化学工业分析之烧碱生产过程分析

水银法
苛化法
% 隔膜法
优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品 优等品 一等品 合格品
氢氧化钠 ≥
99.5
99.5
99.0
97.0
97.0
96.0
96.0
96.0
95.0
碳酸钠 ≤
0.40
0.45
0.90
1.5
1.7
2.5
1.3
1.4
1.6
10
12.3 烧碱生产过程分析
表12-3工业用液体氢氧化钠技术标准
4
水银法的优点是生产的碱液浓度大，纯度高， 可以直接利用。
缺点是槽电压高，浪费能源，电解槽及汞的 价格高，水银（即汞，易挥发，有剧毒）对环境 有严重的污染。
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离子膜电解食盐法，是用阳离子交换膜将电 解槽隔成阳极室和阴极室。这层膜只允许钠离子 穿透，而对氢氧根离子起阻止作用，另外还能阻 止氯化钠的扩散。食盐溶液在电场作用下，钠离 子经过膜的传递至阴极侧与氢氧根离子生成氢氧 化钠，而带负电的氯离子被隔离在阳极室。从而 达到生产低盐、高纯、高浓度氢氧化钠产品，同 时得到联产氯和氢气的目的，反应为
2
离子膜法烧碱工艺是用阳离子交换膜隔离 阳极和阴极，对离子的隔离效果好，电流效率 高。
此技术与传统的烧碱生产技术相比，具有 能耗低、产品纯度高、产品应用领域宽、无三 废污染、生产灵活性好，建设投资低等技术特 点，被称为氯碱工业的一个重大突破，是氯碱 工业的发展方向。
3
隔膜法1893年成功生产出商品碱。 用多孔渗透膜材料作隔层,把阴阳极产物分开。 此法生产效率低,产品质量差,另外隔膜多为石棉 膜,对人体及环境有很大危害,所以近年来随先进 工艺的引进,已基本被淘汰。
采用电解法制烧碱始于1890年隔膜法和水银法几乎差不多同时发明隔膜法以多孔隔膜将阴阳两极隔开水银法以生成钠汞齐的方法使氯气分开使阳极产生的氯气与阴极产生的氢气和氢氧化钠分开不致发生爆炸和生成次氯酸钠
12.3 烧碱生产过程分析
12.3.1 烧碱的生产工艺 12.3.2 氯气的分析 12.3.3 产品分析
1
烧碱的生产有着悠久的历史，早在中世纪就 发明了以纯碱和石灰为原料制取NaOH的方法即 苛化法：
Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3 苛化过程需要加热，因此就将NaOH称为烧碱， 以别于天然碱（Na2CO3）。 采用电解法制烧碱始于1890年，隔膜法和水 银法几乎差不多同时发明，隔膜法以多孔隔膜将 阴阳两极隔开，水银法以生成钠汞齐的方法使氯 气分开，使阳极产生的氯气与阴极产生的氢气和 氢氧化钠分开，不致发生爆炸和生成次氯酸钠。
Na2CO3+BaCl2=BaCO3+2NaCl NaOH+HCl=NaCl+H2O
12
12.3.3 产品分析
(2)氯化钠含量的测定 在pH=2~3的溶液中，以二苯偶氮碳酰肼作指 示剂，用硝酸汞标准滴定溶液滴定试样溶液中的 氯离子，根据消耗硝酸汞标准滴定溶液的量计算 试样中氯化钠的含量。
13
12.3.3 产品分析
%
项目
水银法
优等 品
一等 品
合格 品
氢氧化钠 ≥
碳酸钠 ≤
氯化钠 ≤
三氧化二铁≤
钙镁总含量(以Ca 计) ≤
二氧化硅 ≤
汞
≤
45.0 0.25 0.03 0.002
0.005
0.01 0.001
45.0 0.30 0.04 0.003
0.006
0.02 0.002
42.0 0.35 0.05 0.004
2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑
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氯气纯度的分析采用气体吸收体积法进行测 量。
取一定体积的氯气样品,用碘化钾溶液吸收氯 气，测量残余的气体体积。
根据残余气体体积和试样体积，计算试样中 氯气的体积百分比.
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试样通过已称量的五氧化二磷吸收管，吸收 其中水分，用已称量的氢氧化钠溶液吸收氯气， 分别称量吸收管和吸收瓶，根据它们与各自测定 前的质量差，计算样品的水分含量。
—
—
—
—
—
—
—
0.50 0.55 0.60
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
型 合格
品 30.0 0.6 5.0 0.01
—
— —
11
12.3.3 产品分析
(1)氢氧化钠和碳酸钠含量的测定 烧碱试样中先加入氯化钡，将碳酸钠转化为碳酸钡沉淀， 然后以酚酞为指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定至终点。 根据盐酸溶液消耗的量计算氢氧化钠的含量。 另取一份试样溶液，以溴甲酚绿-甲基红混合指示剂为 指示剂，用盐酸标准滴定溶液滴定至终点，测得氢氧化钠 和碳酸钠总和，再减去氢氧化钠含量，则可测得碳酸钠含 量。
(3)铁含量的测定 用盐酸羟胺将试样溶液中Fe3+还原成Fe2+，在 缓冲溶液 (pH=5～6) 体系中，二价铁离子与邻菲啰 啉反应生成橙色配合物，对此配合物在波长510nm 下测定其吸光度，用标准曲线法计算试样中的铁含 量。 4Fe3++2NH2OH=4Fe2++N2O+H2O+4H+
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0.007
0.02 0.003
指
标
苛化法
Байду номын сангаас
隔膜法
Ⅰ
型
Ⅱ
优等品
一 等 品
合格 品
优等 品
一等 品
合格 品
一等 品
45.0 45.0 42.0 42.0 42.0 42.0 30.0
1.0
1.1 1.5
0.3
0.4
0.6
0.4
0.70 0.80 1.00
1.6
1.8
2.0
4.7
0.02 0.02 0.03 0.004 0.007 0.01 0.005
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将氯气通入浓盐酸溶液，三氯化氮转变为氯 化铵，然后与纳氏试剂显色反应，用分光光度计 测定吸光度，用标准曲线法计算三氯化氮的含量。
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12.3.3 产品分析
工业用固体氢氧化钠应符合GB 209-1993的规定 工业用液体氢氧化钠应符合GB 209-1993的规定
项目
指
标
表12-2工业用固体氢氧化钠技术标准