盐水的浓度、原盐的溶的浓度、原盐的溶解速度与化盐桶内解速度与化盐桶内盐层的厚度以及化盐层的厚度以及化盐用水的温度成正盐用水的温度成正比。

一般保持盐层比一般保持盐层厚度为厚度为2.5～～3.0m，，控制化盐桶的温度控制化盐桶的温度在在50～～60℃，盐水，盐水停留的时间不少停留的时间不少30分钟 图图19.2化盐桶化盐桶1—铁铁栅栅；；2—溢溢流流槽槽；； 3—粗粗盐盐水水出出口口；；4—桶桶体体；； 5—折折流流圈圈；；6—折折流流帽；帽；7—溶盐水进口；溶盐水进口； 8—人孔人孔19.3 盐水的精制盐水的精制 原盐溶解后所得的粗盐水含有钙、镁、硫酸根等杂质，不原盐溶解后所得的粗盐水含有钙、镁、硫酸根等杂质，不能直接用于电解糟，需要加以精制，一般采用化学精制方法，能直接用于电解糟，需要加以精制，一般采用化学精制方法，即加入精制剂使杂质成为溶解度很小的沉淀而分离除去即加入精制剂使杂质成为溶解度很小的沉淀而分离除去一、一、钙的去除钙的去除 Ca2＋＋一般是以硫酸钙或氯化钙的形式存在于粗盐水中，一般是以硫酸钙或氯化钙的形式存在于粗盐水中，精制时，向粗盐水中加入碳酸钠溶液，使盐水中的精制时，向粗盐水中加入碳酸钠溶液，使盐水中的Ca2＋＋生成不溶性的碳酸钙沉淀，其化学反应为：生成不溶性的碳酸钙沉淀，其化学反应为：CaSO4＋＋Na2CO3→CaCO3↓＋＋Na2SO4 CaCl2＋＋Na2CO3→CaCO3↓＋＋2NaCl二、二、镁和铁的去除镁和铁的去除 镁和铁通常以氯化物的形式存在于粗盐水中，加入烧碱溶镁和铁通常以氯化物的形式存在于粗盐水中，加入烧碱溶液即生成不溶性的氢氧化镁和氢氧化铁，其化学反应为：液即生成不溶性的氢氧化镁和氢氧化铁，其化学反应为：MgCl2＋＋ 2NaOH →Mg(OH)2↓＋＋ 2NaClFeCl3 ＋＋ 3NaOH →Fe(OH)3↓＋＋ 2NaCl三、三、硫酸根的的去除硫酸根的的去除 盐水中的硫酸钠是用盐水中的硫酸钠是用Na2CO3处理处理CaSO4时生成的。

时生成的 最常用的去除最常用的去除SO42­的方法是化学法包括钙盐法和钡盐法的方法是化学法包括钙盐法和钡盐法两种（（1）钙盐法）钙盐法 使用使用30～～35 %CaCl2的水溶的水溶 液液与与Na2SO4发生发生反应为反应为:CaCl2＋＋Na2SO4 ＋＋2H2O→CaSO4·2H2O↓＋＋2NaCl 盐水中盐水中CaSO4溶解溶解度小度小，需用碳酸钠处理生成碳酸钙沉淀而除去，需用碳酸钠处理生成碳酸钙沉淀而除去CaSO4＋＋Na2CO3→CaCO3↓＋＋Na2SO4 不能完全除去不能完全除去SO42­，但可使，但可使SO42­降低到能满足隔膜或水银电解槽使用降低到能满足隔膜或水银电解槽使用2）钡盐法）钡盐法 SO42­与与BaCl2或或BaCO3反应生成反应生成BaSO4沉淀而除去，其反应为沉淀而除去，其反应为：：CaSO4＋＋BaCl2→CaSO4↓＋＋CaCl2 Na2SO4＋＋BaCl2→BaSO4↓＋＋2NaCl BaSO4的沉降速度比的沉降速度比CaCO3慢，若使用略微过量的慢，若使用略微过量的NaOH与与Mg2＋＋反应时生成的反应时生成的Mg(OH)2会会包围细微的包围细微的BaSO4晶粒，成为较大的粒晶粒，成为较大的粒团，其沉降速度约比沉降团，其沉降速度约比沉降BaSO4或或CaCO3时快时快10倍。

使用倍使用BaCO3处处理盐水中的理盐水中的SO42­时，可以同时加入时，可以同时加入Na2CO3，若使用，若使用BaCl2时，先加时，先加入入BaCl2，再加，再加a2CO3，以免浪费，以免浪费BaCl2BaCl2＋＋Na2CO3→BaCO3↓＋＋2NaCl BaCO3的溶解度很小，只能随着可溶部分的反应才能不断溶解的溶解度很小，只能随着可溶部分的反应才能不断溶解而进入溶液，如下列反应式：而进入溶液，如下列反应式：BaCO3＋＋CaSO4 →BaSO4↓＋＋CaCO3↓ BaCO3＋＋MgSO4→BaSO4↓＋＋MgCO3↓（微溶）（微溶） BaCO3＋＋CaCl2 →BaCl2＋＋CaCO3↓ 虽然虽然BaCO3同样能去除同样能去除SO42­，但，但BaCl2去除去除SO42­的快速反应的快速反应就就丧失后加丧失后加Na2CO3的另一优点是防止的另一优点是防止BaCl2过量盐水中的过量盐水中的Ba2+在在电解槽内与电解所产的电解槽内与电解所产的NaOH反应，生成反应，生成Ba(OH)2沉淀而堵塞隔膜沉淀而堵塞隔膜或离子膜，因此，精制盐水时，或离子膜，因此，精制盐水时，SO42­的含量控制在的含量控制在5 g/l以下。

以下四、四、铵（或胺）的去除铵（或胺）的去除 精精制制盐盐水水在在用用盐盐酸酸中中和和之之前前，，即即pH＞＞9时时，，加加入入次次氯氯酸酸钠钠水水溶溶液液，，使使盐盐水水中中的的铵铵盐盐（（或或胺胺类类））物物质质转转变变为为易易挥挥发发的的单单氯氯胺胺NH2Cl，，再再用用压压缩缩空空气气吹吹除除，，控控制制精精盐盐水水中中含含有有5～～10 ppm的有效氯，就能使盐水中的的有效氯，就能使盐水中的NH3＜＜1ppm19.6 盐水的澄清与过滤盐水的澄清与过滤一、一、盐水的澄清盐水的澄清 1）重力沉降法）重力沉降法 沉淀颗粒在重力作用下，克服盐水的浮力和曳力而向下沉淀颗粒在重力作用下，克服盐水的浮力和曳力而向下运动，并置换相当容积的液体，然后在容器的底部聚集成为运动，并置换相当容积的液体，然后在容器的底部聚集成为浓缩的泥桨浓缩的泥桨2）浮上澄清法）浮上澄清法 浮上澄清法是在加压下将空气溶解在带有悬浮物的粗盐浮上澄清法是在加压下将空气溶解在带有悬浮物的粗盐水中，然后突然减压，溶解的空气形成微小的气泡释出，并水中，然后突然减压，溶解的空气形成微小的气泡释出，并在凝聚剂的作用下，附聚在沉淀的颗粒上，因而比重大大低在凝聚剂的作用下，附聚在沉淀的颗粒上，因而比重大大低于盐水，其在盐水中的浮力大于沉淀颗粒本身的重力和盐水于盐水，其在盐水中的浮力大于沉淀颗粒本身的重力和盐水的重力，于是以一定的速度向上浮起，并从澄清桶的上部排的重力，于是以一定的速度向上浮起，并从澄清桶的上部排出。

少量比重较大的沙粒则沉积桶底，定时排出少量比重较大的沙粒则沉积桶底，定时排出二、二、提高粗盐水中絮凝物沉降效率的措施提高粗盐水中絮凝物沉降效率的措施1）调整盐水中的）调整盐水中的Ca2＋＋/Mg2＋＋比率，使其大于比率，使其大于12）在）在60℃左右的温度下，使粗盐水与精制剂（碳酸钠、烧左右的温度下，使粗盐水与精制剂（碳酸钠、烧碱等）充分接触，并有足够的时间使反应完全碱等）充分接触，并有足够的时间使反应完全3）加入凝聚剂生成较大的絮团后，应避免剧烈搅拌或流动，）加入凝聚剂生成较大的絮团后，应避免剧烈搅拌或流动，防止凝聚的沉淀絮团分散防止凝聚的沉淀絮团分散4）加强澄清桶的保温，使进出盐水的温度变化在）加强澄清桶的保温，使进出盐水的温度变化在2℃之内5）将少量（约为粗盐水量的）将少量（约为粗盐水量的1/30）澄清桶底部排出的泥浆做）澄清桶底部排出的泥浆做为晶核，与进入反应桶（器）的粗盐水混合，促使晶体沉为晶核，与进入反应桶（器）的粗盐水混合，促使晶体沉淀迅速增长淀迅速增长6）对于道尔型澄清桶，混入部分盐泥泥浆后，可使进料盐）对于道尔型澄清桶，混入部分盐泥泥浆后，可使进料盐水的比重大干饱和粗盐水的比重，使流入澄清桶的中心筒水的比重大干饱和粗盐水的比重，使流入澄清桶的中心筒后顺利下沉，不致翻浆返混。

