烧碱生产工艺

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烧碱生产工艺

片碱即片状烧碱，是氢氧化钠的一种别名，氢氧化钠在工业上被称作工业

碱、烧碱、苛性碱等，按存在形态可分为液碱、片碱、固碱、粒碱7其中片

碱、固碱、粒碱是固体氢氧化钠口勺三种形态。如下.图，依次是片碱固碱粒碱：

1.碱液从32%浓缩至61%,这个阶段在降膜蒸发器中进行。加热源采用中

压蒸汽及二次蒸汽，并在真空下蒸发。

2.61%碱液再通过降膜浓缩器，以熔融盐为热载体，在常压下将碱液浓缩成熔

融碱，再经片碱机制成片状固碱（传说中的熔盐法）。

质量分数为32%的离子膜法烧碱经I效蒸发器（真空、二次蒸汽）浓缩到

47%，经碱泵并与II效蒸发器的蒸汽冷凝水换热后，进入II效蒸发器深入浓缩至

61%,并由碱泵将61%碱打入最终浓缩器，用熔盐加热浓缩至98%〜99%，再经片

碱机制成片状固体烧碱。自电厂来的1MPa日勺饱和蒸汽进入I效蒸发器,冷凝液

与I效碱换热后进入循环水池，作为软水的补充，II效产生的二次蒸汽与终浓缩

产生的二次蒸汽进入I效蒸发器作为热源，蒸发32%碱液。415〜430℃日勺熔盐由

熔盐泵送入熔盐炉经加热后进入最终浓缩器,作为热源将碱蒸发至98%〜99%,

并最终回至熔盐罐，循环使用。

熔盐炉系统是一和密闭循环加热日勺系统，通过燃炉上方点火头用天然气加热

内外盘管使熔盐升温，熔盐通过泵周而复始地在系统中循环，由于和外界隔离，最

大程度地减少了熔盐的分解变质。在生产中初次加热熔盐应注意如下几点。

(1)熔盐熔点在143℃左右,所有熔盐管线应有蒸汽伴热，最佳同步采用电伴

热,以防止熔盐在管线中凝固。

(2)在熔盐梯度升温过程中,要仔细检查熔盐阀日勺伴热，熔盐在整个系统中进行

大循环时，尤其注意小循环回流阀不能关死，必须回转一圈,以防止熔盐阀结死。

(3)由于熔盐为混合物,密度不很均匀，并且初次加热熔化，熔盐中日勺水分含量较

高，因此在熔盐循环过程中,要充足关注泵『、J电流,假如泵电流波动较大，并且持续

时间较长，应立即停泵检查，找出问题原因。正常状况下，泵的电流会有波动，但波

动的范围不大，伴随熔盐温度H勺升高，泵电流会逐渐减少且趋于平稳。

片碱为基本化工原料，广泛用于造纸、合成洗涤及肥皂、粘胶纤维、人造丝

及绵织品等轻纺工业方面，农药、染料、橡胶和化学工业方面、石油钻探，精

炼石油油脂和提炼焦油的石油工业，以及国防工业、机械工、业、木材加工、冶

金工业，医药工业及都市建设等方面。还用于制造化学品、纸张、肥皂和洗涤

剂、人造丝和玻璃纸，加工铝机土制氧化铝，还用于纺织品的丝光处，水处理

等。

离子膜烧碱工艺流程图解析离子膜烧碱生产工艺来源：【中国化工网】2023-

6-4字体大小：［大中小］-

当化学反应波及酸碱等物质时，ph值往往是反应过程中一种重要的工

艺变量。离子膜烧碱研究汇报显示；量溶液日勺ph值时，在试验室一般采用酸碱

指示法，在工业过程中，则采用电位滴定法。在用离子膜电解生产烧碱日勺过程

中，尤其是在盐水淡化之前，在制作离子膜烧碱时，ph值的测量是很重要的。

离子膜烧碱工艺流程图解析离子膜烧碱生产工艺

图1隔膜法烧碱蒸发工艺流程

1、离子膜电解工艺流程

以原盐为原料，从离子膜电解槽流出的淡盐水通过脱氯塔，脱去氯气，进

入盐水饱和槽制成饱和盐水;而后在反应器中再加入naoh>na2co3及baci2等;

