離子膜制堿工程項目工藝設(shè)計(全版)講解

1、離子膜制堿工程項目工藝設(shè)計(全版）摘要主要論述了新建4萬噸/年離子膜法制堿的生產(chǎn)工藝方法，設(shè)備選擇及環(huán)境治理等。關(guān)鍵詞：離子膜法，燒堿，工藝，設(shè)備，污染治理。With an annual output of 40,000 tons of ion-exchange membrane caustic soda production process design projects Guizhou University School of Chemical Engineering Chemical Technology Xu Demin 05 Abstract Focuses on the new 4

2、0,000 tons / year of the ion-exchange membrane legal base production process methods, equipment selection and environmental governance. Key words: ion-exchange membrane, caustic soda, technology, equipment, pollution control.1. 總 論氯堿工業(yè)是生產(chǎn)燒堿、氯氣和氫氣以及此衍生系列產(chǎn)品的基本化學(xué)工業(yè)，其產(chǎn)品廣泛用于國民經(jīng)濟(jì)各個部門，對國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)具有重要的作用。隨著國

3、民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)有氯堿生產(chǎn)能力遠(yuǎn)未達(dá)到市場需求，產(chǎn)品供不應(yīng)求，具有較好的經(jīng)濟(jì)效率。為此，擬在遵義堿廠內(nèi)新建4萬噸/年燒堿裝置，以滿足周邊市場的需求。1.1設(shè)計項目概況本設(shè)計為年產(chǎn)4萬噸離子膜制堿項目。在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的32液堿可直接銷售，也可濃縮為2萬噸/年50液堿，2萬噸/年99片堿產(chǎn)品；副產(chǎn)品氯氣和氫氣主要合成氯化氫氣體供PVC生產(chǎn)聚氯乙稀及產(chǎn)高純酸，剩余的氯氣生產(chǎn)液氯。1.1.1燒堿的物化性質(zhì)1、化學(xué)式：NaOH2、分子量：39.9993、比重：2.13（20）。在熔融狀態(tài)下，當(dāng)溫度為340500時其重度為1.81.9g/cm3。燒堿溶液的比重隨濃度的提高而增加。4、外觀：純凈的燒堿

4、為白色，呈羽毛狀，為不透明固體結(jié)晶。一般工業(yè)品含有少量氯化鈉和碳酸鈉，呈白色稍帶淺色光澤固體結(jié)晶。5、溶解度：易溶于水，15時為26.4克分子/升。在水中的溶解度隨溶液的溫度升高而增加，亦能溶于醇類、乙醚中。6、溶解熱：10.10千卡/克分子（溶于200克分子水中）。燒堿溶于水時釋放熱量，濃度越高釋放的熱量越大，這種熱量稱為溶解熱。如果把濃度的的燒堿濃縮、脫水需要吸收熱量，這個熱量稱為脫水熱。不同濃度時的脫水熱也不同。7、生成熱：101.99千卡/克分子8、熔點（凝固點）：318.4時能制得熔融的幾乎不含水的燒堿，不同濃度的燒堿溶液具有不同的凝固點。在工業(yè)生產(chǎn)中，由于固堿中含有少量氯化鈉和少量

5、水，因此其凝固點在320左右。9、沸點：1390不同濃度的燒堿溶液具有不同的沸點。同時溶液的沸點隨著溶液面上的蒸汽壓的降低而下降。10、比熱：0.378千卡/千克（19100時的平均值）。燒堿溶液的比熱隨著溶液濃度的提高而下降，同時升高溶液溫度，比熱也有所下降。11、熔融熱：0.495千卡/千克（熔融319）12、汽化熱：31.6千卡/克分子13、導(dǎo)熱系數(shù)：0.87千卡/米小時（熔融400）14、固體燒堿吸濕性很強，放置空氣中能吸收大氣中的水分變成液堿，這種現(xiàn)象成為潮解。15、燒堿及其水溶液對動物和植物組織（如皮膚、織物、紙張等）有機物質(zhì)有強烈的腐蝕作用。它也稱為苛性鈉或苛性蘇打，易從空氣中吸

6、收二氧化碳而逐漸變成碳酸鈉。因此，固體燒堿必須貯于密閉的鐵罐或塑料的包裝袋中。1.1.2燒堿的主要用途燒堿是國民經(jīng)濟(jì)各部門用途極廣的基本化工原料。根據(jù)各使用部門對燒堿質(zhì)量的不同要求，或因運輸于儲存等原因，而選擇使用液堿或固堿。其主要用途如下：輕紡工業(yè)：如造紙、合成洗滌劑、玻璃、瓷器、肥皂生產(chǎn)、粘膠纖維生產(chǎn)、印染、人造絲及棉織品的加工等。化學(xué)工業(yè)：如農(nóng)藥、染料、塑料、橡膠、漂白劑、助溶劑、合成纖維品、石油化學(xué)品及化肥生產(chǎn)等。石油工業(yè)：如精煉石油、油脂、提煉焦油、石油鉆探等。其它：如國防工業(yè)、機械工業(yè)、木材加工、冶金工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、城市建設(shè)等。1.1.3項目主要原料及規(guī)格電解法生產(chǎn)燒堿的主要原料是

7、工業(yè)鹽，其化學(xué)名稱叫氯化鈉，化學(xué)分子式為NaCL，分子量為58.5，假比重0.71.2，生成熱為97.7千卡/克分子，溶解熱為1.281千卡/克分子，熔點804，沸點1439，平均比熱為0.207千卡/千克，熔融熱7.25千卡/千克，汽化熱為40.81千卡/克分子。 世界上的鹽大部分存在于海水中，海洋中氯化鈉的濃度平均為3336g/l，由于地殼變化，海洋的一部分分離成為內(nèi)陸海，因此原鹽有海鹽、湖鹽、井鹽和礦鹽四種，世界上主要產(chǎn)鹽的國家為美國、中國、前蘇聯(lián)地區(qū)、德國和印度等國。目前我國氯堿廠所用工業(yè)鹽以海鹽為主，內(nèi)地氯堿廠也有用當(dāng)?shù)氐暮}和井鹽。其主要產(chǎn)地和組成見下表。表1.1 我國主要海鹽及組

8、成NaClCa2Mg2SO42可溶雜質(zhì)水不溶物水份長蘆鹽96.610.100.300.500.401.77營口鹽92.111.070.564.30淮鹽94.670.200.540.5410873.87浙鹽91.780.160.630.631.6閩鹽92.00.150.50.500.510.435.25表12 我國主要井鹽及組成NaClCa2Mg2SO42可溶雜質(zhì)水不溶物水份蓬海鹽97.250.860.110.350.071.20大安鹽96.020.200.171.160.071.61五通橋鹽97.520.310.120.880.031.51自貢鹽93.070.160.350.15本項目對工業(yè)鹽

