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国内氯碱生产技术近况综述中国化工信息网 2007 年 12 月 3 日近年来，我国氯碱行业在引进、消化吸收国外先进氯碱生产技术与设备，增强自主创新能力方面做了大量的工作， 不断有成熟的先进技术在国内氯碱生产企业中推广， 推动了氯碱生产技术的进步， 提升了生产装备的技术水平 本文中介绍了近年来国内氯碱生产企业采用的几种新技术， 供国内氯碱生产企业在技术改造和扩能时参考1 用于盐水精制的膜过滤技术精盐水质量是决定电解工序能否正常运行的关键因素之一， 不仅关系到电解槽的使用寿命， 而且关系到烧碱生产的电耗高低 特别是离子膜法烧碱生产装置，它对精盐水的质量要求很苛刻 如何提高精盐水的质量一直是氯碱生产企业不断研究和探讨的问题自从 2000 年美国戈尔公司 ZYLON薄膜过滤器在江苏扬农化工集团公司、山东滨化集团有限责任公司一次盐水精制工艺中成功应用以来， 不断有新的过滤膜和膜组件出现， 膜过滤技术已在我国氯碱生产企业中得到广泛应用 这其中应用比较成功的有戈尔过滤器、凯膜过滤器、鸣泰“种植膜”过滤技术、颇尔过滤器等最近，又出现了陶瓷膜过滤器精制盐水新技术1.1 戈尔过滤器1.1.1 戈尔过滤器的结构戈尔过滤器的核心是戈尔膜过滤袋。

此袋采用厚度为微米级、孔径 0.2-0.5μ m的膨体聚四氟乙烯膜与厚度 2-3mm的聚丙烯、聚酯无纺布复合制成，内有刚性支撑体， 流体在压力作用下流经滤袋而实现固液分离， 得到几乎不含固态物质的液体1.1.2 戈尔过滤器的工作原理粗盐水通过调节阀进入戈尔过滤器， 并经过戈尔膜过滤袋进行过滤 清液进入清液腔， 并通过溢流管流入精盐水贮槽； 粗盐水中的固体物质被截留在戈尔膜过滤袋的表面 当过滤一段时间后， 打开反冲阀对戈尔膜过滤袋进行反冲洗， 滤渣脱离滤袋的表面， 沉降到戈尔过滤器的锥形底部 此时， 戈尔过滤器自动进入下一个过滤、反冲、沉降周期当过滤循环次数达到设定值时，戈尔过滤器的排污阀自动打开， 排出滤渣后， 重新进入下一个运行循环周期 排出的滤渣送至盐泥处理系统进行处理1.1.3 戈尔过滤器的特点(1) 脉冲式过滤运行一定时间后，过滤器自动进入反冲状态，经放气、泄压、反冲，靠反向静压差使滤饼脱落、沉降，数秒后再开始下一个过滤周期2) 高流量一次净化 该过滤器的过滤能力是其他普通过滤器的 5-10 倍， 且不需要借助其他周液分离设备，处理能力可达 1.0-1.1m 3/(m 2· h) 。

3) 低压反冲使设备在近于无损伤的状态下运行由于膨体聚四氟乙烯的低摩擦系数及滤袋的柔性， 因此再生时只要 30-40cm液柱的反向流动压力， 滤饼即从滤袋上脱落4) 滤膜寿命长滤膜极薄，可视为表面过滤，不会造成滤程堵塞，即使有轻微堵塞， 也很容易用酸溶去不溶物； 过滤和反冲压力很低， 机械损伤的可能性很小 1.2 凯膜过滤器凯膜技术源自人造血管技术 凯膜是纯聚四氟乙烯管式多孔膜 该过滤膜开孔率极高，孔径极小，只有 0.5-1.0 μ m它的过滤方式与众不同，是以薄膜滤料达到真正的表面过滤效果， 其好处是： 液体中的悬浮物被全部截留在薄膜的表面 薄膜具有极佳的不黏性和非常小的摩擦系数， 不易产生滤料堵塞的现象 在不增加运行负荷的情况下， 既保证了液体的最大通量， 又有效地收集了液体中的固体和悬浮物质密、 多孔、 光滑的聚四氟乙烯薄膜使固体颗粒的穿透率接近零， 它的低摩擦系数、化学稳定性和表面光滑的特点使过滤压力仅需 0.05-0.10MPa，并且薄膜的表面极易清理 清膜时间极为短暂 ( 以秒计算 ) ， 过滤过程基本达到连续运行聚四氟乙烯是一种强度很高的材料，滤膜寿命远高于常规滤膜。