从反应器出来的盐水进入澄清槽澄清。不过从澄清槽出来的一次盐水尚有某些

悬浮物，这对盐水二次精制日勺螯合树脂塔将产生不良影响（一般规定盐水中日勺悬

浮物少于lmg/l）。因此，盐水需要通过过滤，再通过螯合树脂塔，除去其中日勺

钙、镁等金属离子，加到离子膜电解槽日勺阳极室;与此同步，纯水和液碱一司进

入阴极室。通入直流电后，在阳极室产生氯气和淡盐水，通过度离器分离。氯

气输送到氯气总管;淡盐水中naci含量一般为200-220g/l,经脱氯塔去盐水饱和

槽。在电解槽日勺阴极室产生氢气和30-35%的|液碱，同样也通过度离器。氢气输

送到氢气总管;30-35%的液碱可以作为商品发售，也可以送到蒸发装置，使之浓

缩到50%。

a、过滤盐水日勺ph值控制及。rp测量

为了保证进电解槽盐水ph值日勺稳定，有日勺工艺采用在过滤盐水中加入一定

量盐酸日勺措施，将过滤盐水日勺ph值控制在100.5o

盐水orp日勺值反应盐水中游离氯的含量。为了防止游离氯进入螯合树脂塔，

在过滤盐水管路中，设置了orp检测装置。根据orp日勺高下，决定亚硫酸钠的

加入量。

b、淡盐水ph值控制及orp测量

电解过程中产生的淡盐水，具有一定数量日勺游离氯。这部分游离氮对设

备、管道的腐蚀非常严重，必须清除。根据次氯酸在低ph值状况下，有助于向

氯气脱析方向转变这一特性，在淡盐水中加入一定量盐酸，使它日勺ph值控制在

1.25-1.5之间，以利于清除游离氯。淡盐水经真空脱氯或空气吹除，再加亚硫

酸钠，以深入清除游离氯。

2、ph值测量的重要性

本装置的物料分析重要有酸度(ph值)、氧化还原电位(orp)、浓度以及钙、

镁离子含量。这些参数在生产过程中起着非常重要日勺作用。例如，精盐水口勺酸

碱度。以及钙、铁离子日勺浓度，直接关系到离子膜日勺工作状态和寿命，也是产

量和产品成本核算的重要根据。为此，一定要保证各台分析仪的测量精确度及

可靠性。

3、应用难点

上海氯碱化工有限企业电化厂四车间离子膜电解生产烧碱中，淡盐水要根据

其ph值加亚硫酸钠，因此该ph值的测量和控制对产量与质量的提高具有很重

要日勺意义。该装置共有两台ph计：脱氯前为301信号，脱氯后为303信号。

原2套ph计在引进时采用某日本厂商的产品，由于ph电极的性能不能满足生

产工艺日勺实际需要，从开车起一直不能投入使用，故弃置不用，只能靠车间分

析室不停取样得到数据。这样做，不仅时效性差，并且分析误差大，不能对亚

硫酸钠进行自动加料控制。而人工加料控制不仅劳动强度大，并且ph值难以得

到稳定日勺控制，影响了产品日勺质量。过去ph电极用得不好日勺原因有：

(1)301信号测量点由于Cio4-离子含量较高，700-800mg/lo由于Cio4-离

子会和kci反应生成不溶性的化合物，而氯化银电极会深入与溪化物、碘化物、

氟化物尤其是硫化物反应，生成胱氨酸或半胱氨酸。由于硫化银在隔阂上会生

成黑色沉淀，由此导致响应时间增长和电极电位的反复性变差(直接导致ph测

量误差)，同步也使隔阂阻抗增长好几倍。

(2)测量点ph值很低，一般在1.9左右，由于ph值在2如下和12以上时

均难以测量，因此测量误差大。在强酸介质中，由凝胶层吸取的酸分子导致凝