9、質(zhì)量的要求為：（1）氯化鈉含量要高；（2）化學(xué)雜質(zhì)要少；（3）不溶水的機械雜質(zhì)要少；（4）鹽顆粒要粗。貴州不產(chǎn)原鹽，但鄰近省份四川、云南等地盛產(chǎn)井鹽。本項目需原鹽大約6.1萬噸/年，購自四川自貢井鹽。1.1.4燃料要求采用瑞士伯特蒸發(fā)器生產(chǎn)99片堿時，用重油對熔鹽進(jìn)行加熱，重油需求量不大，可由市場采購。重油必須純度較高，具有良好的熱值，以滿足生產(chǎn)要求。1.1.5 燒堿在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性燒堿是最重要的基本化工原料之一，其最初的用途是從制造肥皂開始，逐漸用于輕工、紡織、化工等領(lǐng)域。隨著制鋁工業(yè)及石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，其應(yīng)用范圍更加廣泛，下游產(chǎn)品已達(dá)到900多種。另外，在燒堿生產(chǎn)過程中所聯(lián)產(chǎn)的氯氣、

10、氫氣也是重要的基本化工原料，在化肥、精細(xì)化工、輕工、紡織等行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用。近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對化肥、精細(xì)化工、輕工、紡織等有強勁的需求。1.2建廠位置選擇年產(chǎn)4萬噸離子膜制堿項目建廠位置選擇在遵義市南邊舟水橋城鄉(xiāng)接合處,原遵義堿廠廠區(qū)內(nèi)，廠址的地理位置、地形、地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)概況如下：貴州省遵義堿廠位于遵義市東南郊舟水橋新店子工業(yè)區(qū)，南靠遵義鐵合金、遵義鈦廠，東北側(cè)有遵義第二化工廠、遵義食品總公司，距南門關(guān)約2.5km，遵義火車南站（貨運站）約1.5km，遵義到甕安公路從廠區(qū)大門前通過，廠內(nèi)有鐵路專用線與川黔線南宮山站相連，交通運輸極為便利。遵義市位于大婁山脈東南山麓地

11、帶，地勢由西北向東南傾斜，境內(nèi)西北部以丘陵為主，東、中、南部以河谷、盆地為主。新店子區(qū)域位于舟水橋間斜中段，地層屬三迭系，其地貌為淺切割構(gòu)造溶蝕低山。舟水橋區(qū)域共有地下水溶洞11個，廠區(qū)附近無活動性斷層山崩滑坡及泥石流存在。主要的地表水為湘江，湘江屬于長江流域烏江系。湘江自北而南蜿蜒穿過城區(qū)，在城南龍溪橋下游約100m處與另一支流洛江匯合，繼續(xù)向南，從舟水橋工業(yè)區(qū)東側(cè)流過。湘江屬于長江流域烏江水第，在遵義縣轉(zhuǎn)東與湄江匯合后納入烏江。湘江屬于山區(qū)性河流，多年平均流量為8.48m3/s，年徑流量2.67億立方米。湘江流域的豐水期為57月，平水期為4月及811月，枯水期為12月至次年3月。遵義市地處

12、北緯27042、東經(jīng)106053，屬北亞熱帶，春夏濕潤氣候區(qū)，海拔843.90m。常年主導(dǎo)風(fēng)向為東風(fēng)，夏季盛行南風(fēng)，冬季盛行東風(fēng)，全年平均風(fēng)速為1.1m/s；年平均氣溫15.2，極端最高氣溫38.7，極端最低氣溫-7.1；年平均降雨量1097.80mm，最大一日降雨量141.30mm；年平均雷暴日53.3天，年相對濕度為80%，全年平均霧日數(shù)21.4天；大氣壓為：冬季693mmHg，夏季684 mmHg。項目位置四周環(huán)山對城市的污染較小，有較好的交通運輸條件，地式寬闊，幾公里附近就有高速公路和鐵路，同時項目位于遵義市湘江河的下游，而湘江河年平均流水量非常大，水源充足，完全能夠滿足項目的用水要求

13、。運輸物資方便迅捷，各地的鐵路專線對原材料及產(chǎn)品的輸進(jìn)輸出比較方便；原料工業(yè)鹽來自四川自貢，利用鐵路輸送，運輸費用較低，生產(chǎn)的燒堿主要銷往本省附近及華東地區(qū)，產(chǎn)品銷售成本相對較高，同時由于貴州工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是氧化鋁和電解鋁新項目大型化發(fā)展，燒堿的銷售可望直接在貴州市場解決，產(chǎn)品銷售運輸費用可以有所下降。我省遵義市煤電資源豐富，有桐梓、金沙等煤區(qū)，距離都比較近，在100公里以內(nèi)，所需重油量不大，可利用火車從外地購入，相對于東部地區(qū)有較大優(yōu)勢；遵義具有比較大的電網(wǎng)，完全能滿足生產(chǎn)用電，同時還可以煤電化聯(lián)盟，利用煤炭進(jìn)行發(fā)電，獲得氯堿、PVC車間所需蒸汽和電力，這樣項目生產(chǎn)成本更具優(yōu)勢。綜

14、上所述，廠址選擇是可行的。1.3全廠生產(chǎn)路線選擇論證目前世界上生產(chǎn)燒堿的方法有四種：隔膜法、水銀法、離子膜法、苛化法。隔膜法、水銀法和離子膜法都是通過電解鹽水生產(chǎn)燒堿；而苛化法則是以石灰石和純堿為原料制取燒堿?？粱▋H在少數(shù)有天然純堿資源的地區(qū)采用。離子膜法是20世界80年代發(fā)展的新技術(shù)，能耗低，產(chǎn)品質(zhì)量高，且無有害物質(zhì)的污染，是較理想的燒堿生產(chǎn)方法，與隔膜法和水銀法相比，離子膜法具有工藝流程簡單、能耗低、產(chǎn)品純度高、裝置占地少、生產(chǎn)穩(wěn)定、安全性高、操作維修簡單、勞動強調(diào)低等優(yōu)點，在當(dāng)前環(huán)保要求嚴(yán)格、油價上漲、能源緊缺的形式下，發(fā)展離子膜燒堿已經(jīng)成為氯堿企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、節(jié)能降耗、保護(hù)環(huán)境、增