后顺利下沉，不致翻浆返混三、三、清盐水的过滤清盐水的过滤常用的盐水过滤器有虹吸式和重力式两种常用的盐水过滤器有虹吸式和重力式两种 图图19.3虹吸式过滤器虹吸式过滤器图图19.4重力式过滤器重力式过滤器19.7 盐水的重饱和、预热与中和盐水的重饱和、预热与中和一、一、精盐水的重饱和与预热精盐水的重饱和与预热 重重饱饱和和：：精精盐盐水水通通过过精精制制的的固固体体盐盐层层，，如如烧烧碱碱蒸蒸发发所所得得的的回回收收盐盐或或真真空空精精制制盐盐，，使使盐盐水水中中NaCl的的浓浓度度重重新新达达到到饱饱和，即所谓重饱和和，即所谓重饱和 预热预热：：精盐水可用蒸汽预热，也可与电解槽出来的氢精盐水可用蒸汽预热，也可与电解槽出来的氢气进行热交换，将精盐水加热到气进行热交换，将精盐水加热到80℃左右左右精盐水经过预热和重饱和后，精盐水经过预热和重饱和后，NaCl含量可达含量可达32g/1以上二、二、精盐水的中和精盐水的中和 盐盐水水精精制制时时，，为为了了反反应应完完全全，，使使不不溶溶解解的的沉沉淀淀易易于于析析出出，，而加入过量碱而加入过量碱1）过量碱与溶解在盐水中的氯相反应生成次氯酸盐而消）过量碱与溶解在盐水中的氯相反应生成次氯酸盐而消耗电解产品耗电解产品Cl2。

2）次氯酸盐经催化分解生成氧）次氯酸盐经催化分解生成氧2ClO­→2Cl­＋＋O2↑ （（3）氢氧离子在阳极放电产生氧气，并降低电流效率氢氧离子在阳极放电产生氧气，并降低电流效率4OH­→2H2O＋＋O2↑＋＋4e­（（4））OH­放电生成氧后，氧化阳极生成放电生成氧后，氧化阳极生成CO24OH­＋＋C（石墨）（石墨）→CO2↑＋＋2H2O＋＋4e­（（5）次氯酸和次氯酸盐反应还会生成氯酸盐次氯酸和次氯酸盐反应还会生成氯酸盐2HClO­＋＋ClO­→ClO3­＋＋2H＋＋＋＋2Cl­ 19.7 盐泥的洗涤、过滤和利用盐泥的洗涤、过滤和利用一、一、盐泥的洗涤盐泥的洗涤图19.5三层洗泥桶二、二、盐泥的过滤盐泥的过滤 从澄清桶排出的盐泥也可用自动板框压滤机经过压滤、从澄清桶排出的盐泥也可用自动板框压滤机经过压滤、水洗、回收盐泥泥浆中的原盐，并得到体积较小，含水较水洗、回收盐泥泥浆中的原盐，并得到体积较小，含水较低的便于处理的泥饼低的便于处理的泥饼三、三、盐泥的盐泥的利用利用 盐泥是盐水工序的主要废料，直接外排会占用土地，盐泥是盐水工序的主要废料，直接外排会占用土地，污染水源，影响环境。

虽然压滤后的盐泥滤饼可以填充凹污染水源，影响环境虽然压滤后的盐泥滤饼可以填充凹地，最好的出路还是转制有用的产品而加以利用盐泥含地，最好的出路还是转制有用的产品而加以利用盐泥含固体物约固体物约10～～12%，固体中主要含有，固体中主要含有Mg(OH)2、、CaCO3、、 Fe(OH)3、、Al(OH)3，， SiO2，， NaCl等无机物，以及少量麸等无机物，以及少量麸皮，其余皮，其余88～～90%均为水分盐泥可以经过分离制成轻质均为水分盐泥可以经过分离制成轻质氧化镁，供造纸或橡胶工业使用氧化镁，供造纸或橡胶工业使用第第20章章 隔膜法电解食盐水溶液隔膜法电解食盐水溶液20.1 隔膜法电解原理隔膜法电解原理20.2 隔膜电解槽的型式与结构隔膜电解槽的型式与结构20.3 生产工艺过程生产工艺过程20.4 隔膜法电解工艺操作条件隔膜法电解工艺操作条件 隔膜法电解槽隔膜法电解槽是利用多孔渗透性的隔膜材料作为隔是利用多孔渗透性的隔膜材料作为隔层，把阳极产物与阴极产物隔开，这种隔层能够使电解液层，把阳极产物与阴极产物隔开，这种隔层能够使电解液透过，并以一定速度流向阴极阻止透过，并以一定速度流向阴极阻止OH­向阳极室扩散，它向阳极室扩散，它不妨碍离子运动构成电流通路，但它却能防止阴极产物不妨碍离子运动构成电流通路，但它却能防止阴极产物H2与阳极产物与阳极产物Cl2的机械混合，一般称为的机械混合，一般称为渗透式隔膜渗透式隔膜。

离子交换膜法采用的隔膜不是渗透膜而是采用具有选离子交换膜法采用的隔膜不是渗透膜而是采用具有选择透过性的阳离子交换膜，这种膜理论上只允许择透过性的阳离子交换膜，这种膜理论上只允许Na＋并伴＋并伴随的水分子透过膜向阴极移动，称为随的水分子透过膜向阴极移动，称为密封式隔膜密封式隔膜 隔膜电解槽最早使用的隔膜是用硅酸盐水泥制隔膜电解槽最早使用的隔膜是用硅酸盐水泥制成的电解槽是间歇式操作成的电解槽是间歇式操作隔膜电解法的原理隔膜电解法的原理饱和盐水饱和盐水阳极阳极阴极阴极NaOH+NaCl石棉隔膜石棉隔膜20.1 隔膜法电解原理隔膜法电解原理20.2 隔膜电解槽的型式与结构隔膜电解槽的型式与结构一、一、隔膜电解槽的型式隔膜电解槽的型式石墨阳极电解槽石墨阳极电解槽 金属阳极电解槽金属阳极电解槽 二、二、隔膜电解槽的隔膜电解槽的结构结构（（1）阳极组件）阳极组件阳极采用盒式中空状以钛为基体的金属电极，电极空间阳极采用盒式中空状以钛为基体的金属电极，电极空间就具有使阳极液循环的下导管作用就具有使阳极液循环的下导管作用。

（（2）阴极组件）阴极组件隔膜电解槽中的标准阴极材料是低碳钢阴极网使用软隔膜电解槽中的标准阴极材料是低碳钢阴极网使用软钢丝或由多孔钢板制成阴极网袋一般使用镀锌铁丝，钢丝或由多孔钢板制成阴极网袋一般使用镀锌铁丝，铁丝网应有足够导电面积，并力求减小孔眼直径，以适铁丝网应有足够导电面积，并力求减小孔眼直径，以适用于短纤维的石棉用于短纤维的石棉 （（3）槽盖）槽盖隔膜电解槽使用金属阳极代替石墨阳极后，槽盖的设计隔膜电解槽使用金属阳极代替石墨阳极后，槽盖的设计也作了修改，将过去笨重的混凝土槽盖，改用钢视胶槽也作了修改，将过去笨重的混凝土槽盖，改用钢视胶槽盖，或用玻璃纤维增强塑料（盖，或用玻璃纤维增强塑料（FRP）代替 二、二、金属阳极与石墨阳极相的比较金属阳极与石墨阳极相的比较 金属阳极与石墨阳极相比有如下优点：金属阳极与石墨阳极相比有如下优点：（（1）生产能力高）生产能力高（（2）产品质量好）产品质量好（（3）电能损耗小）电能损耗小（（4）使用寿命长）使用寿命长（（5）环境污染小）环境污染小三、三、隔膜材料隔膜材料（（1））石棉隔膜石棉隔膜 （（2）改性石棉隔膜）改性石棉隔膜 （（3）合成材料隔膜）合成材料隔膜四、四、隔膜材料隔膜材料的选择的选择 1）具有较强的化学稳定性，既耐酸又耐碱的腐）具有较强的化学稳定性，既耐酸又耐碱的腐 蚀，并有相当的机械强度，能长期使用不易蚀，并有相当的机械强度，能长期使用不易 损坏。

损坏2）具有良好的渗透率，长期使用微孔不易堵）具有良好的渗透率，长期使用微孔不易堵 塞，使阳极液能维持一定流速均匀的通过塞，使阳极液能维持一定流速均匀的通过 隔膜3）具有较小的电阻以降低隔膜的电压损失具有较小的电阻以降低隔膜的电压损失4）材料成本低，隔膜制造简单和易更换材料成本低，隔膜制造简单和易更换20.3 生产工艺过程生产工艺过程图图20.3 食盐溶液电解工艺流程食盐溶液电解工艺流程1­盐水高位槽；盐水高位槽； 2­盐水预热器（一段）；盐水预热器（一段）；3­盐水预热器（二段）盐水预热器（二段）；； 4­水封；水封；5­电解槽；电解槽； 6­电解碱液贮槽；电解碱液贮槽；7­电解碱液泵电解碱液泵 20.4 隔膜法电解工艺操作条件隔膜法电解工艺操作条件 采用适宜的电解条件，不但有利于降低槽采用适宜的电解条件，不但有利于降低槽电压，提高电流效率以及改善电解产物的质量，电压，提高电流效率以及改善电解产物的质量，同时也会有效地延长电极材料的工作寿命同时也会有效地延长电极材料的工作寿命 （（1）盐水质量与温度）盐水质量与温度 （（2）盐水流量和电解液成分）盐水流量和电解液成分 （（3）氯气纯度及压力）氯气纯度及压力 （（5）电流密度与槽电压）电流密度与槽电压 （（6）电流效率）电流效率 第第21章章离子交换膜法电解食盐水溶液离子交换膜法电解食盐水溶液21.1 离子膜法制碱原理离子膜法制碱原理21.2 离子交换膜的性能和种类离子交换膜的性能和种类21.3主要设备及作用主要设备及作用21.4工艺流程工艺流程21.5 离子膜法电解工艺操作条件离子膜法电解工艺操作条件21.1 离子膜法制碱原理离子膜法制碱原理 离子膜法制碱与传统的隔膜法、水银法相比较，具有产品离子膜法制碱与传统的隔膜法、水银法相比较，具有产品质量高、电流效率高、工艺简单、投资费用低等优点。