胶层中氢离子活度的I增长。故在很低日勺ph值下，会产生酸度误差，即产生虚假

的I高ph值。

(3)测量点温度较高，一般在90c左右。这不仅对ph电极提出了极大的I

挑战(由于90c日勺高温会大大缩短ph电极日勺寿命)，并且，假如取样后在分析

室测ph值，由于同样日勺介质在不一样温度下的)ph值是不一样的，用分析室测

得日勺ph值来控制流程中亚硫酸钠日勺加入量会产生较大日勺误差。

(4)测量点在泵日勺出口，压力波动大，这样会加速电极反渗透，影响ph电

极电位日勺正常建立，缩短电极寿命。

(5)被测介质腐蚀性强。

二、梅特勒•托利多日勺在线ph检测系统

针对上述原因，梅特勒-托利多企业为顾客选用了由ha465-50-90-t-s7电

极、inflow764-22-56护套构成日勺测量系统，成功地处理了在线测量日勺规定。

1、电极

这种电极采用了双盐桥构造，选用viscolyt参比电解液(一种含高分子粘度

时参比溶液)，并采用三陶瓷隔阂。ph值H勺测量范围为0~14,温度范围为0-

130Co

这种ph电极日勺特点为：

(1)viscolyt参比电解液不会和被测介质发生化学反应，使参比液与被测溶液

隔开;而双盐桥构造也可隔离游离氯对参比电极电位的干扰，保证参比电极电位

的稳定。

(2)三陶瓷隔阂合适加紧了参比电解液的I流速，保证电解液外流稳定，使读

数愈加精确。

(3)在使用时保持正压2bar左右，既可防止氯气影响电极电位，又可限制被

测介质日勺反渗透。

2、护套

护套用来保护电极不受外界冲击，并将电极固定在测量点上。由于常用的

护套材料不锈钢无法抵挡氯气等物质的腐蚀，因此选用了了溶性聚四氟乙烯制

成测量室的护套inflow764-2〃-56。

3、变送器

针对在化工/石化行业中的危险区域使用的防爆规定，可使用本安型的变送

器2100/2xh或2220xo

三、应用效果

本来使用的电极寿命仅为一星期，而使用梅特勒-托利多企业日勺ha465双盐

桥电极后，两年来仅换过三支电极。梅特勒-托利多产品日勺应用保证了测量精确

度，使亚硫酸钠自动加料控制得以实现，提高了劳动生产率和产品质量，减少

了工人日勺维护工作量，因此得到顾客日勺好评。

离子膜法制烧碱的生产工艺综述

离子膜法制烧碱是烧碱生产工艺的I常用制法之一，不过在目前烧碱生产工

艺中所见日勺比例并不是很大，因此我们必须仔细日勺熟悉一下子膜法制烧碱口勺工

艺特点

1.离子膜法碱液蒸发日勺特点

1.1流程简朴，简化设备，易于操作

由于离子膜碱液仅具有极微量欧I盐，因此，在其整个蒸发浓缩过程中，虽然

是生产99%的固碱，也不必除盐。这就是极大日勺简化了流程设备，即隔阂碱蒸

发必须有日勺除盐的设备及工艺工程都被取消，并且，由于在蒸发过程中没有盐

的J析出，也就很难发生管道阻塞，系统打水问题，使操作轻易进行。

L2浓度高，蒸发水量少，蒸汽消耗低

离子膜法碱液的浓度高，一般在30%〜33%,比隔阂法碱液的10%〜11%要

高很大，因而大量时减少了浓缩所用的蒸汽。若以32%的碱液为例，假如产品

的浓度为50%,则每吨50%口勺成品碱需蒸出水量为：

