烧碱生产分析.ppt
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2OH--2e=== O2 +H2O 由于各种副反应不仅消耗了产品，并能使生成造成一 定的危害。副反应所生成的产物，成为烧碱和氯气的杂 质，使产品的纯度下降。为了减少副反应，首先应选用 性能良好的隔膜，提高电解温度，或者用汞电解法。
3、电解液的蒸发和固碱生产 隔膜电解槽制得的电解液，约含11～12%的氢氧化
钠和大量的氯化钠，所以碱液必须经过蒸发，把氢氧 化钠的浓度提高到30～42%，与此同时，由于除去大部 分食盐，浓缩后的碱液可以作为产品（液碱）或送去 熬制固碱。
我国广泛采用三效顺流蒸发。电解液经过预热后， 依次进入一效、二效、三效蒸发器，蒸发到碱液浓度 为25～30%，由于碱浓度的提高，大部分食盐结晶析出。 从第三效蒸发器出来的盐碱混合物送至中间碱液贮槽， 盐沉至槽底，上部清液流入浓效蒸发器，在浓效蒸发 器中蒸发至其浓度为42～45%，即得液碱。
第一章 烧碱生产分析
第一节 烧碱生产简介 第二节 烧碱生产中各控制点分析 第三节 工业烧碱的测定
第一节 烧碱生产简介
烧碱是重要的化学工业产品，它被广泛应用于科研、生产、国防 以及日常生活之中。烧碱又是基本的工业原料，在国民经济中占有很重 要的地位。其产量和用量可以反映一个国家的工业生产水平。烧碱工业 为基本化学工业。
工艺流程及各控制点如图所示。 控制点分析项目为：①盐水中Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+ 等含量测定；②精盐水中SO42-、Na2CO3、总硬度（以 Ca2+计）等含量及pH值测定；③阴极电解液中NaOH、 Na2CO3、NaCl、NaClO、NaClO3 等含量测定；④阳极电 解液中Cl-、NaClO、NaClO3、等含量测定；⑤氯气中 Cl2、O2、CO2等含量测定；⑥氢气含量测定；⑦蒸发浓 缩后液碱含量测定；⑧成品分析（固碱）；⑨成品分 析（液碱）。
从蒸发工段送来的液碱，还必须进一步的蒸发除去其中的水份和杂 质。一般常采取直接火加热间歇式生产固碱法。它分为蒸发、熔融、 澄清三个阶段。这三个过程都在铸铁熬碱铁锅中进行。当锅内温度达 到500℃时，水份已全部蒸出，此时加入少量的硝酸钠，使锅内温度降 至400℃时加入适量硫磺，以保证碱色洁白，熔融碱带有颜色是由于含 有少量铁、锰化合物的缘故。
随着H+的放电，在阴极的溶液中就剩下OH-，它与来自 阳极液中的Na+形成NaOH。
所以阴极室的溶液又称为电解碱液，或称电解液。
电解液中的OH-是带负电荷的阴离子，它要向阳极迁移 和扩散，因此导致许多负反应的产生。
随着电解的继续进行，在阴极附近的NaOH浓度逐渐增 大，同时在阳极和阴极附近的NaCl浓度下降，阳极上的部 分Cl2溶解在阳极液中，生成次氯酸和盐酸
NaCl=310～326Kg/m3；硬度（以Ca2+计）＜10PPm；
SO42-＜2.5Kg/m3；PH=3.5～2.5；温度约75℃。
2、精盐水电解
电解槽如图所示。当精盐水由管连续进入阳极室。 阳极室液不断地从阳极室通过隔膜孔流入阴极室。阴 极室生成的电解液，经电解槽底部的管连续流出。氯 气和氢气分别经过气管连续排出。在阳极（石墨棒） 上进行的主要电极反应：
一 、生产工艺
隔膜电解食盐法，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到阴极侧与氢氧根离 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 联产氯气和氢气的目的。
铁锅在高温下被碱液腐蚀生成氢氧化亚铁。 加入硝酸钠使Fe（OH）2氧化，然后脱水为氧化铁。 析出的氧化铁沉降至锅底。当碱温降至400℃时，加入硫磺使带有 颜色的高价锰（高锰酸钠）还原为二氧化锰而沉至锅底。 当熔融碱的温度降至330℃左右即可出碱，用铁桶包装，固体烧碱 的成份规格如表所示。
二、工艺流程及各控制点
2HClO+NaClO===NaClO3+2HCl 此外，若ClO-在阳极上放电时，还可能引起下列反应： 6ClO-+6OH-===2ClO3-+4Cl-+O2 +3H2O+6e 若NaClO到达阴极后，可能被换原而生成NaCl：
NaClO+H2===NaCl+H2O