此外，质量高、电流效率高、工艺简单、投资费用低等优点此外，因它不用石棉、水银，从而解决了石棉、水银对环境的污染因它不用石棉、水银，从而解决了石棉、水银对环境的污染问题，而被公认是氯碱工业发展的方向问题，而被公认是氯碱工业发展的方向一、一、离子交换膜的结构离子交换膜的结构 用于氯碱工业的离子交换膜，是一种耐腐蚀的阳离用于氯碱工业的离子交换膜，是一种耐腐蚀的阳离子交换膜在膜的内部具有复杂的化学结构，膜内存在子交换膜在膜的内部具有复杂的化学结构，膜内存在两类离子：固定离子和可交换离子两类离子：固定离子和可交换离子 21.2 离子交换膜的性能和种类离子交换膜的性能和种类图图21.2 离子交换膜示意图离子交换膜示意图二、二、离子交换膜的性能离子交换膜的性能 （（1）高化学稳定性和热稳定性）高化学稳定性和热稳定性 在电解槽中，离子膜的阴极侧接触的是高温浓碱，阳极侧是高温酸在电解槽中，离子膜的阴极侧接触的是高温浓碱，阳极侧是高温酸性盐水且含有湿氯气所以它必须具备良好的耐酸耐碱和耐氧化性能，性盐水且含有湿氯气所以它必须具备良好的耐酸耐碱和耐氧化性能，并具有良好的热稳定性。

并具有良好的热稳定性2）优良的电化学性能）优良的电化学性能 在电解过程中，为了降低槽电压以降低电能的消耗，离子膜必须具在电解过程中，为了降低槽电压以降低电能的消耗，离子膜必须具有较低的膜电阻和较大的离子交换容量离子选择透过性好，同时还须有较低的膜电阻和较大的离子交换容量离子选择透过性好，同时还须具有较好的反渗透能力，以阻止具有较好的反渗透能力，以阻止OH­离子的渗透离子的渗透3）稳定的操作性能）稳定的操作性能 为了适应生产的变化，离子膜必须能在电流波动范围内正常工作，为了适应生产的变化，离子膜必须能在电流波动范围内正常工作，并且在操作条件（如温度、盐水及纯水供给等）发生变化时，能很快恢并且在操作条件（如温度、盐水及纯水供给等）发生变化时，能很快恢复其电化学性能复其电化学性能4）膜的机械强度高）膜的机械强度高 离子膜必须具有较好的物理性能但不易破，柔韧性好但不易变形同离子膜必须具有较好的物理性能但不易破，柔韧性好但不易变形同时由于膜长时期浸没在盐水中工作，它必须具有较小的膨胀率时由于膜长时期浸没在盐水中工作，它必须具有较小的膨胀率三、三、离子交换膜的主要类型离子交换膜的主要类型 （（1）全氟羧酸膜（）全氟羧酸膜（Rf—COOH）） 全氟羧酸膜是由单组分的全氟聚合物制成，具有羧酸型离全氟羧酸膜是由单组分的全氟聚合物制成，具有羧酸型离子交换基团、离子交换容量高和分子量大的特点，是一种弱酸子交换基团、离子交换容量高和分子量大的特点，是一种弱酸性和亲水性小的离子交换膜。

性和亲水性小的离子交换膜2）全氟磺酸膜（）全氟磺酸膜（Rf—SO3H）） 全氟磺酸膜是一种强酸型离子交换膜这类膜的亲水好，全氟磺酸膜是一种强酸型离子交换膜这类膜的亲水好，因此电阻小，但由于膜的固定离子浓度低，一般小于因此电阻小，但由于膜的固定离子浓度低，一般小于20%它能置于能置于pH=1的酸性溶液中，因此可在电解槽阳极室内加盐酸，的酸性溶液中，因此可在电解槽阳极室内加盐酸，以中和反渗透的以中和反渗透的OH­3）全氟羧酸）全氟羧酸/磺酸复合膜（磺酸复合膜（Rf—SO3H/ Rf—COOH）） 这是一种为了能充分利用上述两种离子交换基团的优点、这是一种为了能充分利用上述两种离子交换基团的优点、相互补偿其不足而开发的多层全氟羧酸和全氟磺酸离子膜相互补偿其不足而开发的多层全氟羧酸和全氟磺酸离子膜 一、一、盐水过滤器盐水过滤器21.3主要设备及作用主要设备及作用图图21.3 炭素烧结管式过滤器炭素烧结管式过滤器 作用作用：：使一次精制使一次精制盐水经过滤除去所盐水经过滤除去所含微量悬浮物，指含微量悬浮物，指标为标为≤1 ppm 二、二、螯合树脂塔螯合树脂塔图图21.4 螯合树脂塔螯合树脂塔作用作用：：将一次精将一次精制盐水中制盐水中Ca2＋＋、、Mg2＋＋杂质含量降杂质含量降低到符合离子膜低到符合离子膜工艺的需要。

工艺的需要三、三、离子膜电解槽离子膜电解槽图图21.5 离子膜电解槽离子膜电解槽作用作用：：将进入的合格将进入的合格的二次精制盐水经通的二次精制盐水经通电电解，生产出低盐、电电解，生产出低盐、高纯、高浓度的氢氧高纯、高浓度的氢氧化钠产品，同时得到化钠产品，同时得到联产氯和氢气联产氯和氢气 离子膜电解槽有单极式和复极式两种它们都是由若干离子膜电解槽有单极式和复极式两种它们都是由若干个电解单元所组成，每个单元都是由阴极、阳极、离子个电解单元所组成，每个单元都是由阴极、阳极、离子交换膜、槽框等部件构成交换膜、槽框等部件构成四、四、脱氯塔脱氯塔 图图21.6钛钛脱氯塔脱氯塔 作用作用：：将从离子膜电解将从离子膜电解槽流出的淡盐水中的游槽流出的淡盐水中的游离氯（离氯（ClO­）脱除掉）脱除掉 目的：目的：①①减少对设备和减少对设备和管道的腐蚀；管道的腐蚀；②②减少对减少对二次精制的炭素管和螯二次精制的炭素管和螯合树脂的危害；合树脂的危害；③③减少减少对环境的污染（氯气泄对环境的污染（氯气泄出）；出）；④④回收氯气回收氯气 脱氯工艺有三种形式：脱氯工艺有三种形式：（（1）真空脱氯塔（）真空脱氯塔（2）空气吹除脱氯塔（）空气吹除脱氯塔（3）加化学药剂法）加化学药剂法21.4 工艺流程工艺流程图图21.7离子膜法制碱工艺流程图离子膜法制碱工艺流程图 21.5 离子膜法电解工艺操作条件离子膜法电解工艺操作条件 盐水质量盐水质量  阴极液中阴极液中NaOH浓度对电流效率的影响浓度对电流效率的影响 阳极液中阳极液中NaCl浓度的影响浓度的影响 盐水加盐酸盐水加盐酸停止供水或盐水的影响停止供水或盐水的影响气体压力变化的影响气体压力变化的影响影响烧碱中含盐量的因素影响烧碱中含盐量的因素 u增加了二次盐水精制工序增加了二次盐水精制工序u需向电解槽的阴极区加入纯水需向电解槽的阴极区加入纯水u由电解槽阳极区引出的稀盐水可再度使用由电解槽阳极区引出的稀盐水可再度使用u阴极室输出的液碱可直接作为商品阴极室输出的液碱可直接作为商品离子交换膜电解法与隔膜电解法的区别离子交换膜电解法与隔膜电解法的区别第第22章章 电解碱液蒸发电解碱液蒸发22.1 电解液蒸发的目的及特点电解液蒸发的目的及特点22.2 蒸发工艺过程蒸发工艺过程22.3 主要设备及作用主要设备及作用22.4 硫酸盐的去除硫酸盐的去除22.5 工艺操作条件工艺操作条件22.1 电解液蒸发的目的及特点电解液蒸发的目的及特点 电解液蒸发是氯碱生产的重要环节，其特点是将电解工电解液蒸发是氯碱生产的重要环节，其特点是将电解工段生产的约含段生产的约含10～～11％氢氧化钠的电解液，经预热后，送入％氢氧化钠的电解液，经预热后，送入多效蒸发器。

