离子膜法制烧碱电解工段设计.doc

各位文库基友 ， 经过一段时间蛋疼的篡改，抄袭，休整，我终于完成了毕业设计。如果你跟我一样想糊弄一下，请参考。如果你是个好学生，千万别参考。因为里面的数据，计算，我自己看了半天不知道在算什么。汗！！！！！
我做的是离子膜制烧碱的电解工段和后续处理工段。这个在网上很难找的。网上全是化盐工段的内容。我整理网上好多乱七八糟的材料才弄出来的。
哎，很坑爹的，仅供参考！！！！！！！

年产10万吨烧碱电解工段的模拟设计

撼地神牛
（鸭店大学 化工081 3080404144）

摘 要

本文阐述了氯碱工业的发展历史和发展现状，以及在未来的发展趋势。介绍了离子膜电解槽生产烧碱的方法，对已经精制的盐水溶液进行电解，及对产品的后续处理，对废气的处理等工艺流程进行了详细的叙述，而且对电解工段进行了物料衡算和能量衡算。用AutoCAD将烧碱电解工段的工艺流程图、离子膜电解槽设备图、厂房布置图进行了绘制，并在最后展望了烧碱工业的发展前景。
关键词：烧碱；电解工段；离子膜电解槽；氯气和氢气处理；物料衡算和能量衡算

Annual produces 150,000 tons caustic soda from electrolysis
section simulation design
SPE
(Duck collegue，Chemical Engineering and Technology 081 3080404144)

Abstract
The paper describes the history and development of chlor-alkali industry current status, and trend of development in the future; It introduces the method of the nature of the crude salt, function, selection of raw materials and the comparation of production of caustic soda. It focus on the production of caustic soda salts section, the electrolysis of the crude salt, removal of impurities, and processes a detailed description of the material balance, and also processes the energy balance in the main equipment of the salts Section. We will draw the process flow diagram of caustic soda electrolysis section, electric tank equipment diagram, the layout of plant diagram by Auto CAD software. Finally, it prospects the future development of the castic soda industry.

目录
引言----------------------------------------------------------------------------------------------- 1
第一章 概述
1.1 氯碱工业简介---------------------------------------------------------------------------- 2
1.2 内容及研究意义--------------------------------------------------------------------------3
1.2.1内容----------------------------------------------------------------------------------3
1.2.2 研究意义---------------------------------------------------------------------------4
1.3 离子膜烧碱发展现状及趋势-----------------------------------------------------------4
1.3.1 国外发展状况---------------------------------------------------------------------4
1.3.2 国内发展状况及瓶颈------------------------------------------------------------5
1.3.3 发展趋势---------------------------------------------------------------------------8
第二章 反应原理
2.1 离子膜电解槽电解反应原理----------------------------------------------------------10
2.2 处理氯气，氢气的原理-----------------------------------------------------------------11
2.2.1 氯气--------------------------------------------------------------------------------11
2.2.2 氢气--------------------------------------------------------------------------------11
第三章 工艺流程的确定
3.1 电解工段的工艺流程-------------------------------------------------------------------12
3.1.1 离子膜电解槽的类型----------------------------------------------------------12
3.1.2 不同离子膜电解槽的供电方式----------------------------------------------12
3.1.3 离子膜电解槽电解循环的工艺流程----------------------------------------14
3.2 氢气处理的工艺流程-------------------------------------------------------------------16
3.3 氯气处理的工艺流程-------------------------------------------------------------------17
3.3.1 氯气的冷却----------------------------------------------------------------------17
3.3.2 氯气的干燥----------------------------------------------------------------------19
第四章 工艺计算部分
4.1 电解槽的工艺计算----------------------------------------------------------------------21
4.2 洗涤塔内氢气的工艺计算-------------------------------------------------------------23
4.2.1 物料衡算-------------------------------------------------------------------------24
4.2.2 能量衡算-------------------------------------------------------------------------25
4.3 钛冷却器内氯气工艺衡算-------------------------------------------------------------26
4.3.1 物料衡算-------------------------------------------------------------------------26
4.3.2 能量衡算-------------------------------------------------------------------------27
4.4 硫酸干燥塔内氯气物料衡算----------------------------------------------------------28
第五章 设备设计
5.1 离子膜电解槽的设计-------------------------------------------------------------------29
5.2 钛冷却器的设计-------------------------------------------------------------------------31
5.3 洗涤塔的设计----------------------------------------------------------------------------33
第六章 厂房布置
6.1 厂房布置的重要意义-------------------------------------------------------------------34
6.2 厂房布置原则及方法-------------------------------------------------------------------34
6.3 厂房布置简要说明----------------------------------------------------------------------35
结论与展望-------------------------------------------------------------------------------------40
感谢---------------------------------------------------------------------------------------------41
参考文献---------------------------------------------------------------------------------------42

