第十一章-純堿和燒堿

第11章純堿和燒堿

化學(xué)工程與工藝專業(yè)ChemicalTechnologyChapter11

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CausticSoda第11章純堿和燒堿

Sodaandcausticsoda11.1純堿11.2電解制燒堿和氯

第一節(jié)純堿

1.1概述1.2氨堿法制純堿1.3聯(lián)合制堿法生產(chǎn)純堿和氯化銨國內(nèi)純堿概況目前，我國共有50家左右的純堿廠,以氨堿法為主，聯(lián)堿法和天然堿并存。

2002年國內(nèi)純堿的總生產(chǎn)能力達到1030萬噸/年,產(chǎn)量為1018.9萬噸2003年，我國純堿產(chǎn)量達到1101萬噸，首次超過美國居世界第一位。

2004年國內(nèi)純堿總產(chǎn)量1267萬噸2005年將達到1350萬-1370萬噸1.1概述一、純堿的性質(zhì)純堿，又叫碳酸鈉，俗稱“蘇打”相對分子量（或原子量）105.991、密度2.532kg/dm32、熔點851℃3、性狀白色粉末或細粒4、溶解情況易溶于水，水溶液呈堿性。不溶于乙醇、乙醚。5、其他吸濕性強，能因吸濕而結(jié)成硬快。二、純堿的用途純堿是一種大噸位化工原料，用途極其廣泛

制造玻璃制肥皂硬水變軟水石油和油類的堿精制冶煉工業(yè)上的應(yīng)用化學(xué)工業(yè)上的應(yīng)用洗滌、印染、漂白及其他三、生產(chǎn)方法歷史：18世紀以前，天然堿、草木灰→1791年路布蘭法（食鹽+硫酸）→1861年氨堿法（蘇維爾法）→1942聯(lián)合制堿法（制堿泰斗侯德榜），純堿與肥料聯(lián)合生產(chǎn)。侯德榜(1890-1974)，字致本，名啟榮，著名化學(xué)家，“侯氏制堿法”的創(chuàng)始人。他為祖國的化學(xué)工業(yè)事業(yè)奮斗終生，并以獨創(chuàng)的制堿工藝聞名于世界，像一塊堅硬的基石，托起了中國現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的大廈，被稱為“國寶”。生產(chǎn)方法1、氨堿法生產(chǎn)純堿2、聯(lián)堿堿法生產(chǎn)純堿（侯氏法）3、路布蘭法（圖1）芒硝制堿法（圖2）4、天然堿加工提純制純堿（圖3）圖1路布蘭法生產(chǎn)純堿流程圖2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2HClNaSO4+2C=Na2S+2CO2Na2S+CaCO3=Na2CO3+CaS缺點：原料利用低，質(zhì)量差，成本高，間歇生產(chǎn)

圖2水蒸氣還原芒硝制純堿流程圖3天然堿加工提純制純堿流程1861年比利時人蘇維爾提出此法。原料：食鹽，石灰石，焦炭，氨。優(yōu)點：原料來源方便，質(zhì)量好，成本低，連續(xù)生產(chǎn)。1.2氨堿法制純堿1.2.1氨堿法的生產(chǎn)原理主要化學(xué)反應(yīng)NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3(s)+NH4Cl生成的碳酸氫鈉煅燒分解后可得純堿：

2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2+H2O利用的，可由下列反應(yīng)回收：

NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O反應(yīng)需要的CO2主要由煅燒石灰石得到，煅燒碳酸氫鈉時也可回收一部分。石灰石煅燒

CaCO3=CaO+CO2

CaO+H2O=

Ca(OH)2碳酸化

NH3+H2O+CO2=NH4HCO3（s）↓NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl

煅燒和氨的回收2NaHCO3=NaCO3+CO2↑+H2O↑

Ca(OH)2+NH4Cl

=

CaCl2+H2O+2NH31.2氨堿法制純堿1.2.1氨堿法的生產(chǎn)原理NH3回收利用反應(yīng)需要的CO2主要由煅燒石灰石得到，煅燒碳酸氫鈉時也可回收一部分。1.2.2氨堿法的工業(yè)生產(chǎn)主要分為石灰煅燒制CO2、鹽水預(yù)處理、吸收制氨鹽水、碳酸化、氨的回收、煅燒制純堿等系統(tǒng)。1.氨堿法的生產(chǎn)流程氨堿法生產(chǎn)流程如圖。氨堿法原則工藝流程石灰煅燒制CO2飽和食鹽水的精制氨堿法示意流程NaHCO3

