氯碱生产电解槽及淡盐水脱氯.ppt

,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,项目三 盐水的二次精制和电解,【实施方法】,到相关企业参观考察，绘制盐水二次精制工艺流程图；,学习阳离子交换膜性质，理解离子膜法电解盐水的原理；,依据平衡移动原理，制定淡盐水脱氯方案；,根据膜的性能，归纳影响离子膜电解槽的技术经济指标。,【任务】,一、盐水的二次精制任务 二、精制盐水电解理论探究,三、离子膜法电解盐水 四、几种离子膜电槽的认识,五、除氯酸盐和淡盐水脱氯,任务四 几种离子膜电槽的认识,一、单极式离子膜电解槽,（一）MGC离子膜电解槽,MGC 离子膜电解槽由下列部件组成：端板、连接拉杆、阳极盘、阴极盘、阴阳极电流分体器、金属槽框、连接铜排、离子膜等。该槽的有效电极面积为1.5m,2,。,（二）AZEC-M3 离子膜电解槽,AZEC-M3 离子膜电解槽由阳极、阴极、固定框、中间板、游动框、离子交换膜、橡胶槽框、阴极分离器、阳极分离器等部件组成，该电槽的有效电极面积为0.2m,2,。,（三）AZEC-F型离子膜电解槽,AZEC-F型电解槽属于单极式电解槽，它的外形为一长方体，长3050mm、宽2083mm、高3050mm。它由阳,任务四 几种离子膜电槽的认识,极室框、阴极室框，离子膜及阳阴极气体分离器等主要部件及阴阳极液循环件、紧固具和导电铜排等附件组成。,任务四 几种离子膜电槽的认识,极室框、阴极室框，离子膜及阳阴极气体分离器等主要部件及阴阳极液循环件、紧固具和导电铜排等附件组成。,任务四 几种离子膜电槽的认识,（2）阴极室框,阴极室框是用不锈钢制成的矩形管焊接而成。阴极室框内侧也有距离不等的小孔供阴极液循环用。每个室框上同样也有9根导电棒，每根导电捧上焊有阴极网。阴极网是一种经活化处理后的不锈钢扩张网。导电棒是不锈钢和铜的复合棒。在阴极室表面贴有聚四氟乙烯绝缘带作密封用。,阴阳极室框除支承离子膜外，还用作阴阳极液的循环通道。,任务四 几种离子膜电槽的认识,2、离子膜,AZEC电解槽采用全氟羧酸复合膜(F795)。在阳极侧是交换容量高的羧酸层，在阴极侧是交换容量低的羧酸层。为了增强膜的机械强度，在制膜时加入聚四氟乙烯织物。,其特点是：电流效率高，正常使用时可达96、膜电阻小，电耗低、膜的机械强度高、能生产浓度达32%的烧碱。,任务四 几种离子膜电槽的认识,3、气体分离器,（1）阳极室气体分离器,阳极室气体分离器位于电槽上方。它主要是用作分离氯气和淡盐水。其材质为金属钛。一台AZEC-F型电解槽有两只对称的阳极室气体分离器。,从单元电解槽阳极室出来的湿氯气和淡盐水，汇集到阳极室气体分离器后，氯气从分离器的上方出口管进入氯气总管。淡盐水一部分通过循环管回流到阳极室。另一部分则离开电解槽送到淡盐水脱氯工序脱氯。,任务四 几种离子膜电槽的认识,（2）阴极室气体分离器,阴极室气体分离器也位于电槽上方。它主要是用作分离氢气和碱液。其材质为不锈钢。一台AZEC-F型电解槽同样也有两只对称的阴极室气体分离器。,从单元电解槽阴极室出来的氢气和碱液汇集到阴极室气体分离器后，氢气从分离器上方出口管进入氢气总管。浓碱液一部分通过循环管回到阴极室；另一部分则经碱总管进入浓碱贮槽，或作商品出售或送蒸发工序。,任务四 几种离子膜电槽的认识,4、AZEC-F电解槽的附件,（1）阴阳极液循环件,由循环波纹管、循环管、蝶阀及下部总管组成。阳板液的循环件的材质为金属钛，阴极液的循环件的材质则采用不锈钢。,（2）紧固具,紧固具是支承阴阳极室框及离子膜下部铜排的电解槽支架。