插图清单
图2-1 离子膜电解槽电解反应基本原理示意图---------------------------------------14
图2-2 离子膜制烧碱生产原理------------------------------------------------------------14
图3-1 单极式离子膜电解槽结构示意图------------------------------------------------16
图3-2 复极式离子膜电解槽结构示意图------------------------------------------------16
图3-3 单极式离子膜电解槽接电方式---------------------------------------------------17
图3-4 复极式离子膜电解槽接电方式---------------------------------------------------17
图3-5 旭化成NCH离子膜电解槽单元槽结构示意图-------------------------------18
图3-6 单极式离子膜电解槽结构示意图------------------------------------------------18
图3-7 复极式离子膜电解槽结构示意图------------------------------------------------18
图3-8 离子膜电解装置循环系统工艺流程图------------------------------------------20
图3-9 氢气冷却，压缩，干燥工艺流程图---------------------------------------------21
图3-10 氢气冷却工艺流程图--------------------------------------------------------------23
图3-11 氯气干燥工艺流程图--------------------------------------------------------------24

列表清单
表1 电解槽平衡物料数据表---------------------------------------------------------------25
表2 电解槽氯气组成表---------------------------------------------------------------------26
表3 电解槽氢气组成表---------------------------------------------------------------------26
表4 气体物性数据表------------------------------------------------------------------------28
表5 洗涤塔物料衡算表---------------------------------------------------------------------29
表6 洗涤塔热量衡算表---------------------------------------------------------------------30
表7 钛冷却器物料衡算表------------------------------------------------------------------31
表8 钛冷却器热量衡算表------------------------------------------------------------------32
表9 硫酸干燥塔物料衡算表---------------------------------------------------------------33
表10 钛冷却器内物性数据-----------------------------------------------------------------36

引言

烧碱是一种重要的氯碱产品，主要用作化工原理，广泛应用于造纸、纺造纤维、肥皂与洗涤剂、炼铝、玻璃、橡胶、塑料、农药、医药和石油炼制等领域，在国民经济中占有重要地位。中国烧碱行业经过近60年的艰苦努力，得到了长足发展。近年来，中国烧碱行业呈现出新的发展趋势，同时也面临着严峻的挑战和巨大压力，有压力才有动力，有动力也才会有对策，从而促进烧碱行业健康可持续发展。
目前，世界上烧碱的生成方法主要有隔膜法、水银法、离子膜法以及苛化法4种。隔膜法、水银法和离子膜法都是通过电解盐水生产烧碱，而苛化法则是以石灰和纯碱为原料制取烧碱，苛化法目前仅在世界少数国家和地区采用。水银法烧碱含盐量低，产品浓度高，质量好，但是该法对环境污染严重，其汞害对人身体有很大危害，联合过环境保护组织已要求逐步取代该法。隔膜法在国内外均广泛采用，该法早起为石墨阳极电解槽，在组装电槽中会产生大量铅和沥青烟雾，在操作中会生成石棉绒碱性污水和石棉绒粉尘，同时该法能消耗非常大，因此从20世纪70年代国内外开始用金属阳极电解槽取代石墨阳极电槽。目前国家发达国家已完全淘汰石墨阳极电解槽。而我国的石墨阳极装置每年尚有约20多万吨的产量，国家已将其列入淘汰类工业生产能力。与石墨法相比，金属阳极隔膜法在技术上有了很大的提高，但能耗依然较高，产品质量较差，同时仍存在一定的石棉绒污染问题。
本文设计的生产方式是采用离子隔膜电解法，电解是借助于直流来进行化学反应过的程，当直流通过电解槽中食盐水溶液时，在阳极上产生氯气，在固体铁阴极上产生氢气。离子膜法烧碱工艺具有能耗、产品质量好，占地面积小，自动化程度高，清洁环保等优势。