以蒸汽加热除去电解液中部分水分，将电解液多效蒸发器以蒸汽加热除去电解液中部分水分，将电解液浓缩到含氢氧化钠浓缩到含氢氧化钠30％以上，成为液碱产品或生产固碱％以上，成为液碱产品或生产固碱电解碱液蒸发的主要任务：电解碱液蒸发的主要任务：（（1）浓缩氢氧化钠溶液，达到符合商品碱液的规格浓缩氢氧化钠溶液，达到符合商品碱液的规格2）将析出的氯化钠结晶，制备成回收盐水送盐水精）将析出的氯化钠结晶，制备成回收盐水送盐水精 制工艺使用制工艺使用3）硫酸盐的去除硫酸盐的去除蒸发的一般形式蒸发的一般形式自然蒸发和沸腾蒸发自然蒸发和沸腾蒸发Ø溶液中的溶剂在溶液沸点以下进行汽化称为溶液中的溶剂在溶液沸点以下进行汽化称为自然自然蒸发蒸发自然蒸发的特点是蒸发过程发生在溶液表面，自然蒸发的特点是蒸发过程发生在溶液表面，溶剂的蒸汽压低，蒸发速度较慢，但能量消耗少溶剂的蒸汽压低，蒸发速度较慢，但能量消耗少Ø如果溶液中的溶剂在沸点时汽化则称为如果溶液中的溶剂在沸点时汽化则称为沸腾蒸发沸腾蒸发沸腾蒸发发生在溶液内部，因此蒸发速度快沸腾蒸发发生在溶液内部，因此蒸发速度快，，设备设备小、生产能力大小、生产能力大。

将溶液中的部分溶剂汽化并除去的操作称为将溶液中的部分溶剂汽化并除去的操作称为蒸发蒸发常压蒸发、加压蒸发和减压蒸发常压蒸发、加压蒸发和减压蒸发Ø常压蒸发常压蒸发 蒸发操作在与外界压力相同的条件下进行蒸发操作在与外界压力相同的条件下进行Ø加压蒸发加压蒸发 蒸发的操作压力高于外界环境压力，溶液蒸发的操作压力高于外界环境压力，溶液 的沸点也大于常压下溶液的沸点的沸点也大于常压下溶液的沸点Ø减压蒸发减压蒸发 蒸发操作在减压条件下进行蒸发操作在减压条件下进行，，溶液的沸点溶液的沸点 较较低低蒸发的一般形式蒸发的一般形式蒸发的一般形式蒸发的一般形式单效蒸发和多效蒸发单效蒸发和多效蒸发Ø单效蒸发单效蒸发凡溶液在蒸发器内蒸发时，所产生的二次蒸汽不再利用凡溶液在蒸发器内蒸发时，所产生的二次蒸汽不再利用Ø多效蒸发多效蒸发前一效蒸发器所产生的二次蒸汽作为下一效蒸发器的热源的前一效蒸发器所产生的二次蒸汽作为下一效蒸发器的热源的操作操作在多效蒸发器中，效数等于二次蒸汽利用次数加。

在多效蒸发器中，效数等于二次蒸汽利用次数加1一、一、电解液蒸发的目的电解液蒸发的目的 水银法电解一般出解汞塔时，电解碱液中水银法电解一般出解汞塔时，电解碱液中NaOH 含量已达含量已达50%左右，所以水银电解法不必进行碱左右，所以水银电解法不必进行碱 液的蒸发浓缩，可完全省去蒸发工段液的蒸发浓缩，可完全省去蒸发工段离子交换膜法电解槽流出的电解碱液，其中离子交换膜法电解槽流出的电解碱液，其中 NaOH含量在含量在32～～35%，可作为高纯度烧碱使，可作为高纯度烧碱使 用，可根据需要进行蒸发浓缩用，可根据需要进行蒸发浓缩隔膜法电解碱液中隔膜法电解碱液中NaOH含量约为含量约为11～～12%，， NaCl含量为含量为16～～18%，必须进行蒸发浓缩，将，必须进行蒸发浓缩，将 电解液的电解液的NaOH含量提高到含量提高到50%左右，同时分离左右，同时分离 出电解液中的出电解液中的NaCl，提高碱液的浓度提高碱液的浓度 二、二、电解液蒸发的电解液蒸发的特点特点 Ø碱液的沸点升高碱液的沸点升高Ø溶液的粘度溶液的粘度Ø溶液的腐蚀性溶液的腐蚀性Ø隔膜电解蒸发过程中，有大量的氯化钠析出隔膜电解蒸发过程中，有大量的氯化钠析出Ø蒸汽消耗低蒸汽消耗低22.2 蒸发工艺过程蒸发工艺过程 碱液蒸发工艺流程碱液蒸发工艺流程按碱液和蒸汽的走向按碱液和蒸汽的走向分为：分为：逆流蒸发流程逆流蒸发流程和和顺流蒸发流程顺流蒸发流程两大类。

顺流蒸发流两大类顺流蒸发流程的碱液与蒸汽的走向相同，逆流蒸发流程则相反程的碱液与蒸汽的走向相同，逆流蒸发流程则相反按按蒸汽的利用次数蒸汽的利用次数分为分为双效、三效、四效蒸发双效、三效、四效蒸发在烧碱生产中，由于热损失随碱液浓度升高而沸点上烧碱生产中，由于热损失随碱液浓度升高而沸点上升较大等原因，顺流蒸发最多采用三效，逆流蒸发升较大等原因，顺流蒸发最多采用三效，逆流蒸发最多采用四效最多采用四效 电解碱液蒸发，由于其沸点升高较大，一电解碱液蒸发，由于其沸点升高较大，一般取般取3～～4效 一、三效顺流蒸发工艺流程一、三效顺流蒸发工艺流程 图图22.1三效顺流工艺流程图三效顺流工艺流程图1­电解液贮槽，电解液贮槽，2­电解液预热循环槽，电解液预热循环槽，3­加料泵，加料泵， 4­预热器预热器 5­蒸发器，蒸发器，6­捕沫器，捕沫器，7­冷凝器，冷凝器，8­旋液分离器，旋液分离器，9­循环泵循环泵，，10­盐碱高位槽盐碱高位槽，，11­离心机，离心机，12­化盐池化盐池13­母液槽，母液槽，14­洗涤水池，洗涤水池，15­盐碱泵，盐碱泵，16­冷却澄清槽，冷却澄清槽，17­冷却泵，冷却泵，18­冷却器，冷却器，19­浓碱贮槽，浓碱贮槽，20­成品碱泵。

成品碱泵 二、三效逆流蒸发工艺流程二、三效逆流蒸发工艺流程 图图22.2三效三效逆逆流工艺流程图流工艺流程图1­加料泵；加料泵；2,18­大气冷凝器；大气冷凝器；3­下水池；下水池；4,17­捕沫器；捕沫器；5­冷凝液泵；冷凝液泵；6­悬液分离器；悬液分离器；7­蒸发器；蒸发器；8,21­盐泥高位槽；盐泥高位槽；9­采盐泵；采盐泵；10,22­离心机；离心机；11­冷凝液闪蒸罐；冷凝液闪蒸罐；12­液下泵；液下泵；13­回收盐水槽；回收盐水槽；14­闪蒸蒸发器；闪蒸蒸发器；15­母液槽；母液槽；16­泥盐澄清槽；泥盐澄清槽；19­浓碱冷却槽；浓碱冷却槽；20­浓碱澄清槽；浓碱澄清槽；Ⅰ，，Ⅱ，，Ⅲ­蒸发器蒸发器三、三、逆流蒸发与顺流蒸发的比较逆流蒸发与顺流蒸发的比较 逆流蒸发与顺流蒸发相比较，具有如下优点逆流蒸发与顺流蒸发相比较，具有如下优点1）蒸汽与碱液逆流而行从电解工序来的电解液，先进入真）蒸汽与碱液逆流而行从电解工序来的电解液，先进入真空下操作的三效蒸发器，电解液温度与该效的沸点相近，因而无空下操作的三效蒸发器，电解液温度与该效的沸点相近，因而无需预热2）浓度较高的碱液在温度较高的一效蒸发器内蒸发。

有利于）浓度较高的碱液在温度较高的一效蒸发器内蒸发有利于降低碱液的粘度，增加传热系数，提高设备的生产能力降低碱液的粘度，增加传热系数，提高设备的生产能力3）由于设置闪蒸罐，物料只需浓缩到）由于设置闪蒸罐，物料只需浓缩到38%左右，经闪蒸可达左右，经闪蒸可达42%或或45%此外一效和二效的冷凝水闪蒸后，供下一效作二次此外一效和二效的冷凝水闪蒸后，供下一效作二次蒸汽加热用，从而可以减少气耗蒸汽加热用，从而可以减少气耗4）一效蒸发器处于高碱液浓度和高温条件下，因此该部分设）一效蒸发器处于高碱液浓度和高温条件下，因此该部分设备、管道和阀门等须选用耐高温耐碱的材料，如镍材另外，循备、管道和阀门等须选用耐高温耐碱的材料，如镍材另外，循环泵和采盐泵的密封要求较高，操作维护不如顺流工艺容易环泵和采盐泵的密封要求较高，操作维护不如顺流工艺容易22.3 主要设备及作用主要设备及作用一、蒸发器一、蒸发器标准式蒸发器标准式蒸发器 悬框式蒸发器图悬框式蒸发器图 列文式蒸发器列文式蒸发器 结晶式蒸发器结晶式蒸发器 二、二、旋液分离器旋液分离器三、三、滤盐器滤盐器22.4 硫酸盐的去除硫酸盐的去除1））氯化钡法氯化钡法 氯化钡法是根据钡离子与硫酸根离子反应生成不溶性的硫酸氯化钡法是根据钡离子与硫酸根离子反应生成不溶性的硫酸钡钡 沉淀。

