无机化工生产技术与操作烧碱生产线路选择论证.pptx
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化工工艺学第5章烧碱 ppt课件
Ｖ槽＝ V理＋V过＋ △V液＋ ∑V降
（１）理论分电压（V理）
理论分电压是电解质开始分解时所需要的最低电压。电 解食盐水时，等于阳极析出氯电位与阴极析出氢之差。
计算：能斯脱方程或吉布斯－盖姆荷茨方程
吉布斯－盖姆荷茨方程计算V理 V理=△H/nF+（dF/dT)T
式中 △H－反应热效应，隔膜法和离子膜法电解氯化钠 水溶液时为221.08kJ； T—绝对温度，K； n －电极反应得失电子数； F －法拉第常数（96500C）； dF/dT电动势温度系数，为-0.0004（V/K）
离子交换膜法与隔膜法、水银法相比，离子膜 法具有能耗低、产品质量高、装置占地面积小 、生产能力大及能适应电流波动大、还可根除 石棉、水银对环境的污染等优点。因此，被公 认为氯碱的发展方向。
1.1 氯碱工业及特点
电解食盐水制烧碱同时，可联产氢气和氯气， 氯气有可进一步加工成盐酸、PVC、农药等，这一 工业部门称为氯碱工业。它是电化学工业中规模最 大的部门之一，在国民经济中占有相当重要地位。
（1）原料易得 （2）能源消耗大 （3）氯与碱的平衡 （4）腐蚀和污染严重
第二章 电解制碱原理
2.1 电解过程 电解过程是将电能转化
为化学能的过程。过程不能 自发进行，电解方法强制进 行。溶液中离子产生定向移 动，阴离子向阳极，阳离子 向阴极，发生氧化还原反应 。这种通过电流使电解质水 溶液产生的化学反应称为电 化学反应。
由于磺酸基团具有亲水性，在溶液中膨胀，使膜体
结构变松，形成许多微细弯曲通道。活性基团中的 对离子（Na+)可与水中的Na+进行交换并透过膜，
与阴极室的OH-生成NaOH。同时，活性基团中固定 离子（SO3-）具有排斥Cl-和OH-能力，使他们没法 通过膜，可获得高纯度NaOH。
（１）理论分电压（V理）
理论分电压是电解质开始分解时所需要的最低电压。电 解食盐水时，等于阳极析出氯电位与阴极析出氢之差。
计算：能斯脱方程或吉布斯－盖姆荷茨方程
吉布斯－盖姆荷茨方程计算V理 V理=△H/nF+（dF/dT)T
式中 △H－反应热效应，隔膜法和离子膜法电解氯化钠 水溶液时为221.08kJ； T—绝对温度，K； n －电极反应得失电子数； F －法拉第常数（96500C）； dF/dT电动势温度系数，为-0.0004（V/K）
离子交换膜法与隔膜法、水银法相比，离子膜 法具有能耗低、产品质量高、装置占地面积小 、生产能力大及能适应电流波动大、还可根除 石棉、水银对环境的污染等优点。因此，被公 认为氯碱的发展方向。
1.1 氯碱工业及特点
电解食盐水制烧碱同时，可联产氢气和氯气， 氯气有可进一步加工成盐酸、PVC、农药等，这一 工业部门称为氯碱工业。它是电化学工业中规模最 大的部门之一，在国民经济中占有相当重要地位。
（1）原料易得 （2）能源消耗大 （3）氯与碱的平衡 （4）腐蚀和污染严重
第二章 电解制碱原理
2.1 电解过程 电解过程是将电能转化
为化学能的过程。过程不能 自发进行，电解方法强制进 行。溶液中离子产生定向移 动，阴离子向阳极，阳离子 向阴极，发生氧化还原反应 。这种通过电流使电解质水 溶液产生的化学反应称为电 化学反应。
由于磺酸基团具有亲水性，在溶液中膨胀，使膜体
结构变松，形成许多微细弯曲通道。活性基团中的 对离子（Na+)可与水中的Na+进行交换并透过膜，
与阴极室的OH-生成NaOH。同时，活性基团中固定 离子（SO3-）具有排斥Cl-和OH-能力，使他们没法 通过膜，可获得高纯度NaOH。
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五、解题方法
（1）浏览试题，了解题意：
首先认真将题目从头到尾粗读一遍，初步了解大 意。知道题目是要求分离提纯、除去杂质、制备物质 中的哪一种。