Ca(OH)2氨的回收爐氣氨堿法制純堿流程(1)飽和鹽水的制備和精制精制的目的：將粗鹽中所含雜質(zhì)如Ca鹽和Mg鹽等除去。因為在吸收氨和碳酸化過程中，可能生成氫氧化鎂和碳酸鈣沉淀，使管道堵塞或影響產(chǎn)品質(zhì)量。先加入石灰乳使鎂離子變成鈣離子：

Mg2++Ca(OH)2(s)=Mg(OH)2(s)+Ca2+除鈣可用下列兩法之一：2NH3

+CO2+H2O+Ca2+=CaCO3(s)+2NH4+

Na2CO3

+Ca2+=CaCO3(s)+2Na+石灰-氨-CO2法石灰-純堿法石灰-氨-CO2法石灰-純堿法兩種除鈣方法比較☆氨法可用尾氣中的氨，省原料，但生成的氯化銨對碳酸化過程不利?！钣卯a(chǎn)品堿（純堿法）除鈣雖損耗了部分產(chǎn)品，但沒有氯化銨生成，對后續(xù)工序碳酸化有利。用氨的除鈣塔基本構(gòu)造如右圖。氣體從塔底經(jīng)菌帽齒縫后與溶液充分接觸，在上部用水洗滌后排空。為了加速沉降過程，可加適當助沉劑，使形成絮狀沉淀。除鈣塔基本結(jié)構(gòu)吸氨過程的主要反應(yīng)為：

NH3+H2O=NH4OHH=-35.2kJ/mol2NH3+CO2+H2O=(NH4)2CO3H=-95.2kJ/mol反應(yīng)放熱較多，每kg氨吸收成氨鹽水可放熱4280kJ。如不及時移走，可使系統(tǒng)溫度升高95℃。溫度升高，氨分壓增加，對吸收過程是不利的。故要用多個塔外水冷器冷卻。使塔中部溫度為60℃，底部為30℃。副反應(yīng)有與鈣鎂離子反應(yīng)生成沉淀的反應(yīng)。(2)吸氨吸氨的主要設(shè)備是吸氨塔，其結(jié)構(gòu)如圖。氨從中部引入，引入處反應(yīng)劇烈，溫升大，所以部分吸氨液循環(huán)冷卻后繼續(xù)。上部各段都有溶液冷卻循環(huán)以保證塔內(nèi)溫度。澄清桶的目的是除去少量鈣鎂鹽沉淀，達到雜質(zhì)含量少于0.1kg/m-3的標準。操作壓力略低于大氣壓，減少氨損失和循環(huán)氨引入。圖4.7氨澄清桶二次鹽水碳酸化過程的反應(yīng)機理分為三步：①氨鹽水先與CO2反應(yīng)生成氨基甲酸銨②氨基甲酸銨水解生成碳酸氫銨③碳酸氫銨與鈉離子反應(yīng)生成碳酸氫鈉(3)氨鹽水的碳酸化CO2+2NH3=NH4+

+NH2COO－

CO2+NH3=H++NH2COO－NH3+H+=NH4+還有CO2水化反應(yīng)CO2+H2O=H2CO3CO2+OH-=HCO3－由于水化反應(yīng)速度慢，且溶液中氨的濃度比OH－離子濃度大很多，所以主要生成氨基甲酸銨。①氨鹽水先與CO2反應(yīng)生成氨基甲酸銨中間反應(yīng)歷程反應(yīng)的可能性小，經(jīng)歷兩個中間反應(yīng)歷程CO2與氨的反應(yīng)速度較水化速度快NH2COO－+H2O

