离子膜烧碱工艺的工艺流程.docx
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离子膜烧碱工艺的工艺流程
离子膜烧碱工艺的工艺流程
电解流程
由二次盐水精制工序送来的精制盐水，通过盐水高位槽，进入电解槽的阳极液进料总管。
其流量由每个电解槽的自调阀来控制，以保证阳极液的浓度达到规定值。
进槽值由送入每台电解槽的直流电流进行串级控制。
浓度31%的高纯盐酸用来中和从阴极室通过离子膜渗透到阳极室的OH-离子，盐酸经过自动调节与阳极液一起送入阳极室。
UL5c^V/E（Aq精制盐水在阳极室中进行电解，产生氯气，同时NaCL浓度降低。
电解槽进、出口之间的NaCL分解率为约50%。
["nXS8j!
@U'M@~每个阳极室都有两个挠性软管，一个连接进料总管，另一个连接出料总管。
电解后产生的氯气和淡盐水混合物通过软管汇集排入阳极液总管，并在总管中进行气体和液体分离。
W（j`Y（Oi$wB%pJ2wb氯气在氯气总管中进行汇集后送入淡盐水储槽顶部。
在此，氯气中的水分被分离并滴落，然后氯气被送往界外。
氯气压力由自调阀控制。
淡盐水送入淡盐水储槽底部，然后用淡盐水循环泵一部分经液位自调控制送往脱氯工序；另一部分送往电解槽，进槽淡盐水流量由自动控制。
lS3x4W%l!
EM阴极液在阴极室电解产生氢气和烧碱，碱液进入阴极液循环槽，通过阴极液循环泵一部分经阴极液冷却器进入碱高位槽后，进入电槽，这部分电解液进槽前加纯水稀释，纯水量自调由直流电和碱串级控制；另一部分电解液经液位自调控制送入碱冷却器冷却至约45℃后送往碱储槽，然后送往罐区。
:
w（O1Fz^.r:
t氢气在阴极液出口总管中分离，并在氢气主管线中进行汇集后，送到碱液循环槽顶部。
氢气中的水分被分离并滴落，然后氢气送往界外。
氢气压力由自调阀控制，与氯气压力串级控制，使氢气和氯气之间压差保持在设定范围内（5KPa）。
4.淡盐水脱氯工序
j]2i%?
5rX/qc电解槽出来的淡盐水和氯氢处理来的氯水混合后，用31%的高纯盐酸将PH值调节到约1.5，送入脱氯塔的顶部。
脱氯塔的压力为-70～75Kpa，由真空泵进行控制。
脱氯塔出口处游离氯降低到50mg/L，脱出的氯气汇入氯气总管，也可送入废气吸收塔。
脱氯后的淡盐水先用NaOH把PH调到9～11，再将亚硫酸钠储槽中配制的浓度为10wt%的亚硫酸钠溶液用亚硫酸钠泵加入到淡盐水管道中，以彻底除去残余的游离氯。
游离氯含量为0的脱氯盐水送回一次盐水工序化盐。
第一章主题内容与适用范围
1.本操作法规定了复极式自然循环电解槽生产液碱的原料和产品以及生产的基本原理、工艺流程、相关设备的操作方法及工艺控制指标等。
2.本操作法适用于离子膜电解工段的操作人员及有关的技术管理人员。
g-`:
A1t9ye第二章物料说明
一产品说明
go&_\6V离子膜法制碱共生产三种产品：
离子膜（液）碱、氯气和氢气。
f
l-NXWn1．离子膜（液）碱
离子膜（液）碱，即氢氧化钠水溶液，NaOH（分子量为39.997）含量为32±0.5%，比重1.307~1.317（85℃），无色透明，有滑腻感的液体，沸点：
116℃，凝固点：
1.2℃。
属于低毒类物质，对皮肤、粘膜有强烈的刺激性和腐蚀性。
浓的碱液会灼伤皮肤和肌肉，若吸入HaOH雾沫或较浓的蒸气，可使气管和肺部遭受严重的伤害，甚至发生肺炎，若溅入眼中，则可能会引起失明。
z|TQC&\烧碱溶液能与多种物质反应，对动植物组织有强烈的腐蚀作用。
a.NaOH的强碱性,能使蓝紫色的石蕊变成蓝色,使无色的酚酞呈红色。
et_qlY4lZb.能与酸反应 NaOH+HCL→NaCL+H2O
c.能与酸性氧化物反应 2NaOH+CO2 → Na2CO3+H2O
d.能与锡、锌等反应 2AL+6NaOH→2Na3ALO3+3H2↑
e.与硅化物的作用 2NaOH+SiO2→NaSiO3+H2O
烧碱主要用于轻工、纺织、医药、冶金、建材等工业部门。
离子交换膜法液碱质量标准级别
项目 优级 一级 合格 试验方法
*BTsRZ8J Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅰ型 Ⅱ型
rPV!