其次，分析题目已知的信息有哪些？需要利用什 么知识解决问题。
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三、知识储备 无机化工工艺流程题是一个综合性试题，
要解决好这类试题，必须储备以下知识：
5.化学计算 在化工生产中，经常涉及到计算产率和纯度的问
题，有时候还涉及氧化还原反应计算问题。
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二、试题特点
通过研究近年来高考中的无机化工工艺流程题， 我们不难发现，这类题具有以下几个特点： 1.试题情景新
无机化工工艺流程题是以化工生产为背景命题， 所以试题涉及的情景和内容基本上都是在化学教材和 正常教学中没有涉及到的内容，每一道题考查的内容 都不完全相同，比较新颖，这符合高考的命题要求， 有利于选拔人才。
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三、知识储备 无机化工工艺流程题是一个综合性试题，
要解决好这类试题，必须储备以下知识：
4.化学反应原理 化学反应原理在化工生产中的应用是必不可少的，
一、试题结构 工艺流程题的结构分题干、流程和问题三
部分： ①题干：一般是简单介绍产品的用途及性
上课用无机化工生产流程图
得糊涂”，如有必要，可对性的分析。
6、先易后难：先回答与工艺流程非密切相关的问题，
解结 由易到难
破解答案
确保易拿的分数先拿，增强答题信心。 7、变换角度：从基本理论、绿色化学观点、经济角 度、安全生产等多角度答题。
8、对棘手问题：不忘尝试从题给信息中寻找答案。
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牵线 首尾呼应 1、对照原料和产品，确定核心反应和核心辅料。
找出主线 2、依核心反应，明确流程主线、支线和除杂任务。
3、以核心辅助原料为准，把流程划分为原料预处理、
核心反应和产品分离提纯三个阶段。
打结 分段剖析
明析细节
4、依箭头指向，分析每一环节中物质流入和流出的 意义、控制反应条件的作用，融通对流程的整体分析。 5、某些暂时琢磨不透的环节，可“跳过去”而“难
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上课用无机化工生产流程图
7、从溶液中得到干燥的晶体或沉淀一般需 要经过哪些基本步骤？
完整的步骤一般包括蒸发浓缩、（冷却）结 晶、过滤、洗涤沉淀、干燥沉淀五个基本步 骤，尤其是涉及沉淀质量的定量测量实验， 则沉淀的洗涤与干燥必不可少。
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上课用无机化工生产流程图
？ 悟悟如何教？ 知识归纳:由点及面，把相关知识串成知识链 如：与沉淀和结晶有关的知识点
2014高考：32题共16分，其中与流程密切相关 的问题为11分，占比69%；非密切相关的5分，占比 31%。
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上课用无机化工生产流程图
“工艺流程题”专题复习的一点感悟
解 决 知 识 问 题
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心理畏惧
解决方 法问题
无从下手
知识 欠缺
认清题型面目 琢磨解题套路
梳理常见考点
专题七无机框图推断和化工生产流程PPT文档142页
掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
专题七无机框图推断和化工生产流程
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
专题七无机框图推断和化工生产流程
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
化工工艺学之无机化工概述课件(ppt 31页)