=NH3

+HCO3－2NH2COONH4=NH4HCO3+2NH3生成的氨可繼續(xù)進行碳酸化過程CO2+2NH3=NH4+

+NH2COO－碳酸氫鹽也存在下述反應(yīng)HCO3－=H++CO32－pH值為8~10.5時主要形成HCO3－

，堿性更強時主要生成CO32－。②氨基甲酸銨水解生成碳酸氫銨同一反應(yīng)NH2COO－+H2O

=NH3

+HCO3－2NH2COONH4=NH4HCO3+2NH3生成的氨可繼續(xù)進行碳酸化過程CO2+2NH3=NH4+

+NH2COO－碳酸氫鹽也存在下述反應(yīng)HCO3－=H++CO32－pH值為8~10.5時主要形成HCO3－

，堿性更強時主要生成CO32－。同一反應(yīng)③碳酸氫銨與鈉離子反應(yīng)生成碳酸氫鈉

Na++HCO3－=NaHCO3(s)反應(yīng)到一定時間后，氨基甲酸銨的水解是控制步驟，所以塔中要保持足夠的溶液量使反應(yīng)時間充分。全部結(jié)晶出來時，CCO2=0，所以此時的碳酸化度為200%。通常生產(chǎn)中保持R=180~190%。氨鹽水碳酸化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，放熱量不大，但是要注意冷卻才能保證反應(yīng)正常進行。游離已結(jié)合碳酸化度R的定義氨鹽比越大，操作條件越接近P1點，綜合原料利率越高。CO2分壓高有利于碳酸化反應(yīng)，溫度低一點有利于結(jié)晶。碳酸化塔的結(jié)構(gòu)如圖4.8。問題：為什么濃度高的CO2(煅燒來)從底部通入，而濃度低的CO2(窯氣來)從中部送入？氨鹽水進塔溫度約30~50℃，塔中部溫度升到60℃左右，中部不冷卻，但下部要冷卻，控制塔底溫度在30℃以下，保證結(jié)晶析出。溫度條件中注意碳化塔中部溫度高些。其原因是一方面反應(yīng)本身有一些熱量放出，另一方面主要是考慮結(jié)晶初期溫度高一點對晶粒長大有利，可形成較大晶體以利過濾。同時冷卻速度不宜過快，過快可能形成結(jié)晶漿，難于過濾分離。生產(chǎn)中要注意清洗堵塞的結(jié)晶及雜質(zhì)沉淀。往往一塔生產(chǎn)，另一塔清洗。用新鮮氨鹽水和稀CO2使結(jié)晶生成碳酸鹽溶解除去。(4)過濾和煅燒碳化塔底的母液僅含45-50%的晶漿，煅燒分離前需要過濾。常用真空過濾機來完成它，真空過濾機操作示意如圖。過濾順序依次為：吸入、吸干、洗滌、擠壓、再吸干、刮卸、吹氣等。真空過濾機2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)平衡CO2分壓如下表pCO2T/°C煅燒反應(yīng)溫度/℃30507090100110120pCO2/kPa0.834.016.055.297.4167170從表中已看出，100℃左右已能滿足常壓操作溫度要求，但實際操作溫度較高，達到160~190°C左右。這是因為溫度升高，反應(yīng)速度增長很快。例如160度時完全分解約需1小時，而在190度時卻只需30分鐘。組成隨時間變化如圖。分解過程中濾餅中的雜質(zhì)也要分解：NH4HCO3(s)=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)NH4Cl+NaHCO3=NH3+CO2+NaCl(s)氯化鈉的存在影響產(chǎn)品質(zhì)量，所以過濾要進行洗滌以除去氯化銨避免氯化鈉生成。煅燒過程得到的CO2濃度高，要回收用于碳酸化過程。煅燒過程還包括返堿。原因是：爐內(nèi)水分含量高時，煅燒時容易結(jié)疤。所以犧牲一些產(chǎn)品堿，將其返回爐中使?jié)駢A量不致太多，以保證分解過程順利進行。煅燒設(shè)備有外熱或內(nèi)熱沸騰爐等。蒸汽煅燒爐結(jié)構(gòu)如圖。蒸汽煅燒爐返堿量、蒸汽耗量與含水量關(guān)系如圖。返堿量蒸汽耗量進料含水量進料含水量(5)氨的回收氨堿法生產(chǎn)純堿時，氨是循環(huán)利用的。因此要將母液中的氨鹽分解以回收氨。此過程稱為蒸氨過程。蒸氨過程的主要反應(yīng)如下：

