离子膜烧碱工艺的工艺流程
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离子膜烧碱工艺的工艺流程
电解流程
由二次盐水精制工序送来的精制盐水，通过盐水高位槽，进入电解槽的阳极液进料总管。其流量由每个电解槽的自调阀来控制，以保证阳极液的浓度达到规定值。进槽值由送入每台电解槽的直流电流进行串级控制。
浓度31%的高纯盐酸用来中和从阴极室通过离子膜渗透到阳极室的OH-离子，盐酸经过自动调节与阳极液一起送入阳极室。
精制盐水在阳极室中进行电解，产生氯气，同时NaCL浓度降低。电解槽进、出口之间的NaCL分解率为约50%。
每个阳极室都有两个挠性软管，一个连接进料总管，另一个连接出料总管。电解后产生的氯气和淡盐水混合物通过软管汇集排入阳极液总管，并在总管中进行气体和液体分离。
氯气在氯气总管中进行汇集后送入淡盐水储槽顶部。在此，氯气中的水分被分离并滴落，然后氯气被送往界外。氯气压力由自调阀控制。
淡盐水送入淡盐水储槽底部，然后用淡盐水循环泵一部分经液位自调控制送往脱氯工序；另一部分送往电解槽，进槽淡盐水流量由自动控制。
阴极液在阴极室电解产生氢气和烧碱，碱液进入阴极液循环槽，通过阴极液循环泵一部分经阴极液冷却器进入碱高位槽后，进入电槽，这部分电解液进槽前加纯水稀释，纯水量自调由直流电和碱串级控制；另一部分电解液经液位自调控制送入碱冷却器冷却至约45℃后送往碱储槽，然后送往罐区。
氢气在阴极液出口总管中分离，并在氢气主管线中进行汇集后，送到碱液循环槽顶部。氢气中的水分被分离并滴落，然后氢气送往界外。氢气压力由自调阀控制，与氯气压力串级控制，使氢气和氯气之间压差保持在设定范围内（5KPa）。
4.淡盐水脱氯工序
电解槽出来的淡盐水和氯氢处理来的氯水混合后，用31%的高纯盐酸将PH值调节到约1.5，送入脱氯塔的顶部。脱氯塔的压力为-70～75Kpa，由真空泵进行控制。脱氯塔出口处游离氯降低到50mg/L，脱出的氯气汇入氯气总管，也可送入废气吸收塔。
脱氯后的淡盐水先用NaOH把PH调到9～11，再将亚硫酸钠储槽中配制的浓度为10wt%的亚硫酸钠溶液用亚硫酸钠泵加入到淡盐水管道中，以彻底除去残余的游离氯。游离氯含量为0的脱氯盐水送回一次盐水工序化盐。
第一章 主题内容与适用范围
1.本操作法规定了复极式自然循环电解槽生产液碱的原料和产品以及生产的基本原理、工艺流程、相关设备的操作方法及工艺控制指标等。
2.本操作法适用于离子膜电解工段的操作人员及有关的技术管理人员。
第二章 物料说明
一 产品说明
离子膜法制碱共生产三种产品：离子膜（液）碱、氯气和氢气。
1．离子膜（液）碱
离子膜（液）碱，即氢氧化钠水溶液，NaOH（分子量为39.997）含量为32±0.5%，比重1.307~1.317(85℃)，无色透明，有滑腻感的液体，沸点：116℃，凝固点：1.2℃。属于低毒类物质，对皮肤、粘膜有强烈的刺激性和腐蚀性。浓的碱液会灼伤皮肤和肌肉，若吸入HaOH雾沫或较浓的蒸气，可使气管和肺部遭受严重的伤害，甚至发生肺炎，若溅入眼中，则可能会引起失明。
烧碱溶液能与多种物质反应，对动植物组织有强烈的腐蚀作用。
a. NaOH的强碱性,能使蓝紫色的石蕊变成蓝色,使无色的酚酞呈红色。
b.能与酸反应 NaOH+HCL → NaCL+H2O
c.能与酸性氧化物反应 2NaOH+CO2 → Na2CO3+H2O
d.能与锡、锌等反应 2AL+6NaOH → 2Na3ALO3+3H2↑
e.与硅化物的作用 2NaOH+SiO2 → NaSiO3+H2O
烧碱主要用于轻工、纺织、医药、冶金、建材等工业部门。
离子交换膜法液碱质量标准级别
项目 优级 一级 合格 试验方法
Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅰ型 Ⅱ型
氢氧化钠 ≥ 32.0 32.0 29.0 32.0 29.0 GB11213.1(甲法)
GB 4348.1(乙法)
碳酸钠 ≤ 0.04 0.06 0.06 0.06 0.06 GB 7698（甲法）
氯化钠 ≤ 0.004 0.007 0.007 0.01 0.01 GB
11213.2
三氧化二铁 ≤ 0.0003 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 GB
4348.3
氯酸钠 ≤ 0.001 0.002 0.002 0.002 0.002 GB
11200.1