15、強市場競爭力的主要措施，因此近幾年國內(nèi)外新建和擴(kuò)建燒堿裝置一般均采用離子膜法工藝。我國自1986年首次引進(jìn)離子膜電解技術(shù)以來，幾乎世界所有離子膜法的專利技術(shù)在國內(nèi)均有引進(jìn)。另外，隨著國產(chǎn)化電解槽的多套投入運行，在中國與離子膜電解槽配套的部件也已基本實現(xiàn)了國產(chǎn)化，實現(xiàn)了離子膜法燒堿生產(chǎn)裝置的成套供貨。本項目采用當(dāng)今世界最先進(jìn)的離子膜法電解法工藝生產(chǎn)燒堿。本項目燒堿裝置分為一次鹽水精制、二次鹽水精制、離子膜電解、離子膜真空脫氯、氯氫處理、氯化氫合成、高純鹽酸、液氯及包裝、液堿蒸發(fā)和固堿等工段。本項目離子膜法燒堿生產(chǎn)路線如下：鹽水一次鹽水精制二次鹽水鹽水工業(yè)鹽離子膜電解32液堿鹽泥32液堿氯氣、氫氣

16、氯氫處理氯氣液氯液氯液堿蒸發(fā)50液堿固體片堿固體片堿氯氣、氫氣氯化氫合成氯化氫高純鹽酸氯化氫高純鹽酸50液堿1.4 年工作日和工作制度項目具有化工生產(chǎn)高溫、高壓、易燃易爆、深冷負(fù)壓、操作連續(xù)性強等特點，所以在生產(chǎn)過程中要求操作工必須堅守崗位，精細(xì)操作，認(rèn)真作好交接班制度，遵守“六嚴(yán)格”制度，倒班職工施行“四班三倒”；各生產(chǎn)管理人員和技術(shù)管理人員必須經(jīng)常深入現(xiàn)場，了解生產(chǎn)情況，對整個生產(chǎn)起負(fù)責(zé)及監(jiān)督管理的作用。2.工藝部份2.1離子膜法制堿生產(chǎn)的基本原理離子交換膜法電解制堿，就是利用陽離子交換膜把電解槽陽極室和陰極室隔開（這種膜只允許陽離子通過），然后向陽極室提供鹽水，向陰極室提供純水，通直流電

17、進(jìn)行電解制得燒堿、氯氣和氫氣。飽和的鹽水加入陽極室，純水加入陰極室，在通電時，鈉離子透過陽離子交換膜，遷移到陰極室，與水分解所生成的OH-反應(yīng)生成NaOH（由外部供給陰極室純水來保持一定的燒堿濃度），H+在陰極表面放電產(chǎn)生氫氣逸出，Cl-則在陽極表面放電產(chǎn)生氯氣逸出。電解槽中的電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)如下：陽極反應(yīng)：2Cl- - 2e Cl2 4OH- - 4e O2 + 2H2O 6ClO- + 3H2O 6e 2ClO3- + 4Cl- + 6H+ + 3/2O2陽極室反應(yīng)：A、生成的氯氣在電解液中的溶解。 B、生成的氯氣與陽極液中的水反應(yīng)：Cl2 + H2O HCl + HClO C、溶解的氯氣

18、與從陰極室反滲過來的NaOH反應(yīng)： Cl2 + 2NaOH 1/3NaClO3 + 5/3NaCl + H2O Cl2 + 2NaOH 1/2O2 + 2NaCl + H2O HClO + NaOH 1/2O2 + NaCl + H2O陰極與陰極室的反應(yīng)：2H2O + 2e H2+ 2OH- OH- + Na+ NaOH進(jìn)入陽極室的鹽水，由于上述反應(yīng)，其NaCl消耗大約為50%，變?yōu)榈}水，流出陽極室。2.2氯堿的生產(chǎn)方法選擇論證2.2.1一次鹽水鹽水精制工藝本項目以固體鹽為原料生產(chǎn)燒堿，目前鹽水精制有傳統(tǒng)的澄清桶工藝與薄膜液體過濾工藝兩種工藝。傳統(tǒng)的鹽水精制工藝是先將粗鹽水加精制劑反應(yīng)后經(jīng)澄

19、清桶澄清，再經(jīng)砂濾器和-纖維素預(yù)涂型過濾器過濾后進(jìn)入螯合樹脂塔系統(tǒng)。該工藝所需澄清桶龐大、占地多。此外，該工藝對原鹽品質(zhì)要求較高，為了達(dá)到好的澄清效果，原鹽中Ca/Mg要大于1，該工藝的優(yōu)點是工藝成熟、可靠、操作簡單、運行穩(wěn)定。薄膜液體過濾工藝特點是流體經(jīng)過濾元件，固液分離一次完成，得到幾乎不含固態(tài)物質(zhì)的液體。與傳統(tǒng)的澄清桶工藝相比，薄膜液體過濾工藝改變傳統(tǒng)的鈣鎂同時去除，而是先除鎂和有機雜質(zhì)，然后用膜過濾除去鈣離子。也正由于粗鹽水中的雜質(zhì)是分別去除的，該工藝對原鹽的要求低于傳統(tǒng)澄清桶工藝，能克服國內(nèi)鹽質(zhì)不佳(大部分原鹽鎂含量較高)且不穩(wěn)定的缺點。其缺點是流程較長、操作較復(fù)雜。上述兩種工藝各有

20、優(yōu)缺點，國內(nèi)氯堿廠中均有使用。從投資和運行費用比較來看，兩種工藝基本相當(dāng)，薄膜液體過濾工藝的投資比澄清桶工藝略高，但運行費用略低于澄清桶工藝。根據(jù)最近幾年薄膜過濾工藝在國內(nèi)氯堿廠中的廣泛使用情況，本項目推薦采用薄膜液體過濾工藝，凱膜技術(shù)。凱膜過濾工藝采用膜表面過濾取代傳統(tǒng)的澄清、過濾設(shè)備，排除了大截面澄清設(shè)備對鹽水溫度、流量等因素變化適應(yīng)能力差等對鹽水質(zhì)量的影響，具有以下優(yōu)點：1）工藝簡單，流程短，鹽水中的懸浮物從100010000mg/L降低至1mg/L以下，直接進(jìn)入離子交換樹脂塔。2）過濾精度穩(wěn)定、鹽水質(zhì)量穩(wěn)定。3）處理能力大，減少了企業(yè)的資金投入。4）操作簡單，全自動控制，與傳統(tǒng)工藝比較

21、，省去了清理澄清桶、纖維素預(yù)涂過濾器或砂濾器的工作量，大大降低了工人的勞動量。5）占地面積較小，這對于老廠改造項目及新建項目均較有利。6）采用預(yù)處理器消除了原鹽、鹵水中絮狀水不溶物、高鎂及有機物的影響，并且減緩了操作的波動對后續(xù)精制的影響。7）降低了對原鹽的質(zhì)量要求，拓寬了選鹽的范圍，將給企業(yè)帶來非常可觀的經(jīng)濟(jì)回報。8）高質(zhì)量的鹽水，延長了膜的壽命，降低了電耗。2.2.2離子膜電解（含二次鹽水及淡鹽水脫氯）1）二次鹽水離子膜電解對鹽水的質(zhì)量要求高，經(jīng)薄膜液體過濾工藝精制的一次精鹽水還需經(jīng)過離子交換，進(jìn)一步降低Ca、Mg等離子含量。離子交換樹脂塔有兩塔流程和三塔流程之分。本項目采用三塔流程，兩臺