紧固具主要由固定框、活动框、导轨、基座、主柱、横梁及柱杆螺丝等部件组成。其材质为碳钢。,任务四 几种离子膜电槽的认识,（3）下部铜排,下部铜排是用来连接槽间挠性铜排和室框导电挠性铜排，使电流比较均匀地通过电槽的阴阳两极。一台电解槽共有下部铜排9块。,（4）四氟波纹管,四氟波纹管是阴阳极室框与分离器之间及阴阳极室框与下部总管之间的连接软管，使电解槽形成闭合循环回路。波纹管的两头分别用管箍箍紧。,任务四 几种离子膜电槽的认识,（四）迪诺拉DD88 和DD150 离子膜电解槽,迪诺拉DD88和 DD150离子膜电解槽的特点是阳极和阴极采用了铸造金属元件，作用是均匀传导电流到电极上；其次是采用了防腐衬里以防止铸造金属元件的腐蚀，用镍做为阴极液的防腐层，用钛板做阳极液的防腐层。该槽有效电极面积为0.9和1.5m,2,。,任务四 几种离子膜电槽的认识,（五）FM21离子膜电解槽,FM21 离子膜电解槽是英国ICI公司生产的单极槽，槽框为金属结构，极片可重涂再使用，其电极有效面积为0.21m,2,。,任务四 几种离子膜电槽的认识,二、复极式离子膜电解槽,（一）日本旭化成复极槽,旭化成电解槽是板框压滤机式，98只单元槽依靠一端的油压装置紧固密封。单元槽的外形尺寸为1.2m2.4m，厚度为60mm，密封面的宽度为21-23mm，极板的有效面积为2.7m,2,。其阴、阳极液的进口均在单元槽的下部，出口均在上部。为减少气泡效应，在单元槽的上部均装有阴极堰板和阳极堰板。为防止电化腐蚀，阳极侧密封面的阳极液进出口管有防电化腐蚀的涂层。单元槽框有二种形式。,任务四 几种离子膜电槽的认识,（二）德国Uhde（伍德）离子膜复极槽,Uhde离子膜复极槽同样由许多单元槽组成，各单元槽由阳极部件、阴极部件、离子交换膜和垫片组成，依靠四周法兰用螺栓压紧密封，整台槽是用螺栓将各单元槽紧固而无需油压系统装置，其有效电极面积为1-3m,2,。,任务四 几种离子膜电槽的认识,（三）日本德山曹达复极槽,日本德山曹达复极槽也是由许多单元槽串联组成，似压滤机式，不同的是其中间加有固定板，将整台槽分成两边，并各自配有油压装置系统予以紧固，电极的有效面积2.7m,2,。,任务四 几种离子膜电槽的认识,现代氯碱生产技术,授课老师:李晓乐,E-mail:xiaole-li,项目三 盐水的二次精制和电解,【实施方法】,到相关企业参观考察，绘制盐水二次精制工艺流程图；,学习阳离子交换膜性质，理解离子膜法电解盐水的原理；,依据平衡移动原理，制定淡盐水脱氯方案；,根据膜的性能，归纳影响离子膜电解槽的技术经济指标。,【任务】,一、盐水的二次精制任务 二、精制盐水电解理论探究,三、离子膜法电解盐水 四、几种离子膜电槽的认识,五、除氯酸盐和淡盐水脱氯,任务五 除氯酸盐和淡盐水脱氯,游离氯，它以二种形态存在。第一部分为溶解氯，溶解量与淡盐水的温度、浓度、溶液上部氯气的分压有关。它的溶解度的数据可以从有关的手册中查到。,第二部分是因为电解中OH,-,反渗使淡盐水中的OH-增多，从而发生下列化学反应：,Cl,2,+2OH,-,ClO,-,+Cl,-,+H,2,O,上述两部分量的总和，以氯气来计，称为游离氯。游离氯会腐蚀盐水精制系统的设备和管道，阻碍一次盐水工序中沉淀物的形成，损害二次盐水工序过滤器的过滤器元件和螯合树脂塔中的树脂，危害极大。,一、脱氯原理和方法,在离子膜法生产烧碱的工艺中，有溶解了饱和氯气的淡盐水流出。由于OH-离子能渗过离子膜，且温度较高，所以也发生式：,Cl,2,+H,2,OHClO+HCl,和Cl,2,+2NaOHNClO+NaCl+H,2,O的反应，,所以在淡盐水中同时有Cl,2,(溶解氯)、HClO(水化反应)、ClO(离解反应)和H,+,存在，它们之间的关系是化学平衡。