P7O氢氧化钠 ≥ 32.0 32.0 29.0 32.0 29.0 GB11213.1（甲法）
IaQIT
k_ GB4348.1（乙法）
碳酸钠 ≤ 0.04 0.06 0.06 0.06 0.06 GB7698（甲法）
O,j|L:
O2M/lu氯化钠 ≤ 0.004 0.007 0.007 0.01 0.01 GB11213.2
三氧化二铁 ≤ 0.0003 0.0005 0.0005 0.0005 0.0005 GB4348.3
o+J,\stRS!
O"D~v-AL氯酸钠 ≤ 0.001 0.002 0.002 0.002 0.002 GB11200.1
氧化钙 ≤ 0.0001 0.0005 0.0005 0.001 0.001 GB11200.3
iLC5D（["n]!
a2．氯气
$]h,{^
so为黄绿色气体，有强烈的刺激性和窒息性，分子量70.91，比重3.214kg/m3（0℃,0.1MPa）,凝固点：
-102℃（0.1MPa）,沸点：
-34.6℃（0.1MPa）,常温时压缩至0.8~1.2MPa或常压下冷却到-35℃~-40℃即成黄绿色的液体。
干燥的氯气在低温下不活波，但遇水时首先生成次氯酸和盐酸，能强烈腐蚀金属。
氯气与氢气、乙炔、氨气、轻金属粉末等反应可着火、爆炸。
吸入人体对呼吸道危害较大，严重时会出现呼吸困难，心律减缓，甚至死亡。
a.氯气与水反应 CL2+H2O→HCLO+HCL
HCLO→HCL+（O）↑
/AO.rxh5U\b.氯与氢反应 CL2+H2O→2HCL+184.45千焦
c.与金属的反应 3CL2+2Fe 500-600℃ 2FeCL3
d.与有机物的反应 C6H6+3CL2 光照 C6H6CL6
8kyap[
yi氯气主要用于制造盐酸、漂白粉、漂粉精、液氯、次氯酸钠等工业产品。
3.氢气
i`2_ibB）V无色、无味、无毒、无臭的轻质气体，标准状态下0.089克/升，难溶于水，沸点：
-252.7℃（0.101MPa），凝固点：
-259.2℃（0.101Pa），自燃点：
510℃。
常温下氢气化学性质稳定，点燃或加热情况下能与多种气体混合发生爆炸，与氧气混合的爆炸范围为4.65－93.3％，与空气混合的爆炸范围为4－80％，与氯气混合的爆炸范围为5－87.5％。
a.与氧气反应 2H2+Ｏ2 2H2O
b.与氯气反应 H2+CL2 2HCL
F0i~8\r/nk'{c.与次钠反应 HaCLO+2[H]→NaCL+H2O
G"W）@Gt:
yY氢气主要用于合成盐酸、合成氨，某些有机物中间体的加氢、硬化油脂、金属冶炼、切割、焊接金属及电子工业中半导体材料高纯硅的提纯等。
2VT9]k7GSs二原料说明
离子膜液碱生产所需原料及主要辅助材料有饱和精盐水、盐酸、NaOH、纯水、亚硫酸钠等。
1.饱和盐水
透明、澄清液体。
溶解的氯化钠浓度处于饱和或近饱和状态（NaCL浓度300~310g/L），相对密度：
1.20~1.21（20℃），冰点：
-17.7℃，沸点：
107.27℃。
不同温度下氯化钠在水中的溶解度见下表：
温度℃ 溶解度 温度℃ 溶解度
x4l\&HyR1u[}!