22、串聯(lián)操作，一臺進(jìn)行再生。2）電解技術(shù)電解工序采用食鹽溶液電解制燒堿、氯氣和氫氣的方法有三種，即水銀法、隔膜法和離子膜法。各種方法比較如下：基建投資 表2.1三種電解方法基建投資比較（萬噸級） 單位：%離子膜法汞 法隔膜法離子膜法汞 法隔膜法鹽 水電 解蒸 發(fā)8.855.95.911.863.10.07.348.035.3配 電公害處理合 計9.40.0809.411.295.59.40.0100離子膜法比水銀法投資節(jié)省約10%15%，比隔膜法節(jié)省約15%25%，目前國內(nèi)離子膜法投資比水銀法或隔膜法反而高，其主要原因是離子膜法制堿技術(shù)和主要設(shè)備及膜均是從國外引進(jìn)的，因此整個成本高。隨著離子膜法制

23、堿技術(shù)和裝置的國產(chǎn)化率提高，其投資成本將會逐漸降低，并最終會低于水銀法隔膜法的投資成本。出槽NaOH濃度早期的離子膜法出槽NaOH濃度為10%20%（wt）,目前出槽NaOH濃度為30%35%（wt），預(yù)計今后出槽NaOH濃度將會達(dá)到40%50%（wt）；隔膜法的NaOH濃度為10%（wt）左右，濃度低，綜合消耗高；水銀法的NaOH濃度達(dá)到40%50%（wt），但是有水銀污染。能耗 表2.2 三種電解方法總能耗離子膜法汞 法隔膜法復(fù)極式單極式金屬陽極改性膜、擴(kuò)張陽極、四效蒸發(fā)電流密度 hA/m2槽電壓 V堿液濃度 平均電流效率 %電解電力（AC）kWh/t電解電力（DC）kWh/t動力電（AC

24、）kWh/t蒸汽（AC）kWh/t總能耗（AC）kWh/t4.03.3303294952250235022002300100150 250026003.43.232359495225023502200230090120 2460256012.04.5509732803200803033902.153.411949525302450200470 3200注：1t蒸汽（AC）按250kWh/t計由表2.2可知，目前離子膜法制堿直流電耗是22002300kWh/t，同隔膜法電解工藝相比，可節(jié)約150250kWh/t，同汞法電解工藝相比，可節(jié)約9001000kWh/t。同汞法電解制堿相比，總能耗可節(jié)約

25、20%25%（wt），同隔膜法電解制堿相比，總能耗可節(jié)約10%15%（wt）。NaOH質(zhì)量 表2.3 三種方法生產(chǎn)NaOH質(zhì)量 單位：%（wt）隔膜法汞 法離子膜法隔膜法汞 法離子膜法NaOHNa2CO3NaCl500.091.01.2500.030.003500.040.005NaClO3SO42Fe2O30.050.0150.030.0040.0010.0010.0030.00040.0010.0050.0004 離子膜法電解制堿出槽電解液中一般含NaCl為2035mg/L，50%（wt）成品NaOH中含NaCl一般為4575mg/L，99%（wt）固體NaOH含NaCl10010-6，可

26、用于合成纖維、醫(yī)藥、水處理及石油化工工業(yè)等部門。 氯氣、氫氣離子膜法電解氯氣純度高達(dá)98.5%99%（v）,進(jìn)槽鹽水氯中含氧0.8%1.5%（v），能提高電石法聚氯乙烯和合成鹽酸純度。氯中含氫約在0.1%（v）以下，不僅能保證液氯生產(chǎn)的安全，而且能提高液化效率；離子膜法電解氫氣純度可高達(dá)99.9%（v），對合成鹽酸和PVC生產(chǎn)提高氯化氫純度極為有利。污染情況離子膜法電解可以避免水銀和石棉對環(huán)境的污染。離子膜具有較穩(wěn)定的化學(xué)性能，幾乎無污染和毒害。綜合比較表2.4三種電解方法綜合比較項目隔膜法汞 法離子膜法投資 %能耗 %運轉(zhuǎn)費用 %NaOH濃度 %（wt）50%（wt）堿中含鹽 mg/L50%

27、（wt）堿中含汞 mg/LCl2純度 %（v）氯中含氧 %（v）氯中含氫 %（v）氫氣純度 %（v）100100100102015000無95961.52.00.40.5 98.585100958510510050450.04598.5990.30.399.9857580759585303545無98.5990.81.50.199.9離子膜法電解制堿具有諸多優(yōu)點，但也存在以下缺點：離子膜法電解制堿對鹽水的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于隔膜法和水銀法，因此要增加鹽水精制，即增加設(shè)備投資費用；離子膜本身的費用也非常昂貴，容易損壞，需精心維護(hù)，精心操作。綜上所述，由于離子膜法具有節(jié)能、產(chǎn)品濃度和純度高，又無公害，加之

28、投資、運轉(zhuǎn)費用較低，因此采用離子膜法制堿技術(shù)。離子膜電解技術(shù)又分為復(fù)極式和單極式兩類。復(fù)極式電解槽和單極式電解槽主要特點比較見下表：表2.5復(fù)極槽和單極槽的特點比較表槽型項目復(fù)極式單極式通電情況小電流、高電壓大電流、低電壓槽間電流分布均勻欠均勻匯流銅排電槽之間用量較少較多電解槽容量便于加大容量不易電槽占地面積同樣規(guī)模較小較大電槽組裝、折卸較簡單較復(fù)雜整流效率較高較低電流泄漏較大（可加措施）較小膜利用率較高較低陰、陽極材料均好均好投資較低較高從目前國內(nèi)采用的離子膜法電解技術(shù)看，無論是單極槽還是復(fù)極槽，技術(shù)上均已成熟、可靠，主要技術(shù)指標(biāo)各有所長，沒有絕對優(yōu)勢。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，中等以上規(guī)模選用復(fù)極槽