第一章 概述
1.1 氯碱工业简介
氯碱工业属于基本化工原料工业，基本化工原料通常是指“三酸两碱”，盐酸和烧碱这两种氯碱工业的食盐电解产品就占其中的两种，再加上氯和氢可以进一步加工成许多化工产品，所以氯碱工业及其相关产品涉及国民经济和人民生活的诸多领域，除应用于化学工业本身外，在轻工、纺织、石油化工、有色冶金和公用事业等领域也均有很大用途。氯碱工业的主要产品——烧碱、氯气、氢气还被广泛应用于医药、冶金、电力、国防、军工、建材和食品加工等工业部门，耗碱和耗氯产品，已达数千种。据测算，每万吨氯碱可创造5—7亿元工业产值。发展氯碱工业，是相关产业部门的迫切愿望，其发展水平，在一定程度上反应出一个国家国民经济的发展程度。
电解食盐水溶液时，按固定质量比例（1∶0.88 ∶0.025）同时产出烧碱和氯气、氢气三种联产品。我国烧碱主要用于造纸、化工、纺织印刷、轻工、氧化铝、钢铁、制药等领域。其中，造纸行业是烧碱消费的第一大户，消费量约占总消费量的25%，其次是化工领域，耗烧碱量约占23%，纺织印染业耗碱量位于第三， 约占总消费量的19%，氧化铝行业耗碱量占9%，日化轻工行业占7%，制药行业占5%，水处理行业占4%，钢铁行业占4%，石油、军工等其他行业占4%。氯主要用于消毒、漂白，农药，塑料等。氢气则主要用于氢氧焰、氢氧电池、充填气球、冶炼钨和钼等重要金属，制造氨和盐酸，液态氢可以做火箭或导弹的高能燃料，氯气也是未来的新型高能燃料，在有机合成中，氢用于合成甲醇、合成人造石油和不饱合烃的加成等。
烧碱是氢氧化钠的工业叫法。在工业上，氢氧化钠通常称为烧碱，或叫火碱、苛性钠；分子式：NaOH；分子量：39．996(按79 年国际原子量) 性钠；分子式：NaOH；分子量：39．996(按79 年国际原子量)生产原料：原盐（分为：液体盐和固体盐），生产原理：采用隔膜法生产烧碱，选用石嚜阳极立式隔膜电解槽。生产过程分为盐水制备，食盐溶液电解，碱液蒸发和熬浓，氯碱处理与输送等四大过程，并附有合成盐酸的生产过程。
烧碱是一种重要的氯碱产品，在国民经济中占有重要地位，其中离子膜烧碱不仅质量好，能耗低，“三废”排放少，而且从根本上解决了由石棉隔膜法制造成的石棉绒对水质的污染和对操作人员健康的影响，产品可广泛用于棉纺、化纤、医药、造纸和食品等工业，代表了氯碱工业的发展方向，开发利用前景十分广阔。 烧碱在造纸、纺织、化工、医药、氧化铝、水处理等产业的消费量都得到长足增长。随着国内烧碱产能的扩大， 烧碱由供应偏紧到供应过剩， 进口量逐年减少。2000 年我国烧碱的进口量为4.64 万t，2002 年达到11.48 万t，创历史最高记录。2008 年进口量为2.01 万t，同比减少约37.96%。与此相反，近几年我国烧碱的出口量却不断增加。2002 年出口量为37.85 万t，2007 年增加到147.40 万t，替代日本成为亚洲第一出口大国。2008 年，尽管受到世界金融危机的影响，但全年出口量仍达到207.47万t，同比增长约40.75%。