体，当体系中的每种化学物质各自独立时， 称它们为体系的独立组分。
独立组分数：C = N -（s+r）
C——独立组分数 N——体系中的化学物质种类数 s ——体系中能进行的化学反应数 r ——限制条件数
3.1.1 概述
如N但a在 由2C于NOa存32·C7在HO2下3O-H面、2O三N体个a2系C化中O学3，·反10计应H有2：ON及a2HC2OO3等，5N中a物2C质O3，·HN2=O5、，
4、相律
相律是Gibbs用热力学原理推到出来的，其
数学表达式为：
F=C-P+n 由于影响相平衡的外界因素一般只有温度和
压力，故相律又可写为：
F=C-P+2 当压力和气相都不考虑时，相律可简化为：
F=C-P+1
3.1.1 概述
二、溶解度的表示方法及单位换算
溶解度数据是盐水体系相图绘制的基 础，在相图中应用的浓度可以是wt%、质 量%、mol%、g盐/100g水、mol盐/1000g 水、mol/mol干盐等单位，但不可用g/L、 mol/L等浓度单位，这是因为当溶液混合 时，体积没有加和性。
（1）自M点分别作两条直角 边的垂线，垂足分别为a和b， 则a点处的刻度即为a盐的百分 含量， b点处的刻度即为b盐 的百分含量，水含量可用 100%减去两盐的含量求出。
（2）如已知某一溶液两种盐的 百分含量，则可在两条直角边上 两盐浓度的刻度处引垂线，交点 即为该溶液在相图上的组成点。
3.1.2 二元盐水体系相图及应用
25.85
（g/100g
H2O）
NH4Cl
100
15.86 (17.28
15.86)
独立组分数：C = N -（s+r）
C——独立组分数 N——体系中的化学物质种类数 s ——体系中能进行的化学反应数 r ——限制条件数
3.1.1 概述
如N但a在 由2C于NOa存32·C7在HO2下3O-H面、2O三N体个a2系C化中O学3，·反10计应H有2：ON及a2HC2OO3等，5N中a物2C质O3，·HN2=O5、，
4、相律
相律是Gibbs用热力学原理推到出来的，其
数学表达式为：
F=C-P+n 由于影响相平衡的外界因素一般只有温度和
压力，故相律又可写为：
F=C-P+2 当压力和气相都不考虑时，相律可简化为：
F=C-P+1
3.1.1 概述
二、溶解度的表示方法及单位换算
溶解度数据是盐水体系相图绘制的基 础，在相图中应用的浓度可以是wt%、质 量%、mol%、g盐/100g水、mol盐/1000g 水、mol/mol干盐等单位，但不可用g/L、 mol/L等浓度单位，这是因为当溶液混合 时，体积没有加和性。
（1）自M点分别作两条直角 边的垂线，垂足分别为a和b， 则a点处的刻度即为a盐的百分 含量， b点处的刻度即为b盐 的百分含量，水含量可用 100%减去两盐的含量求出。
（2）如已知某一溶液两种盐的 百分含量，则可在两条直角边上 两盐浓度的刻度处引垂线，交点 即为该溶液在相图上的组成点。
3.1.2 二元盐水体系相图及应用
25.85
（g/100g
H2O）
NH4Cl
100
15.86 (17.28
15.86)
无机化工工艺学 ppt课件
化工工艺学--学习要求
❖ 学习要求：了解上述有代表性的大化工过程 的生产原理、热力学与动力学特征、催化剂 特性、主要设备的结构和特点，掌握其工业 生产方法、工业原理、工艺流程。使学生对 基本化学工业典型过程有深入的了解。
❖ 笔记；作业； ❖ 学习流程示意图（看看）
化工工艺学学习 示意图
第一篇合成氨 目录
无机化工—特点
➢在化学工业中是发展较早的部门，为单元操
作的形成和发展奠定了基础，
➢主要产品多为用途广泛的基本化工原料。 ➢与其他化工产品比较，无机化工产品的产量
较大。
化工生产基本原料简介
❖ 石油、煤、天然气 、农林副产品，各种矿物质 。
❖ 世界能源消耗量： 石油40%、煤27%、天然气23%、核能7%、水 3%。 ❖ 2004年世界石油产量前五位：俄罗斯、沙特、 美国、伊朗、中国。中国石油产量1.75亿吨， 探明储量25亿吨，探明天然气储量1.51亿吨。 ❖ 2004年中国煤炭产量19.8亿吨,居世界第一位。
