合肥工业大学化工实习d

合肥工业大学化工实习d

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:

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化学工程与工艺系

实习地点安徽氯碱集团姓名(学号)

专业（班级)

指导教师王忠兵、王百年、徐超

实习时间2０１0. ——2010.

前言

氯碱工业是生产烧碱、氯气和氢气以及由此衍生系列产品的基本化学工业,其产品广泛用于国民经济各部门，对国民经济和国防建设具有重要的作用。

科学技术总是不断创新,不断前进，永不停步、永无止境的。作为当代大学生，我们不但要牢固掌握课本上的理论知识,更要将其熟练应用于实际的生产与生活中。实习是每一个大学生的必修课,它不仅让我们学到了很多在课堂上根本就学不到的知识,还使我们开阔了视野，增长了见识,为我们以后更好把所学的知识运用到实际工作中打下坚实的基础。参观实习是大学生学习过程中很重要的实践环节。通过这次参观实习，使我对对化工企业生产的基本流程有了一个初步的了解和认识。通过这次实习报告的撰写，使我学会了综合应用所学知识，提高分析和解决专业问题的能力。

本次实习的地点是安徽氯碱化工集团,实习的主要目的是了解：基本的化工安全知识;氯碱生产的单元操作，工艺流程和基本原理；各设备的结构和仪表控制情况;设备厂区的总体布局。

概述

一、烧碱的性质和用途

以电解食盐水溶液的方法，同时制取氯气、氢气和烧碱的工业,成为氯碱工业。它属于化学工业中极为重要的基本工业,也是最为重要的电化学工业之一，在国名经济中占有重要地位。

氯碱工业的三种产品都是重要的基本化工原料,烧碱、氯气尤为重要。

1、碱的物理化学性质

烧碱即氢氧化钠，又称苛性钠,为白色不透明的羽状结晶,相对密度2.1，熔点３28０C,氢氧化钠吸湿性很强，易溶于水,溶解时强烈放热。水溶液呈强碱性,手感滑腻;也易溶于乙醇和甘油，不溶于丙酮。烧碱有强烈的腐蚀性，对皮肤、织物、纸张等腐蚀剧烈;易吸收空气中的二氧化碳变为碳酸钠;

2ＮaＯＨ+ CＯ２=Na2CＯ3 ＋Ｈ2O 与酸起中和作用而生成盐。其产品可分为固体烧碱(简称）液体烧碱（简称液碱）及片状烧碱（简称片碱）。

2、烧碱的用途

烧碱是基本的化工原料“三酸两碱”中的一种，是一种基本的无极化工产品,广泛应用与造纸、纺织、印染、搪瓷、医药、染料、农药、制革、石油精炼、动植物油脂加工、橡胶、轻工等工业部门，也用于氧化铝的提取和金属制品加工。

二、烧碱生产方法简介

工业上生产烧碱的方法主要有苛化法和电解法。

1、苛化法

将1０%～12%纯碱溶液加入石灰乳后起苛化反应，制取碱（苛性钠)。

Ｎa2CO３+Ｃａ(ＯH）2 ＝２NａOH + ＣａＣO3↓

苛化后的液体经静置沉降、分离等工序，即得到烧碱溶液，含NａＯH近于10%。若再经蒸发浓缩、熬固等工序可得到固体烧碱。

2、电解法

电解法生产烧碱是应用电化学原理,在直流电作用下使食盐水溶液发生如下反应

２NaＣl+２H2O=2NaOH+Ｈ2↑＋Cl2↑

制取烧碱、氯气和氢气。因此，电解法生产烧碱又称为氯碱工业。根据选用电极材料的不同，又分为隔膜电解法、水银电解法（又称汞阴极法)和离子膜法。

由于近代化工行业的飞速发展,对高纯度烧碱和率的迫切要求，苛化法已被电解法所取代。

（1）隔膜法隔膜法电解是利用多孔渗透性的隔膜材料作为隔层，把阳极产生的氯与阴极产生的氢氧化钠和氢分开,以免它们混合后发生爆炸和生成氯酸钠。由于过程产生的氯和烧碱是强腐蚀性物质,因此阳极材料和隔膜材料的选择是隔膜法工业生产中的关键性问题。

隔膜法电解槽制得的电解液含NaOH１0％左右，经蒸发后可获得含NaOH５0%左右的液碱，该法能耗较大，而且石棉隔膜使用寿命短且有害。

（2）水银法水银电解槽由电解室和解汞室组成。在汞阴极上，Nａ＋放电生成金属钠，立即与汞作用得到钠汞齐。

Na++ ｎＨg + ｅ→NａHg n 钠汞齐从电解室排出后,在解汞室中与水作用生成氢氧化钠和氢气

ＮaＨgn +Ｈ2O→NａOH+1\2H２＋ｎHg 由于在电解室中产生氯气,在解汞室中产生氢氧化钠和氢气,因而阳极产物和阴极产物分开的关键问题得以解决。

水银法的优点是电解槽流出的溶液产物中NaOH浓度较高,可达50％（质量分数)，不需蒸发增浓。产品质量好，含盐低，约0.０03％（质量分数)。因水银是有害物质，此法已逐渐被淘汰。

(3)离子交换膜法该法用离子膜将电解槽的阳极室和阴极室隔开，在阳极上和阴极上发生的反应与一般隔膜法电解相同。但离子膜的性能好，不允许Cｌ－透过。因此，阴极室得到的烧碱纯度高,其电能和蒸汽消耗与隔膜法和水银法相比苛节约2０%~2５%,而且建设投资、环境保护等方面均优于其他方法。因此,离子膜法是氯碱工业的发展方向。

三、烧碱工业概况

早在19世纪初,人们已经研究烧碱生产的工业化问题。１８８4年开始在工业上采用石灰乳苛化纯碱溶液生产烧碱，但其产量较小,目前仅有个别小厂还用此法。１890年德国在哥里斯姆建成的世界上第一个工业规模的隔膜电解槽装置投入生产；1８92年美国人卡斯勒发明汞阴极电解槽。第二次世界大战后，随着氯碱产品从军用生产转入民用生产,以后石油化工的迅速发展，氯的需求量大幅度增加,更加促进了氯碱工业的发展。1966年美国开发出宇宙技术燃料电池用的全氟磺酸金属阳极的隔膜电解槽,为隔膜电解槽工艺技术的发展开辟了新纪元。1975年世界上第一套离子交换膜法电解装置在日本旭化成公司投入运转。

中国最早的隔膜法氯碱工厂是1９2９年投产的上海天原电化厂。国

内第一家汞阴极法氯碱工厂是锦西化工厂,并于1952年投产。1９74年我国在上海天原化工厂首次采用的金属阳极电解槽投入工业化生产。1986年我国甘肃盐锅峡化工厂引进第一套离子膜烧碱装置投产,19９0年上海又建成年产15万吨烧碱装置，并投入云装。离子交换膜法电解烧碱技术在我国已迅速发展起来。

氯碱工业的发展趋势体现在两个方面。一方面是氯产品的发展是氯碱工业发展的主要推动力，其发展过程主要是由无机氯产品向有机氯产品的方向变化。另一方面的趋势是电解生产法的发展,其核心设备—电解槽的发展总趋势受环保和节能两个主要因素的制约。因离子膜法能耗低，质量高，又无汞和石棉的污染，将是氯碱工业的发展方向。

１９49年中国烧碱年产量仅为1．５万吨,到1９９5年烧碱的总生产能力为４５0万吨，其中离子膜烧碱占５5%以上。

本次实习主要在安徽氯碱集团的电化工段进行，电化工段主要布置如下