F ％ g/l ％ g/l
K（mXGk）k-6 25.48 315.4 50 26.89 319.2
0 26.34 316.2 60 27.09 320.5
10 26.35 316.7 70 27.3 321.8
20 26.43 316.8 80 27.53 323.3
]6Te}KVx1v30 26.56 317.2 90 27.8 325.3
4s8}v~|E40 26.71 318.1 100 28.12 328
原料的技术要求：
NaCL 305±5g/L; Ca+Mg≤10mg/L;
Fe≤0.05mg/L; SO42-≤5g/L;
PH值19-11; 无游离氯。
J/TV（`%u5h]@!
s2.高纯盐酸
HCL（分子量：
36.465）的水溶液，无色透明液体，如含有微量铁及其他杂质时，则呈淡黄色。
沸点为87℃，冰点为-48℃，相对密度为1.158
（15℃31wt%）。
高纯盐酸溶液呈强酸性，具有强酸的一切特性；有强烈的刺激性气味，对呼吸系统粘膜有害；能剧烈地溶解许多金属，并和金属氧化物等反应。
原料的技术要求：
C）D1k-\-O!
{
YHCL≥31wt%； Ca+Mg≤0.5wtppm；
Fe≤0.3wtppm； 蒸馏残渣≤25wtppm；
游离氯≤5wtppm； 操作温度：
60±5℃；
-HG?
&?
_%Yao:
{操作PH值：
9-11。
3.纯水
无色、无味、无臭、透明的液体，密度：
1kg/L，沸点：
100℃，冰点：
0℃。
各种离子几乎全部除尽，呈中性。
能与活泼金属作用，生成碱，并放出氢气。
原料的技术要求：
~U'm2d）I（zL`XSiO2≤0.1wtppm; 电导率≤2us/cm； Fe3+≤0.3wtppm。
l1C6ne'Ul+kR@4.亚硫酸钠
BQHI,bcs分子式Na2SO3，分子量126.04。
白色粉末，相对密度：
2.633。
易溶于水，水溶液呈碱性，难溶于乙醇。
与空气接触易氧化成Na2SO4，高温下分解成硫化钠和硫酸钠。
与强酸接触分解成相应的盐类并放出SO2。
&^6}!
CBW%{3_&x2TC三中间产品及副产物说明
{uTFU离子膜电解法中间产品有树脂塔过滤后的二次精盐水，副产物为淡盐水以及废氯生产的次钠。
1.二次精盐水
透明清澈的溶液，溶解的NaCL处于近饱和状态（300~310g/L），相对密度：
1.197，凝固点：
-24.47，沸点：
107℃。
产品规格
NaCL浓度 305±5g/L
Ca+Mg ≤0.02mg/L Si ≤2.3mg/L
Fe ≤0.02mg/L Ni ≤0.01mg/L
AL ≤0.02mg/L I ≤0.2mg/L
Ba ≤0.1mg/L Sr ≤0.1mg/L
R!
Eb%\d1H"}SO42- ≤5g/L 无游离氯
固体悬浮物含量≤1mg/L PH值：
9-11
温度：
60±5℃
2.淡盐水
相对密度为1.13，温度约75~82℃，脱氯前PH值1~2之间，脱氯后PH值10~11之间，NaCL含量18.1-18.9%。
3.次钠
0`Aw1Gu淡黄色透明液体,有效氯含量为8－10wt%，具有强烈的腐蚀性。
四、离子膜有毒有害物质特性及防护措施
1.盐酸
f*m&~（c）A+V%l
（1）、特性：
分子式:
HCl
分子量:
36.46
pi/A'?