29、對整流器選型有利。另外從當(dāng)前世界離子膜燒堿技術(shù)發(fā)展看，采用自然循環(huán)復(fù)極電解槽，高電流密度，大型化是其方向，所以本項目選用北化機自然循環(huán)高電流密度復(fù)極槽技術(shù)。3）淡鹽水脫氯離子膜電解槽排出的淡鹽水含有游離氯，腐蝕性高，必須脫除游離氯后才能送回一次鹽水工序進(jìn)行重飽和。淡鹽水脫氯目前有下述幾種方法：壓縮空氣吹除法機械真空脫氯法空氣吹除法是利用鼓風(fēng)機將大量的空氣通入淡鹽水中，與淡鹽水充分混合接觸，破壞氣液界面的平衡濃度，使液相溶解的氯氣轉(zhuǎn)移到氣相中，并由空氣帶走，從而達(dá)到脫氯的目的。此法具有工藝流程短、設(shè)備及儀表少、結(jié)構(gòu)簡單、脫氯效率高、亞硫酸鈉耗量少等優(yōu)點，但要耗用大量空氣并增設(shè)吸收裝置，產(chǎn)生大量的

30、次氯酸鹽副產(chǎn)品，消耗大量的氫氧化鈉或氫氧化鈣，且得到氯氣的濃度低，降低了氯氣利用率。因此,該法只適用于生產(chǎn)規(guī)模較小、次氯酸鹽銷路比較有保證的氯堿企業(yè)。機械真空法就是以機械真空泵為動力，形成淡鹽水脫氯工序的真空系統(tǒng)，根據(jù)氯氣在鹽水中不同壓力下溶解度不同的原理，使溶解在鹽水中的氯氣在減壓下逸出，與水蒸氣形成混合汽體，借助真空泵將這種混合汽體抽入冷凝器，使水蒸氣大部分冷凝成水，氯氣則通過真空泵回收利用。用這種方法回收的氯氣純度較高，達(dá)到95 %以上,可并入電解槽出來的氯氣總管送往氯氣處理系統(tǒng)。機械真空脫氯法根據(jù)泵的不同又分為機械真空泵脫氯工藝和水環(huán)真空泵脫氯工藝，從節(jié)能和運行穩(wěn)定出發(fā)，采用能耗較低、

31、操作穩(wěn)定的水環(huán)真空泵作為真空源。脫氯設(shè)備又分填料塔、篩板塔和臥式脫氯槽，本項目選用的脫氯塔為填料塔。經(jīng)真空脫氯后的淡鹽水含游離氯50mg/l，然后加亞硫酸鈉進(jìn)行化學(xué)脫氯以除凈游離氯。2.2.3液氯及包裝通常根據(jù)氯氣壓縮機壓力的不同，將氯氣液化方式分為高壓法、中壓法和低壓法三種。高壓法消耗冷凍量少，不需用制冷機，能耗低。但對氯氣處理工藝、氯氣輸送設(shè)備的要求較高，增加投資費用。因此國內(nèi)一般采用中、低壓液化方法生產(chǎn)液氯。低壓法一般用氨或氟里昂制冷。氨制冷是國內(nèi)老企業(yè)傳統(tǒng)性的工藝技術(shù)，其設(shè)備多，占地面積大，工藝流程長。氟里昂制冷是國內(nèi)近十幾年來多采用的技術(shù)，在設(shè)備數(shù)量、占地面積、能耗方面均優(yōu)于氨制冷。

32、本項目選擇R22作為制冷工作介質(zhì)，螺桿式壓縮機組制冷，氯氣經(jīng)列管式換熱器被R22間接冷凝液化的工藝流程，即氟里昂制冷技術(shù)。螺桿式壓縮機是一種高速回轉(zhuǎn)容積式壓縮機，通過工作容積縮小使氣體壓縮，除兩個高速回轉(zhuǎn)的螺桿轉(zhuǎn)子外，無其它運動部件，兼有回轉(zhuǎn)式壓縮機和往復(fù)式壓縮機各自的優(yōu)點，如體積小、重量輕、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、易損件少、效率高，單級壓縮比大，能量無級調(diào)節(jié)等優(yōu)點。選用帶經(jīng)濟(jì)器補償?shù)某商讬C組，經(jīng)濟(jì)器為液體過冷器，因此帶經(jīng)濟(jì)器螺桿壓縮機的運行效果相當(dāng)于雙級壓縮制冷循環(huán)，而與雙級壓縮制冷循環(huán)比，其制冷系統(tǒng)大大簡化。液氯包裝采用液氯泵直接提壓汽化進(jìn)行包裝。2.2.4氯化氫合成及鹽酸氯化氫合成一般采用二合一爐直接

33、生產(chǎn)氯化氫氣體，一種是老式的鐵爐子合成，另外一種是石墨合成爐合成。前者設(shè)備投資低，因其是通過熱輻射，利用空氣將反應(yīng)熱帶走的工藝，因而可以節(jié)省循環(huán)水用量，但是此工藝占地面積大，由于熱輻射現(xiàn)場操作環(huán)境相當(dāng)惡劣，已被逐漸淘汰。石墨合成爐生產(chǎn)氯化氫是里面用石墨包住氯化氫燃燒的火焰，外面用循環(huán)水冷卻，或者通入純水副產(chǎn)蒸汽，再用循環(huán)水冷卻到40的工藝。本項目主要以氯化氫氣體作聚氯乙烯原料為主，鹽酸以自用為目的。即采用二合一石墨合成爐加一段冷卻工藝合成氯化氫。2.2.5氯氫處理氯氣處理冷卻有氯水循環(huán)洗滌塔冷卻和無氯水循環(huán)洗滌冷卻和二段鈦冷等，在氯水洗滌工藝中氯氣雜質(zhì)少，不宜堵塞管道、除霧裝置，不會急速造成泵

34、前真空加大，便于生產(chǎn)平穩(wěn)運行；氯氣干燥有填料塔+泡沫塔，三臺或四臺填料塔及填料塔+泡罩塔等處理流程。由于填料塔+泡沫塔流程，含水量高（在200ppm以上），達(dá)不到透平機要求，只有小規(guī)模生產(chǎn)裝置還有使用。而三臺或四臺填料塔工藝流程，其設(shè)備多、占地大、投資高。填料塔+泡罩塔流程技術(shù)有以下優(yōu)點： 氯氣干燥效率高（可使氯氣中含水小于50ppm），因而大大延長了設(shè)備操作運行壽命，減少了維修工作量。 設(shè)備臺數(shù)少，整個系統(tǒng)只有1臺填料干燥塔、1臺泡罩干燥塔、1+1臺循環(huán)泵、1臺板式換熱器，與要達(dá)到相同效果的三臺或四臺填料塔相比，少79臺設(shè)備。因而占地小、投資省、操作簡單。中國成達(dá)工程公司通過消化吸收并自行開