,任务五 除氯酸盐和淡盐水脱氯,1、脱氯原理,脱氯是破坏平衡关系。使上述反应朝生成Cl,2,的方向进行。,由于氯在水(包括盐水)中的溶解度非常小，当溶液表面氯气的分压是101.3kPa时，在70水中的溶解度为0.0115mo1/L，相当于0.4g/L。近似地遵守亨利定律。,要把生成的氯气从溶液中析出，除酸度外，还要不停地降低液体表面氯气的分压，才能达到目的。,任务五 除氯酸盐和淡盐水脱氯,2、脱氯方法,在淡盐水中产生气泡的方法有两种。,（1）在一定真空度下使较高温度的淡盐水处于沸腾状态，产生水蒸气，利用生成的气泡带走氯气，这种脱氯方法叫做真空脱氯。,（2）将空气加压通入脱氯塔内，在填料表面空气和淡盐水接触脱氯，叫做吹除法脱氯。,任务五 除氯酸盐和淡盐水脱氯,二、脱氯工艺流程,1、真空脱氯流程,在淡盐水中先加入适量盐酸，混合均匀，进人淡盐水罐。因酸度变化、逸出的氯气进入氯气总管、淡盐水泵将淡盐水送往脱氯塔。脱氯塔里装有填料，塔的真空度在82.7-90.7kPa时，此压力下盐水的沸点约在50-60，85的淡盐水进入填料塔内急剧沸腾，水蒸气携带着氯气进入钛冷却器，水蒸气冷凝，进入淡盐水罐，再去脱氯，氯气经真空泵出口送入氯气总管。氯水则送回淡盐水罐。,任务五 除氯酸盐和淡盐水脱氯,出脱氯塔的淡盐水进入脱氯盐水罐。用20%NaOH调节pH值为8-9，然后再加入Na,2,SO,3,溶液，去除残余的游离氯。被除去氯的淡盐水用泵送去化盐工序。,任务五 除氯酸盐和淡盐水脱氯,该流程的真空系统可以采用水环泵真空系统，也可以采用蒸汽喷射真空系统。,任务五 除氯酸盐和淡盐水脱氯,流程叙述：水环真空泵将吸人的氯气送往分离罐，分离后的氯气进入氯气总管，多余的氯水送往淡盐水罐。,流程叙述：0.4-0.8MPa的蒸汽进入蒸汽喷射泵，高速喷出时产生真空，吸入氯气。氯气和水蒸气进入钛冷却器冷却，冷却后冷凝氯水进入淡盐水罐，氯气进入总管。,任务五 除氯酸盐和淡盐水脱氯,2、空气吹出脱氯,淡盐水加入盐酸后，流到淡盐水罐。用淡盐水泵，将淡盐水打入脱氯塔，在填料表面和鼓风机鼓入的空气进行逆流接触，溢出的氯气随着空气流出，含氯量约为2%3%。脱氯后的淡盐水流程和真空法相似。加入NaOH中和，直到pH值为8 9，再加入Na2SO3和剩余的游离氯反应，然后送去化盐。,鼓入的风量约是淡盐水量的5 7倍，如能达到10倍，则效果更好，但热能损耗大。,任务五 除氯酸盐和淡盐水脱氯,三、氯酸盐脱除,淡盐水中除含ClO,-,外，还含氯酸盐。经过多次闭路循环，氯酸盐的浓度逐渐升高。同时碱中的氯酸盐含量也随之升高，腐蚀蒸发设备。故必须将氯酸盐分解一部分。使其浓度维持在某一水平上，保证安全生产。,1、氯酸盐的化学性质,由于电解槽温度高于80，有相当数量的C1O,-,发生反应，生成C1O,3,，氯酸是强酸，也是强氧化剂，但是氯酸盐溶液只有在酸性介质中才有强氧化性。,任务五 除氯酸盐和淡盐水脱氯,2、除氯酸盐的原理,分流出一部分盐水去其他装置，使ClO,3,的生成量和分流量达到平衡。,流量由下列因素决定：,反应3C1O,2Cl,ClO,3,的生成量。,氯酸盐分解反应的平衡常数。,盐水中ClO,3,允许浓度，如允许浓度越低，则去氯酸盐分解槽的流量越多。,任务五 除氯酸盐和淡盐水脱氯,3、脱氯酸盐的工艺流程,从淡盐水泵出口引出一部分淡盐水去氯酸盐分解槽，向氯酸盐分解槽加入适量盐酸，通入蒸汽，提高温度。如采用吹除法脱氯，可通空气降低氯气分压。低浓度氯气去废气处理，反应后的淡盐水溢流淡盐水罐。,任务五 除氯酸盐和淡盐水脱氯,