氯碱工业流程图
氯碱工业的流程和原理
氯碱工业的流程和原理宝子们，今天咱们来唠唠氯碱工业，这可真是化学世界里一个超级有趣又超级重要的存在呢！咱先来说说氯碱工业是干啥的吧。
简单来讲，它就是从食盐（氯化钠）这个咱们厨房常见的东西出发，生产出氯气、氢气和氢氧化钠这三种超有用的东西。
这就像是把一个很普通的小物件，经过一系列魔法般的操作，变成了三个超厉害的魔法道具一样神奇。
那这个过程的原理是啥呢？这就涉及到电解这个神奇的操作啦。
想象一下，有一个大池子，就像游泳池一样（当然啦，里面的东西可不一样），这个池子里面装满了饱和的食盐水。
这时候呢，我们把两根电极插到这个盐水里，就像把两根魔法棒插到魔法池子里一样。
一根电极是阳极，在阳极发生的事情可有趣了。
氯化钠里的氯离子就像一群调皮的小娃娃，它们在阳极失去电子，变成氯气跑出来啦。
氯气可是个很有个性的家伙，它是黄绿色的，还有一股特殊的气味，就像一个特别的小怪兽。
这个反应的方程式是2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl₂↑。
你看，原本老老实实待在盐里的氯离子，就这么变成了一种全新的物质。
而在阴极呢，又有另外一番景象。
水里面的氢离子就像一群急性子的小精灵，它们在阴极得到电子，变成氢气冒出来了。
这个反应方程式是2H₂O + 2e⁻ = H₂↑+ 2OH⁻。
同时呢，因为氢离子变成氢气跑掉了，剩下的氢氧根离子就越来越多，这就相当于在这个池子里慢慢制造出了氢氧化钠。
氢氧化钠可是个很厉害的碱呢，在生活和工业上用处可大了。
再来说说这个氯碱工业的流程。
首先得把粗盐进行精制。
粗盐里面可不光是氯化钠，还有好多杂质，像泥沙啊、氯化钙啊、氯化镁之类的。
就像我们买的水果，表面可能有泥，里面可能有籽一样，得把这些杂质去掉。
要先把粗盐溶解在水里，然后通过过滤把泥沙这些不溶性的杂质去掉。
接着呢，要加入一些化学试剂，把钙离子和镁离子变成沉淀除掉，就像把调皮捣蛋的小坏蛋抓住关起来一样。
精制后的饱和食盐水就可以进入电解槽啦。
在电解槽里，就像我们前面说的，在电极的作用下，发生神奇的化学反应，产生氯气、氢气和氢氧化钠。
氯碱工业中隔膜法生产流程图
2020/11/22
氯碱工业中隔膜法生产流程图
如蓄电池、干电池、锂电池、氧化银电
池等电池，它们的基本原理都是将化学能转 变为电能。
铜-锌电池
韦斯顿标准电池
氯碱工业中隔膜法生产流程图
许多有色金属以及稀有金属的冶炼和精 炼基本上都采用电解方法。
电解装置示意图
氯碱工业中隔膜法生产流程图
第二类导体(离子导体)：如电解质溶 液或熔融的电解质等。它依靠离子的定向 (即离子的定向迁移)而导电。当温度升高 时，由于溶液的粘度降低，离子运动速度 加快，在水溶液中离子水化作用减弱等原 因，导电能力增强。
氯碱工业中隔膜法生产流程图
5. 电极反应、电池反应
电极反应：在电极上进行电子得(失)的氧 化还原反应
B.