而隔阂法电解碱液若同样浓缩到50%,则一般要蒸出6.5tH勺水量。也就是

说，浓缩到同样日勺50%,离子膜碱液蒸发比隔阂碱液蒸发少蒸出约5.4t水，由

于蒸发水量的I减少，蒸汽消耗就大幅度下降。以双效流程为例，一般仅耗汽

0.73-0.78t/t,此外蒸汽的空间也对应的减少，使设备的投资也对应日勺减少，

2影响碱液蒸发日勺原因

2.1生蒸汽压力

蒸汽是碱液蒸发中的重要热源，生蒸汽的压力高下对蒸发能力有很大日勺影

响。一般较高的一次蒸汽压力，使系统获得较大H勺温差，单位时间所传递口勺热

量也对应的增长，因而也使装备具有较大的生产能力。

当然，蒸汽压力也不能过高，由于过高的蒸汽压力轻易使加热管内碱液温度

上升过高，导致液体的沸腾，形成汽膜，减少了传热系数，反而使装备能力受

到影响。

同样，蒸汽压力偏低，通过加热器的碱液不能到达需要的温度，减少了单位

时间内n勺蒸发量，使蒸发强度减少。

因此，选择合适的蒸汽压力是保证蒸发强度的重要原因。此外，保持蒸汽的

饱和度也是至关重要的。由于，饱和蒸汽冷凝潜热是其可提供的最大热量：再

则，保持蒸汽压力的稳定也是保持操作的重要原因之一，由于，加热蒸汽玉力

的波动，就会使蒸发过程很不稳定，从而直接影响了讲出口物料的浓度、fi

度，甚至影响液面、真空度、产品质量等。

2.2蒸发器日勺液位控制

在循环蒸发器的蒸发过程中，维持恒定时蒸发器液位是稳定操作的必要条

件。由于液位高度的变化，会导致静压头的变化，使蒸发过程变的极不稳定，

液位高度低，蒸发及闪蒸剧烈，夹带严重，使大气冷凝器下水带碱，甚至跑

碱；液位过高，会使蒸发量减小，进加热室的料液温度增高，减少了传热有效

温差，此外也减少了循环速度，最终导致蒸发能力下降。

因此，稳定液位是正高循环蒸发器蒸发能力，减少碱损失，减少汽耗的重要

环节。

2.3真空度

真空度是蒸发过程中生产控制的一种重要的控制指标，它是在既有装置中挖

掘，提高蒸发能力的重要途径，也是减少汽耗口勺重要途径。由于真空度的提

高，将使二次蒸汽的饱和温度减少，从而提高了有效温度差，除外，也减少了

蒸汽冷凝水日勺温度，因而也就更充足的运用了热源，使蒸汽消耗减少。

真空度的高下与大气冷凝器日勺下水温度有关，也与二次蒸汽中日勺不凝气含量

有关。

因此，提高真空度的途径之一是减少大气冷凝器下水温度，即减少其饱和蒸

汽压，但水温过低，耗水量过大，会导致成本升高。一般控制水温在28〜

40ro提高真空度的另一途径就是最大程度的）排除不凝气体。一般的I措施是：

①采用机械真空泵；②采用蒸汽喷射泵；③采用水喷射泵。这三种措施中以

①、②较佳，措施③由于受水压力的）影响，很难获得较高的真空度。

表1与下水温度平衡时的真空度

下水温度，°C

3035404550

真空度，kPa

9695939188

采用蒸汽喷射泵排除不凝气体，这种措施在国外日勺蒸发流程中被广泛日勺运

用，真空度一般可到达90.7〜96.0kPa。水喷射大气冷凝器在国内蒸发流程中被

广泛的使用，其真空度仅在80.0〜88.0kPa。真空度与蒸汽饱和温度之间H勺关系

见表2o

表2真空度提高时H勺蒸汽饱和温度差

真空度,kPa

85879093

蒸汽饱和温度，℃

