电解食盐的几种工艺.doc

三、食盐水电解制氯气和烧碱 食盐水电解制氯气和烧碱有三种方法：（1）隔膜法；（2）汞阴极法；（3）离子交换膜法。 氯气和烧碱是整个化学工业的基础产品之一，应用十分广泛。因此氯碱工业在化学工业中占有重要地位。氯气和烧碱在电解过程中同时生成。为使氯碱工业具有最大的经济效益，氯气和烧碱的需求平衡十分重要。 食盐水溶液的电解在阴阳极上进行的电化反应有： 阳极：Cl-1 放电 2Cl-1 = Cl2+2e- 阴极：H+ 放电 2H2O = 2H+2OH- 2H+2e- = H2 留在溶液中的OH-与Na+形成NaOH溶液，整个阴极反应可写成： 2H2O+2Na+2e- = 2NaOH+H2 总的电解反应可表达为： 2Na+2Cl-+H2O = 2NaOH+H2+CL2 如上所述，除主反应外，在两极也会有副反应发生。 1.隔膜法工艺过程(1)电解槽的结构和性能 食盐水电解工艺中，利用电解槽内隔膜将阳极产物（氯气）和阴极产物（氢气和烧碱）分开的电解生产工艺称为隔膜电解法。电解原理见图3-3-01。 电解槽有水平式和立式隔膜电解槽两种，现在广泛使用的是立式隔膜电解槽，结构示意图见（2）工艺流程 工艺流程示于图3-3-06。可分为盐水精制、电解、氯气和氢化处理、液氯、碱液蒸发以及固碱制造等工序。原盐有海盐、湖盐、井盐和矿盐四种。盐水精制包括化盐、精制、澄清、过滤、重饱和、预热、中和、盐泥洗涤等过程。化盐在化盐桶中进行。精制在精制反应器中进行。2. 汞阴极法工艺过程(1)工艺原理 汞阴极法是用汞做阴极，石墨或金属电极（如DSA）做阳极进行电解的方法。电解由两个相连的设备-电解室和解汞室组合而成，如图3-3-07。(2)工艺流程 食盐水精制与隔膜法相仿，由精制反应槽流出的盐水，用苛化淀粉、砂滤器等除去夹带的固体沉淀物，以保证将金属离子脱除至符合规定的要求为止。（3）电解槽 多采用由水平式电解室、立式解汞塔和立式离心泵相组合的电解槽。（4）三废治理 汞阴极法的气、水、泥和产品（主要是氢气和NaOH）都会含汞，需要分别予以净化和回收汞。中国规定氯碱厂排出的废水中含汞量应小于0.05mg（汞）/L（废水）。汞渣、碱液过滤的残渣以及吸附水银用的废吸收剂，常用蒸馏法回收汞。电解室出来的氯气一般不进行脱汞处理。离子交换膜法工艺过程（1）工艺原理 本法用阴离子交换膜代替隔膜法的石棉（或改性）隔膜。离子交换膜具有很好的选择性，只有一价阳离子（Na+，H3O）能通过薄膜进入阳极室（膜两边OH-的浓度差可达10mol*L-1），阳极室仅将Cl-还原为Cl2，Cl-和未分解的大部分的NaCl，不能通过薄膜进入阴极室，因此，精制食盐水进入阳极室经电解后，淡盐水仍由阳极室流出，离子交换膜法电解原理见图3-3-10。（2）工艺流程 离子交换膜法流程见图3-3-13。分一次盐水精制、电解、碱液蒸发等工序。项目隔膜法水银法离子膜法投资/%100100-9085-75能耗/%10095-8580-75运转费用/%100105-10095-85烧碱质量w(NaOH)/%10-125032-35W(碱)=5%中含盐/mg*L-110000约30约30W(碱)=50%中含汞/mg*L-1无0.03无4.技术经济和质量指标三种电解方法的技术经济指标示于表3-3-06。图3-3-06 三种电解方法比较碱土金属包括Be,Mg,Ca,