正离子迁移的电量Q+ 负离子迁移的电量Q-
=
正离子运动速率+ 负离子运动速率-
=
正离子迁出阳极区的物质的量n+ 负离子迁出阴极区的物质的量n-
=
正离子迁入阴极区的物质的量n+ 负离子迁入阳极区的物质的量n-
氯碱工业中隔膜法生产流程图
2. 离子的迁移数t
(1) 定义：某种离子的迁移电量与通过溶液的 总电量之比称为该离子的迁移数。 (2) 数学式
按法拉第定律计算所需理论电量
电流效率 =
100%
实际所需消耗电量
电极上实际产物质量
=
100%
按法拉第定律计算应获得的产物质量
氯碱工业中隔膜法生产流程图
9. 电量计
电量计(库仑计)是测量电路中通过电 量的一种装置。其原理是法拉第定律。将 电量计串连到电路上，根据通电后电量计 中电极反应的物质的量求出所通过的电量。
氯碱工艺(PPT)
2Fe+3Cl2 点燃 2FeCl3(棕色的烟) 在有水存在时，金属氯化物会水解生成盐酸，加速管道腐蚀，所以氯气在干燥
之前不能使用铁质材料。
（3）氯气与氢气反应
氢气在氯气中燃烧或受到光照生成氯化氢气体
（4）氯气与碱溶液反应
Cl2＋2NaOH
NaCl＋NaClO＋H2O
前言
3. 氯气 用途：主要下游产品
在无水的条件下，电石在氢气流中加热至2200℃以上时，有相当量的 乙炔和金属钙生成(CaC2+H2=Ca+C2H2)。干燥的氧气在高温下氧化碳化钙而 生成碳酸钙(CaC2+O2=CaCO3+CO)。粉状电石与氮气在加热条件下反应生成 氰氨化钙（CaC2+N2=CaCN2+C）。除此之外，氯、溴、硫、氨、磷、氯化氢 和乙醇等等物质在一定条件下均能与电石发生化学反应，生成相应的化学 物质。
前言
3. 氯气
分子式：Cl2，分子量：71。 黄绿色带有刺激性气味的气体，属有毒气体。相对密度（空气=1）2.48，相对
密 度 （ 水 =1 ） 1.47 ， 沸 点 -34.5℃ ， 熔 点 -101℃ ， 饱 和 蒸 气 压 506.62kPa （10.3℃）；临界温度144℃，临界压力7.71MPa。本品略溶于水，易溶于 碱液，遇水时有腐蚀性。 氯气是一种有毒气体，它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里， 生成次氯酸和盐酸，对上呼吸道黏膜造成有害的影响：次氯酸使组织受到 强烈的氧化；盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀，使呼吸道黏膜浮肿，大量分泌 黏液，造成呼吸困难，所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。症状 重时，会发生肺水肿，使循环作用困难而致死亡。由食道进入人体的氯气 会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻。氯气在生产区允许浓度1mg/m3。
氯碱工业中隔膜法生产流程图共155页PPT
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走
氯碱生产工艺流程 (1)
重大事故发生后应急处理预案
1.事故报警：
当发生突发性危险化学品泄漏或火灾爆炸事故时，现场人员应在保护好自身安全的情况下，及时确认事故发生的部位，并向当班主任报告，逐级报告各有关部门。
报警过程中应着重说明事故发生的地点、时间、泄漏的化学品名称及泄漏量、事故性质、危险程度及有无人员伤亡及报警者姓名和联系电话。
6
3#Ⅰ效蒸发器
DN2600×17500
1台
T﹤153
7
3#Ⅱ效蒸发器
1台
8
3#Ⅲ效蒸发器
1台
4
盐酸炉
1台
5
氨压机
S8-12.5
7台
85000千大卡
-30℃
6
液氯贮槽
DN2000×6289
4台
TW-25—35℃
7
氨贮槽
ZA-1.5
2台
V=1.5m3
TW:50℃
8
汽化器