35、發(fā)了高效的填料塔+泡罩塔的氯氣干燥技術(shù)，該技術(shù)現(xiàn)已系列化和大型化。本項目采用氯水循環(huán)洗滌、二段鈦冷和填料塔+泡罩塔干燥技術(shù)。氫氣處理工藝由于電解槽出來的氫氣溫度較高，其中含有大量飽和水蒸汽，同時還帶有堿霧等雜質(zhì)。需經(jīng)過洗滌和冷卻，使其中所帶的堿霧被洗滌掉，同時氣體溫度也得到降低，所含的飽和水蒸汽被冷凝下來，使氫氣得到凈化。目前國內(nèi)大多數(shù)氯堿廠采用的是生產(chǎn)上水或含堿循環(huán)水直接噴淋洗滌冷卻的方法，如用生產(chǎn)上水，排水量大，只能在小規(guī)模裝置使用，如采用含堿循環(huán)水，需要單獨設(shè)置循環(huán)水系統(tǒng)，必將增加投資。為此本項目采用生產(chǎn)上水直接噴淋洗滌冷卻以節(jié)約投資。2.2.6 液堿蒸發(fā)（固堿）（1）堿液濃縮堿液濃縮有

36、順流和逆流之分，也有單效、雙效、三效之別，考慮到簡化流程設(shè)備、簡化工藝操作、技術(shù)先進(jìn)可靠、節(jié)省投資、成品堿的結(jié)構(gòu)以及能耗與經(jīng)常費用等綜合因素，對于本工程，采用降膜雙效逆流蒸發(fā)流程。該流程是國外離子膜燒堿蒸發(fā)中常被采用的流程。它具有能力大、強度高、工藝操作簡單等特點。國內(nèi)一些企業(yè)近年來已相繼引進(jìn)了該流程，并在實際生產(chǎn)中取得了較好的效果。本項目引進(jìn)使用瑞士博特化工裝置有限公司的降膜蒸發(fā)裝置。（2）固堿固堿生產(chǎn)有大鍋法和降膜法兩種工藝。傳統(tǒng)的大鍋法雖有操作簡單、成熟可靠等特點而被用于隔膜電解法生產(chǎn)的堿液為原料的固堿生產(chǎn)。但是由于其操作強度大、生產(chǎn)條件惡劣、條件差、不安全、間斷生產(chǎn)、能耗高等特點，在國

37、外已被淘汰。另外采用離子膜法電解工藝制得為高純度的堿液，如使用大鍋法還存著產(chǎn)品高純度堿被污染而變成含多種重金屬的固堿，降低了在市場中的競爭力。在七十年代以降膜法生產(chǎn)固堿的技術(shù)被開發(fā)以來，已廣泛用于固堿的生產(chǎn)。降膜法生產(chǎn)固堿的能耗低于大鍋法，而且生產(chǎn)環(huán)境好、連續(xù)生產(chǎn)便于控制。固堿的加工有桶堿、片堿和粒堿三種方法。桶堿包裝容易但使用非常麻煩，浪費大量高質(zhì)量的鍍鋅鐵皮還有被污染的危險。粒堿加工較復(fù)雜，投資高、占地大、能耗高，但使用方便，在國外有較好的市場需求。片堿加工方便，投資省，國內(nèi)大多數(shù)固堿的加工采用片堿方法。本項目引進(jìn)使用瑞士博特化工裝置有限公司的片堿裝置。2.3氯堿生產(chǎn)設(shè)備的選擇論證2.3.

38、1一次鹽水過濾器薄膜液體過濾工藝主要包括戈爾膜、凱膜、西恩過濾。其中戈爾膜雖具有過濾效果好，操作簡便，但是該膜柔韌性較差，在較短時間里會壞掉，而不得不停車進(jìn)行檢修，增加了運行費用，同時還要備用，增加投資費用，否則將影響生產(chǎn)的正常運行；凱膜相對于戈爾膜同樣具有過濾效果好，操作簡便，比戈爾膜膜柔韌性較好，使用時間長等優(yōu)點；西恩過濾在其它行業(yè)使用較多，去年才在氯堿行業(yè)使用，該法過濾效果較好，運行費用低，但是由于使用單位少，技術(shù)不是很成熟，故本項目選用凱膜過濾。本項目一次鹽水量正常處理為50m3，異常時為60m3；選擇HVM膜過濾器(F=100M2)1臺。2.3.2螯合樹脂塔離子交換樹脂塔共有3臺，塔

39、內(nèi)裝填有螯合樹脂。三臺離子交換樹脂塔輪回式運轉(zhuǎn)，兩臺在線運轉(zhuǎn)，剩下的一臺離線進(jìn)行螯合樹脂再生。第一臺離子交換樹脂塔的作用是除去多價陽離子，第二臺起保護(hù)檢查把關(guān)作用。離子交換樹脂塔每隔24小時進(jìn)行次自動切換。樹脂塔為立式，15003400（三臺）。2.3.3電解槽進(jìn)口離子膜技術(shù)/電槽與北化機技術(shù)/電槽的技術(shù)性能比較 離子膜電解槽是離子膜技術(shù)的關(guān)鍵設(shè)備。目前世界上擁有離子膜法燒堿生產(chǎn)技術(shù)的電槽制造商很多，如德國伍德公司、伍德公司和意大利迪諾拉公司合資的伍德諾拉公司、日本的旭化成、日本氯工程公司CEC、英國INEOS公司以及北京化工機械廠從日本旭化成公司引進(jìn)技術(shù)、經(jīng)消化吸收和改進(jìn)并在國內(nèi)生產(chǎn)的北化機

40、電槽等。其中，旭化成、氯工程公司和伍德諾拉公司以其在離子膜電解工藝專利技術(shù)、高性能電解槽、穩(wěn)定的質(zhì)量、較高的性價比及良好的售后服務(wù)，在中國的離子膜燒堿項目中得到了較多的合同項目。 A伍德及伍德諾拉電解槽特點 陽極半殼和陰極半殼以及離子膜組成的“獨立單元”設(shè)計結(jié)構(gòu)，易于更換電槽，維修時間短，主裝好的單元最長存放時間可達(dá)2年。 電槽單元的焊接由激光自動焊接，均勻，電流接觸好，使用壽命穩(wěn)定，有益于高電流密度下運行。 電解槽材料使用好，陽極用鈦材制成，陰極由鎳材制成，使用壽命長。 單元面積2.7 m2，操作電流密度一般為56KA/ m2適于高電流密度下運行。 系統(tǒng)設(shè)計報警連鎖多，安全性考慮周到。 B氯

