东岳集团氯碱离子膜实现国产化

离子膜法生产氯碱技术基本知识

1.概述 1.1离子交换膜法制烧碱的原理 1、离子交换膜电解槽的构成 离子交换膜电解槽：主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成。每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。电极均为网状，可增大反应接触面积，阳极表面的特殊处理是考虑阳极产物Cl2的强腐蚀性。 2、离子交换膜工作原理 离子交换膜法制烧碱名称的由来，主要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。 1.2离子交换膜法制烧碱生产工段简介 离子交换膜法制烧碱生产由5个工段组成： （1）化盐工段（2）电解工段（3）氯氢处理工段（4）固碱工段。 ★化盐工段 主要进行化盐及盐水的初级处理，为电解工段提供所需要的饱和食盐水。 ★离子膜工段 电解二次精制盐水，生产烧碱、氢气和氯气。 ★氯氢处理工段 主要是对从电解槽出来的氢气，氯气进行冷却，干燥处理，为后续生产做准备。 ★固碱工段 将电解工段的氢氧化钠电解液,经预热后，送入蒸发器深缩，再由片碱机生产固碱，

2.化盐工段 2.1化盐工段工艺原理 将固体原盐(或搭配部分盐卤水)与蒸发工段送来的回收盐水、洗盐泥回收的淡盐水，按比例掺和、加热溶解成含氯化钠的饱和水溶液，同时按原盐中杂质含量连续加入适量的精制剂(氢氧化钠、碳酸钠和氯化钡等)，使盐水中钙、镁、硫酸根等杂质离子分别生成难溶的沉淀物，然后加入助沉剂(聚丙烯酸钠等)。经过澄清、砂滤得到一次盐水，一次盐水经中和、过滤、树脂吸咐等步骤制得质量合格的精盐水，按需要源源不断地输送给电解工段。一般1t碱需要1.5t盐（理论比例为1：1.462）。 基本化学方程式： CaCl2+NaCO3=CaCO3+2NaCl CaSO4+Na2C03=CaC03+2Na2SO4 MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCl 2.2化盐工段主要工艺指标 入槽盐水含NaCl≥315g／L 盐水过碱量 NaOH 0.07～0.15 g/L Na2CO 3 0.25～0.35 g／L 盐水中钙、镁总量≤2×10-9g／L 盐水中硫酸根含量≤5g／L 澄清桶入口盐水温度 l与4季度48士3℃ 2与3季度50±3℃入槽盐水铵含量无机铵≤1mg／L 总铵≤4mg/L 盐水透明度≥900mm(十字观察法) 排放盐泥中含NaCI≤8g／L 入槽盐水pH控制值 8～10(微碱性盐水入槽) 约7(中性盐水入槽) 约4(酸性盐水入槽) 烟道气制纯碱中含NaOH ≤3g／L

离子膜法氯碱技术基本知识

离子膜法氯碱技术基本知识 山东东都农药厂 焦永秋 2011-2-26

1.概述 1.1离子交换膜法制烧碱的原理 1、离子交换膜电解槽的构成 离子交换膜电解槽：主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成。每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。电极均为网状，可增大反应接触面积，阳极表面的特殊处理是考虑阳极产物Cl2的强腐蚀性。 2、离子交换膜工作原理 离子交换膜法制烧碱名称的由来，主要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。 1.2离子交换膜法制烧碱生产工段简介 离子交换膜法制烧碱生产由5个工段组成： （1）化盐工段（2）电解工段（3）氯氢处理工段（4）固碱工段。 ★化盐工段 主要进行化盐及盐水的初级处理，为电解工段提供所需要的饱和食盐水。 ★离子膜工段 电解二次精制盐水，生产烧碱、氢气和氯气。 ★氯氢处理工段 主要是对从电解槽出来的氢气，氯气进行冷却，干燥处理，为后续生产做准备。 ★固碱工段 将电解工段的氢氧化钠电解液,经预热后，送入蒸发器深缩，再由片碱机生产固碱，