DN1000×2420
2台
9
液氯钢瓶
漂液工艺流程图：
来自液氯的尾氯残碱：5—10g/L
有效氯：4.5—5%
来自氯处理残氯
工业水网
推车运输
9.蒸发工艺流程简述：
电解液经两台串联的螺旋板式换热器预热至90℃—100℃，进入Ⅰ效蒸发器，料液靠压差过料到Ⅱ效蒸发器强制循环浓缩，然后由Ⅱ效采盐泵送至Ⅱ效旋液分离器采盐，盐泥流入盐泥高位槽，Ⅱ效旋液分离器顶部清液，当过料时送至Ⅲ效，不过料时回流至Ⅱ效，碱液在Ⅲ效蒸发器中强制循环浓缩至30%或42%，由Ⅲ效采盐泵送至Ⅲ旋液分离器采盐，盐泥入盐泥高位槽，顶部清液，当出料时送至出碱桶，当浓度不合格时回流入Ⅲ效蒸发器中。
双级制冷工艺流程简图:
氯碱生产技术
氯碱生产技术概述氯碱工业是生产烧碱、氯气和氢气以及由其衍生系列化工产品的基本化学工业。
其产品广泛用于国民经济各部门，如造纸、纺织、医药、农药、冶金、有色金属工业以及石油化工等部门；对国民经济和国防建设具有重要的作用。
氯碱生产技术是由氯化钠溶液经电解，从阳极产生氯气、阴极得到氢气同时联产氢氧化钠。
为防止电解产物相混，中间用隔膜隔开。
如图1。
立式隔膜电解槽示意图图1立式隔膜电解槽示意图电解槽的阳极和直流电源的正极相联，阴极与负极相联，当电路接通后，电流由正极流向阳极，经NaCl水溶液由阴极返回直流电源的负极，形成电流回路。
同时在电极和溶液界面上，分别进行Cl-离子的氧化反应和H2O分子（或H＋离子）的还原反应。
阳极：2 Cl-－2e→Cl2↑；阴极：2H2O＋2e－→2OH-+ H2↑，结果获得氯气、氢气和在阴极室生成的NaOH溶液。
食盐水溶液的电解反应：2NaCl＋2 H2O→Cl2↑＋H2↑＋2NaOH。
上项反应不能自发进行，必须外界输入电能用电解的方法强制进行，这种有电子参加的化学反应，称为电化学反应，从氯化钠水溶液制Cl2NaOH和H2、的反应，是由电能转变为化学能的过程，称为电解过程。
工业上采用电化学法生产氯气和烧碱始于1890年，我国第一家氯碱厂是上海天原电化厂，1930年正式投产，目前全世界有500多家氯碱公司，总生产能力烧碱6200万吨/年以上，我国电解法烧碱生产企业有250家，生产能力近900万吨/年，仅次于美国，居世界第二位。
⑴我国烧碱产品品种主要有30％、42％、45％、50％的液碱，96％、99％的固碱、片碱及粒碱等。
⑵电解槽的结构与材料，我国目前约70％氯碱企业采用隔膜法金属阳极电解槽，而能耗较低的离子膜法电解技术由于一次投资较大（离子膜依靠进口）仅占30％，但其优质低耗，吨碱节电300度以上，是今后氯碱行业发展的方向。
⑶我国烧碱消费构成情况：表一⑷用氯产品消费构成情况：表二氯碱生产的主要化工原料为氯化钠，同时需供给大容量的直流电源，进行电化学反应而得产品。
氯碱生产工艺(PPT)
高纯酸 洗涤冷却
氯气 洗涤干燥
液氯冰机
Ⅰ 、Ⅱ效蒸发
48碱 Ⅲ效蒸发 片碱
二合一炉
液氯
精乙炔气
工
脱
业水
酸、
合
成
、
净
降 膜
化
吸
收
器
氯化氢
次钠
粗VC气
精馏
粗VC气
冷凝
VCM
汽
提
聚合
回
收 浆料
干燥
PVC
电石工艺——炭材干燥
岗位任务：将含水较高的焦炭、兰炭送入干燥机，
与沸腾炉来的热风换热，除去焦材中的水份，再通过 筛分入仓供后工段使用。
肥皂洗涤剂 农药 医药
涂料香料
建材家具
汽车零件
防冻液
涂料
油墨
电缆护套 橡胶弹性体
前言
4. 氢气
分子式：H2，分子量：2。 无色无臭气体。工业用本品纯度：工业≥98.0%，高纯≥99.999%。熔点： -259.2℃，沸点：-252.8℃，饱和蒸气压：13.3kPa（-257.9℃）。 化学性质：氢气是可燃性气体，与空气或氯气均可形成易燃和易爆的混合 物，其与空气混合爆炸极限为4.1%～74.1%（体积%）；与氯气混合的爆炸极限 为5～87.5% （体积%）；氢氧混合物中，氢的爆炸极限为4.5～95%（体积%）。 用途：石油精炼、电子、食品、化工生产、航天等行业