第一章: 绪论 第二章:固体燃料气化 第三章:一氧化碳变换 第四章:原料气的最终净化 第七章:氨的合成 第八章: 合成氨生产综述
12
第一章 绪 论
一、氨的性质
（一）、物理性质
➢ 标准状态下是无色气体，具有特殊的刺激性臭味。 20℃下将氨气加压0.8MPa时，液化为无色的液体。
三、美国化学工业分类 按美国标准工业分类法
(SIC)
★28 化学品及有关产品
❖ 281 工业无机化学品 ❖ 282 塑料和树脂,合成橡胶,合成纤维和人造纤维 ❖ 283 药品 ❖ 284 肥皂,洗涤剂,清净剂,香料,化妆品及卫生剂 ❖ 285 涂料,清漆,喷漆,瓷漆及有关制品 ❖ 286 工业有机化学品 ❖ 287 农用化学品 ❖ 289 其它化学品
无机化工生产技术与操作培训课程(PPT 42页)
1．制造普通过磷酸钙的化学反应
第二阶段是当硫酸完全消耗以后，生成的磷酸继续分解磷矿而形成磷酸一钙： Ca5(PO4)3F+ 7H3PO4+5H2O → 5Ca（H2PO4）2·H2O +HF↑
在化成室的后期随着分解反应的进行，从溶液中不断析出Ca（H2PO4）2·H2O结晶。 接着还要在仓库堆放7~15天（称为“熟化”），达到规定标准后才能作为产品出厂。
一、普通过磷酸钙生产
过磷酸钙质量的高低是由所含植物能吸收的有效磷（以P2O5表示）的多少来决 定的，有效磷包括水溶性磷和枸溶性磷两部分。水溶性磷包括Ca(H2PO4)2·H2O和游 离磷酸以及Mg(H2PO4)2·H2O，枸溶性磷包括CaH2PO4·2H2O、MgH2PO4·3H2O以及FePO4 和Al PO4。过磷酸钙的质量标准如表3所示。
一、磷肥生产概述
磷肥和氮肥、钾肥并称为农作物需要补充量最多的三大营养元素肥料。各种营
养元素在作物生命代谢过程中各有其特殊的作用，彼此不能相互代替。例如氮、磷、 钾三种元素是组成蛋白质和原生质等不可缺少的组分，钾参与作物的氧化还原作用， 磷参与作物碳水化合物的形成、转化作用。磷是组成原生质、核细胞的重要元素， 它能促进作物开花结果、籽实早熟，并提高籽实的质量。
产品含磷量 /有效P2O5% 12～20 40～50 25～35
36～38
Ca(H2PO4)2·H2O +NH4H2PO4
14～20 2～3N%
表2 主要热法磷肥比较表
序号 1 2 3 4 5
名称 代号 主要有效组分
钙镁磷肥 FMP α-Ca3(PO4)2
钢渣磷肥 - Ca4P2O9·CaSiO3
磷矿中的碳酸盐（Ca、Mg）、倍半氧化物（Fe、Al）、氟化物和有机物存在时， 均与硫酸作用，而消耗一定量的硫酸。 （Ca，Mg）CO3+H2SO4 →（Ca，Mg）SO4+H2O+CO2↑ （Fe，Al）2O3+ 3H2SO4+3 Ca（H2PO4）2 →
《无机化工》课件
合成无机物
如合成氨、合成酸等 ，是通过化学反应合 成的无机化学品。
无机化工产品的应用与市场
农业领域
无机化工产品如氮肥、 磷肥、钾肥等，是农业 生产中必不可少的化学
品。
工业领域
无机化工产品如硫酸、 盐酸、硝酸等，广泛应 用于石油、化工、冶金
等行业。
环保领域
无机化工产品如净水剂 、脱硫剂等，可用于污 水处理和大气治理等领
复分解反应
在复分解反应中，参与反应的 化合物互相交换成分，但不发
生电子转移。
无机化学反应的机理与动力学
机理
化学反应发生的具体过程和步骤，包括中间 产物和能量变化。
速率常数
反应速率与反应物浓度的比例系数。
速率方程
描述化学反应速率与反应物浓度的关系的方 程式。
活化能
发生化学反应所需的最低能量。
无机化学反应的工业应用与实例
域。
日常生活领域
无机化工产品如食盐、 肥皂、牙膏等，与人们 的日常生活密切相关。
无机化工产品的生产工艺与流程
01
02
03
04
矿石加工
将矿石破碎、磨细，并进行必 要的化学处理，以提取所需的
金属或非金属元素。
化学反应
通过化学反应将原料转化为目 标产品，源自要选择合适的反应条件和催化剂。
分离与提纯