1.2内容及研究意义
1.2.1 内容
本设计是对烧碱车间电解工段中，用离子膜法制烧碱的研究。要求年产量：15万吨。
离子膜法制烧碱就是采用离子交换膜法电解食盐水而制成烧碱（即氢氧化钠）。其主要原理是因为使用的阳离子交换膜，该膜有特殊的选择透过性，只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过，即只允许H＋、Na+通过，而Cl－、OH－和两极产物H2和Cl2无法通过，因而起到了防止阳极产物Cl2和阴极产物H2相混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免Cl2和阴极另一产物NaOH反应而生成NaClO影响烧碱纯度的作用。
主要原料：饱和食盐水，但由于粗盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质，远不能达到电解要求，因此必须经过提纯精制。
离子交换膜法电解制碱的主要生产流程：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，通电后H2O在阴极表面放电生成H2，Na+则穿过离子膜由阳极室进入阴极室，此时阴极室导入的阴极液中含有NaOH；Cl－则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水则从阳极室导出，经添加食盐增加浓度后可循环利用[1]。
　　阴极室注入纯水而非NaCl溶液的原因是阴极室发生反应为2H++2e－=H2↑；而Na+则可透过离子膜到达阴极室生成NaOH溶液，但在电解开始时，为增强溶液导电性，同时又不引入新杂质，阴极室水中往往加入一定量NaOH溶液。
1.2.2研究的意义
离子膜法制烧碱优点：(1)烧碱质量高，可满足化纤、制药等行业对高纯烧碱的质量要求。 ( 2)能耗低，国外离子膜法氯碱生产，每吨碱综合能耗(蒸汽消耗折算计入电耗中)为2250kW/h，比隔膜法的平均3 200 kW/h节省950 kW/h。 ( 3)投资节省，离子膜法制烧碱生产比水银法制碱节省投资10%一15%，比石棉隔膜法制碱节省投资15%一25%。 ( 4)无污染，离子膜法氯碱生产没有废物，不存在水银法制碱的汞污染和隔膜法制碱的石棉废物等污染问题。 ( 5)氯气纯度高，通常氯气纯度>99%，是很好的有机氯生产原料。 ( 6)氢气纯度高通常氢气纯度>99%，可直接用于要求高纯氢的场合。 随着科学技术的迅猛发展，大量的新材料、新工艺、新方法在离子膜结构、电解槽设计和电解工艺等方面应用，给离子膜法制氯碱生产注入了新的活力[2]。

