化工领域分析--氯碱工业

（1）氯碱工业

产品

1.32%氢氧化钠

2.50%氢氧化钠

3.固体氢氧化钠（片碱）

4.高纯盐酸（含有35% ~ 38% HCl）

5.工业盐酸（含有31% HCl）

6.次氯酸钠（工业级(以有效氯计)一级13%; 二级10%）

7.氯气、液氯（液态氯气）

8.PVC（聚氯乙烯树脂，氯碱工业一般都伴随PVC树脂）

9.氢气

工业氢：（GB/T3634-1995）

H2≥99.90%（优等品）；

H2≥99.50%（一等品）；

H2≥99.00%（合格品）

纯氢：（GB/T7445-1995）

H2≥99.99%；

高纯氢：（GB/T7445-1995）

H2≥99.999%；

超高纯氢：（GB/T7445-1995）

H2≥99.9999%；

氯碱工业特点

1、能源消耗大：主要是用电量大。氯碱生产的耗电量仅次于电解法生产铝，电能是氯碱工业的重要原料之一。在美国，氯碱工业用电量占总发电量的2%，1988年中国氯碱工业生产的耗电量占年总发电量的1.5%。因此，电力供应状况和电价对氯碱产品的生产成本影响极大，各国始终的把降低能耗作为电解法的核心问题。通过运用先进设备，提高电解槽的电能效率和碱液蒸发热能的利用率，来降低烧碱的电耗和蒸汽消耗。因此，开辟节约能源新途径，具有重要意义。

2、氯与碱的平衡：电解食盐水溶液时，按固定质量比例（1:0.85）同时产出烧碱和氯气两种产品。在一般情况下，发展中国家在工业发展初期用氯量比较小，由于氯气不宜长途运输，所以总是以氯气的需要量来决定烧碱的产量，因此往往会出现烧碱短缺的现象。在石油化工和基本有机原料发展较快的国家地区，氯的用量就较大，因此就出现烧碱过剩。

3、腐蚀和污染：氯产品如烧碱、盐酸等均具有强腐蚀性，在生产过程中使用的原料如石棉、汞和所产生的含氯废气都可能对环境造成污染

制碱方法

①隔膜电解法

隔膜电解法：以多孔隔膜将阳极室和阴极室分隔，避免了两级产物的混合。

阳极：碳，人造石墨，金属阳极

隔膜材料：石棉水泥，石棉纸，真空吸附石棉纤维隔膜，改性隔膜。

典型的隔膜电解槽：Hooker H-4电槽，MDC型电槽

■原理

■工业之间的简单生产流程

■生产流程

■C30-Ⅲ型金属阳极隔膜电解槽

②水银电解法

水银电解法：在氯碱电解槽中不采用隔膜，而改用水银作阴极材料，使析氯反应和生成NaCl的反应分别在电极槽和解汞槽中进行，从根本上避免了两种产物的混合，直接获得高浓度、高纯度的烧碱。

缺点：生产过程中水银的流失。

世界：水银法工厂始建于1897年。

中国：1952年锦西化工厂建成了国内第一套水银电解装置，目前产量最大的为天津化工厂。

③离子膜电解法

离子膜电解法：使用对离子具有选择透过性的离子交换膜，如全氟阳离子交

换膜，只允许钠离子由阳极区进入阴极区，不允许OH-,Cl-和水分子通过，不仅使两极产物隔离，避免了导致电流效率下降的各种副反应，且从阴极区直接获得高纯度的烧碱。

优点：产品质量高、能耗低，可免除石棉和水银产生的公害。

缺点：投资大、技术要求高，短期尚难取代原有的两种工艺。

■原理

■生产流程

离子交换膜电解法与隔膜电解法的区别

●增加了二次盐水精制工序

●需向电解槽的阴极区加入纯水

●由电解槽阳极区引出的稀盐水可再度使用

●阴极室输出的液碱可直接作为商品

各国氯碱产业分析

■中国

中国氯碱工业发展简述

我国氯碱工业的发展可以追溯到1929年，著名爱国实业家吴蕴初先生在上海创办了国内第一家氯碱企业——天原电化厂，从此揭开国内氯碱工业从无到有的篇章。同其它国家相比，我国氯碱工业起步相对滞后，晚于欧美、日本等国家和地区。但是在氯碱工作人员的不懈努力下，中国现已拥有全球规模最大的氯碱化工产业集群。建国前的20年当中，我国只有10个氯碱厂（点），烧碱最高年产量仅为1.5万吨，氯产品只有液氯、漂白粉、盐酸、三氯化铁等简单几种，然而这在当时已实属不易。建国后，国民经济需求的不断扩大带动着氯碱企业规模的壮大。从第一个五年计划开始，烧碱产量便以20%左右的速度增长。

新中国建立前的氯碱厂规模较小，产品品种单一，产量很少。1949年-1977年1949年10月1日，建国之初，全国各氯碱厂在原重工业部化工局的领导下，迅

速进行恢复生产和改扩建。1978年，在十一届三中全会精神的指引下，我国氯

碱产品产量稳步增长。到1990年，烧碱产量达331万吨，仅次于美国和日本，位于世界第三位。1995年，烧碱产量达496万吨，其中用离子交换膜电解法生产的达56.2万吨，占总产量的11.3%。到2000年，烧碱年产量将达540万吨，其中用离子膜电解法生产的将达180万吨，占33.3%。2001年，我国正式加入世界贸易组织（WTO），成为其第143个成员，2003年中国经济逐步提速，GDP保持在年均10%以上的增长速度。截至2010年底，中国烧碱产能共计3021万吨/年，在产生产企业共计176家，单个企业平均产能17.17万吨/年；中国聚氯乙烯产能共计2043万吨/年（含糊树脂），在产生产企业共计94家，单个企业平均产能21.73万吨/年。

生产能力、产量

进入21世纪后，中国氯碱行业总的产能、产量迅猛增长。

表 1 全国烧碱的中生产能力和生产总量

年份全国总生产能力（万吨/年）生产总量（万吨/年）

1999 730 525.5

2000 800 667.88

2001 884.44 713.52

2002 ~ 823

2003 1100 939.9

国内氯碱企业

齐鲁石化氯碱厂(1999年)

齐鲁石油化工股份有限公司氯碱厂，1985 年9月建厂。

1999 年，总共生产隔膜烧碱22.1万吨、聚氯乙烯20.8 万吨。隔膜电解槽电流效率年均在97%以上，聚氯乙烯优等品率达97%，在全国家电行业使用率达95%，成为家电行业惟一替代进口的树脂。聚氯乙烯产能达到23万吨/年，氯乙烯产能达到23.4万吨/年。燃料消耗明显降低，并增加了离子膜烧碱等新品种。

在建厂初期，出现了三个主要问题。经过深入调查分析，重点抓住三个问题作为突破口：一是蒸发装置的设备反复泄漏问题；二是氯乙烯装置DC-201反应器和冷换设备的腐蚀泄漏问题；三是聚氯乙烯产品的包装质量问题。