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-
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