离子膜烧碱工艺是什么

http://bbs.hcbbs.com/thread-281249-1-1.html

请参考。

专利CN101195639公开了对草甘膦母液，采用扩散渗析、电渗析以及 扩散渗析和电渗析的组合，分别回收盐酸、催化剂三乙胺和草甘膦的 工艺，该工艺所采用的扩散渗析膜，成本较高、寿命有限、分离速率比较低，不利于大规模工业化生产，并且电渗析的能效较高，并且分 离效果不理想。

==

感觉无论是离子交换膜还是电渗析用作盐酸提浓成本都非常高。现在盐酸提浓用的最多的方法应该是蒸馏。

氯碱工业生产液碱（NaOH）主要有两种方法隔膜法和离子膜法，第一种已经基本淘汰，第二种为现在氯碱工业主要的生产方法。下面主要讲讲第二种离子膜法：

离子膜法也称离子膜电解法，是利用阳离子交换膜将单元电解槽分隔为阳极室和阴极室，使电解产品分开的方法，通俗点解释就是利用电解盐水的方法取得液碱和其副产品（主要是32%的NaOH、氯气和氢气）。

工艺流程：

大致可以分为一次盐水工序、二次盐水工序、氯氢处理工序、Hcl合成工序、氯气液化工序、液氯充装工序。虽然每个厂的生产工序流程会有不同，但大致区别不大。其中最主要的是二次盐水工序也就是用离子膜电解槽电解盐水的部分。 下面我对每个工序略做介绍希望对你有所帮助。

一次盐水工序是通过化学方法和物理方法，把盐水中的Ca2+、Mg2+ 及SO42- 、游离氯、有机物等杂质除去，制成符合工艺要求的一次盐水，供二次盐水及电解工序使用。

二次盐水工序是将一次盐水工序送来的合格一次盐水经离子交换树脂进行二次精制，合格的二次盐水送离子膜电解槽进行电解生产32%NaOH、氯气和氢气。其中电解后的淡盐水进行真空脱氯和化学脱氯后送一次盐水工序。

氯氢处理工序分为两部分氢气处理和氯气处理。氢气处理主要是将电解来的高温湿氢气冷却、加压输送，保证生产安全，并输送至下一工序；氯气处理是将电解来的高温湿氯气洗涤、冷却、除雾、干燥、加压输送出下工序，保证上下工序的生产安全。

Hcl合成工序是将氯氢处理工序来的氯气和氢气在二合一石墨合成炉内合成氯化氢气体，供下工序使用（提一提这一部分所讲下一工序的意思，它主要是供PVC生产所需要的Hcl气体，若是工厂只是生产液碱这部分可以除去）；将氯气液化岗位来的液化尾氯与氯氢处理工序来的氢气经二合一合成炉合成为氯化氢气体，再经一、二级降膜吸收器、尾气吸收塔，用纯水吸收制备高纯盐酸。

氯气液化工序是将经过处理后的压力约为0.15MPa的干燥氯气，经压缩提压、冷却液化成液体后进行存贮。

液氯充装工序是将氯气液化工序液化的液氯进行存贮及充装，以便于销售。

离子交换膜法制烧碱

世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。这一技术在20世纪50年代开始研究，80年代开始工业化生产。

离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。右图表示的是一个单元槽的示意图。电解槽的阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na+通过，而Cl-、OH-和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。下图是一台离子交换膜电解槽（包括16个单元槽）。

精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室。通电时，H2O在阴极表面放电生成H2，Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有NaOH；Cl-则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水从阳极导出，可重新用于配制食盐水。

离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如下图所示：

电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有泥沙，

精制食盐水时经常进行以下措施

（1）过滤海水

（2）加入过量氢氧化钠，去除钙、镁离子，过滤

Ca(2+)+2OH(-)=Ca(OH)2（微溶）

① Mg(2+)+2OH(-)=Mg(OH)2↓

② Mg(HCO3)2+2OH(-)=MgCO3+2H2O

MgCO3+2H2O=Mg(OH)2+H2O+CO2

（3）加入过量氯化钡，去除硫酸根离子，过滤

Ba(2+)+SO4(2-)=BaSO4↓

（4）加入过量碳酸钠，去除钙离子、过量钡离子，过滤

Ca(2+)+CO3(2-)=CaCO3↓

Ba(2+)+CO3(2-)=BaCO3↓

（5）加入适量盐酸，去除过量碳酸根离子

2H(+)+CO3(2-)=CO2↑+H2O

（6）加热驱除二氧化碳

（7）送入离子交换塔，进一步去除钙、镁离子

（8）电解

2NaCl+2H2O=(通电)H2↑+Cl2↑+2NaOH

离子交换膜法制碱技术，具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点，是氯碱工业发展的方向。

（2）阳离子交换膜只允许阳离子钠离子通过，而阴离子氢氧根和氯离子均不能通过，故答案为：Na+；Cl-、OH-；

（3）粗盐提纯时加试剂的原则是：氢氧化钠除去镁离子和三价铁离子，碳酸钠一定加在氯化钡之后，这样碳酸钠既可以除去钙离子又可以除去多余的钡离子，盐酸加在最后来除去多余的碳酸根离子和氢氧根离子，故答案为：③②①④；

（4）氯气和热的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、氯酸钠和水，方程式为：3Cl2+6OH-

故答案为：3Cl2+6OH-

（2）先加过量的氯化钡除去硫酸根离子，然后用碳酸钠去除过量的钡离子，如果加反了，过量的钡离子就没法除去，至于加氢氧化钠除去镁离子顺序不受限制，因为过量的氢氧化钠加盐酸就可以调节了，只要将三种离子除完了，过滤，最后加盐酸除去过量的氢氧根离子、碳酸根离子，故答案为：③②①④或①③②④；

（3）①在燃料电池中，氧气作正极，所以通入空气的极是正极，通入燃料的极是负极，即产生Y的极是阴极，所产生的是氢气，在X处产生的是氯气，氢氧燃料电池最后产生的是水，所以a%小于b%，故答案为：Cl2；H2；a%小于b%；

②燃料电池的工作原理：负极是燃料氢气发生失电子的氧化反应，即O2+4e-+2H2O=4OH-，正极是氧气发生得电子得还原反应，即H2-2e-+2OH-=2H2O，故答案为：O2+4e-+2H2O=4OH-；H2-2e-+2OH-=2H2O；

③燃料电池能将化学能转化为电能，所以燃料电池可以补充电解池消耗的电能，此外还可以提高产出碱液的浓度，降低能耗，故答案为：燃料电池可以补充电解池消耗的电能；提高产出碱液的浓度（降低能耗）．