W0zS主要成分：
HCl含量:
工业级36％。
外观与性状：
无色或微黄色易挥发性液体，有刺鼻的气味。
3AId:
@P2CpH：
<7（呈酸性）
（H*du+}{,d9a6~熔点（℃）：
-114.8（纯HCl）
2yh3M:
uv3y;A沸点（℃）：
108.6（20%恒沸溶液）
相对密度（水=1）：
1.20
相对蒸气密度（空气=1）：
1.26
饱和蒸气压（kPa）：
30.66（21℃）
溶解性：
与水混溶，溶于碱液。
`ncPaMZ|D
（2）、主要危害：
具有强腐蚀性，溅落皮肤能引起灼伤，溅落眼睛，会对眼部组织造成腐蚀，导致失明或视力衰退。
HCl气体对呼吸道有强烈刺激腐蚀作用，损害粘膜组织，引起化学性肺炎等。
（3）、防范措施：
w|{&G~（@1v'k操作人员在接触本品或巡检过程中，必须严格穿戴好劳动防护用品，包括穿好化工生产作业服，戴好防酸碱手套，佩戴防护眼镜（接触时必须戴防护面罩），戴防毒口罩等。
#}gN-f}（YIN*d
2.氢氧化钠
s`?
!
A_%LY{
（1）、特性：
状态：
烧碱有固体和液体两种状态。
纯净的固体烧碱呈白色，纯净的液体烧碱呈无色透明状。
化学分子式：
NaOH 分子量：
40.005 重度（固体）：
2130Kg/m3
5wRlc:
U^6mTYb在熔融状态下，当温度为340—350℃时，其重度为1800—1900Kg/m3。
熔点：
318.4℃ 沸点：
1390℃。
显色反应：
能使石蕊试纸变成兰色，使无色的酚酞显红色。
与酸发生中和反应生成盐和水：
NaOH+HCL=NaCL+H2O
/Mb1}7w?
nl+wOJ
（2）、主要危害：
固体氢氧化钠溶于水时放出大量的热，对纤维和皮肤有强烈的刺激和腐蚀，烧碱溶液落在皮肤上，会引起皮肤表皮的灼伤，溅入眼中会引起失明或视力衰退，若吸入碱雾或浓度高的碱蒸汽可能使气管和肺部受到严重损害。
3Xyl.`3u（3）、防范措施：
3^CaI&Z.sv操作人员在接触本品或巡检过程中，必须严格穿戴好劳动防护用品，包括穿好化工生产作业服，戴好防酸碱手套，佩戴防护眼镜（接触时必须戴防护面罩），戴防毒口罩等。
3.次氯酸钠
4w%JA?
]X/w'Kh]|分子式：
NaCLO 分子量：
74.44
*ANVizN
（1）、特性：
d]M+qL.S`/O固体次氯酸钠为白色粉末，极为不稳定，受热后迅速自行分解，只有在碱性状态时比较稳定，故一般商品为碱性水溶液。
工业品次氯酸钠是无色或淡黄色的液体，俗称漂白水，含有效率10－13％。
次氯酸钠易溶于水，溶于水后生成烧碱及次氯酸，次氯酸再分解生成氯化氢和新生氧，新生氧的氧化能力很强，所以次氯酸钠也是强氧化剂。
次氯酸钠易水解，故不宜久存，在碱度不低于2－3％的溶液中可储存10－15天，其稳定度受光、热及重金属离子和PH值的影响。
"S+NN/}L
（2）、主要危害：
次氯酸钠溶液具有刺激性的腐蚀性的液体，溅落皮肤能引起灼伤，溅落眼睛，会对眼部组织造成腐蚀，导致失明或视力衰退
h）S@P}*o&yjd（3）、防范措施：
@1}7hIp{
p操作人员在接触本品或巡检过程中，必须严格穿戴好劳动防护用品，包括穿好化工生产作业服，戴好防酸碱手套，佩戴防护眼镜（接触时必须戴防护面罩），戴防毒口罩等。
4.氯气
*B"|YF2o3I-xL（`O
（1）特性：
tv-QCee&EW①颜色\气味\状态：
通常情况下为有刺激性气味的黄绿色的气体。
②密度：
比空气密度大
③易液化。
熔沸点较低，压强为101kPa、温度为-34.6℃时易液化。
液态氯为金黄色。
如果将温度继续冷却到-101℃时，液氯变成固态氯。
④溶解性：