对反应产物进行分离和提纯， 去除杂质，得到高纯度的无机
05
无机化工安全与环保
无机化工生产中的安全风险与防范措施
安全风险 设备故障或操作失误可能导致生产事故。
化学物质泄漏可能引发环境污染和人员伤害。
无机化工生产中的安全风险与防范措施
01
防范措施
02
03
氯碱行业烧碱工艺演示 ppt课件
一、车间概况
烧碱车间生产工序包括一次盐水精制、二次盐水及电 解、氯氢处理、氯化氢合成及盐酸、液氯及包装、蒸发固碱 六个工序，可生产32％烧碱、50％烧碱、片状固碱、高纯 盐酸、次氯酸钠、液氯、氯化氢气体等多种产品。本车间现 总生产能力为20万吨/年烧碱，大量使用了先进工艺与设备， 如凯膜盐水精制工艺、旭化成复极自然循环电解槽、西门子 氯气透平压缩机等等，在工艺指标、产品质量上居于国内先 进水平。
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
ppt课件
6
阳极
电流方向
阴极
CI-失电子 形成氯气
Na＋
OH－离子增多与 Na＋形成烧碱液
H＋得电子 形成氢气
ppt课件
7
稀释盐 水流出
阳极
电流方向
阴极
高浓碱 液流出
CI-失电子 形成氯气
饱和盐 水补充
Na＋
ppt课件
1
烧碱车间概述
浓缩
化盐
粗盐水
精制
一次盐水
蒸发
精盐水
二次精制
电解
压滤
纯水吸收
高纯盐酸
氯化氢
单体转化
脱氯
干燥
压缩
加 压 降 温
液氯
ppt课件
压缩 干燥
湿氢气 湿氯气
片碱 50％ 烧碱 32％ 烧碱
2
烧碱车间概述
一次盐水：生产基础，提供盐水
电 解：以核心设备为主线，生产烧碱、氢、氯
氯氢处理：通过流程控制，保证电解槽稳定安全运行
14
电解槽离子交换膜的结构
F
F
F
C
C
C
F
烧碱车间生产工序包括一次盐水精制、二次盐水及电 解、氯氢处理、氯化氢合成及盐酸、液氯及包装、蒸发固碱 六个工序，可生产32％烧碱、50％烧碱、片状固碱、高纯 盐酸、次氯酸钠、液氯、氯化氢气体等多种产品。本车间现 总生产能力为20万吨/年烧碱，大量使用了先进工艺与设备， 如凯膜盐水精制工艺、旭化成复极自然循环电解槽、西门子 氯气透平压缩机等等，在工艺指标、产品质量上居于国内先 进水平。
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
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6
阳极
电流方向
阴极
CI-失电子 形成氯气
Na＋
OH－离子增多与 Na＋形成烧碱液
H＋得电子 形成氢气
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7
稀释盐 水流出
阳极
电流方向
阴极
高浓碱 液流出
CI-失电子 形成氯气
饱和盐 水补充
Na＋
ppt课件
1
烧碱车间概述
浓缩
化盐
粗盐水
精制
一次盐水
蒸发
精盐水
二次精制
电解
压滤
纯水吸收
高纯盐酸
氯化氢
单体转化
脱氯
干燥
压缩
加 压 降 温
液氯
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压缩 干燥
湿氢气 湿氯气
片碱 50％ 烧碱 32％ 烧碱
2
烧碱车间概述
一次盐水：生产基础，提供盐水
电 解：以核心设备为主线，生产烧碱、氢、氯
氯氢处理：通过流程控制，保证电解槽稳定安全运行
14
电解槽离子交换膜的结构
F
F
F
C
C
C
F
化工生产技术PPt课件01第一章
载体作为催化剂的支架，是催化剂组成中含量最 多的一种成分；
载体是具有高比表面积的固体物质（多孔物质）； 如硅酸盐类硅藻土、蒙脱石、沸石等天然无机氧 化物；硅胶、活性炭、人造沸石、分子筛等人工 合成的多孔物质，
天津石油职业技术学院
催化剂
载体的主要功能：
提高催化剂的机械强度和热传导性； 减少催化剂的收缩，防止活性组分烧结，从而提
二、化工产品
原料经过化学变化和一系列加工过程所得到的目的 产物。