55524741.5

相对温度差，℃

355.5

2.4电解碱液浓度与温度

由于离子膜电解碱液口勺浓度较高，因此对其浓缩蒸发非常有利，其汽耗远比

隔阂法低。我国从国外各企业引进的离子膜装置口勺电解碱液浓度略有差异，在

30%〜35%之间。但实际上除日本旭化成等少数企业外，大部分企业离子膜电解

碱液都控制在32%〜33%之间。

此外，尽管电解槽流出碱液温度都在85〜90℃,但许多工厂，由于电解工序

与蒸发工序不在一起，中间常常设有中间贮罐，这样，使实际进入蒸发器口勺碱

液温度下降，从而增长了能源消耗。

2.5蒸发完毕液浓度

按照市场规定日勺商品规格，严格控制蒸发的完毕液浓度，是在保证产品质量

指标日勺前提下，减少蒸汽消耗日勺手段之一，同步也可以合适的减少高浓碱对设

备日勺腐蚀。

一般，国内的产品为42%、45%、50%三种。

2.6蒸发器日勺效数

如前所述，蒸发器的效数是决定蒸汽消耗量日勺最要原因之一。采用多效蒸发

是减少蒸发蒸汽消耗日勺最要途径，不过它受到设备投资欧J约束。在离子膜电解

碱液蒸发中，目前常常采用日勺是双效流程。不过，伴随能源价格的不停上涨，

将会有愈来愈多日勺企业选择三效蒸发日勺工艺流程。

2.7蒸汽分离器

汽液分离器也称疏水器，是蒸发过程的一种辅助设备，往往被人忽视，包其

性能日勺好坏，即对蒸发汽耗产生相称大的影响。在蒸发过程中，大量蒸汽在加

热器内冷凝，需要及时排除，否则，不仅阻碍传热，并且还会导致水锤，影响

安全生产。而使凝水能顺利排除，又不带走蒸汽日勺设备就是汽液分离器。

汽液分离器性能日勺好坏，不仅仅影响蒸发器能力的发挥和正常使用，也直接

与蒸汽消耗日勺高下有关，由于汽液分离器分离不好，跑汽、漏汽现象常常发

生，导致大量蒸汽的流失，使汽耗升高，相反，汽液分离很好，但凝水排放不

畅，将直接影响蒸发能力和安全。

因此设计选用合适的汽液分离器是不容忽视的问题，目前，常用的汽液分离

器型式有：偏心热动式、浮子杆式、液面自控式三种，用于蒸发装置中一般用

后两种。本设计选用液面自控式。

2.8热损失

蒸发过程是一种传热过程，因此，不可防止会有热日勺损失。这种热损失只要

是通过系统内设备和管道日勺表面向外界散发热量以及蒸汽等物料能没有充足日勺

被运用就排除而导致的热损失。一般，前者约占供入热量日勺2%〜5%,后者则

占10%〜20%甚至更多。

因此，首先选择优质价廉的保温材料减少散热损失，另首先，最充足有效的

运用介入蒸发系统的所有热物料日勺能量，最大程度日勺加以运用，减少流失，使

排除系统的多种物料带走最小的热量，这些都是减少蒸汽消耗的重要途径

生产烧碱的原料与工艺

氯碱工业是电解食盐水溶液制取烧碱、氯气和氢气的工业生产，是重要的基

础化学工业之一。因止二，盐和电就是生产烧碱的原料。目前我国烧碱生产工艺

重要有隔阂电解法和离子膜法

1）隔阂法

电解在立式隔阂电解槽中进行，如图所示。电解槽的阳极用涂有Ti02-

RuO2涂层的钛或石墨制成，阴极由铁丝网制成，网上附着一层石棉绒做隔阂，

这层隔阂把电解槽分隔成阳极室和阴极室。将已除去Ca2+、Mg2+、S042-等杂

质的精制食盐水从电解槽的上部加入，食盐水中进行如下电解反应：