易溶于有机溶剂，难溶于饱和食盐水。
1体积水在常温下可溶解2体积氯气，形成氯水，产生的次氯酸具有漂白性，可使蛋白质变质，且见光易分解。
（2）主要危害：
W+`Kkze8RN氯气是一种有毒气体，它主要通过呼吸道侵入人体并溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和盐酸，对上呼吸道黏膜造成有害的影响：
次氯酸使组织受到强烈的氧化；盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀，使呼吸道黏膜浮肿，大量分泌黏液，造成呼吸困难，所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽。
症状重时，会发生肺水肿，使循环作用困难而致死亡。
由食道进入人体的氯气会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻。
1L空气中最多可允许含氯气0.001毫克，超过这个量就会引起人体中毒。
液氯有强烈刺激性、腐蚀性和剧毒，吸入人体后能严重中毒，氯的性质很活泼，虽不自燃但可以助燃，在日光下与其它易燃气体混合后发生燃烧和爆炸，可以和大多数元素或化合物起反应。
第三章 应急防护处理措施和用品、用具配置
在离子膜电解装置生产系统中，可能发生化学品（盐酸、烧碱、次氯酸）管道和设备泄漏、腐蚀烧伤等事故，现场急救人员必须进行具体的防护和应急处理措施。
一、事故的现场急救措施
1、选择有利的地形设置急救点，并作好自身及伤员的个体防护，防止发生继发性损害。
2、应至少2-3人为一组组成急救小组，以便相互照应：
Gb`0|-o6s
（1）所有的救援器材必须齐全完好。
E1[+X1pk4Zs9P
（2）受伤者呼吸困难时应给予输氧，呼吸停止应立即进行人工呼吸，心脏骤停立即进行心脏按摩。
3、对于皮肤污染时，应立即脱去污染的衣物，用流动的水清洗，冲洗要及时、彻底，头面部灼伤要注意眼、耳、口、鼻的清洗，应采用特定的急救药品进行清洗；
4、经现场处理后的伤员视情况应迅速送至医院救治。
XW"t-_dns二、发生泄漏的应急处理措施
1、泄漏处理注意事项
（1）进入现场的人员必须配备个人防护器具。
（2）泄漏应急处理人员，必须配备相应的个人保护器具。
5s9Ws6F{-~4q\（3）应急处理时严禁单独行动，必要时用水枪掩护。
2、泄漏源的控制
p:
q-d8DO8hbq
（1）在事故抢险领导小组的指令下进行，对于管线或阀门泄漏，可通过关闭有关阀门，停止作业或通过采取改变工艺流程、物料走副线、局部停车、打循环、减负荷运行等方法。
aqE-q1s:
i6T]
（2）容器发生泄漏后，应采用修补或堵塞裂口，制止化学品的进一步泄漏，对整个应急处理是非常关键的。
能否成功进行堵漏取决于几个因素：
接近泄漏点的危险程度；泄漏孔的尺寸；泄漏点处的实际或潜在的压力；泄漏物质的特性。
3、泄漏物的处理方法
V0Pr4Z`|p"V现场泄漏物如果是液体要及时进行覆盖、收容、稀释处理；如果是气体泄露要及时进行通风置换，使泄漏物得到安全可靠的处置，防止二次事故的发生。
BKrU:
`/@XJj'Ha注：
应急处理并非是按部就班按以上顺序进行，而是根据实际情况尽可能同时进行，如危险化学品泄漏，应在报警的同时，尽可能切断泄漏源。
三、发生火灾的应急处理措施
1、扑救电器火灾注意事项
（1）当发生电器和电机火灾时切忌盲目扑灭火势，立即切断有关电器设备电源，然后用电器设备专用灭火器灭火，不得已时可用干沙灭火。
（2）灭火时必须注意自身安全，包括避免触电，避免自身受到伤害火势伤害。
_aM!