阳极附近的OH-浓度升高后，导致产生另一种不良后 果，OH-在阳极上放电，逸出O2：
SO42-+Ba2+
CaCO3↓ Mg（OH）2↓ BaSO4↓
纯碱和烧碱的加入量，必须稍微超过理论需要量。而 氯化钡的加入量则应按照精盐水中的SO42-含量不超过 3.5Kg/m3这一标准进行控制。对于不溶解的机械杂质，则 可借澄清和过滤的方法除去。即得精盐水。
MDC—29型隔膜电解槽要求精盐水的主要技术指标为：
烧碱即NaOH，又称苛性钠，为白色不透明的羽状结晶，熔点为 328℃，质脆易溶于水并放出大量的热。烧碱在空气中易潮解，并能吸 收二氧化碳，它对许多物质都有强烈的腐蚀性。其产品可分为固体烧碱 （固碱），液体烧碱（液碱），片状烧碱（片碱）等。烧碱的生产工艺 主要有两种，一种是采用石灰乳苛化纯碱溶液的方法，称石灰苛化法。 另一种是电解食盐溶液生产烧碱和氯气的方法，因为电解槽所用的阴极 材料不同而分为隔膜法和汞阴极法。目前烧碱生产主要应用的是电解法， 下面简介隔膜电解法。
2Cl--2e＝Cl2↑ 精盐水经电解后发生的主要变化为溶液中部分Cl-在 阳极上放电并逸出氯气，阳极液Baidu Nhomakorabea剩下的Na+向阴极迁 移，在与阳极液从阳极室通过隔膜的孔流入阴极室， 在方向上是一致的。
在铁阴极上进行的主要反应：2H++2e＝H2↑ 解成H+H在+和铁O阴H-：极上H放2O电＝，H+并+O逸H-出氯气的同时，H2O不断的离
Cl2 +H2O====HClO+HCl
此时，当阴极上生成的NaOH溶液由于扩散与OH-的迁移， 而使阳极附近的OH-浓度升高，就会发生中和反应：
NaOH+HClO=====NaClO+H2O NaOH+HCl===NaCl+H2O 当溶由液于中HC的lOH和ClHOC和l被NaNCalOOH由中上和述，反将应促的使结Cl果2的含继量续不溶断解增。大， 又可能发生下列反应：
反应式为：
电解
2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑
1、盐水的制备与精制
工业用食盐溶解成盐水（必须达到一定浓度）后， 其中所含的Ca2+、Mg2+、SO42-，机械杂质等对电解有害， 必须除去。根据分析结果计算出精制剂（烧碱、纯碱 及氯化钠）的用量。盐水中加入精制剂后其反应为：
Ca2++CO32Mg2++2OH-
3、电解液的蒸发和固碱生产 隔膜电解槽制得的电解液，约含11～12%的氢氧化
钠和大量的氯化钠，所以碱液必须经过蒸发，把氢氧 化钠的浓度提高到30～42%，与此同时，由于除去大部 分食盐，浓缩后的碱液可以作为产品（液碱）或送去 熬制固碱。
我国广泛采用三效顺流蒸发。电解液经过预热后， 依次进入一效、二效、三效蒸发器，蒸发到碱液浓度 为25～30%，由于碱浓度的提高，大部分食盐结晶析出。 从第三效蒸发器出来的盐碱混合物送至中间碱液贮槽， 盐沉至槽底，上部清液流入浓效蒸发器，在浓效蒸发 器中蒸发至其浓度为42～45%，即得液碱。
第一章 烧碱生产分析
第一节 烧碱生产简介 第二节 烧碱生产中各控制点分析 第三节 工业烧碱的测定
第一节 烧碱生产简介
烧碱是重要的化学工业产品，它被广泛应用于科研、生产、国防 以及日常生活之中。烧碱又是基本的工业原料，在国民经济中占有很重 要的地位。其产量和用量可以反映一个国家的工业生产水平。烧碱工业 为基本化学工业。
工艺流程及各控制点如图所示。 控制点分析项目为：①盐水中Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+ 等含量测定；②精盐水中SO42-、Na2CO3、总硬度（以 Ca2+计）等含量及pH值测定；③阴极电解液中NaOH、 Na2CO3、NaCl、NaClO、NaClO3 等含量测定；④阳极电 解液中Cl-、NaClO、NaClO3、等含量测定；⑤氯气中 Cl2、O2、CO2等含量测定；⑥氢气含量测定；⑦蒸发浓 缩后液碱含量测定；⑧成品分析（固碱）；⑨成品分 析（液碱）。
从蒸发工段送来的液碱，还必须进一步的蒸发除去其中的水份和杂 质。一般常采取直接火加热间歇式生产固碱法。它分为蒸发、熔融、 澄清三个阶段。这三个过程都在铸铁熬碱铁锅中进行。当锅内温度达 到500℃时，水份已全部蒸出，此时加入少量的硝酸钠，使锅内温度降 至400℃时加入适量硫磺，以保证碱色洁白，熔融碱带有颜色是由于含 有少量铁、锰化合物的缘故。