1.3离子膜法制烧碱发展现状及趋势
1.3.1国外发展状况
20世纪60年代，国外一些公司开始研究离子膜法氯碱生产技术。1966年，美国杜邦(Dupont)公司开发了化学稳定性好，用于宇宙燃料电池的全氟磺酸阳离子交换膜，并于1972年以后开始转为民用。这种膜能耐电解食盐水制氯碱时高温、高腐蚀介质的苛刻条件，为离子膜法氯碱技术的工业化奠定了基础。1975年，日本旭化成(Asahi Iasei)公司首次将离了膜应用于氯碱生产中，实现了离子膜法氯碱生产的工业化。此后，发达国家竞相研究离子膜法氯碱生产技术，并取得了很大进展。目前，国外有8家公司掌握了包括生产电解槽在内整套的膜法氯碱生产技术[3]。它们是日本的旭化成(Asahi Glass ) ,氯工程公司（hlorine Engineering Company)、德山曹达(DS)，美国的西方化学(Oxychem )，英国的IneOs(原ICI,Imperial Chemical Industry)，德国的伍德(U hde)和意大利的迪诺拉(De NOra)公司。与此同时，离子膜制烧碱法占世界烧碱总产量的比例也不断上升。1987年，离子膜烧碱占世界烧碱总产量的10% , 1990年上升到18% , 1993年达到23.6% ,2006年达到30%。预计到2012年，离子膜法烧碱将占世界烧碱总产量的40%。离子膜法制碱在能源费用较高的地区发展更加迅速。如在亚太地区，2005年的离子膜法烧碱已经占该地区全部烧碱总产量的67.5 %.
1.3.2国内的发展状况及瓶颈
去年以来，有关离子膜烧碱项目评审开工投产的消息频频见诸报端：2月，沙隆达年产5万吨离子膜烧碱通过评审；5月，东明石化集团15万吨/年离子膜烧碱项目建设进入实质阶段，计划在2006年底建成投产；6月，焦作昊华年产10万吨离子膜烧碱项目开工；二季度，上海天原的36万吨／年新装置投产后，其烧碱年产规模达到76万吨；8月，唐山三友集团年产30万吨烧碱一期工程试生产;10月，山东东营市化工厂二期12万吨离子膜烧碱项目一次性送电成功，顺利投产……据统计，仅今年上半年，全国烧碱总产量为717.83万吨，同比增长20%。其中，离子膜烧碱产量为218.58万吨，同比增长35%。种种迹象表明，离子膜烧碱行业目前正在掀起新一轮的投资热潮，我国也无可争议地成为世界第一大烧碱生产国，不少企业已经乐观地等待着接下来赚个钵满盆盈了[4]。
但是伴随着大批新建、扩建氯碱装置投产，预计未来烧碱供大于求的局面难以逆转，产能过剩必然引发市场的无序竞争，价格也会波动较大，将逐渐形成倒U 型的走势。
长期以来，一说到离子膜烧碱的发展，技术困境总是被摆在最前面。不可否认，久而久之，好象影响离子膜烧碱健康发展的就只有一个技术问题。离子膜生产技术掌握在少数发达国家手中，这是中国氯碱行业的一块心病，威胁到我们产业的安全。但是，从离子膜烧碱的发展来看，国内企业所面临的远不只是技术问题。
隐忧一：使用超前，研发滞后 在当前环保要求严格、油价上涨、能源紧缺的形势下，发展离子膜法烧碱已经成为氯碱企业调整产品结构、节能降耗、保护环境、增强市场竞争力的主要措施，绝大多数企业将离子膜法装置作为扩建和新建氯碱装置的首选，因此，国内离子膜法烧碱的发展十分迅速。
目前，国内离子膜法烧碱生产厂家全国共86家，产能排前4名的企业离子膜法烧碱产能均超过了20万吨/年，2009年底前还有3家企业的离子膜法烧碱产能达到或超过20万吨/年。据统计，在2010年底前投产的142.5万吨/年装置中有112.5万吨/年采用离子膜法，到2010年底，国内离子膜法烧碱达产装置能力达到794.7万吨/年，占总产能的49.34%。而到2011年，随着又一批新建、扩建氯碱装置的投产，国内离子膜法烧碱不仅在生产能力上将超过隔膜法烧碱，而且产量也将超过隔膜法烧碱。