NH4HCO3=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)NaHCO3+NH4Cl=NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)+NaCl(s)Na2CO3+2NH4Cl=2NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)+2NaCl(s)后兩反應(yīng)很少，不能有效回收結(jié)合氨，還要注入石灰乳產(chǎn)生下列反應(yīng)：2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3(g)+H2O(g)+CaCl2(s)蒸氨塔結(jié)構(gòu)如圖。蒸氨熱源也常用蒸汽，由于蒸氨溫度不高，用低壓蒸汽就行。蒸氨塔底部保持110-117℃,塔頂約80-85℃。蒸出的混合氣經(jīng)冷凝除水后再送去吸氨過程。(6)制CO2和石灰乳CO2是由煅燒石灰石得到的CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)石灰乳的制備煅燒石灰石得到的CaO先與水反應(yīng)生成氫氧化鈣CaO(s)+H2O=Ca(OH)2(aq)實際生產(chǎn)中氫氧化鈣是過飽和的，是溶液與未溶解固體的混合物，稱為石灰乳。要求石灰乳較稠為好，這樣對蒸氨過程有利。但太稠了粘度大，易堵塞管道。在水中溶解度很低，且隨溫度升高而降低，其關(guān)系如圖。20406080100溫度/°C溶解度(7)重質(zhì)純堿的制造外熱式煅燒爐煅燒母液制的純堿密度約0.5t/m3,蒸汽煅燒爐制得的約0.6t/m3。這些都叫輕質(zhì)純堿，不便于包裝運輸，使用中損失也較大。所以生產(chǎn)中要再加工使其成為堆積密度為0.8~1.0t/m3重質(zhì)純堿。主要方法：擠壓法：直接加壓到40~45MPa,壓成片然后再破碎過篩得到重質(zhì)產(chǎn)品。水合法：先在150~170°C下將輕灰送入水混機，使混合物含水17~20％，在水混機內(nèi)發(fā)生發(fā)下反應(yīng)Na2CO3(s)+H2O=Na2CO3?H2O(s)再將水混機出來的一水碳酸鈉加熱煅燒除去水分:Na2CO3?H2O(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)雖然化學(xué)成分沒有變化，但所得碳酸鈉的堆積密度可達到0.9~1.0t/m3，稱重質(zhì)純堿。結(jié)晶法：根據(jù)含不同結(jié)晶水的堿的結(jié)晶條件，可直接將輕灰和碳酸鈉溶液送入結(jié)晶器，在105℃左右使其結(jié)晶。該步結(jié)晶主要生成一水碳酸鈉，然后如上法除去水分，同樣可得重質(zhì)純堿。結(jié)晶法通常用抽部分溶液到外面冷卻后再進入結(jié)晶器的辦法來移出反應(yīng)熱，保持體系的溫度恒定。水合法流程如圖。1.3聯(lián)合制堿法生產(chǎn)純堿和氯化銨氨堿法宜于大規(guī)模生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良，經(jīng)濟合理。但缺點是鈉的利用率只有72~73%，食鹽中的氯完全沒有利用。總質(zhì)量利用率只有28~29%。此外，排放廢液多且含大量固體，環(huán)境污染大，氨回收消耗石灰和蒸汽多，流程復(fù)雜設(shè)備龐大。針對質(zhì)量利用率很差的缺點，開發(fā)了聯(lián)合制堿法，可以充分利用原料，大大減少污染。但需與氨廠聯(lián)合，過程控制不如氨堿法簡單。氨堿法和聯(lián)堿法的比較①氨堿法的優(yōu)點：原料易于取得且價廉，生產(chǎn)過程中的氨可循環(huán)利用，損失較少；能夠大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，易于機械化，自動化；可得到較高質(zhì)量的純堿產(chǎn)品。氨堿法缺點：是原料利用率低，造成大量廢液廢渣排出，嚴重污染環(huán)境；碳化后母液中含有大量的氯化銨，需加入石灰乳使之分解，然后蒸餾以回收氨，這樣就必須設(shè)置蒸氨塔并消耗大量的蒸汽和石灰，從而造成流程長，設(shè)備龐大和能量上的浪費。②聯(lián)合制堿法與氨堿法比較有下列優(yōu)點：原料利用率高；不需石灰石及焦碳，降低了很多成本；純堿部分不需要蒸氨塔、石灰窖、化灰機等笨重設(shè)備，縮短了流程，建長投資花費減少；無大量廢液、廢渣排出，可在內(nèi)地建廠。以食鹽、氨及合成氨工業(yè)副產(chǎn)的二氧化碳為原料，同時生產(chǎn)純堿及氯化銨，即所謂聯(lián)合法生產(chǎn)純堿及氯化銨，簡稱“聯(lián)堿法”聯(lián)堿法前一部分與氨堿法一樣，最后把氯化銨晶體分離出來，作為一種氮肥產(chǎn)品，把所余的食鹽返回碳化塔，供制碳酸氫鈉。聯(lián)合制堿法制堿過程。

過程一：制純堿過程。氨鹽水碳酸化生成NaHCO3。過程二：用冷析和加NaCl鹽析的方法從母液Ⅰ中將NH4Cl分離出來。母液Ⅰ含氯化銨、碳酸氫銨與未利用的氯化鈉含氯化銨的母液為母液Ⅱ基本原理不同的是析銨過程，制堿過程與氨堿法完全相同。析銨過程是用冷析和鹽析，利用不同溫度下氯化鈉和氯化銨的溶解度差異從母液中分出氯化銨的過程。聯(lián)合制堿典型流程如圖。聯(lián)合制堿法流程第二節(jié)燒堿