又由于沉淀又由于BaSO4在溶液中的溶度积很小，为在溶液中的溶度积很小，为8.9 × 10­16，因，因此去除工艺最为简便，但精制费用较高此去除工艺最为简便，但精制费用较高2））冷冻法冷冻法 冷冻法除硫酸根原理为：硫酸钠在氯化钠溶液中的溶解度随冷冻法除硫酸根原理为：硫酸钠在氯化钠溶液中的溶解度随温度下降而急剧下降，而氯化钠的溶解度无显著变化这样，就可温度下降而急剧下降，而氯化钠的溶解度无显著变化这样，就可将蒸发工序制成的含有将蒸发工序制成的含有SO42­ 30 g/1以上的高芒盐水，冷冻至以上的高芒盐水，冷冻至­10℃，，SO42­以以Na2SO4·10 H2O形式结晶出来，再经低温分离，即可得到含形式结晶出来，再经低温分离，即可得到含Na2SO4 5 g/L以下的冷冻盐水以下的冷冻盐水3））钙盐法钙盐法 钙盐法是在蒸发工序制成的高芒盐水中（含钙盐法是在蒸发工序制成的高芒盐水中（含SO42­25～～30 g/L），加入石灰乳或氯化钙，使之生成石膏沉淀，反应为：），加入石灰乳或氯化钙，使之生成石膏沉淀，反应为：CaO ＋＋ H2O＝＝Ca(OH)2 Ca(OH)2＋＋Na2SO4＋＋2H2O＝＝CaSO4·2H2O ＋＋2NaOH或或CaCl2＋＋Na2SO4＋＋2H2O＝＝CaSO4·2H2O＋＋2NaCl 22.5 工艺操作条件工艺操作条件一、一、影响因素分析影响因素分析 （（1）生蒸汽压力）生蒸汽压力（（2）蒸发器液位控制）蒸发器液位控制（（3）真空度）真空度（（4）各效蒸发器压力及液温）各效蒸发器压力及液温（（5）电解碱液浓度）电解碱液浓度（（6）回收盐水质量）回收盐水质量（（7）蒸发完成液浓度）蒸发完成液浓度（（8）强制循环蒸发器的水洗）强制循环蒸发器的水洗二、二、主要工艺控制指标主要工艺控制指标 第第23章章 固体烧碱固体烧碱23.1 概述概述23.2 间歇法锅式蒸煮固碱间歇法锅式蒸煮固碱23.3 连续法膜式蒸发固碱连续法膜式蒸发固碱23.4 成型与包装成型与包装Ø间歇法锅式蒸煮：间歇法锅式蒸煮：采用铸铁锅，直接用火加热蒸煮采用铸铁锅，直接用火加热蒸煮液碱和熬制固碱。

液碱和熬制固碱Ø连续法膜式蒸发：连续法膜式蒸发：采用膜式蒸发原理，通常是将浓采用膜式蒸发原理，通常是将浓度为度为45%(wt)左右的液碱先在升膜蒸发器内予浓缩到左右的液碱先在升膜蒸发器内予浓缩到60%，然后再经降膜蒸发器浓缩制成熔融碱然后再经降膜蒸发器浓缩制成熔融碱23.1 概述概述一、固碱生产方法一、固碱生产方法二、固碱的主要用途二、固碱的主要用途固碱与液碱都是基本化工原料，广泛用于轻纺工业固碱与液碱都是基本化工原料，广泛用于轻纺工业、、化学工业化学工业、、石油工业、国防工业、机械工业、木材加工、冶金工业、医药石油工业、国防工业、机械工业、木材加工、冶金工业、医药工业、城市建设等方面工业、城市建设等方面一、固碱物理性质一、固碱物理性质Ø液体和固体两种形式液体和固体两种形式Ø固体烧碱分片状、块状、粒状固体烧碱分片状、块状、粒状分分 子子 式：式：NaOH 分子量：分子量：39.997固体比重：固体比重：2.130（（20℃）） 熔点或凝固点：熔点或凝固点： 318℃沸点：沸点：1388℃（（100%NaOH 760mmHg）） 熔融热：熔融热：669132.21 KJ/mol23.1 概述概述二、固碱化学性质二、固碱化学性质具有碱的一切通性，腐蚀性极强。

具有碱的一切通性，腐蚀性极强1.与有机酸、无机酸反应与有机酸、无机酸反应.2NaOH + H2SO4 = Na2SO4 + 2H2ORCOOH + NaOH = RCOONa + H2O2.与酸性气体反应与酸性气体反应.2NaOH +SO2 = Na2SO3 + H2O3.与金属盐反应与金属盐反应.2NaOH +MgSO4 =Mg(OH)2 ↓+ Na2SO44.与两性氢氧化物的反应与两性氢氧化物的反应3NaOH +Al（（OH））3= Na2AlO3 + 3H2OØ间歇法锅式蒸煮：间歇法锅式蒸煮：采用铸铁锅，直接用火加热蒸煮采用铸铁锅，直接用火加热蒸煮液碱和熬制固碱液碱和熬制固碱Ø连续法膜式蒸发：连续法膜式蒸发：采用膜式蒸发原理，通常是将浓采用膜式蒸发原理，通常是将浓度为度为45%(wt)左右的液碱先在升膜蒸发器内予浓缩到左右的液碱先在升膜蒸发器内予浓缩到60%，然后再经降膜蒸发器浓缩制成熔融碱然后再经降膜蒸发器浓缩制成熔融碱三、固碱生产方法三、固碱生产方法四、固碱的主要用途四、固碱的主要用途固碱与液碱都是基本化工原料，广泛用于轻纺工业固碱与液碱都是基本化工原料，广泛用于轻纺工业、、化学工业化学工业、、石油工业、国防工业、机械工业、木材加工、冶金工业、医药石油工业、国防工业、机械工业、木材加工、冶金工业、医药工业、城市建设等方面。

工业、城市建设等方面五、固碱生产方法比较五、固碱生产方法比较23.2 间歇法锅式蒸煮固碱间歇法锅式蒸煮固碱v生产原理生产原理v工艺流程工艺流程v操作条件操作条件1 1生产原理生产原理 大锅熬制固碱是用直接火加热脱水，在熬制过程中加入氧化大锅熬制固碱是用直接火加热脱水，在熬制过程中加入氧化剂和还原剂去除杂质，制得熔融固碱的过程熬制固碱的设备，剂和还原剂去除杂质，制得熔融固碱的过程熬制固碱的设备，一般采用特制的一般采用特制的铸铁锅铸铁锅 杂质怎样产生的？杂质怎样产生的？ 为了除去杂质离子，为了除去杂质离子，得到纯净白色的氧氧化钠的结晶，得到纯净白色的氧氧化钠的结晶，在在熬制后期，停火后，还要加入硫黄，熬制后期，停火后，还要加入硫黄，使其与杂质铁、锰等离子使其与杂质铁、锰等离子反应形成沉淀、再经降温、沉降、沉淀于锅底，上部熔融碱经反应形成沉淀、再经降温、沉降、沉淀于锅底，上部熔融碱经包装即得成品固碱包装即得成品固碱总结工艺原理总结工艺原理 碱液在熬制过程中既有物理过碱液在熬制过程中既有物理过程程，又有化学反应过程又有化学反应过程前者是碱液中的水蒸发，碱液浓缩的过程前者是碱液中的水蒸发，碱液浓缩的过程（（通常碱液在固通常碱液在固碱锅内受到锅下直接火的加热，达到沸点，常压蒸发。

碱碱锅内受到锅下直接火的加热，达到沸点，常压蒸发碱液中的水分被蒸发，碱液浓度升高液中的水分被蒸发，碱液浓度升高，，碱液温度也不断升高碱液温度也不断升高）后者是去除微量杂质，使其形后者是去除微量杂质，使其形成成沉淀的过程沉淀的过程除铁反应除铁反应Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑10Fe(OH)2+2NaNO3+6H2O=10Fe(OH)3↓+2NaOH+N2↑2Fe(OH)3=Fe2O3 ↓ +3H2O NaNO3要在熬制开始时便加入要在熬制开始时便加入，它能使铸铁锅表面钝，它能使铸铁锅表面钝化，使化，使Fe由二价变成三价由二价变成三价除锰反应除锰反应6NaOH+4S=2Na2S+Na2S2O3+2H2ONa2S+4Na2MnO4+4H2O=Na2SO4+8NaOH+4MnO2↓Na2S2O3+4Na2MnO4+3H2O=2Na2SO4+6NaOH+4MnO2↓ 熬制后期加硫，使高价锰的化合物还原成二氧化锰沉淀，熬制后期加硫，使高价锰的化合物还原成二氧化锰沉淀，与液碱分离硫的加入量要适当与液碱分离硫的加入量要适当硫过量硫过量 ：：5Na2S+4MnO2+4H2O=4MnS(粉红粉红色色)+Na2SO4+8NaOH可再加亚硝酸钠进行调整可再加亚硝酸钠进行调整 ：：2NaNO3+MnS=MnO2↓+N2↑+Na2SO4硫的加入硫的加入 时间和加入温度都需要控制。