化工产品中一般都含有原料中的部分原子 一种物质有时是原料，有时又是产品，要根据实际生产 过程的需要具体确定。
天津石油职业技术学院
化工生产过程知识目标
第二节 化工生产原料准备过程
1 中间产品
化工生产过程中作为下一个工序原料的目的产物 中间产品一般不能直接应用，需经过进一步加工才能 变成可直接利用的产品。化工企业所生产的产品，大多属 于中间产品。
（1）中毒及碳沉积
催化剂中毒的一种形式是毒物将催化剂活性物质转变成钝 性的表面化合物，使其活性迅速下降。另一种情况是一些 重金属（Ni、Cu、V、Fe等）化合物沉积在催化剂上，使 选择性下降。有时某些毒物阻塞了孔隙，使反应物不能到 达催化剂的活性表面。 碳沉积指的是一些有机反应物在进行主反应的同时，因深 度裂解而生成碳或由于聚合反应生成聚合物、焦油等物质 覆盖了催化剂表面，使催化剂失去活性。
用催化剂； 催化剂的应用，提高了原料的利用率、扩大
了原料来源和用途； 催化剂在环保、能源开发等方面也具有突出
的作用； 催化剂作用研究已成为现代化学研究领域的
一个重要分支。
天津石油职业技术学院
催化剂
催化剂的作用：
①加快化学反应速度，提高生产能力；②对于复 杂反应，可有选择地加快主反应的速度，抑制副 反应，提高目的产物的收率；③改善操作条件、 降低对设备的要求，改进生产条件；④开发新的 反应过程，扩大原料的利用途径，简化生产工艺 路线，从而提高设备的生产能力和降低产品成本； ⑤消除污染，保护环境。
载体是具有高比表面积的固体物质（多孔物质）； 如硅酸盐类硅藻土、蒙脱石、沸石等天然无机氧 化物；硅胶、活性炭、人造沸石、分子筛等人工 合成的多孔物质，
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催化剂
载体的主要功能：
提高催化剂的机械强度和热传导性； 减少催化剂的收缩，防止活性组分烧结，从而提
二、化工产品
原料经过化学变化和一系列加工过程所得到的目的 产物。
化工产品中一般都含有原料中的部分原子 一种物质有时是原料，有时又是产品，要根据实际生产 过程的需要具体确定。
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化工生产过程知识目标
第二节 化工生产原料准备过程
1 中间产品
化工生产过程中作为下一个工序原料的目的产物 中间产品一般不能直接应用，需经过进一步加工才能 变成可直接利用的产品。化工企业所生产的产品，大多属 于中间产品。
（1）中毒及碳沉积
催化剂中毒的一种形式是毒物将催化剂活性物质转变成钝 性的表面化合物，使其活性迅速下降。另一种情况是一些 重金属（Ni、Cu、V、Fe等）化合物沉积在催化剂上，使 选择性下降。有时某些毒物阻塞了孔隙，使反应物不能到 达催化剂的活性表面。 碳沉积指的是一些有机反应物在进行主反应的同时，因深 度裂解而生成碳或由于聚合反应生成聚合物、焦油等物质 覆盖了催化剂表面，使催化剂失去活性。
用催化剂； 催化剂的应用，提高了原料的利用率、扩大
了原料来源和用途； 催化剂在环保、能源开发等方面也具有突出
的作用； 催化剂作用研究已成为现代化学研究领域的
一个重要分支。
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催化剂
催化剂的作用：
①加快化学反应速度，提高生产能力；②对于复 杂反应，可有选择地加快主反应的速度，抑制副 反应，提高目的产物的收率；③改善操作条件、 降低对设备的要求，改进生产条件；④开发新的 反应过程，扩大原料的利用途径，简化生产工艺 路线，从而提高设备的生产能力和降低产品成本； ⑤消除污染，保护环境。
无机化工生产技术与操作烧碱生产线路选择论证
无机化工生产技术与操作烧碱生产线路选择论证烧碱是一种重要的无机碱性化合物，广泛用于化工、冶金、纺织、造纸等工业部门。
烧碱的生产线路选择对于提高生产效率、优化能源消耗、降低环境污染具有重要意义。
本文将对烧碱生产线路选择进行论证，以帮助进行合理的生产线路选择。