氧化钙 ≤ 0.0001 0.0005 0.0005 0.001 0.001 GB
11200.3
2．氯气
为黄绿色气体，有强烈的刺激性和窒息性，分子量70.91，比重3.214kg/m3(0℃,0.1MPa),
凝固点：-102℃（0.1MPa）,沸点：-34.6℃（0.1MPa）,常温时压缩至0.8~1.2MPa或常压下冷却到-35℃~-40℃即成黄绿色的液体。干燥的氯气在低温下不活波，但遇水时首先生成次氯酸和盐酸，能强烈腐蚀金属。氯气与氢气、乙炔、氨气、轻金属粉末等反应可着火、爆炸。吸入人体对呼吸道危害较大，严重时会出现呼吸困难，心律减缓，甚至死亡。
a.氯气与水反应 CL2+H2O → HCLO+HCL
HCLO → HCL+(O)↑
b.氯与氢反应 CL2+H2O → 2HCL+184.45千焦
c.与金属的反应 3CL2+2Fe 500-600℃ 2FeCL3
d.与有机物的反应 C6H6+3CL2 光照 C6H6CL6
氯气主要用于制造盐酸、漂白粉、漂粉精、液氯、次氯酸钠等工业产品。
3. 氢气
无色、无味、无毒、无臭的轻质气体，标准状态下0.089克/升，难溶于水，沸点：-252.7℃(0.101MPa) ，凝固点：-259.2℃ (0.101 Pa)，自燃点：510℃。常温下氢气化学性质稳定，点燃或加热情况下能与多种气体混合发生爆炸，与氧气混合的爆炸范围为4.65－93.3％，与空气混合的爆炸范围为4－80％，与氯气混合的爆炸范围为5－87.5％。
a.与氧气反应 2H2+Ｏ2 2H2O
b.与氯气反应 H2+CL2 2HCL
c.与次钠反应 HaCLO+2[H] →NaCL+H2O
氢气主要用于合成盐酸、合成氨，某些有机物中间体的加氢、硬化油脂、金属冶炼、切割、焊接金属及电子工业中半导体材料高纯硅的提纯等。
二 原料说明 离子膜液碱生产所需原料及主要辅助材料有饱和精盐水、盐酸、NaOH、纯水、亚硫酸钠等。
1.饱和盐水
透明、澄清液体。溶解的氯化钠浓度处于饱和或近饱和状态（NaCL浓度300~310g/L），相对密度：1.20~1.21(20℃)，冰点：-17.7℃，沸点：107.27℃。不同温度下氯化钠在水中的溶解度见下表：
温度℃ 溶解度 温度℃ 溶解度
％ g/l ％ g/l
-6 25.48 315.4 50 26.89 319.2
0 26.34 316.2 60 27.09 320.5
10 26.35 316.7 70 27.3 321.8
20 26.43 316.8 80 27.53 323.3
30 26.56 317.2 90 27.8 325.3
40 26.71 318.1 100 28.12 328
原料的技术要求：
NaCL 305±5g/L ; Ca+Mg≤10mg/L;
Fe≤0.05mg/L ; SO42-≤5g/L;
PH值19-11; 无游离氯 。
2.高纯盐酸
HCL（分子量：36.465）的水溶液，无色透明液体，如含有微量铁及其他杂质时，则呈淡黄色。沸点为87℃，冰点为-48℃，相对密度为1.158
(15℃ 31wt%)。高纯盐酸溶液呈强酸性，具有强酸的一切特性；有强烈的刺激性气味，对呼吸系统粘膜有害；能剧烈地溶解许多金属，并和金属氧化物等反应。
原料的技术要求：
HCL≥31wt%； Ca+Mg≤0.5wtppm ；
Fe≤0.3 wtppm； 蒸馏残渣≤25 wtppm；
游离氯≤5wtppm； 操作温度：60±5℃；
操作PH值：9-11 。
3.纯水
无色、无味、无臭、透明的液体，密度：1kg/L，沸点：100℃，冰点：0℃。各种离子几乎全部除尽，呈中性。能与活泼金属作用，生成碱，并放出氢气。
原料的技术要求：
SiO2≤0.1 wtppm; 电导率≤2us/cm； Fe3+≤0.3 wtppm。
4.亚硫酸钠
分子式Na2SO3，分子量126.04。白色粉末，相对密度：2.633。易溶于水，水溶液呈碱性，难溶于乙醇。与空气接触易氧化成Na2SO4，高温下分解成硫化钠和硫酸钠。与强酸接触分解成相应的盐类并放出SO2。
三 中间产品及副产物说明
离子膜电解法中间产品有树脂塔过滤后的二次精盐水，副产物为淡盐水以及废氯生产的次钠。
1.二次精盐水
透明清澈的溶液，溶解的NaCL处于近饱和状态（300~310g/L），相对密度：1.197，凝固点：-24.47，沸点：107℃。
产品规格
NaCL浓度 305±5g/L
Ca+Mg ≤0.02mg/L Si ≤2.3mg/L