1.2.1 凯膜盐水精制工艺化盐桶出来的粗盐水加入精制剂 NaOH后，流入中间槽；在中间槽内，粗盐水中的 Mg2+与精制剂 NaOH反应，生成 Mg(OH)2；然后，用粗盐水泵将中间槽内的粗盐水送入气水混合器中，与空气混合之后，进入加压溶气罐；减压后，加入FeCl3，进入气浮槽，清液从气浮槽上部溢流而出；加入精制剂 Na2CO3 及 Na2SO3后，进入反应槽，再经加料泵加压后，进入凯膜过滤器；过滤后的精盐水由凯膜过滤器的上部流出，加盐酸调节 pH值后流入精盐水贮槽；气浮槽和凯膜过滤器底部排出的滤渣进入盐泥池，统一处理1.2.2 凯膜盐水精制工艺的特点(1) 工艺简单，流程短，盐水中的悬浮物含量从 1000-10000mg/L 降至 1mg/L以下， 完全符合隔膜法烧碱生产的要求， 也可直接进入离子交换树脂塔进行二次精制2) 液固分离一次完成，无需其他附属设备3) 过滤精度稳定，盐水质量稳定4) 处理能力大，节约了企业的技术改造资金5) 操作简单，全自动控制与传统工艺比较，省去了清理澄清桶、砂滤器的工作量，大大降低了工人的劳动强度6) 占地面积小， 处理 50m3/h 盐水的过滤器直径不超过 2m， 对于老厂改造和扩建比较方便。

7) 降低了对原盐质量的要求，拓宽了选盐范围，给企业原料采购提供了方便8) 精盐水质量高且稳定，延长了隔膜的使用寿命，降低了电耗9) 运行费用低10) 整个设备经过特殊防腐处理，耐酸碱性强1.3 鸣泰“种植膜”过滤技术”“种植膜” 滤料是在织布过程中种植了一种复合聚合物， 其作用相当于初次滤饼但不同的是，此材质过滤搭桥性能好 ( 出水量大，不易堵塞 ) ，具有极佳的脱泥性能，能在较高压力下过滤，出水量大，能承受高反冲压力，冲洗干净，再生能力强，方法简单过滤时，浊液经过滤芯，清液进入上腔，液体中固体颗粒和悬浮物全部被截留在滤芯表面，形成滤饼反冲清洗后，滤饼排放过滤与反冲清洗交替进行，循环往复，实现连续运行1.3.1 “种植膜”盐水精制工艺该处理工艺经“粗过滤器”和“精过滤器”两道工序 (1) 粗过滤器采用鸣泰公司的特殊技术，去除全部 Mg2+及盐泥和部分 Ca2+2) 精过滤器 向粗过滤的盐水中投入过量的 Na2CO3， 去除剩余的 Ca2+ 生成的 CaCO3 用精过滤器精过滤，过滤后精盐水中的 w(SS)≤ 1mg/L4) 盐水精制工艺技术先进与传统工艺和聚合物膜法工艺相比，陶瓷膜法从原理上看并无差别， 但具体的分离方法却有着极大的差异。

传统工艺与聚合物膜法工艺的分离方法都是预处理沉降 +并流 ( 终端 ) 过滤操作的膜过滤差别是传统工艺采用道尔桶沉降作预处理， 碳素烧结管 ( 深层 ) 过滤作精滤 聚合物膜工艺采用浮上桶沉降作预处理， 聚合物膜过滤作精滤 并流过滤对悬浮粒子浓度极为敏感在陶瓷膜工艺中，根据陶瓷膜过滤的特性，取消了预处理系统，原料液反应完成后， 直接采取错流方式进行粒子分离， 与前两种技术相比， 过滤性能有了质的飞跃5) 陶瓷膜过滤技术工艺流程短，设备少，占地面积小同时，陶瓷膜的过滤特性及过滤工艺有助于拓宽原盐的选择范围， 使企业可选择不同品质的原盐作为原料传统的盐水精制工艺流程见图 1( 略 ) ， 有机聚合物膜法盐水精制的工艺流程见图 2( 略 ) ，陶瓷膜盐水精制的工艺流程见图 3( 略 ) 陶瓷膜过滤工艺新技术的出现， 为氯碱企业提供了全新的盐水精制技术， 也必将为企业带来显著的经济效益，产生可观的社会效益，为我国氯碱行业的发展作出重大贡献2 扩张金属阳极改性隔膜节能型电解槽目前， 隔膜法烧碱在我国氯碱行业中仍占主导地位 与石墨阳极相比， 金属阳极是一大技术进步 它降低了槽电压， 增大了阳极空间， 改善了阳极室内的气液循环， 延长了电解槽的使用寿命， 杜绝了阳极制作过程中铅雾污染的危害， 保护了环境。