随着H+的放电，在阴极的溶液中就剩下OH-，它与来自 阳极液中的Na+形成NaOH。
所以阴极室的溶液又称为电解碱液，或称电解液。
电解液中的OH-是带负电荷的阴离子，它要向阳极迁移 和扩散，因此导致许多负反应的产生。
随着电解的继续进行，在阴极附近的NaOH浓度逐渐增 大，同时在阳极和阴极附近的NaCl浓度下降，阳极上的部 分Cl2溶解在阳极液中，生成次氯酸和盐酸
NaCl=310～326Kg/m3；硬度（以Ca2+计）＜10PPm；
SO42-＜2.5Kg/m3；PH=3.5～2.5；温度约75℃。
2、精盐水电解
电解槽如图所示。当精盐水由管连续进入阳极室。 阳极室液不断地从阳极室通过隔膜孔流入阴极室。阴 极室生成的电解液，经电解槽底部的管连续流出。氯 气和氢气分别经过气管连续排出。在阳极（石墨棒） 上进行的主要电极反应：
一 、生产工艺
隔膜电解食盐法，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到阴极侧与氢氧根离 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 联产氯气和氢气的目的。
铁锅在高温下被碱液腐蚀生成氢氧化亚铁。 加入硝酸钠使Fe（OH）2氧化，然后脱水为氧化铁。 析出的氧化铁沉降至锅底。当碱温降至400℃时，加入硫磺使带有 颜色的高价锰（高锰酸钠）还原为二氧化锰而沉至锅底。 当熔融碱的温度降至330℃左右即可出碱，用铁桶包装，固体烧碱 的成份规格如表所示。
二、工艺流程及各控制点
2HClO+NaClO===NaClO3+2HCl 此外，若ClO-在阳极上放电时，还可能引起下列反应： 6ClO-+6OH-===2ClO3-+4Cl-+O2 +3H2O+6e 若NaClO到达阴极后，可能被换原而生成NaCl：
NaClO+H2===NaCl+H2O
阳极附近的OH-浓度升高后，导致产生另一种不良后 果，OH-在阳极上放电，逸出O2：
SO42-+Ba2+
CaCO3↓ Mg（OH）2↓ BaSO4↓
纯碱和烧碱的加入量，必须稍微超过理论需要量。而 氯化钡的加入量则应按照精盐水中的SO42-含量不超过 3.5Kg/m3这一标准进行控制。对于不溶解的机械杂质，则 可借澄清和过滤的方法除去。即得精盐水。
MDC—29型隔膜电解槽要求精盐水的主要技术指标为：
烧碱即NaOH，又称苛性钠，为白色不透明的羽状结晶，熔点为 328℃，质脆易溶于水并放出大量的热。烧碱在空气中易潮解，并能吸 收二氧化碳，它对许多物质都有强烈的腐蚀性。其产品可分为固体烧碱 （固碱），液体烧碱（液碱），片状烧碱（片碱）等。烧碱的生产工艺 主要有两种，一种是采用石灰乳苛化纯碱溶液的方法，称石灰苛化法。 另一种是电解食盐溶液生产烧碱和氯气的方法，因为电解槽所用的阴极 材料不同而分为隔膜法和汞阴极法。目前烧碱生产主要应用的是电解法， 下面简介隔膜电解法。
2Cl--2e＝Cl2↑ 精盐水经电解后发生的主要变化为溶液中部分Cl-在 阳极上放电并逸出氯气，阳极液Baidu Nhomakorabea剩下的Na+向阴极迁 移，在与阳极液从阳极室通过隔膜的孔流入阴极室， 在方向上是一致的。
在铁阴极上进行的主要反应：2H++2e＝H2↑ 解成H+H在+和铁O阴H-：极上H放2O电＝，H+并+O逸H-出氯气的同时，H2O不断的离
Cl2 +H2O====HClO+HCl
此时，当阴极上生成的NaOH溶液由于扩散与OH-的迁移， 而使阳极附近的OH-浓度升高，就会发生中和反应：
NaOH+HClO=====NaClO+H2O NaOH+HCl===NaCl+H2O 当溶由液于中HC的lOH和ClHOC和l被NaNCalOOH由中上和述，反将应促的使结Cl果2的含继量续不溶断解增。大， 又可能发生下列反应：
反应式为：
电解
2NaCl+2H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑
1、盐水的制备与精制
工业用食盐溶解成盐水（必须达到一定浓度）后， 其中所含的Ca2+、Mg2+、SO42-，机械杂质等对电解有害， 必须除去。根据分析结果计算出精制剂（烧碱、纯碱 及氯化钠）的用量。盐水中加入精制剂后其反应为：
Ca2++CO32Mg2++2OH-