在隔阂电解槽中，隔阂放在阳极和阴极之间，它能使食盐水通过，还能防止

阳极和阴极产生的气体混合而发生副反应电解时的槽电压一般为3.0〜3.8V。

电解时，食盐水从阳极室加入，通过隔阂进入阴极，这时在阳极室发生下面口勺

反应：

2C1—>C12t+2e

溶液中的Cl-消耗后，Na+随同食盐水讲入阴极室。与此同步，阴极室里由水

电离生成的氢离子发生如下反应：2H++2e-H2t溶液中口勺H+消耗后，水不停

电离，在阴极积累大量口勺OH-o0H-跟阳极室透过来H+的形成NaOH溶液。因此

电解食盐水的反应可写成：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2t+C12上述是电解时的

主反应，还会发生某些对生产不利的副反应。例如，当食盐水的浓度不高时，

在阳极C12将溶于盐水中，发生如下副反应:C12+H2O=HC1O+HC1此外，由

于0H-和C1H1勺放电电压比较靠近，当食盐水的浓度不高时，C1-的放电电压有

所提高，将在阳极同步发生OH-口勺放电。电解后产生的氯气和氢气，冷却后，

使带出口勺蒸气冷凝分离，就能作为产品，或者用作深入加工的原料电解后口勺

电解液含氢氧化钠130〜145kg/m3、175〜210kg/m3、次氯酸钠0.05-

0.25kg/m3o通过蒸发浓缩，运用溶解度的差异，氯化钠以晶体析出，过滤后即

得到液碱，或深入蒸发而得到固碱产品。

②离子互换膜

离子互换膜法是20世纪70年代新发展的措施。这种措施是用离子互奥膜

作隔阂，它容许Na+通过，但C1-和OH-不能通过。因此，用这种措施生产日勺烧

碱纯度很高，浓度也较大。但离子互换膜的使用寿命目前还不够长，这个问题

一旦处理，它将也许成为最有发展前途的制碱措施。德国、日本等国已经有某

些氯碱工厂用离子互换膜法生产烧碱。离子互换膜法电解食盐水H勺原理如图所

示。在这种电解槽中，用阳离子互换膜把阳极室和阴极室隔开。阳离子互换膜

跟石棉绒膜不一样，它具有选择透过性。它只让Na+带着少许水分子透过，其

他离子难以透过。电解时从电解槽的下部往阳极室注入通过严格精制H勺NaCl溶

液，往阴极室注入水。在阳极室中C1-放电，生成C12,从电解槽顶部放出，同

步Na+带着少许水分子透过阳离子互换膜流向阴极室。在阴极室中H+放电，生

成H2,也从电解槽顶部放出。不过剩余的OH-由于受阳离子互换膜的阻隔，不

能移向阳极室，这样就在阴极室里逐渐富集，形成了NaOH溶液。伴随电解日勺

进行，不停往阳极室里注入精制食盐水，以补充NaCl的消耗；不停往阴极室

里注入水，以补充水的消耗和调整产品NaOH的浓度。所得H勺碱液从阴极室上

部导出。由于阳离子互换膜能制止C1-通过，因此阴极室生成的NaOH溶液中含

NaCl杂质很少。用这种措施制得日勺产品比用隔阂法电解生产的产品浓度大，纯

度高，并且能耗也低，因此它是目前最先进日勺生产氯碱欧I工艺。

烧碱、纯碱的工艺简述

烧碱是重要的基本化工原料，最初口勺用途是从制造肥皂开始，逐渐用于日用、

轻工、纺织、化工、医药等领域。我国改革开放以来，烧碱的需求量有明显增长，

尤其是在制铝生产方面，烧碱生产有了突飞猛进口勺发展。2023年我国烧碱产业延续