2.化盐工段 2.1化盐工段工艺原理 将固体原盐(或搭配部分盐卤水)与蒸发工段送来的回收盐水、洗盐泥回收的淡盐水，按比例掺和、加热溶解成含氯化钠的饱和水溶液，同时按原盐中杂质含量连续加入适量的精制剂(氢氧化钠、碳酸钠和氯化钡等)，使盐水中钙、镁、硫酸根等杂质离子分别生成难溶的沉淀物，然后加入助沉剂(聚丙烯酸钠等)。经过澄清、砂滤得到一次盐水，一次盐水经中和、过滤、树脂吸咐等步骤制得质量合格的精盐水，按需要源源不断地输送给电解工段。一般1t碱需要1.5t盐（理论比例为1：1.462）。 基本化学方程式： CaCl2+NaCO3=CaCO3+2NaCl CaSO4+Na2C03=CaC03+2Na2SO4 MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2+2NaCl FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl Na2SO4+BaCl2=BaSO4+2NaCl 2.2化盐工段主要工艺指标 入槽盐水含NaCl≥315g／L 盐水过碱量 NaOH 0.07～0.15 g/L Na2CO 3 0.25～0.35 g／L 盐水中钙、镁总量≤2×10-9g／L 盐水中硫酸根含量≤5g／L 澄清桶入口盐水温度 l与4季度48士3℃ 2与3季度50±3℃入槽盐水铵含量无机铵≤1mg／L 总铵≤4mg/L 盐水透明度≥900mm(十字观察法) 排放盐泥中含NaCI≤8g／L 入槽盐水pH控制值 8～10(微碱性盐水入槽) 约7(中性盐水入槽) 约4(酸性盐水入槽) 烟道气制纯碱中含NaOH ≤3g／L

氯碱企业离子膜电解槽新产品开发研究

氯碱企业离子膜电解槽新产品开发研究 摘要：本文主要介绍了氯碱企业离子膜电解槽使用情况，分析了利用氯碱企业现有离子膜电解槽适合进行开发的几种新产品。 关键词：氯碱；离子膜；电解槽；新产品 目前，氯碱企业大多采用离子膜电解槽生产烧碱，主要使用日本旭化成电解槽、旭硝子电解槽和氯工程电解槽。现以年产10万吨烧碱装置日本旭化成电解槽为例，讲述离子膜电解槽的使用情况，及以现有离子膜电解槽适合开发的几种新产品，主要有四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、丁二酸、聚苯硫醚、氯化石蜡、对氨基苯酚和香兰素等新产品。 一、离子膜电解槽使用情况 我公司离子膜电解槽共有4台，每台有164个复极单元槽框，运行已有3年之久，目前，运行稳定，电流稳定在13.5KA，电压稳定在515.12V，槽温86℃左右，气相压差4KPa，每小时产碱13.5吨左右，液氯10.2吨左右，高纯盐酸4吨左右。 二、新产品开发 为了提高公司生产效益，调整产品结构，拉大产业链条，经多方调查，结合公司电解槽实际情况，发现适合开发的新产品主要有四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、丁二酸、聚苯硫醚、氯化石蜡、对氨基苯酚和香兰素等新产品。 1.四甲基氢氧化铵 1.1 物理化学性质 简称TMAH，无色结晶（常含三、五等结晶水），极易吸潮，有一定的氨气味，具有强碱性，在空气中能迅速吸收二氧化碳，形成碳酸盐为有机强碱，具有较强的腐蚀性。通常制10%、25%的水溶液，含5分子结晶水的四甲基氢氧化铵为无色潮解性针状结晶，熔点63℃，沸点120℃，加热到沸点时易分解成三甲胺和甲醇，比重1.00（25/4℃）。 1.2 生产方法 离子膜电解法是将电解和离子膜结合在一起，得到高纯度的TMAH，能够满足电子工业的应用要求。具体应用时，此方法根据所选用的阳离子膜或阴离子膜以及用离子膜的数量，选用不同的电解槽。应用一张离子膜的电解槽称为两室一膜电解槽，应用一张阳离子膜和一张离子阴膜的电解槽称为三室两膜电解槽，要得到纯度更高的TMAH溶液可以再增加阴阳膜的数量。