Manufactureofcausticsodabyelectrolysis2.1概述1、19世紀末，世界上一直是用苛化法生產(chǎn)燒堿。2、從1890年開始采用電解法制燒堿，隔膜法和水銀法差不多同時發(fā)明。3、20世紀50年代電解制堿技術(shù)進一步發(fā)展，出現(xiàn)了離子交換膜法。1966年美國杜邦公司開發(fā)了化學(xué)穩(wěn)定性較好的離子交換膜，1975年日本旭化成公司開始工業(yè)化生產(chǎn)。目前，全世界已有90多家氯堿廠應(yīng)用離子膜的工藝技術(shù)，日產(chǎn)量已達萬噸以上2003年我國有一百多家氯堿生產(chǎn)企業(yè)，燒堿總生產(chǎn)能力達到1050萬t以上，產(chǎn)量9600萬t，企業(yè)規(guī)模按產(chǎn)量劃分，20萬t以上的企業(yè)有6家；其中離子膜法燒堿年生產(chǎn)能力占總能力的30%以上。2004年總產(chǎn)量達1060.3萬t生產(chǎn)方法通常用隔膜法、離子交換法制燒堿。水銀法已被淘汰。隔膜法：石墨或金屬為陽極，鐵為陰極。兩極間用隔膜將溶液分開。離子交換膜法：實質(zhì)上也是一種隔膜法。用有選擇性的離子交換膜來分隔陽極和陰極。這種離子交換膜是一種半透膜，只允許鈉離子和水通過。離子膜法燒堿“使用超前，研發(fā)滯后”

1、離子交換膜全部依靠進口,800美元/m2;2、裝置連續(xù)運行時間短，離子交換膜使用壽命不夠長；3、能耗高于國外先進水平；

4、鹽耗高于國外先進水平.國外鹽耗一般在1.5t以下，國內(nèi)鹽耗一般在1.55～1.60t。2.2電解制堿原理2.2.1法拉第定律

m=kQ通過1法拉第電量可析出1克當量物質(zhì)。1法拉第電量＝96500庫侖＝26.8安培?小時實際電解時有電流損失，所以應(yīng)乘以電流效率后才是真正析出物質(zhì)量。2.2.2主要電極反應(yīng)陽極氧化：2Cl--2e=Cl2(g)陰極還原：2H2O+2e=H2(g)+2OH－在陰極區(qū)的離子反應(yīng)：Na++OH－=NaOH(aq)總反應(yīng)為：2NaCl(aq)+2H2O=Cl2(g)+H2(g)+2NaOH(aq)通入直流電后，離子們被迫按一定的方向游動，陽離子在陰極獲得電子變成原子，或進而結(jié)合成為分子；陰離子在陽極給出電子，同樣變成原子，并結(jié)合成分子。這些分子如屬氣體，則從電解槽中逸出。2.3隔膜法電解2.3.1隔膜法電解原理現(xiàn)在通常用立式電解槽，其結(jié)構(gòu)如圖所示。食鹽水進入陽極區(qū)，在陽極上析出氯氣，鈉離子通過隔膜進入進入陰極區(qū)與OH－生成氫氧化鈉，陰極上析出氫氣。生成的氫氧化鈉由下部電解液出口排出，整個操作過程是連續(xù)的。H2Cl2電解液食鹽水陰極陽極電解槽的實際電壓石墨陽極3.7~4.0V金屬陽極3.4~3.8V電極反應(yīng)和副反應(yīng)：陽極氧化：2Cl--2e=Cl2(g)陰極還原：2H2O+2e=H2(g)+2OH-在陰極區(qū)的離子反應(yīng)：Na++OH-=NaOH(aq)主要副反應(yīng)有部分氯氣溶于溶液發(fā)生如下反應(yīng)Cl2+H2O=HClO+HClOH-從陰極遷移到陽極與次氯酸反應(yīng)NaOH+HClO=NaClO+H2ONaOH+HCl=NaCl+H2O次氯酸根的累積可能在陽極放電并與OH－反應(yīng)3ClO－=ClO3