q&u2、扑救火灾的方法
扑救火灾不可盲目行动，应针对每一类化学品选择正确的灭火剂和灭火方法。
必要时采取堵漏或隔离措施，预防再次发生火灾的灾害，当火消灭以后，依然要派人监护，清理现场，消灭余火。
M4u_e!
].f四、急救用品、用具配置
1.灭火器（干粉灭火器、消防水带、CO2灭火器）
2.防酸碱面具
Oxc%l$t/|J6w3.防酸碱隔离服
4.防目镜或有机玻璃面罩
fHDuO~s1n5.消防器材：
斧、桶、钩、锹
6.急救器材：
各式扳手、防酸碱橡胶垫等
#XU;bD$~a7.急救药品：
（2%硼酸液或软膏、2%碳酸氢钠液或软膏、糖浆）
8.应急现场生产冲洗水源、洗眼器
c7Z$f&O7k（yt@9.防毒面具、空气呼吸器
五、操作中的安全注意事项
1.严格执行操作规程。
N&?
TO0q）ybC2QI8?
@`y2.劳保用品穿戴齐全。
3.严格执行单手操作。
4.电解厂房内严禁明火。
5.处理酸碱管道漏点时必须戴防护面罩。
作业场所要备有冲洗源。
f$En1C%S+c|$r第四章生产原理及重要工艺条件
一．生产原理
9e
B/{^1t!
g8Kt本厂离子膜电解工段分为四个工序，即盐水二次精制工序、电解工序、脱氯工序和除害工序，各工序生产原理如下:
7_&g^8n（Eu1.盐水二次精制工序
通过离子交换除掉原盐水中的Ca2+、Mg2+等其它多价阳离子，使盐水符合离子膜工艺对盐水质量的要求。
{e7r3@;z'nr#W离子交换树脂塔中的树脂是一种螯合树脂，其分子式为：
RCH2NHCH2PO3Na2。
。
它的组分为具有活性离子交换基团的有机聚合物，并带有固定的负电荷。
这些固定的负电荷和具有正电荷的离子有相对亲和力，当螯合树脂同含有Ca2+、Mg2+的盐水接触时，其中的Ca2+、Mg2+离子取代树脂中不稳定的钠离子，从而起到了精制盐水的目的。
%H'XH7dY其反应方程式为：
Y-iL:
Q）J3G（RCH2NHCH2PO3Na2）2Na2+Ca2+→（RCH2NHCH2PO3）2Ca+2Na+
螯合树脂吸附钙、镁离子后，失去交换能力，为恢复其能力，必须进行再生。
再生时，首先用盐酸将树脂吸附的钙、镁等金属阳离子解离下来，然后再用NaOH溶液进行转型，使其转变成为具有交换能力的钠型，重复使用。
酸洗时反应方程式：
mGT*NU0m[{G（RCH2NHCH2PO3Na）2Ca+4HCL→2（RCH2NHCH2PO3H2）CaCl2+2NaCl
8~（o#d}8{SI碱洗时反应方程式：
2（RCH2NHCH2PO3H2）+4NaOH→（RCH2NHCH2PO3Na）2Na2+4Na2O
\\x（VZRvH2.电解工序
{6a!
Aph?
IG将二次精制盐水电解生产NaOH、CL2和H2。
离子膜法制碱就是利用离子交换膜能让Na+等阳离子通过，而阻止CL-和OH-等阴离子通过的特性，将电解槽的阴极室和阳极室隔开制取烧碱、氯气和氢气。
主反应方程式：
阳极
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