时间和加入温度都需要控制２２工艺流程工艺流程1­浓碱高位槽；浓碱高位槽； 2­预热锅；预热锅； 3­熬碱锅；熬碱锅； 4­碱液下泵；碱液下泵； 5­排气筒；排气筒； 6­烟道；烟道；7­碱流出槽；碱流出槽； 8­固碱桶；固碱桶； 9­锅底贮槽；锅底贮槽；10­阻火器；阻火器； 11­氢气水封；氢气水封；12­重油贮罐；重油贮罐； 13­油过滤器；油过滤器； 14­油泵；油泵； 15­油预热器；油预热器； 16­锅底碱泵锅底碱泵图图23.1 锅式蒸煮固碱工艺流程图锅式蒸煮固碱工艺流程图总结流程总结流程　Ø 过程大致分两个阶段：过程大致分两个阶段：第一阶段液碱在第一阶段液碱在预预热锅内利用热锅内利用烟道气余热进行预热；第二阶段在熬碱锅内进行蒸发脱烟道气余热进行预热；第二阶段在熬碱锅内进行蒸发脱水、熔融和澄清水、熔融和澄清Ø可可用氢气作燃料用氢气作燃料，也可用重油或原油作燃料也可用重油或原油作燃料正常操作要点正常操作要点1、在点火前，应先加入定量的硝酸钠在点火前，应先加入定量的硝酸钠2、严格按照升温曲线进行操作，尤其是在、严格按照升温曲线进行操作，尤其是在230­280℃阶段，此时补液和分阶段，此时补液和分 解反应同时剧烈的进行，一般控制升温不大于解反应同时剧烈的进行，一般控制升温不大于12℃/h。

3、严格控制止火温度在、严格控制止火温度在450­460℃4、调色操作的温度，一般在、调色操作的温度，一般在420­440℃，一次性加入硫，避免反复调色一次性加入硫，避免反复调色 在加硫前先取小样试验在加硫前先取小样试验5、控制出锅温度在、控制出锅温度在350­360℃6、出锅前先放入液下泵，并打出少量浓碱以清洗管道出锅前先放入液下泵，并打出少量浓碱以清洗管道7、出锅后，应加入热水，多次清洗锅底碱渣出锅后，应加入热水，多次清洗锅底碱渣8、定期进行转锅，防火局部过热，延长使用寿命一般三个月转一次定期进行转锅，防火局部过热，延长使用寿命一般三个月转一次9、严格控制燃油预热温度，注意观察炉膛火焰燃烧情况，调节油量和蒸、严格控制燃油预热温度，注意观察炉膛火焰燃烧情况，调节油量和蒸 汽雾化配比，防止冒黑烟汽雾化配比，防止冒黑烟10、在烧氢时应严格点火操作，先点着点火棒，然后使软管点着火焰后再、在烧氢时应严格点火操作，先点着点火棒，然后使软管点着火焰后再 插入喷嘴，严禁直接向炉内排氢点火插入喷嘴，严禁直接向炉内排氢点火(在喷嘴上点火在喷嘴上点火)首次点火应先首次点火应先 分析氢气纯度。

分析氢气纯度11、定期进行巡回检查，按时进行岗位记录定期进行巡回检查，按时进行岗位记录3 3影响产品质量因素影响产品质量因素Ø原料碱液的质量原料碱液的质量Ø关键点的操作温度关键点的操作温度Ø二氧化碳的影响二氧化碳的影响原料碱液的质量原料碱液的质量 在熬制固碱的过程中，只能除去形成沉淀的杂质，而氯化在熬制固碱的过程中，只能除去形成沉淀的杂质，而氯化钠、碳酸钠不但无法去除，而且还会随着水分的蒸发逐步增加钠、碳酸钠不但无法去除，而且还会随着水分的蒸发逐步增加因此，因此，严格控制原料碱液的组成严格控制原料碱液的组成NaOH≥45%(wt)，，NaCl≤1.3%(wt)Na2CO3≤0.5%(wt)，， 盐盐:碱碱≥1:38.5关键点操作温度关键点操作温度Ø预热温度：预热温度：预热锅的碱温应控制在预热锅的碱温应控制在130℃以上，以上， 一般在碱温达到一般在碱温达到140­150℃时进入熬碱锅时进入熬碱锅Ø熬碱温度：熬碱温度： 240­320 ℃，加入适量挥发性油脂或消泡剂，并通入，加入适量挥发性油脂或消泡剂，并通入氮气熬碱温度控制在氮气熬碱温度控制在420­440 ℃，调色。

调色 严格控制降温速度，使其慢慢地均匀冷却，让杂质有充分严格控制降温速度，使其慢慢地均匀冷却，让杂质有充分的沉降时间碱温从的沉降时间碱温从440 ℃降到降到350 ℃约需约需10­12h 一般熬碱温度不能超过一般熬碱温度不能超过450 ℃ 出碱温度为出碱温度为340­350 ℃二氧化碳的影响二氧化碳的影响 在熬碱过程中，液碱会吸收空气中二在熬碱过程中，液碱会吸收空气中二氧化碳生成碳酸钠因此如果熬制时间过长，或用压氧化碳生成碳酸钠因此如果熬制时间过长，或用压缩空气破坏泡沫，则会使成品固碱中碳酸钠含量增加缩空气破坏泡沫，则会使成品固碱中碳酸钠含量增加而影响产品质量而影响产品质量所以要控制熬制时间，生产中一般所以要控制熬制时间，生产中一般控制在控制在22小时左右小时左右23.3 连续连续法法膜式膜式蒸蒸发发固碱固碱v生产原理生产原理v工艺流程工艺流程v连续法蒸发固碱工艺的影响因素连续法蒸发固碱工艺的影响因素 v原料碱液的预处理原料碱液的预处理v熔盐载热体加热系统熔盐载热体加热系统1 1 生产原理生产原理一、升模蒸发器一、升模蒸发器 在升膜蒸发器中，料液由蒸发器底部进入镍管向上流在升膜蒸发器中，料液由蒸发器底部进入镍管向上流动，管外用蒸汽加热。

根据流体在管内流动和受热状况，动，管外用蒸汽加热根据流体在管内流动和受热状况，料液在升膜蒸发器内基本上可分为六个区域料液在升膜蒸发器内基本上可分为六个区域 （（1）） 预热区预热区 （（2）） 表面沸腾（过冷沸腾）区表面沸腾（过冷沸腾）区 （（3）） 饱和泡核沸腾区饱和泡核沸腾区 （（4）） 环状流区环状流区 （（5）） 喷雾流区喷雾流区 （（6）） 单相蒸汽流区单相蒸汽流区升膜蒸发器中的沸腾传热过程升膜蒸发器中的沸腾传热过程 要使液体能持续沸腾，并不断形成汽饱，应要使液体能持续沸腾，并不断形成汽饱，应具备液体必须过热、有汽化核心这两个条件具备液体必须过热、有汽化核心这两个条件A:预热区预热区B、、C:表面沸腾表面沸腾 （过冷沸腾）区（过冷沸腾）区D:饱和泡核沸腾区饱和泡核沸腾区E、、F:环状流区环状流区G:喷雾流区喷雾流区H:单相蒸汽流区单相蒸汽流区 总结：总结： 在在六六个个区区域域中中，，G、、H段段（（干干壁壁区区））给给热热系系数数大大大大下下降降。

在在实实际际生生产产中中应应控控制制碱碱液液在在 A­F区区域域运运行行，，采采用用蒸蒸汽汽加加热热并并控控制制温温 度度 在在 140~150℃同同时时为为了了获获得得较较高高的的给给热热系系数数，，改改善善传传热热状状况况，，尽尽可可能能扩扩大大 E­F区区域域因因此此，，升升膜膜蒸蒸发发器器常常在在负负压压下下运运行行二、升膜蒸发器二、升膜蒸发器 进入降膜蒸发器的料液是在分配器的帮助下，进入降膜蒸发器的料液是在分配器的帮助下，利用本身重力作用，使料液沿垂直的管壁呈均匀利用本身重力作用，使料液沿垂直的管壁呈均匀的液膜向下流动因此它能在较小的流量下，具的液膜向下流动因此它能在较小的流量下，具有较高的给热系数同时料液在蒸发过程中，在有较高的给热系数同时料液在蒸发过程中，在管内停留时间短、液层薄，加热介质与料液之间管内停留时间短、液层薄，加热介质与料液之间的温差得以有效利用所以就能在较低温度下进的温差得以有效利用所以就能在较低温度下进行蒸发而制得固体烧碱行蒸发而制得固体烧碱过程说明：过程说明：1）降膜管内的蒸发现象）降膜管内的蒸发现象 料液从降膜蒸发器顶部经液体分配器进入，成为料液从降膜蒸发器顶部经液体分配器进入，成为均匀的下降液膜沿加热管的内壁向下流动，并与管外均匀的下降液膜沿加热管的内壁向下流动，并与管外载热体进行对流传热。

载热体进行对流传热 2）碱液的成膜条件）碱液的成膜条件 除了除了降液密度，热流强度影响碱液在降膜蒸发器降液密度，热流强度影响碱液在降膜蒸发器内的成膜外，降膜管安装不垂直，碱液在管内形成偏内的成膜外，降膜管安装不垂直，碱液在管内形成偏流，也影响碱液的成膜流，也影响碱液的成膜3）降膜蒸发器的传热系数）降膜蒸发器的传热系数 降膜蒸发器中的蒸发传热过程降膜蒸发器中的蒸发传热过程２２工艺流程工艺流程图图23.3连续法膜式蒸发固碱生产流程示意图连续法膜式蒸发固碱生产流程示意图加入蔗糖的目的加入蔗糖的目的——进行原料液处理，除去进行原料液处理，除去氯酸钠氯酸钠 1. 原料液处理的目的原料液处理的目的 在固碱生产中，高温的浓碱对镍设备有一定的腐蚀性，腐蚀在固碱生产中，高温的浓碱对镍设备有一定的腐蚀性，腐蚀的原因主要是碱液中所含氯酸盐在的原因主要是碱液中所含氯酸盐在250℃以上时会逐步分解，放以上时会逐步分解，放出出新生态氧与镍材发生反应，并生成氧化镍层新生态氧与镍材发生反应，并生成氧化镍层氧化镍易溶于氧化镍易溶于浓碱中而被带走，这样的过程在浓碱蒸发中反复的进行，而导浓碱中而被带走，这样的过程在浓碱蒸发中反复的进行，而导致镍制设备的腐蚀损坏。