－+2Cl－12ClO－+12OH－=4ClO3－+8Cl－+6H2O+3O2+12e在陽極區(qū)OH－濃度增到足夠大時2OH－–2e=0.5O2+H2O同樣，當負離子ClO－遷移到陰極也可能發(fā)生反應(yīng)：NaClO+H2=NaCl+H2OH2Cl2電解液食鹽水OH-HClO這些副反應(yīng)的結(jié)果不僅消耗產(chǎn)品氯氣和氫氧化鈉，而且還生成次氯酸鹽、氯酸鹽、氧氣等，降低了產(chǎn)品純度。隔膜電解槽虎克電解槽構(gòu)造如圖。陽極材料：石墨陽極－較耐腐蝕、便宜、已使用100余年。缺點是損耗大、有副反應(yīng)。金屬陽極－電流密度大、容量大、生產(chǎn)能力大、電壓穩(wěn)定、耐腐蝕、壽命長、產(chǎn)品質(zhì)量高。隔膜材料：多用石棉。將石棉纖維用電解液進行茍化處理成石棉漿，然后用真空吸附法將它吸附在網(wǎng)上成均勻的能通過食鹽水溶液的隔膜。為了增強耐用性，在石棉漿中加入一些添加劑，可延長壽命。2.3.2隔膜法電解工藝流程電解工藝方框圖如圖，除了電解過程外，堿的凈化和提純工藝與純堿過程大同小異。鹽水精制過程中，鈣離子除去的方法與純堿生產(chǎn)過程同。鎂離子去除方法因生產(chǎn)過程本身有氫氧化鈉，所以Mg2++2NaOH=Mg(OH)2(s)+2Na+少量硫酸鹽對電解過程影響大，在這一步也要除去：SO42-+BaCl2=BaSO4(s)+2Cl－精制過程控制條件：堿略過量，有利于除去雜質(zhì)。PH約為3~5,因為呈弱酸性可降低氯氣在電解槽中的溶解度。堿過量對殘余Ca2+濃度的影響如下圖.2.3.3鹽水的制備與凈化電解過程工藝條件(1)鹽水質(zhì)量與溫度鹽水質(zhì)量指標：NaCl315kg?m-3,Na2SO45kg?m-3,Ca2++Mg2+<8×10-4,PH3~5.溫度升高，分解電壓下降，通常鹽水溫度約70~75°C.(2)鹽水流量與電解液組成控制目的是阻止OH－向陽極遷移，實際上不可能完全做到，一般可加大陽極鹽水流速阻止。但流速太大可能使OH－無法到達陽極的同時，也造成過多沒分解的NaCl,反而不經(jīng)濟。通常通過控制電解液組成來間接阻止OH－到達陽極。NaOH:130~145kg?m-3,NaCl:175~210kg?m-3,NaClO3:0.05~0.25kg?m-3.同時保持較高陽極液面。(3)電流密度和槽電壓溫度升高，分解電壓降低，電壓效率上升。電流密度增加，電壓降增大，分解槽電壓上升，電壓效率降低。通常MDC型電解槽的電流密度i=1000A/m2槽電壓E=2.8V,電流密度i=2000A/m2槽電壓E=3.27V.電流密度與槽電壓的關(guān)系見圖3-45.(4)絕緣性和電能效率保證絕緣良好可減少電流損失和減少腐蝕，提高電能效率。電解槽的電能效率通常為60%~63%.(5)氣體純度和壓力陽極氯氣：陽極得到的氯氣不純，還含有O2、H2、H2O(g)，其中水汽較多。生產(chǎn)中要密切注意保持陽極液面高于陰極液面。若氫氣漏入陽極有爆炸的危險！H2的量控制為＜0.4%。氯氣總管壓力略大于大氣壓。(表壓98Pa左右)陰極氫氣：陰極得到較純的氫氣，除去水后可＞99％。生產(chǎn)中也要注意H2不能與空氣混合，混合后有爆炸危險！輸送管道密封并保持正壓。廠區(qū)內(nèi)嚴禁煙火，新管道先要用N2置換后才能輸送H2。原理與隔膜法相同，只是用離子交換膜代替普通隔膜。該膜只允許鈉離子通過。2.4.2工藝流程2.4離子交換膜法電解2.4.1電解原理離子膜電解原理流程圖如圖。與隔膜法基本相同。圖中畫出了淡鹽水和純水的路線和氣體處理流程部分。離子膜電解工藝流程圖2.4.3離子交換膜法電解工藝條件分析離子交換膜法是一種先進的電解法制燒堿工藝，對工藝條件提出了較嚴格的要求。(1)飽和食鹽水的質(zhì)量鹽水中的Ca2+