离子膜法生产氯碱操作规程

离子膜法生产氯碱操作规程 山东东都农药厂 焦永秋 2011-2-26

1.概述 1.1离子交换膜法制烧碱的原理 1、离子交换膜电解槽的构成 离子交换膜电解槽：主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成。每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。电极均为网状，可增大反应接触面积，阳极表面的特殊处理是考虑阳极产物Cl2的强腐蚀性。 2、离子交换膜工作原理 离子交换膜法制烧碱名称的由来，主要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。 1.2离子交换膜法制烧碱生产工段简介 离子交换膜法制烧碱生产由5个工段组成： （1）化盐工段（2）电解工段（3）氯氢处理工段（4）固碱工段。 ★化盐工段 主要进行化盐及盐水的初级处理，为电解工段提供所需要的饱和食盐水。 ★电解工段 电解二次精制盐水，生产烧碱、氢气和氯气。 ★氯氢处理工段 主要是对从电解槽出来的氢气，氯气进行冷却，干燥处理，为后续生产做准备。 ★固碱工段 将电解工段的氢氧化钠电解液,经预热后，送入蒸发器浓缩，再由片碱机生产固碱， 2.化盐工段

2.1化盐工段工艺原理 将固体原盐(或搭配部分盐卤水)与蒸发工段送来的回收盐水、洗盐泥回收的淡盐水，按比例掺和、加热溶解成含氯化钠的饱和水溶液，同时按原盐中杂质含量连续加入适量的精制剂(氢氧化钠、碳酸钠和氯化钡等)，使盐水中钙、镁、硫酸根等杂质离子分别生成难溶的沉淀物，然后加入助沉剂(聚丙烯酸钠等)。经过澄清、砂滤得到一次盐水，一次盐水经中和、过滤、树脂吸咐等步骤制得质量合格的精盐水，按需要源源不断地输送给电解工段。一般1t碱需要1.5t盐（理论比例为1：1.462）。 基本化学方程式： CaCl2+NaCO3=CaCO3↓+2NaCl CaSO4+Na2C03=CaC03↓+2Na2SO4 MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl Na2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2NaCl 2.2化盐工段主要工艺指标

离子膜法氯碱技术的发展及建议

离子膜法氯碱技术的发展及建议 吴楼涛 李永刚 (中国石化江汉油田分公司,潜江433121) 摘 要 离子膜法氯碱生产具有产品质量高、能耗低、投资省等优点,近十多年来在国内外得到了快速发展。文中介绍了离子膜法氯碱生产技术的发展情况,展望了电解槽和离子膜的发展趋势,对中国离子膜制碱技术的研究开发提出了建议。 关键词 离子膜,氯碱技术,发展,建议 中图分类号 T Q 114 文献标识码 A 文章编号 1000-6613(2003)08-0876-05 离子膜法制氯碱即利用离子交换膜作隔膜采用电解法生产烧碱和氯气、氢气的简称,也称为离子交换膜法制氯碱。它与传统的水银法和隔膜法制碱比较,主要具有如下优点。 (1)烧碱质量高 成品烧碱含盐30~50mg/kg,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,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3200kW h 节省950kW h [1]。 (3)投资省 离子膜法氯碱生产比水银法制碱节省投资10%~15%,比石棉隔膜法制碱节省投资15%~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。 该法自20世纪70年代末工业化以来得到了快速发展,是当今国际上最先进的氯碱生产技术。近十多年来,中国离子膜法氯碱生产通过成套技术引进、消化吸收和推广应用,不仅替代了可能带来汞污染的水银法制碱,而且替代了部分早期建设的老化了的隔膜法制碱装置,满足了国内对高品质烧碱的要求。 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,给离子膜法氯碱生产注入了新的活力。本文作者在介绍离子膜法制氯碱发展历程和发展方向的基础上,对中国离子膜法氯碱生产技术的发展提出了建议。 1 离子膜法氯碱生产的发展概况 1 1 世界发展概况 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 Kasei)公司首次将离子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的成套的膜法氯碱生产技术。它们是日本的旭化成、旭硝子(Asahi Glass )、氯工程(Chlorine Engineering Company )、德山曹达(DS),美国的西方化学(Oxy chem ),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,离子膜法烧碱占世界烧碱总产量的比例也不断上升。1987年,离子膜法烧碱占世界烧碱总产量的10%,1990年上升到18%,1993年达到23 6%,1997年达到30%。预计到2005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,1995年的离子膜法烧碱已经占该地区全部烧碱总产量的67 5%。1999年日本几乎全部的烧碱都是 收稿日期 2002-10-09;修改稿日期 2003-05-18。 第一作者简介 吴楼涛(1960 ),男,高级工程师,从事技术和管理工作。电话025-*******。 876 2003年第22卷第8期 化 工 进 展 CHEM ICA L I NDU ST RY A ND ENG IN EERIN G PR OGRESS