前言
5. 乙炔
分子式：C2H2，分子量：26。 纯乙炔为无色无味的易燃、有毒气体。而电石制的乙炔因混有硫化氢、磷 化 氢 、 砷 化 氢 , 而 带 有 特 殊 的 臭 味 。 乙 炔 的 沸 点 ： -83.6 ℃ ， 熔 点 （118.656kPa）：-80.8℃ 。
人教版高中化学 教材中涉及的工艺流程问题解析
6．从海水中提取镁的工艺流程
（1）流程图
❖ (2)涉及反应
❖ ①MgSO4＋Ca(OH)2 = Mg(OH)2↓＋CaSO4 ❖ ②Mg(OH)2＋2HCl = MgCl2＋2H2O
❖ ③MgCl2·6H2O+HCl
气=流中 △
MgCl2＋6H2O
❖ ④MgCl2
电=解
熔融
Mg＋Cl2↑
(3)问题探讨
NH3·H2O呈碱性，更容易吸收CO2，得到更多的 NaHCO3；若先通入CO2，得到的HCO浓度小，不 利于NaHCO3的生成。 ❖ ②工业上制备的纯碱中可能混有哪些杂质？ ❖ 【解析】：依据制备反应：NH3＋H2O＋CO2＋ NaCl = NaHCO3↓＋NH4Cl可知混有的杂质为NaCl 和NH4Cl。
分成阳极室、阴极室？ ❖ 【 光 防解照止析时阳】会极发产：生生其爆的一炸氯，， 气防隔与止膜阴阳的极极作产产用生生是的的将氢Cl2氧H与2阴化和极钠Cl产发2隔生生开的反。H应其2生，二成混，次合
氯酸钠影响烧碱的质量。 ❖ ③步骤③制取漂白粉时是将Cl2通入澄清石灰水中吗？ ❖ 【 不解适析合】工业：大不量是生；产原，因应是改澄为清石石灰灰乳水。中Ca(OH)2的含量低，
(3)问题探讨（二）
❖ ④吸收塔中发生的是SO3与水的反应，为什么吸收 SO3气体时用98%的浓硫酸而不用水吸收？
❖ 【解析】：用水吸收SO3易形成硫酸的酸雾，影响 吸收效率。
❖ ⑤硫酸工厂的尾气中含有大量的SO2，写出用氨水 吸收SO2的化学方程式。
❖ 【解析】：SO2＋NH3·H2O =NH4HSO3
5．工业上制纯碱的工艺流程
❖ （1）流程图
❖ (2)涉及反应 ❖ NH3＋H2O＋CO2＋NaCl = NaHCO3↓＋
氯碱工业简介
氯碱工业简介工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。
氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于农业、石油化工、轻工、纺织、建材、电力、冶金、国防军工、食品加工等国民经济各命脉部门，据有关部门测算，1万吨氯碱产品所带动的一次性经济产值在10亿元以上。
我国是世界氯碱生产大国，一直将主要氯碱产品产量及经济指标作为我国国民经济统计和考核的重要指标。
随着国民经济的不断发展，氯碱企业不断满足各行业对氯碱产品的需求，更有力地推动了相关产业的发展，促进了国家现代化建设事业的发展。
氯碱工业中的离子膜生产工艺被公认为目前技术上最先进、经济上最合理的烧碱生产方法。
离子膜烧碱生产工艺包括一次盐水制备、二次盐水制备、电解、淡盐水脱氯等工序，并配套整流、氯氢处理、合成盐酸、次氯酸钠装置。
化学反应式：NaCl + H2O 电解 Na+ + H+ + Cl- + OH-Na+ + OH- NaOH阴极 2H+ + 2e H2阳极 2Cl- - 2e Cl2（1）一次盐水精制精制盐以及精制卤水放至化盐桶内进行溶盐。
来自离子膜电解的部分淡盐水，通过膜法除硝，除去盐水中的部分SO42-，保持系统的SO42-平衡。
处理过的盐水经给料泵送入化盐池。
从化盐池出来的粗盐水在折流板中分别与加入的NaOH、NaClO溶液充分混合后再进入前反应槽，NaOH与Mg2+，生成Mg(OH)2沉淀。
菌藻类及有机物被NaClO 氧化分解为小分子。
前反应槽出来的盐水加入Na2CO3溶液反应，进入后反应槽，生成的CaCO3通过陶瓷膜过滤器除去。