目前，烧碱的生产线路主要有氯化钠电解法、氧化铝电解法和碳酸钠氨解法三种。
以下将从原料选择、能源消耗、环境污染和操作难度四个方面进行论证。
首先，原料选择是选择烧碱生产线路的重要因素之一、氯化钠电解法的原料是氯化钠，氧化铝电解法的原料是氧化铝，碳酸钠氨解法的原料是碳酸钠。
从原料的获取、价格和供应稳定性考虑，氯化钠是最为优秀的原料。
氯化钠是地球上丰富的天然资源，价格相对低廉且供应稳定。
而氧化铝和碳酸钠的获取和价格相对较高，且供应不稳定。
其次，能源消耗是选择烧碱生产线路的重要因素之二、在烧碱生产过程中，能源消耗主要包括电能、热能和化学能。
氧化铝电解法的能源消耗最低，因为氧化铝的电解电压相对较低。
氯化钠电解法和碳酸钠氨解法的能源消耗相对较高，因为需要克服较高的电解电压和化学反应的需求。
再次，环境污染是选择烧碱生产线路的重要考量因素之一、氯化钠电解法和碳酸钠氨解法都会产生大量的氯气和氨气，对环境造成严重的污染。
氧化铝电解法由于电解电压低，产生的气体排放较少，对环境影响较小。
而且氧化铝电解法还可以通过回收利用产生的气体，减少对环境的污染。
最后，操作难度是选择烧碱生产线路的重要因素之一、氧化铝电解法相对来说操作难度较高，需要对电解槽和电解质进行精确的控制和管理。
而氯化钠电解法和碳酸钠氨解法的操作相对较为简单，容易实现工艺自动化，减少了人工操作的难度。
综上所述，根据烧碱生产线路选择的四个方面的论证，我们可以得出结论：在选择烧碱生产线路时，氯化钠电解法是首选。
因为氯化钠电解法的原料获取容易且价格低廉，能源消耗相对较低，对环境污染较小，并且操作相对简单。
因此，选择氯化钠电解法作为烧碱生产线路是最为合理和经济的选择。
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理化常数
密度：2.130克/立方厘米 熔点：318.4℃ 水溶性：易溶于水，水溶液呈无色
沸点：1390℃ 碱离解常数（Kb）= 3.0 碱离解常数倒数对数（pKb）= -0.48 致死量：40mg/kg 中学鉴别氢氧化钠的方法：加入氯化镁，产
生白色沉淀；焰色反应，火焰呈黄色。
分 子 式：NaOH 分 子 量：40.00[1]
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，其汞害对人体有很大危害， 联合国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，该法早期为石墨阳极 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 时该法能耗非常大，因此从20世纪70年代国内外开 始用金属阳极电槽取代石墨阳极电槽。
烧碱生产线路选择论证
氢氧化钠 片碱 氢氧化钠(NaOH)，俗称烧碱、工业上称为火碱、
苛性钠，因另一名称caustic soda而在香港称为 哥士的，常温下是一种白色晶体，具有强腐蚀 性。易溶于水，其水溶液呈强碱性，能使酚酞 变红。氢氧化钠是一种极常用的碱，是化学实 验室的必备药品之一。氢氧化钠在空气中易吸 收水蒸气，对其必须密封保存，且要用橡胶瓶 塞。它的溶液可以用作洗涤液。 广泛应用的污水处理剂、基本分析试剂、配制 分析用标准碱液、少量二氧化碳和水分的吸收 剂、酸的中和钠盐制造。制造其它含氢氧根离 子的试剂；在造纸、印染、废水处理、电镀、 化工钻探方面均有重要用途。
图15-10（P245） 离子交换膜法制烧碱工艺流程示意图
图15-5 离子交换膜示意图
图15-6 离子膜法电解制碱原理示意图
1．离子交换膜
离子膜法氯碱生产工艺对离子膜性能的要求如下。
① 能始终保持良好的电化学性能和较好的机械强度和柔韧性。
② 具有较低的膜电阻，以降低电解能耗。
③ 具有较高的离子选择透过性。离子膜只允许阳离子通过， 不允许阴离子通过，否则会影响碱液的质量及氯气的纯度。 离 子交换膜的性能由离子交换容量(IEC)、含水率、膜电阻这三个 主要特性参数决定。
主要原料 氯碱工业的主要原料：原盐、水、电三样主原