致镍制设备的腐蚀损坏2.原料液的处理方法：原料液的处理方法：原料液中加入蔗糖溶液原料液中加入蔗糖溶液 C12H22O11十8NaClO3=8NaCl+12CO2+11H2O 2NaOH+CO2=NaCO3+H2O3.缺点缺点：产品中碳酸钠的含量会增加一些，同时也增加产品中产品中碳酸钠的含量会增加一些，同时也增加产品中氯化钠的含量氯化钠的含量 4原料碱液的组分原料碱液的组分123升膜蒸发器的真空度和加热蒸汽压力升膜蒸发器的真空度和加热蒸汽压力降膜蒸发器二次蒸汽的允许速度降膜蒸发器二次蒸汽的允许速度降膜蒸发器的有效温差降膜蒸发器的有效温差3 3连续法蒸发固碱工艺的影响因素连续法蒸发固碱工艺的影响因素3 3 原料碱液的预处理原料碱液的预处理1））加糖处理法加糖处理法 2））液氨萃取法液氨萃取法 以一定量的碱液和液氨在萃取塔中对流通过，将碱液以一定量的碱液和液氨在萃取塔中对流通过，将碱液中的氧化钠和氮酸盐等杂质萃取出来，碱液逐渐被提纯中的氧化钠和氮酸盐等杂质萃取出来，碱液逐渐被提纯 3））离子交换法离子交换法4））冷冻法法冷冻法法 利用在高浓度烧碱溶液中，不同温度下形成不利用在高浓度烧碱溶液中，不同温度下形成不同含碱的水合物结晶的原理同含碱的水合物结晶的原理 。

 降膜浓缩器的载热体通常采用熔盐化学纯硝酸盐混合物降膜浓缩器的载热体通常采用熔盐化学纯硝酸盐混合物组成）组成）Ø 组成组成: 40%NaNO2,7%NaNO3,53%KNO3（HTS)Ø 特点：特点：均热性、导热性、流动性、化学稳定性均热性、导热性、流动性、化学稳定性 熔盐的比热容随温度的升高而下降熔盐的比热容随温度的升高而下降 温度的升高会加速熔盐的分解以及容器材料的反应温度的升高会加速熔盐的分解以及容器材料的反应熔熔盐的分解反应主要是亚硝酸钠的分解：盐的分解反应主要是亚硝酸钠的分解： 5NaNO2=3NaNO3+Na2O+N2 在在427℃以下非常稳定，以下非常稳定，550℃以上分解速度加快，以上分解速度加快，600℃以以上则明显分解，同时熔点升高，颜色从透明的琥珀色液体变成棕上则明显分解，同时熔点升高，颜色从透明的琥珀色液体变成棕黑色液体黑色液体 4 4 熔盐载热体加热系统熔盐载热体加热系统 国外装置国外装置(国内已有引进装置国内已有引进装置)为减少熔盐中为减少熔盐中NaNO2的的氧化而被分解，主要控制两点：氧化而被分解，主要控制两点：①①熔盐温度尽可能控制在熔盐温度尽可能控制在427℃以下；以下；②②熔盐贮罐用氮气密封。

熔盐贮罐用氮气密封 在碳钢和低合金钢中比不锈钢设备中的分解更为明显，在碳钢和低合金钢中比不锈钢设备中的分解更为明显，铁能夺取硝酸盐中的氧在出现温度过高时，硝酸盐分解铁能夺取硝酸盐中的氧在出现温度过高时，硝酸盐分解放出氧气，加速反应并腐蚀管道与设备当放出氧气，加速反应并腐蚀管道与设备当KNO3过热时，过热时，它与铁或铸铁产生激烈的放热化学反应，有引起爆炸的危它与铁或铸铁产生激烈的放热化学反应，有引起爆炸的危险由此可见，熔盐系统的管道，一般宜采用不锈钢，如险由此可见，熔盐系统的管道，一般宜采用不锈钢，如使用碳钢使用碳钢(低碳钢低碳钢)，应控制温度在，应控制温度在450℃以下Ø熔盐是一种强氧化剂，使用中不得混入煤粉、焦炭、木屑、熔盐是一种强氧化剂，使用中不得混入煤粉、焦炭、木屑、布、纸张、有机物及铝屑等，否则会引起燃烧，甚至发生布、纸张、有机物及铝屑等，否则会引起燃烧，甚至发生爆炸一、固碱的贮存方法一、固碱的贮存方法 固体氢氧化钠的吸湿性很强，放置在空气中能吸收固体氢氧化钠的吸湿性很强，放置在空气中能吸收大气中的水分而溶解，这种现象称为潮解另外，它还大气中的水分而溶解，这种现象称为潮解。

另外，它还能吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钠：能吸收空气中的二氧化碳生成碳酸钠：2NaOH + CO2 =Na2CO3 + H2O 因此，固体氢氧化钠必须贮存在密闭的铁罐或塑料因此，固体氢氧化钠必须贮存在密闭的铁罐或塑料的包装容器中的包装容器中23.4 成型与包装成型与包装Ø桶状固碱：桶状固碱：指用指用0. 5mm薄铁皮制成的容器装入固碱而薄铁皮制成的容器装入固碱而 得，一般每桶净重得，一般每桶净重200kg其生产工艺大多由熬碱锅熬其生产工艺大多由熬碱锅熬 制而成Ø 片状固碱：片状固碱：锅式法和膜式法生产的熔融烧碱，通过片锅式法和膜式法生产的熔融烧碱，通过片 碱机均可生产片状固碱一般碱片的厚度维持在碱机均可生产片状固碱一般碱片的厚度维持在0.5～～ 1.5mm，温度控制在，温度控制在60～～90℃二、固碱的种类二、固碱的种类Ø 粒状固碱：粒状固碱：粒状固碱是将熔融碱通过造粒塔制成粒状固碱是将熔融碱通过造粒塔制成φ0.25～～ 1.3mm的小粒，自由落体，与塔底进入的干燥空气逆向流的小粒，自由落体，与塔底进入的干燥空气逆向流 动，冷却凝固而得。

动，冷却凝固而得第第24章章 固体烧碱固体烧碱24.1 概述概述24.2 氯气处理的基本原理氯气处理的基本原理24.3 湿氯气的冷却工艺湿氯气的冷却工艺24.4 氯气干燥工艺及主要设备氯气干燥工艺及主要设备24.5 氯气的压缩输送氯气的压缩输送24.6 氯气处理的总体流程氯气处理的总体流程一、氯气处理的必要性一、氯气处理的必要性 由食盐水溶液电解，其阳极产物是温度较高、由食盐水溶液电解，其阳极产物是温度较高、并伴有饱和水蒸汽及夹带一定盐雾杂质的湿氯并伴有饱和水蒸汽及夹带一定盐雾杂质的湿氯气气，，这种湿氯气对钢铁及大多数金属有强烈的这种湿氯气对钢铁及大多数金属有强烈的腐蚀作用腐蚀作用，，从而使氯产品的生产和气氯的输送从而使氯产品的生产和气氯的输送发生困难发生困难，，而干燥脱水后的氯气在通常条件下而干燥脱水后的氯气在通常条件下对钢铁等常用材料的腐蚀是比较小的因此，对钢铁等常用材料的腐蚀是比较小的因此，对湿氯气的脱水干燥是生产、输送、使用氯气对湿氯气的脱水干燥是生产、输送、使用氯气过程所必须的过程所必须的24.1 概述概述Ø 常温下，氯是黄绿色，有毒常温下，氯是黄绿色，有毒。

Ø氯气比空气重，一种易于液化的气体氯气比空气重，一种易于液化的气体Ø液氯是黄绿色透明的液体密度比气体氯大液氯是黄绿色透明的液体密度比气体氯大Ø氯气能溶于水，但溶解度不大氯气能溶于水，但溶解度不大Ø氯水具有极强的腐蚀性氯水具有极强的腐蚀性Ø氯气在四氯化碳、氯仿等溶剂中溶解度较大氯气在四氯化碳、氯仿等溶剂中溶解度较大 因此工业上用四氯化碳吸收氯碱厂产生的所因此工业上用四氯化碳吸收氯碱厂产生的所 有废氯再解吸回收氯气有废氯再解吸回收氯气二、氯气的性质二、氯气的性质三、氯气的用途三、氯气的用途Ø杀菌消毒杀菌消毒Ø漂白及制浆漂白及制浆Ø冶炼金属冶炼金属Ø制造无机氯化物制造无机氯化物Ø制造有机氯化物及有机制造有机氯化物及有机物物一、氯气一、氯气冷却原理冷却原理24.2 氯气处理的基本原理氯气处理的基本原理 在同一压力下，温度愈高，含水量愈大，其水蒸汽分压在同一压力下，温度愈高，含水量愈大，其水蒸汽分压也愈高见表见表24­2 降低湿氯气的温度，可以将其中大部分水分除去（降低湿氯气的温度，可以将其中大部分水分除去（99.5%），），从而可以大大降低干燥的负荷，减少硫酸的消耗。