我国离子膜法烧碱发展十分迅速，彻底淘汰了水银法烧碱和部分石墨阳极隔膜法烧碱，大大提升和优化了我国氯碱工业的产品结构，促进了相关工业的迅速发展[5]。目前，世界上能生产离子交换膜法氯碱电解槽的7个生产厂其中包括北京化工机械厂生产的电解槽在国内均有使用厂家，代表当前离子膜法最先进水平的高电流密度、低电流消耗、大单元面积、自然循环工艺的电解槽在我国已有企业采用。
但专家指出，与世界发达国家的先进水平尚有一定差距，国内离子膜烧碱行业在某种程度上存在着“使用超前，研发滞后”的问题。 目前国内离子膜法烧碱扩能速度过快，规划存在盲目性。得益于下游产品的市场行情好，和因企业缺盐、缺电限产造成的供不足需，国内烧碱市场出现了近几年少有的火爆行情，其中离子膜法烧碱企业的规模也呈现飞速增长的趋势。但是随着大批新建、扩建装置的投产，烧碱下游产品及离子膜法副产品利用技术的发展速度跟不上，这种行情将不复存在。一些企业，特别是新建装置的企业，对上、下游市场及竞争环境缺乏长远、全面的分析，新增如此多的装置将使原本已过剩的烧碱市场更加不堪重负。另外，从全球的氯碱发展形势看，全球范围内烧碱过剩和产品同质化趋势使市场竞争变得更加激烈，这是各烧碱出口国面临的共同问题。而这也从另外一个方面制约了烧碱行业，特别是离子膜法烧碱的进一步发展。
特别值得一提的是，扩能速度如此之快，而所用离子交换膜却全部要依靠进口。离子交换膜是离子膜法烧碱的核心要素之一，目前，我国已建成投产的离子膜法烧碱装置所用离子交换膜仍全部依靠进口，且价格昂贵。进口离子膜按800美元/平方米计，平均2.5年为一更换周期，大约每年需要购膜费用折合人民币约2.756亿元，不但增加了离子膜法烧碱的生产成本，而且受制于人。
隐忧二：能耗高，膜使用寿命短 过去世界各国生产高纯碱都采用水银法。而上个世纪80年代发明了离子膜电解法，因其兼有环保和节能等特性，从90年代开始在世界氯碱行业范围内得到了广泛的推广，在目前几种电解工艺中占据领先的位置。在我国离子膜法烧碱所占比例也在逐年提高，到目前为止已经超过隔膜法，成为我国烧碱生产的主要工艺之一。
在离子膜烧碱大规模新增、扩建的浪潮中，更令人担忧的除了技术之外还有很多：虽然我国离子膜法烧碱生产装置在增多,装置技术水平在提高，少数企业的运行指标很先进，但总体运行水平并不高,如电耗、原盐消耗等，离子交换膜的使用寿命与国外先进水平相比还有较大差距。
装置连续运行时间短，离子交换膜使用寿命不够长。我国采用离子膜法电解技术装置(无论是国外引进技术，还是国产化技术)已近20年，除少数几家技术水平、管理水平较高的企业之外，能够连续运行3个月以上的装置很少，各装置全年计划外停车次数少则几次，多则十几次，甚至达数十次。而国外发达国家先进水平的企业大多计划外停车全年只有二三次。同样的电槽，同样的膜，同样的电解工艺，我国的膜寿命一般只有2～4年，平均2.5 年，而国外的膜寿命可达3～6年，甚至更长。我国计划外故障停车次数每年如能保持在二三次，则离子交换膜寿命有望超过4年[6]。
能耗高于国外先进水平。我国离子膜法烧碱的平均电耗2286kW•h/t，与国外先进水平相差17%～43%。2011年，我国离子膜法制高纯烧碱的蒸汽消耗平均为0.67吨(折标煤95.7千克)。有些厂家未经蒸发而直接按30%液碱出售，而日本的蒸汽消耗只有0.343吨(折标准煤49千克)，综合能耗国内平均水平比国外高31%左右。
盐耗也远高于国外先进水平。国外离子膜法烧碱的盐耗一般在1.5吨以下，国内盐耗一般在1.55～1.60吨，甚至有些厂高达1.67～1.76吨，相差50千克左右。
隐忧三：未来市场不容乐观 据全国氯碱工业信息中心统计，2010年，是国内新建、扩建装置投产的高峰期，预计在原有基础上还会新增产能261万吨；到2011年，扩产高潮稍有降温，但预计还会有合计产能达99万吨的装置投产，若规划中的几个重量级项目现在或稍后开始建设，2011年投产装置规模甚至还将超过2010年。而在新建和扩建装置中，离子膜法装置占绝对优势。
1.3.3发展趋势
分析显示，目前，包括离子膜法装置在内的国内新建和扩建氯碱装置主要有以下特点[7]：