关于我国氯碱工业离子膜发展建议

关于我国氯碱工业离子膜发展建议 1995年，我国烧碱产量为496万吨，仅次于美国，居世界第二位，其中离子膜法烧碱产量为56万吨，占烧碱总量的11．1 ％。据中国氯碱协会预测，到2000年，我国烧碱产量将达696万吨，其中离子膜法烧碱将达166万吨，占烧碱总量的23·85％。1995年消耗离子膜6458．7m2，耗外汇548．99万美元。预计2000年消耗离子膜19145．3m2，需用外汇1627．4万美元。如果按全氟离子膜每年涨价3％～5％因素计，用汇量还将增加。考虑到国际不可预测因素，一但进口阻断，我国的百万吨级的离子膜电槽将全部停运，这将造成对国民经济灾难性的影响。因此关系到我国氯碱工业的全氟离子交换膜何去何从，引起有关方面极大关注。 一、氯碱工业离子交换膜的发展历程 （一）世界主要公司离子交换膜研究状况 世界上现有3家主要公司生产全氟离子交换膜，即：美国杜邦公司、日本旭硝子公司和旭化成公司。它们的离子交换膜产品均为四氟纤维增强的全氟磺酸、全氟羧酸树脂复合膜，只是在膜结构设计上略有差异。 1．美国杜邦公司全氟离子交换膜。美国1966年开发出具有良好化学稳定性、用于燃料电池的全氟磺酸离子交换膜NAFION膜。1981年，杜邦公司与日本旭硝子公司交换全氟离子交换膜专利许可证，即美国杜邦公司用全氟磺酸离子交换技术换取了日本旭硝子公司的全氟羧酸离子交换膜技术，从而相得益彰，使杜邦公司的全氟离子交换膜真正进入氯碱工业大规模应用的时代。Nafion900系列全氟磺酸与全氟羧酸高性能复合膜具有高电流效率、较低的膜电阻、膜的耐久性良好等优点，适于较高浓度碱的生产。目前，已得到广泛应用，已推广到包括我国的30多个国家、150多个工厂。 杜邦公司全氟离子交换膜起始电流效率很高，有的高达97％，运转3～4年其电流效率仍可保持在95％以上，膜的机械强度高，但槽电压比旭硝子、旭化成膜略高（同一槽型比较）。因此，杜邦膜今后改进的重点是如何进一步降低膜电压，此外，在抗杂质污染膜的开发方面尚有大量工作要做。 2．旭硝子公司的全氟离子交换膜。旭硝子作为日本主要两家生产有机氟化物的公司之一，在已实现了各种氟化学品研究开发及生产的基础上，1974年开始深入地进行了生产氯碱用的全氟离子交换膜的开发工作。1975年，由羧酸型全氟聚合物制备的高性能离子交换膜开发成功，同年制备该种离子膜的中试工厂投产。1978年开始了名为FIEMION离子膜电解槽的开发。1978年工业FIEMION氯碱电解装置也投产运行。1978～1979年，旭硝子公司先后试制生产了F1emion一230、250、330、430膜。1981年9月与杜邦公司交换离子膜专利许可证，同年11月高性能F1emion DX膜实现工业生产，并用FIEMION DX膜装备了AZEC新型电解系统（窄极距电槽），这标志旭硝子公司全氟离子交换膜取得了极大的成功。1982年以来相继开发成功F1emion一700系列和800系列膜，又经改型制成Flemion723、725、733、753等多种牌号膜。 FLEMION DX753是具有羧酸基团层压的离子膜，电化学性能均匀，有亲水性的表面涂敷了耐腐蚀和非异电性的无机化合物，更适于窄极距电解槽（如AZEC），另外，还在本体聚合物中加入特殊纤维，使离子膜强度增强。 旭硝子公司当前最新产品有；F795、893、865、892以及FX50。F795为高低交换容量的全氟按酸复合膜，F一893为全氟竣酸与全氟磺酸复合膜，二者均用在AZECF2槽上，F865为大型电槽用膜；F892为全氟羧酸与全氟磺酸复合膜；FX-50为生产50％高浓度烧碱用膜。此外，磺酸／羧酸双层复合膜已多有问世。