41、工程公司BiTAC電槽特點 復(fù)極式電解裝置，結(jié)構(gòu)簡單。 電極波浪式結(jié)構(gòu)，電解液分布和電流分布較均勻，較低的電壓降，功率消耗低，高電流密度操作。 操作壓力低，溢流式，操作較安全 電解槽材料好，陽極用鈦材制成，陰極由鎳材制成，使用壽命長。 單元面積3.276 m2，操作電流密度一般56KA/m2適于高電流密度下運行。 C日本旭化成復(fù)極NCH型電解槽特點旭化成是世界上唯一能同時向客戶提供離子膜法電解技術(shù)，以及離子交換膜的公司。 電槽板框為壓濾機型（由許多單元槽串聯(lián)組成），獨立組成供電線路。 電解槽操作壓力是各家公司中最高的，有益于后工序處理。 電解槽材料好，陽極用鈦材制成，陰極由鎳材制成，使用壽命長

42、。 單元面積 2.7m2，適于的電流密度 4.55.5KA/m2。 D北化機電解槽從1984年開始，北京化工機械廠在國家計委批準(zhǔn)下，先后引進(jìn)了日本旭化成和旭硝子公司的離子膜電槽制造技術(shù)，采用國外進(jìn)口材料配套制造離子膜電解槽，日前已發(fā)展到離子膜電解槽可全部進(jìn)行國產(chǎn)化設(shè)計制造階段。該廠氯堿裝備設(shè)計研究所自行開發(fā)、設(shè)計的第一套MBC-2.7型復(fù)極式離子膜電槽，于1993年7月在滄州投入運行，經(jīng)過多年來不斷的改進(jìn)和完善技術(shù)水平得以提高，特別是近23年通過引進(jìn)日本旭化成的高電流密度自然循環(huán)復(fù)極式電解槽制造技術(shù)，生產(chǎn)出的電槽已接近國際先進(jìn)水平，適于的電流密度為4.5KA/m2。EINEOS電解槽特點 槽電

43、壓較低，電耗低：每個單元槽具有512個十字導(dǎo)電爪，電流分布均勻。 電解槽材料使用好，鎳材多，鈦材少，其電耗及維修費用低。 電流效率高，離子膜壽命長。電槽陰極室內(nèi)部設(shè)有擋板，以增強電解液的混合，完全浸潤的離子膜，能充分利用膜的有效面積。 電解槽操作簡單，停車時間少。其單元槽采用螺栓緊固，單元槽之間壓緊要求不嚴(yán)，只要求保證通電，每個單元槽的密封都是單獨的，膜更換時間短。 單元面積2.895 m2，操作電流密度一般為56KA/ m2適于高電流密度下運行。 上述各家電槽技術(shù)各有特點，沒有絕對優(yōu)勢，考慮國產(chǎn)化的優(yōu)點。選擇北化機生產(chǎn)的自然循環(huán)高電流密度復(fù)極槽ZMBCH-2.7型2臺。2.3.4氯氣、氫氣泵

44、對于氯氣壓縮，如引進(jìn)國外氯壓機，運行好，但價格昂貴，維護(hù)、維修要求高；采用國產(chǎn)(如錦化機、杭州振興等)的透平機，運行效果較好，從投資看，費用比國外低約40%，本項目采用杭州振興LYJ-2000/0.36型一臺透平機即可，無需備機。氫氣泵選用濱海制造的YLJ-2000/0.45型一臺即可。2.3.5氯化氫合成爐氯化氫合成爐主要有鋼制合成爐，石墨合成爐。鋼制合成爐投資低，但是占地大，操作環(huán)境相當(dāng)惡劣；石墨合成爐生產(chǎn)氯化氫投資較高，但操作條件好，同時很好地利用了熱源。本項目采用“二合一”石墨合成爐，開一備一。高純鹽酸工藝高純鹽酸的生產(chǎn)方法有兩種，即三合一工藝和二合一工藝?？紤]本項目高純鹽酸主要以裝置

45、自用為目的，為節(jié)省建設(shè)投資，本項目采用三合一合成爐，開一備一。 2.3.6液堿蒸發(fā)及固堿裝置本工程液堿蒸發(fā)及固堿引進(jìn)使用瑞士博特化工裝置有限公司（Bertrams Chemical Plants Ltd）的降膜蒸發(fā)裝置。2.4工藝操作條件的確定陰極液NaOH濃度隨著陰極室中NaOH濃度的升高，陰極一側(cè)的膜的含水率減少，固定離子濃度增大，因此電流效率隨之增加，但是隨著NaOH濃度的繼續(xù)升高，膜中OH-濃度增大，當(dāng)NaOH濃度超過35-36%以后，膜中OH-濃度增大的影響起決定作用，使電流效率明顯下降。陰極液中NaOH濃度與電流效率的關(guān)系存在一個極大值和極小值，這一現(xiàn)象不僅存在于全氟磺酸膜中，而且

46、也存在于全氟羧酸膜中。交換容量越高的膜，電流效率的極大值也越偏向于高濃度一側(cè)，這樣的膜比較適合于制取高NaOH濃度。要在制取高濃度時獲得高的電流效率，就必須提高膜中離子交換基團(tuán)的活度（R-）m值，亦即必須采用高交換容量和低含水率的膜。但是交換容量提高之后，膜的結(jié)晶性將變壞，膨脹和收縮也增大。為了獲得較高的電流效率，對不同的制堿濃度要使用不同交換容量的膜。例如，旭哨子的Flemion430膜，其IEC1.20mmol/g，該膜用于制造2228%的NaOH時，可以得到較高的電流效率，但是在高的堿濃區(qū)，其電流效率下降；與其相對應(yīng)，F(xiàn)lemion230膜，其IEC1.44mmol/g，用于35制造%左

47、右濃度的NaOH時，可以得到較高的電流效率，而用于制造濃度低濃度的NaOH時，其電流效率反而下降。膜的電阻率隨NaOH濃度的提高而增加，使槽電壓上升。陰極液電阻隨其濃度增加而上升，故亦使槽電壓升高。在高濃度NaOH及低槽溫長期運轉(zhuǎn)對膜的性能影響很大。在長期處于低溫下運轉(zhuǎn)時，羧酸層中的COO-會與Na+形成COONa而使離子交換難以進(jìn)行，或?qū)е码x子交換容量下降而使膜的性能惡化。由于膜的陰極一側(cè)脫水而使膜的微觀結(jié)構(gòu)遭到不可逆的改變，導(dǎo)致膜對OH-反滲的阻擋作用下降，而且膜的電流效率下降后將再難以恢復(fù)到以前的水平。因此電解的操作溫度不能低于70。因此，長期穩(wěn)定地控制NaOH最佳濃度是非常重要的。目前