料 。但由于粗盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、 Fe3+、SO等杂质，远不能达到电解要求，因此必须 经过提纯精制。 辅助原料有烧碱、高纯盐酸、纯碱、亚硫酸钠、三 氯和量化N，a铁采OH等用除。加去在入C氯生a2化产+、钡中M的，g2方一+杂法般质。采；精用为盐添了水加控的过制质量S量的O4应N2-的a达2C含到O3 以下指标：
NaCl 含量 Ca2+、Mg2+总量 SO42-含量 NaOH 过碱量 Na2CO3 过碱量
≥315 g/L <10 mg/L
<5 g/L 0.07~0.6 g/L 0.25~0.6 g/L
目前世界上生产烧碱的方法有4种：隔膜法、水银 法、离子膜法、苛化法。
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。
2．离子交换膜电解槽
目前，工业生产中使用的离子膜电解槽形 式很多，不管是哪一种槽型，每台电解槽都是 由若干电解单元组成，每个电解单元均包括阳 极、离子交换膜和阴极三个部分。
根据供电方式的不同，离子膜电解槽分为 单极式和复极式两大类，如图15-7(P241）所 示。
图15-7(P241） 一组单极槽与复极槽的直流电供电方式示意图
拆装比较繁琐
容易
电解槽占地面积大，数量多，维修量大，费 电解槽占地面积小，数量少，维修简单方便，
用高
费用低
一般适用于小规模生产，单台生产能力小， 一般适用于大规模生产，单台生产能力大， 可根据不同需求自由选择电解单元槽的数量 电解单元槽的数量不能随意变动
离子交换容量(IEC)以膜中每克干树脂所含交换基团的摩尔 数表示。含水率是指每克干树脂中的含水量，以百分率表示。 膜电阻以单位面积的电阻表示，单位是Ω/m2。
上述各种特性相互联系又相互制约。如为了降低膜电阻， 应提高膜的离子交换容量和含水率。但为了改善膜的选择透过 性，却要提高离子交换容量而降低含水率。
( 6) 生产稳定，安全性高。离子膜法生产弹性较大，电槽能适应电流
负荷的较大幅度变化，迅速调节生产负荷；同时离子膜法开停车安全
方便，操作维修简单，劳动强度低。
离子膜法烧碱的电解技术分为复极式和单极式两种，从国内引
进的各公司技术和国产化技术来看，无论是单极槽还是复极槽在技术
上都是先进可靠的，各具优势。
离子膜法是20世纪80年代发展的新技术，能耗低，产品质量
高，且无有害物质的污染，是较理想的烧碱生产方法。与金
属阳极隔膜法相比，离子膜法具有以下优点：
(1) 工艺流程简单。由于离子膜法电解液浓度高，因此不需要蒸
发工段即可获得30％以上的产品。
( 2)能耗低。由于不需要蒸发工段，大大减少了蒸汽的消耗，同
间电压损失大约为30~50mV
其他方式，槽间电压损失小约为3~20mV
膜的有效利用率较低，只有72%~77%
膜的有效利用率较高，可达92%
电解液循环方式一般为自然循环，极个别为 强制循环
电解液循环方式为自然循环和强制循环
一台电解槽发生故障，可以单独停车检查， 一台电解槽发生故障，需停下全部电解槽才
其余可继续运转，开工率高，但电解槽检修 能检修，影响生产，但电解槽检修拆装比较
表12-2 单极槽与复极槽的性能比较
单极槽 单元槽并联，连接点多，安装较复杂
复极槽 单元槽串联，配件少，安装方便
供电是低电压，高电流，电流效率低，电压 效率低；电流是径向输入，内部设置金属导 电体，可使电流分布均匀
供电是高电压，低电流，电流效率高，电压 效率高；电流是轴向输入，电流分布均匀
电解槽之间用铜排连接，铜消耗量多，且槽 电解槽之间不用铜排连接，一般用复合板或
时电解工段的电耗和循环水耗也大幅度降低，一般离子膜法比
隔膜法总能耗低30％以上。
( 3) 污染程度低。离子膜法生产装置排出的废液、废气均能做
到回收利பைடு நூலகம்，达标排放，对环境几乎没有污染。
( 4)产品纯度高。离子膜碱为高纯度产品，可满足纺织化纤行业
对高纯碱的要求。
(5) 装置占地少。离子膜法装置占地较隔膜法装置要少40％一50％。