但普通的隔膜电解槽采用的盒式阳极是一种尺寸稳定型的阳极， 不可能用于小极距的电解槽除了加工精度偏差和安装时可能发生隔膜机械损伤外，普通石棉隔膜膨胀导致的短路，也使得这种电解槽的极距必须在 6-8mm，以便于电解槽组装和拆卸，否则，将给运行带来困难2.1 扩张金属阳极为了解决普通金属阳极电解槽的不足之处， 我国氯碱行业的技术人员通过消化吸收国外的先进技术， 经过不断的探索和总结， 研制成功了国产扩张金属阳极电解槽 所谓扩张金属阳极， 就是在钛铜复合棒上用弹簧片与两边的阳极片相连，使复合棒两边的极片可以张开与收缩 在组装电解槽时， 用卡条将复合棒两边的弹簧片卡连， 使两边的极片收缩到与盒式阳极片相同的厚度， 以保证阴阳极组装的安全进行，不损伤隔膜待阴阳极组装完毕后，再抽掉卡条，使阳极片向两边扩张至阴阳极间所放置的直径为 3mm的聚四氟乙烯隔离棒上， 让阳极片与隔膜保持一定的间距 ( 一般为 3mm)，在电解过程中电解质与氯气能有自由流动的空间因极距缩小， 若用普通隔膜， 隔膜溶胀导致纤维覆盖到极片的表面， 进而影响正常电化反应， 所以普通石棉隔膜不适用于扩张金属阳极电解槽， 必须改用改性隔膜才能使电解槽正常运行。

2.2 改性隔膜普通金属阳极所使用的普通隔膜，虽经干抽、烘干、定型，但石棉纤维间并不相互粘连，在生产运行、中，电解质的浸渍和温度的变化会使膜层溶胀，在隔膜表面还会出现绒絮状的疏散纤维， 膜层变厚， 这也是普通隔膜电解槽需留较大极距的主要原因 如果使用扩张金属阳极， 由于极距小， 膜面纤维覆盖住极片表面，将破坏电极的正常电化反应条件改性隔膜就是在制膜过程中向石棉浆料中加入一定量的改性剂 ( 目前一般用聚四氟乙烯乳液作为改性剂 ) 及少量非离子表面活性剂， 同时吸附在阴极网袋上，制成薄而均匀的石棉隔膜，经烘干、烧结，石棉相互间粘连，膜层在生产运行中能够保持相对稳定， 纤维不游离， 溶胀程度很小 在聚四氟乙烯隔离棒的调整下，隔膜与极片之间稳定地保持相对较小的空间， 既缩小了极距， 又保证了阴极、 阳极电化反应的更常进行，达到既增大电流密度，增加产量，又降低电耗的目的扩张金属阳极配改性隔膜是一项相互关联的先进技术 只用扩张金属阳极而不采用改性隔膜，不但没有效果，而且会产生副作用；只采用改性隔膜，不采用扩张阳极，则极距不改变，只能起到普通隔膜电解槽的作用，而且增加投资实践证明， 只有组合应用扩张金属阳极与改性隔膜技术， 通过科学管理， 在保证盐水质量的前提下，才能达到节能降耗、增加效益的目的。

近几年来， 在我国隔膜法烧碱生产企业中， 越来越多的扩张金属阳极改性隔膜电解槽被投入使用， 不少企业正逐步将普通金属阳极电解槽改为扩张金属阳极电解槽并配改性隔膜技术目前， 国内北京化工机械厂、 江苏江阴安凯特电化学设备有限公司和辽宁阜新化工设备有限公司均具有制造扩张金属阳极电解槽和将普通金属阳极改为扩张金属阳极的先进技术， 制造的扩张金属阳极电解槽已在国内不少氯碱生产企业中使用，效果很好，已达到或接近国际先进水平杭州津岩化工材料有限公司推出的 《改性隔膜动态吸附法》 为国内氯碱生产企业制作改性隔膜提供了技术保障国产扩张金属阳极改性隔膜节能型电解槽在我国隔膜法烧碱生产企业中推广的时机已成熟， 必将使隔膜法烧碱的技术装备水平得到提升， 产品的综合能耗明显下降，竞争力增强3 活性阴极改性隔膜节能型电解槽在氯碱工业中， 电解是氯碱生产中的主要耗电工序， 其电耗成本占氯碱生产成本的 60％以上如何降低电耗已成为氯碱生产企业控制成本、节能降耗的关键3.1 活性阴极技术原理隔膜电解槽的活性阴极技术借鉴了离子膜电解槽的活性阴极技术 隔膜电解槽所用的活性阴极材料为 316L， 用超低碳不锈钢板冲孔制成， 网孔直径为 2.4mm，开孔率为 38％左右 ( 而普通阴极网袋开孔率为 20％左右 ) 。

采用高温、高浓度碱蚀工艺，将不锈钢表面的 Cr、 Fe 等成分腐蚀掉，在不锈钢表面形成多孔的富镍表层 ( 镍属于中过电位金属，在电流密度为 1A/cm2 时过电位为 0.5-0.7V) ，使阴极活性层的比表面积增大， 以降低阴极电流密度， 从而降低阴极的析氢电位， 也就降低了槽电压3.2 活。