陶瓷膜过滤器截留的滤渣与前面的沉淀物经板框压滤机回收盐水后，盐泥外运。
过滤盐水（NaCl含量310～315g/L）进入过滤精盐水贮槽，经过滤精盐水泵送入二次盐水精制与电解工序。
主要反应如下：除硝反应：BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl除镁反应：MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl除钙反应：CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaClCaSO4+Na2CO3=CaCO3↓+Na2SO4（2）二次盐水、电解、脱氯将过滤精盐水进一步净化和处理，以满足离子膜电解单元对盐水的要求。
高中化学氯碱工业工艺流程
氯碱工业
(1)涉及反应
①2NaCl＋2H2O 电解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
②Cl2＋2NaOH = NaCl＋NaClO＋H2O
③2Cl2＋2Ca(OH)2 = CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
④H2＋Cl2点燃,2HCl
(2)问题探讨
①食盐中含有Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质离子，如何设计实验方案除去这些杂质离子？
②工业上电解食盐水制烧碱时，食盐水为什么必须要精制？
提示：精制食盐水的目的是除去食盐水中的Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质离子，以防Mg2＋与OH－结合生成Mg(OH)2堵塞隔膜电解槽中的隔膜，造成电解失败。
③用惰性电极电解饱和食盐水时，为什么要用隔膜把电解槽分成阳极室、阴极室？
提示：电解时，阳极产生Cl2，阴极产生H2，若无隔膜，二者混合光照时会发生爆炸，隔膜的作用是将H2和Cl2隔开，以防发生危险。
④步骤③制取漂白粉时是将Cl2通入澄清石灰水中吗？
提示：不是；原因是澄清石灰水中Ca(OH)2的含量低，不适合工业大量生产，应改为石灰乳。
氯碱行业烧碱工艺演示
氮气 KV-279
电 解 槽
控制方案介绍
HV-5351 PV-5351B/C
PCV-226 PV-5351A
D-270
HV-5301 PV-5301B PCV-216
D-260
PV-5301A
废氯引风机
氯氢处理岗位
生产任务：对电解产生的高温湿氢气、湿氯气洗涤、冷却、 除雾、干燥，并加压输送
生产原理：高温含水的氯气、氢气通过多段冷却、除雾，减 少水份含量，氯气进一步用干燥剂硫酸吸水干燥，并用压缩 机输送气体到使用单位
Na＋
OH-
OH－离子增多与 Na＋形成烧碱液
H＋得电子 形成氢气
简单电解槽不适合生产原因
1、生产的氢气、氯气容易混合形成爆炸气体
2、生产的烧碱液混合在盐水中得不到纯产品
3、无法实现连续生产
分析：要制得纯的烧碱、氯气、氢气产品， 必须要把电解的阳极、阴极进行分离
阳极
电流方向
阴极
CI-失电子 形成氯气
离子交换膜的原理
离子交换膜
一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过 能力的高分子膜。因一般在应用时主要是利用它的 离子选择透过性，所以也称为离子选择透过性膜。
总结：允许某种符合自己要求的物质通过
电解槽的离子交换膜
电解槽所用的离子膜属于阳离子交换膜
允许阳离子通过，不允许阴离子通过
即阳极带正电的Na＋可以通过膜到阴极去 而带负电阳极的Cl－、阴极的OH－不可以通过
原盐
烧碱、次氯酸钠
压缩空气 三氯化铁
预处理器
化盐桶
粗盐水槽
盐酸
加压溶气罐
碳酸钠 亚硫酸钠
一次盐水储槽
缓冲罐
凯膜过滤器