(1) 原有大型企业加紧扩产。2010年，齐鲁石化氯碱厂投产了20万吨／年离子膜烧碱装置，其烧碱年产能力达到46万吨，位居全国首位。2011年，天津大沽化工有限责任公司14万吨／年离子膜烧碱装置投产后，烧碱年产能力也将达到46万吨。到2012年，上海天原的36万吨／年新装置投产后，其烧碱年产规模将达到76万吨，将重居国内首位。据预测，到2012年，天津大沽化工有限责任公司烧碱年产能力也有可能超过50万吨。目前，国内排名第5的巨化股份有限公司电化厂还将有扩建装置投产。
(2)是新建装置中大项目多。如内蒙古亿利化学工业有限公司原规划项目年产规模为50万吨，宁夏西部聚氯乙烯有限公司规划项目年产规模为30万吨，陕西金泰氯碱化工有限公司规划项目年产规模为30万吨，三友集团氯碱有限责任公司规划项目年产规模为30万吨。
(3)原厂搬迁后装置规模大多扩大。随着国内城市建设速度加快，部分氯碱企业距离市区、居民生活区越来越近，已威胁到周围居民的人身安全，需要迁址重建。这一问题在江苏省显得尤为严重。江苏省有9～10家氯碱企业需要搬迁或正在搬迁，搬迁后的装置年产规模大多定为20万～50万吨。其他省份的一些氯碱厂目前也面临搬迁问题，而且也计划在搬迁时扩大规模。
(4)原料丰富的地区新建装置。这一现象在山东省尤为突出。山东省盐业资源丰富，电力充足，建氯碱装置有明显的原料优势。据不完全统计，目前，山东省29家企业的氯碱年产能力合计达319．5万吨，2010年至2011年有30万吨／年扩建装置投产。除此之外，在2011年至2012年，预计山东省还将有5家企业（合计年产规模37万吨）加入到氯碱行业。我国西部地区有丰富的煤炭、石灰石、天然气等资源，一批大规模氯碱项目正在建设或筹建，其中包括内蒙古亿利化学、宁夏西部聚氯乙烯、山西阳煤集团、陕西金泰、内蒙古晨宏力、内蒙古吉兰太等。
(5)下游产品市场广阔的地区建氯碱厂。这点值得其他氯碱企业关注。如电解铝是烧碱的主要下游产品之一，铝资源丰富的河南、广西均有新的氯碱装置正在建设中。由于烧碱市场的区域特征明显，这些装置的投产将对周边地区的原氯碱企业带来冲击。
根据目前我国烧碱消费水平和氯碱装置的现状，金属阳极隔膜法电解槽和离子膜法电解槽将会在今后较长时间共存(少则10年，多则20多年)。因为我国大部分DSA槽目前仍占有主导地位，而且扩张式金属阳极隔膜法电解槽具有相当的先进水平和竞争力，企图短期内全部用离子膜槽转换或淘汰DSA槽是不现实的，也是极大的浪费。在目前国内市场消费情况下，除合成纤维、医药、试剂、水处理和石油化工等部门外，多数用户如造纸、肥皂、冶金、玻璃、化学品等行业在考虑生产成本的同时，只要隔膜法烧碱能满足使用要求，没有必要使用离子膜法烧碱。目前离子膜法烧碱产能完全能满足国内对高纯碱的需求，随着电解技术进步和创新发展，未来几年即将问世并可商品化的更加先进的氧(空气)阴极离子膜法烧碱，吨碱电耗只有1600千瓦时，对我国目前采用的活性阴极离子膜法烧碱的企业将是严峻的挑战。 专家建议，国家要高度重视，下大力量自主研发或花费大量外汇直接引进国外先进制膜生产技术和装置，组织强大的科技力量，加大资金投入，对树脂合成、制膜工艺、膜表面处理、电槽考核和工业性试验等进行一条龙攻关，尽快实现我国氯碱生产用离子交换膜的国产化、规模化生产。据了解，离子交换膜的研发早已列入国家重点科研项目。作为国家“863”计划的重大科技攻关项目——500吨/年全氟离子交换树脂和离子膜项目已在山东东岳国际氟硅材料工业园动工建设，这将对我国氯碱行业产生重大影响，使我国成为继美国、日本之后的第3个能够生产全氟离子交换膜的国家[8]。
国家应实施总量控制，在我国未掌握制膜技术之前，根据国内实际情况，适时适度发展离子膜法烧碱。对于用来淘汰落后的石墨阳极和固定盒式金属阳极隔膜法电解装置的离子膜法烧碱项目应予以大力支持，对于国家重点新建大型离子膜法烧碱项目，必须采用先进的离子膜法电解技术，以增强国际市场竞争力，提升我国氯碱工业的技术水平。同时，专家建议，我国今后新建、扩建离子膜法烧碱装置应由以国外引进为主逐步转向以国产化为主[9]。

第2章 反应原理
2.1离子膜电解槽电解反应的基本原理
离子膜电解槽电解反应的基本原理是将电能转换为化学能，将盐水电解，生成NaOH、Cl2、H2，如图2-1所示，在离子膜电解槽阳极室(图示左侧)，盐水在离子膜电解槽中电离成Na+和Cl－，其中Na+在