48、離子膜電解槽出口堿液NaOH濃度控制范圍因膜的種類而有所差別。旭化成膜為30-33%，旭哨子膜為32-35%，杜邦膜為32-33%。陽極液NaCl濃度陽極液中NaCl濃度對電流效率的影響隨淡鹽水濃度的降低，電流效率也下降，這是由于淡鹽水濃度的降低，將使膜中含水率W增高，導(dǎo)致OH-反滲速度增加，使電流效率下降。如果長時間地在低的NaCl濃度下運轉(zhuǎn)，會使膜發(fā)生膨脹，嚴(yán)重時導(dǎo)致起泡、分層，出現(xiàn)針孔而使膜遭到破壞。雙層復(fù)合膜比較容易產(chǎn)生水泡，但可以提高膜的性能。在雙層復(fù)合膜的磺酸羧酸交界面上，適當(dāng)?shù)亟档汪人岷辛康奶荻?，可以較為有效地防止膜中水泡的產(chǎn)生。目前離子膜電解槽出口陽極液NaCl濃度，強制循環(huán)

49、一般控制在190200g/l，自然循環(huán)一般控制在200-220g/l。電流密度A、電流密度在很大范圍內(nèi)變化對電流效率影響都很小，這一點具有很大的實際意義，使電解槽可以有很大的操作彈性。當(dāng)然在實際生產(chǎn)中，要隨電流負(fù)荷的改變及時調(diào)整工藝控制指標(biāo)，一般都采用微機自動控制。B、膜的電壓降直接受到電流密度的影響。一般來說，膜的電壓降應(yīng)正比于電流密度，并呈線性關(guān)系。電流密度不僅影響膜的電壓降，而且還會影響氣泡效應(yīng)，影響陽極和陰極的過電壓，影響溶液及導(dǎo)體電壓降，總的效果是，隨電流密度的升高，槽電壓也逐漸升高。C、隨電流密度的升高，膜電阻及膜電位也隨之上升，電場對氯離子的吸引力也會隨之增加，從而使氯向陰極一側(cè)

50、的移動增加了困難。離子膜電解槽電流密度為4.5KA/m2。陽極液PH值陰極液中OH-通過離子膜向陽極室反滲，不僅直接降低陰極電流效率，而且反滲到陽極室的OH-還會與溶解于鹽水中的氯發(fā)生一系列副反應(yīng)。這些反應(yīng)導(dǎo)致陽極上析氯的消耗，使陽極效率下降。采取向陽極液中添加鹽酸的方法，可以將反滲過來的OH-與HCl反應(yīng)除去，從而提高陽極電流效率。當(dāng)今工業(yè)化離子膜，絕大多數(shù)是全氟磺酸和全氟羧酸復(fù)合膜。全氟羧酸在有COO-Na+存在的情況下，具有優(yōu)良的性能，如果羧酸基變?yōu)镃OOH型，它就不能作為離子膜工作了，因此必須使陽極液PH值高于一定值，否則膜內(nèi)部就要因發(fā)生水泡而受到破壞，使膜的電阻上升，電解槽電壓就要急

51、劇升高。因此，陽極液加酸不能過量且要均勻，嚴(yán)格控制陽極液的PH值不低于2，最好采用聯(lián)鎖裝置，當(dāng)鹽水停止或電源中斷時，鹽酸立即自動停止加入。采取向陽極液中添加鹽酸的方法，可以將反滲過來的OH-與HCl反應(yīng)除去，不僅可提高陽極電流效率，而且可降低氯中含氧和陽極液氯酸鹽含量。電解槽加酸，氯中含氧1%，不僅可以滿足氧氯法生產(chǎn)PVC的需要，而且還能延長陽極涂層的壽命。離子膜電解槽對出槽陽極液PH值進(jìn)行控制，電解槽加酸一般PH值為23，電解槽不加酸一般PH值為35。電解液的溫度每一種離子膜都有一個最佳操作溫度范圍，在這一范圍內(nèi)，溫度的上升會使離子膜陰極一側(cè)的孔隙增大，使鈉離子遷移婁增多，有助于電流效率的提

52、高，每一種電流密度下都有一個取得最佳效率的溫度點。但是，當(dāng)電解溫度降到65以下時，電流效率下降很迅速，以后即使溫度再上升，電流效率也難以恢復(fù)到原來的位置上。溫度上升，將使膜的孔隙增大，有助于提高膜的導(dǎo)電度，從而可以降低槽電壓。離子膜電解槽出口陰極液的溫度一般控制為85-90，各類不同電解槽溫度控制稍有差別，但開動電流密度不同，溫度控制差別很大。電解液流量在一般離子膜電解槽中，氣泡效應(yīng)對槽電壓的影響是明顯的。當(dāng)電解液循環(huán)量減少時，槽內(nèi)的液體中氣體率將增加，氣泡在膜上及電極上的附著量也將增加，從而導(dǎo)致槽電壓上升。無論是單極槽自然循環(huán)，還是復(fù)極槽自然循環(huán)，雖然進(jìn)槽電解液流量很小，但電解液循環(huán)量還是很

53、大的。另外，電解過程中產(chǎn)生的熱量，主要由電解液帶走，因此必須保持電解液有充分的流動，除去多余的熱量，將電解液溫度控制在一定的水平。以1萬t/a計，強制循環(huán)陰、陽極流量皆為3295m3/h，部分強制循環(huán)陰極液流量為20 m3/h，陽極液自然循環(huán)流量為1114 m3/h。電解槽壓力和壓差增加電解槽壓力，電解液中氣體體積縮小，因氣泡發(fā)生而引起的電解液電阻下降，電解槽電壓降低。但電解槽壓力過大，對其強度要求也就高了，并易漏，因此電解槽氣體壓力應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。電解槽正壓差比負(fù)壓差降低槽壓大，主要因為陽極液電導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陰極液電導(dǎo)率。若正壓差過大，將會使陽極永久變形，極距增大，電壓上升，而且易損壞膜；若正壓差過小，不僅易使槽電壓上升，而且使壓差波動，膜因振動而使膜受到損傷。在開停車，特別是緊急停車時，操作不當(dāng)或設(shè)備有問題，最易出現(xiàn)負(fù)壓差，不僅使槽電壓上升，而且使平時貼向陽極一邊的膜反移貼向陰極，陰極表面鐵銹（磁粉）和其它沉淀物，不僅污染膜，而且易使膜因移動而受到損壞。強制循環(huán)復(fù)極電解槽壓差是電解槽操作之關(guān)鍵。壓差的變化，頻繁的波動，會使離子膜同電極反復(fù)摩擦受到機械損傷，特別是離子膜已經(jīng)有皺紋時，就容易在膜上產(chǎn)生裂紋，因此除了電極表面要做得光滑，而且還要陰極室的壓力大于陽極室的壓力，使膜緊貼陽極，同時要自動調(diào)節(jié)陰極室和陽極室的壓差，使其保持在一定范圍內(nèi)，以防止膜顫動而造成損傷