从而可以大大降低干燥的负荷，减少硫酸的消耗 温度一般控制在温度一般控制在12—15℃Ø 将氯气中的水分进一步除去的目的：为了使氯气能用将氯气中的水分进一步除去的目的：为了使氯气能用钢铁材料制成的设备及管道进行输送或处理，要求氯气钢铁材料制成的设备及管道进行输送或处理，要求氯气的含水量小于的含水量小于0.05%Ø在工业上，均采用浓硫酸来干燥氯气在工业上，均采用浓硫酸来干燥氯气Ø为什麽能用浓硫酸来干燥氯气？为什麽能用浓硫酸来干燥氯气？ （（1））不与氯气发生化学反应；不与氯气发生化学反应； （（2）氯气在硫酸中的溶解度小；）氯气在硫酸中的溶解度小； （（3）浓硫酸有强烈的吸水性；）浓硫酸有强烈的吸水性； （（4）价廉易得；）价廉易得； （（5）浓硫酸对钢铁设备不腐蚀；）浓硫酸对钢铁设备不腐蚀； （（6）稀硫酸可以回收利用）稀硫酸可以回收利用 二、二、氯气的干燥原理氯气的干燥原理 用浓硫酸干燥氯气，其干燥效果决定于硫酸溶液液面用浓硫酸干燥氯气，其干燥效果决定于硫酸溶液液面上方的上方的水蒸汽压力水蒸汽压力。

硫酸浓度硫酸浓度硫酸温度硫酸温度用浓硫酸干燥湿氯气的影响因素：用浓硫酸干燥湿氯气的影响因素：（（1）硫酸的浓度（）硫酸的浓度（2）硫酸温度）硫酸温度（（3）硫酸与氯气的接触面积和接触时间硫酸与氯气的接触面积和接触时间在操作中一般将硫酸温度在操作中一般将硫酸温度控制在不低于控制在不低于10℃一、一、直接冷却流程直接冷却流程24.3 湿氯气的冷却工艺湿氯气的冷却工艺图图24.1 湿氯气直接冷却流程湿氯气直接冷却流程1­安全水封；安全水封；2­氯气冷却塔；氯气冷却塔；3­氯水贮槽；氯水贮槽；4­除雾器除雾器二、间二、间接冷却流程接冷却流程图图24.2 湿氯气间接冷却流程湿氯气间接冷却流程1­安全水封；安全水封；2­第第­钛管冷却塔；钛管冷却塔；3­氯水贮槽；氯水贮槽；4­第二钛管冷却塔；第二钛管冷却塔；5­除雾器除雾器三、三、闭路循环氯水直接冷却流程闭路循环氯水直接冷却流程图图24.3 闭路循环氯水直接冷却流程闭路循环氯水直接冷却流程1­安全水封；安全水封；2­第一水洗冷却塔；第一水洗冷却塔；3­第一冷却塔氯水循环泵；第一冷却塔氯水循环泵；4­第一氯水交换器；第一氯水交换器；5­第二水洗冷却塔；第二水洗冷却塔；6­第二冷却塔氯水循第二冷却塔氯水循环泵；环泵；7­第二氯水交换器；第二氯水交换器；8­除雾器除雾器四、四、冷却流程评述冷却流程评述1））直接冷却流程的直接冷却流程的优点优点：：可以去除部分盐雾及其他有机可以去除部分盐雾及其他有机油污等杂质，油污等杂质，缺点：缺点：所形成的氯气若进行蒸汽加热脱氯，所形成的氯气若进行蒸汽加热脱氯，则将消耗大量蒸汽，而且使用的冷却水不含铵盐，否则易则将消耗大量蒸汽，而且使用的冷却水不含铵盐，否则易生成生成NCl3，它在液氯中的积累就有发生爆炸的危险。

它在液氯中的积累就有发生爆炸的危险2））间接法流程间接法流程的的优点：优点：流程流程简单，氯水废液少，处理方简单，氯水废液少，处理方便，氯气损失少便，氯气损失少缺点缺点：：氯气中有些杂质不易洗净，尤其氯气中有些杂质不易洗净，尤其是用于石墨阳极电解槽生产的氯气中，含污更为严重是用于石墨阳极电解槽生产的氯气中，含污更为严重3））闭路循环氯水直接冷却流程闭路循环氯水直接冷却流程：：集上述集上述两法之优点两法之优点，既，既洗涤氯气，又不增加废液洗涤氯气，又不增加废液(除氯中冷凝液外除氯中冷凝液外)，不多消耗氯，不多消耗氯气缺点缺点：：是需要较多的钛材设备，且动力消耗较大是需要较多的钛材设备，且动力消耗较大一、填料塔一、填料塔流程流程图图24.4 24.4 填料塔流程图填料塔流程图11­3­填料干燥塔；填料干燥塔；21­3­硫酸循环泵；硫酸循环泵；31­3­硫酸冷却器；硫酸冷却器；41­2­除雾器除雾器24.4 氯气干燥工艺及主要设备氯气干燥工艺及主要设备二、泡沫塔二、泡沫塔流程流程图图24.5 泡沫塔干燥流程泡沫塔干燥流程1­泡沫干燥塔；泡沫干燥塔；21­2­硫酸循环泵；硫酸循环泵；31­2­硫酸冷却器；硫酸冷却器；4­­­除雾器；除雾器；5­硫酸高位槽；硫酸高位槽；6­浓硫酸循环槽；浓硫酸循环槽；7­稀硫酸循环槽；稀硫酸循环槽；8­稀硫酸贮槽稀硫酸贮槽三、三、氯气干燥流程氯气干燥流程对比对比1））填料塔流程填料塔流程的操作平稳，弹性较大，特别是刚开车的操作平稳，弹性较大，特别是刚开车时时 氯气流量小，它几乎同满负荷操作一样能达到对水氯气流量小，它几乎同满负荷操作一样能达到对水分分 要求的指标。

要求的指标 泡沫塔流程泡沫塔流程在氯气负荷过小时容易从塔板筛孔漏酸，在氯气负荷过小时容易从塔板筛孔漏酸， 因此在操作中不得不开启回路管线，使一部分氯气由因此在操作中不得不开启回路管线，使一部分氯气由压压 缩机出口再回流至干燥塔进口或电解槽氯气总管缩机出口再回流至干燥塔进口或电解槽氯气总管2））填料塔填料塔占地大、投资多，虽然平时操作方便，但大占地大、投资多，虽然平时操作方便，但大修修 时清理检修条件极差，既费工又费时时清理检修条件极差，既费工又费时 泡沫塔泡沫塔设备小、产量大、投资省、占地少、易操设备小、产量大、投资省、占地少、易操 作、易清理，并且运转稳定，维护方便，但阻力降较作、易清理，并且运转稳定，维护方便，但阻力降较 填料塔大，增加氯气压缩机动力消耗填料塔大，增加氯气压缩机动力消耗24.5 氯气氯气的压缩输送的压缩输送 氯气的压缩和输送可采用氯气的压缩和输送可采用单级鼓风机，液环式压单级鼓风机，液环式压缩机、往复式压缩机、透平压缩机和螺杆式压缩缩机、往复式压缩机、透平压缩机和螺杆式压缩机机等五种它们各有其应用范围，如以衬胶外壳等五种。

它们各有其应用范围，如以衬胶外壳和钛叶轮组成的单级鼓风机，可以将湿氯气压缩和钛叶轮组成的单级鼓风机，可以将湿氯气压缩到到20～～50 kPa氯碱工厂常用的是纳氏泵和透平压氯碱工厂常用的是纳氏泵和透平压缩机两种，纳氏泵一般用在小型装置上，但最近缩机两种，纳氏泵一般用在小型装置上，但最近也有报道单台设备能力达到也有报道单台设备能力达到150 t/d，压力可到，压力可到0.4 MPa透平压缩机是处理大产量氯气的最经济设透平压缩机是处理大产量氯气的最经济设备，单台设备能力可达备，单台设备能力可达1800 t/d，在多级压缩时压，在多级压缩时压力可达力可达1.6 MPa24.6 氯气处理的总体流程氯气处理的总体流程氯气处理的流程可分为冷却、干燥和输送三个主要部分氯气处理的流程可分为冷却、干燥和输送三个主要部分 图图24.6 氯气处理工艺流程图氯气处理工艺流程图1­湿氯气水封；湿氯气水封；2­湿氯气水缓冲器；湿氯气水缓冲器；3­工业水钛列管冷却器；工业水钛列管冷却器；4­盐水钛列管冷盐水钛列管冷却器；却器；5­水沫过滤器；水沫过滤器；6­泡沫干燥器；泡沫干燥器；7­浓硫酸高位槽；浓硫酸高位槽；8­稀硫酸冷却器；稀硫酸冷却器；9­废硫酸贮槽；废硫酸贮槽；10­稀硫酸循环槽；稀硫酸循环槽；11­稀硫循环泵；稀硫循环泵；12­浓硫酸循环槽；浓硫酸循环槽；13­浓硫浓硫酸循环泵；酸循环泵；14­浓硫酸冷却器；浓硫酸冷却器；15­酸雾过滤器；酸雾过滤器；16­氯气离心式压缩机；氯气离心式压缩机；17～～20­四级氯气中间冷却器四级氯气中间冷却器 。