了近年来的迅速增长势头，受到良好的国际贸易环境和重要下游产业迅速增长的驱

动，整年烧碱产量为1475.52万吨。伴随产能扩张加紧，产'也竞争也日趋剧烈。目

前我国有烧碱生产企业二百多家。

纯碱是基本化工原料，重要用于生产玻璃，干法制水玻璃，重格酸钠、硝酸

钠，溶浸法制氟化钠、小苏打、硼砂、磷酸三钠，冶炼助熔剂，选矿用浮选剂，炼

钢和炼睇用作脱硫剂，印染中用作软水剂，清除油污和丝胶质、色纱织物煮炼剂，

搪瓷色素的碱性熔融剂，制革工业用作原料皮的脱脂、中和铭糅革和提高辂糅液碱

度，合成洗涤剂中的I三聚磷酸钠，还用于制造多种磷酸钠盐等。近年来，国内纯碱

工业展现良好发展势头，产量稳步增长，价格也在持续回升，市场需求旺盛，供求

关系明显改观。伴随我国轻工、化工、建材、冶金等行业日勺发展，国内纯碱行业获

得了长足进展，纯碱产品的总生产能力和产量在逐年增长，2023年我国的纯碱产量

初次超过美国跃居世界第一，到达1101万吨，近几年也到达每年8%日勺增长率然而,

伴随市场发展，我国日勺烧碱和纯碱工业在面临机遇的同步，也面临严峻挑战，要保

持强劲H勺发展势头，除了着眼全球市场，积极参与国际分工及市场竞争外，提高生

产工艺也成了重要一环。下面谈谈烧碱和纯碱的制作工艺，抛砖引玉，引起共鸣。

一、烧碱工艺简述

化学名称：氢氧化钠

俗名：烧碱、苛性钠

分子式：NaOll

分子量：39.996（按79年国际原子量）

生产原料：原盐（分为：液体盐和固体盐）

生产基本原理：采用隔阂法生产烧碱，选用石墨阳极立式隔阂电解槽。

重要化学反应为：2NaCl+2HQ-2NaOH+Cht+H2t

生产过程分为盐水制备，食盐溶液电解，碱液蒸发和熬浓，氯氢处理与输送等四大

过程，并附有合成盐酸日勺生产过程。本文重要讨论的生产工序为碱液蒸发过程。

生产工艺流程简述：首先将蒸发工序来的回收盐，卤水经预热温度控制在65-70℃,

自上而下用泵压入化盐桶，同步用斗式提高机将固体盐自上部加入，以维持足够日勺

盐层高度，使盐水通过后到达饱和，含NaCl：315g/l左右，再溢流入缓冲桶，加入

精制剂N&CO3,NaOH,BaCl2,使盐水中Ca'Mg*以及SC^离子生成沉淀析出:

CaCOoMg（OH）2和BaSOi。

盐水进入澄清桶前，加入苛化数皮助沉。沉清盐水自澄清桶溢流圈流至中和槽，加

入盐酸中和，控制PH值在7.5-8,中和盐水泵入精盐水贮槽，供电解使用。

精制盐水泵入高位槽，经加热至65-85C后注入电解槽，精盐水在直流电作用下进行

电解，产生出氯气，室气和烧碱。

二、纯碱工艺简述

化学名称：碳酸钠俗名：纯碱、重灰或轻灰

分子式：Na2c分子量：105.99（按79年国际原子量）

生产原料：原盐、氨（阳）、二氧化碳、水

生产基本原理：该厂采用联合制碱法生产纯碱和氯化氨。联碱法生产采用一次加

盐，两次吸氨，一次碳化，两次取出H勺冷法流程。生产分为两个过程进行：【过程

为纯碱生产过程，II过程为氯化氨生产过程。两个过程构成一种封闭循环系统，不

停投入原料（N%、NaChHQ、C02）,同步不停地生产出纯碱和氯化氨两种产品。

联碱过程，即I和II过程:

重要化学反应：

NaCl+NHMO+COLNHa+NaHCOj+95.05kJ/mol

与氨碱法不一样之处，联合制碱法碳化过滤NaHCO,结晶后的滤液还要析出氯化氨。

化学反应式：

NH£1（液）+NaCl（固）fNH£1（固）+NaCl（液）-11.46kJ/mol

析出氯化氨后，母液返回制碱工序，与制氯化氨过程交替进行，构成一种循环过

程，这则是该制碱法的特殊性。

生产工艺流程简述：将11过程制备日勺合格母液II送母液II喷射吸氨后为氨母液II,

氨母液【I在澄清桶内通过澄清后流入氨母液H储存桶习惯上称为成品氨，成品氨母

液II经泵加压并经氨尾液II加热桶加热到规定温度后进入清洗炭化塔，塔下部通清

洗气，使炭化塔结疤得到溶解并起到预炭化H勺作用，氨母液n经清洗炭化塔后为清

洗氨母液n。清洗氨胃液n经泵送入制碱塔，下部通入下段气（浓气），中部通入

中段气，生成带有氨尾液n结晶日勺悬浮液，由塔底经出碱管取出称为碳化取出液，

再经真空滤碱机过滤分离出固体碳酸氢钠（重碱），送煨烧炉燃烧得到碳酸钠，包

装得到成品纯碱。

搬烧分解出H勺二氧化碳，氨气及水蒸气的混合气体称为炉气。炉气经除尘，冷却，

洗涤，压缩后回到碳化塔作制碱原料•，真空滤碱机的滤过碱液（母液H）经吸氨送

II过程制取氯化氨，制氯化氨后日勺母液（母液H）送I过程吸氨进碳化塔制纯碱，

如此不停封闭循环则不停生产出纯碱和氯化氨。

三、回收盐

回收盐是在隔阂法制烧碱过程中日勺蒸发过程中得到的。其杂质含量较高，重要影响

生产烧碱的杂质为：C广、\婕,以及S0「离子，并且具有一定日勺NaOH。因此目前生产

中有精制盐水的I这道工序。

在实地调研中证明，烧碱生产中采用液体盐替代固体盐，会减少烧碱成本，获得一

定日勺经济效益。而在联碱法制纯碱日勺生产过程中，由于受到系统母液平衡日勺限制，

只能使用固体盐。假如将烧碱蒸发工序回收得到日勺同体盐送入联碱系统，则联碱法

生产纯碱的工艺中将减少固体盐的外供量，从而获得一定日勺综合经济效益。

离子互换膜法制烧碱的原理和工艺流程

1、离子互换膜法制烧碱日勺原理

离子互换膜电解槽的构成

离子互换膜电解槽：重要由阳极、阴极、离子互换膜、电解槽框和导电铜

棒等构成；每台电解槽由若干个单元槽串联或并联构成。阳极用金属钛网制

成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，阳极网上涂有钛、钉等氧化物

涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有银涂层；离子互换膜把电解槽提成阴极

室和阳极室。

电极均为网状，可噌大反应接触面积，阳极表面的特殊处理是考虑阳极立物

C12H勺强腐蚀性。

离子互换膜法制烧碱名称的由来，重要是由于使用H勺阳离子互换膜，该膜

有特殊的选择透过性，只容许阳离子通过而制止阴离子和气体通过，即只容

许H+、Na+通过，而。一、OH一和两极产物H2和C12无法通过，因而起

到了防止阳极产物C12和阴极产物H2相混合而也许导致爆炸日勺危险，还起

到了防止C12和阴极另一产物NaOH反应而生成NaClO影响烧碱纯度日勺

2.离子互换膜法电解制碱日勺重要生产流程

精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的JNaOH溶液）加入阴

室通电后H2O在阴极表面放电生成H2,Na+则穿过离子膜由阳极室进入

室，此时阴极室导入时阴极液中具有NaOH；。一则在阳极表面放电生成

C12电解后日勺淡盐水则从阳极室导出，经添加食盐增长浓度后可循环运

用。

阴极室注入纯水而非NaCl溶液的原因是阴极室发生反应为2H++2e—

=H2T；

而Na+则可透过离子膜抵达阴极室生成NaOH溶液，但在电解开始时，为增强

溶液导电性，同步又不引入新杂质，阴极室水中往往加入一定量NaOH溶液。

氯碱工业的重要原料：饱和食盐水，但由于粗盐水中具有泥沙、Ca2+、

Mg2+、Fc3+、SO等杂质，远不能到达电解规定，因此必须通过提纯精制。

大型离子膜烧碱装置的工艺设计

一、一次盐水

一次澄清盐水的制备是氯碱生产工艺至关重要的工段，精制效果的好坏直接影响产品的质

量和产量。老式性的一次盐水精制工艺，采用配水、化盐、加精制剂反应、澄清、砂灌，

然后再经炭素烧结管过滤器过滤。近几年新建氯碱装置一次盐水工艺大都采用膜过滤技术

制取精制盐水，该工艺路线省去了砂滤器、炭素烧结管过滤器。经生产实践证明，经膜过

滤分离措施制得的一次盐水质量指标、设备投资等都比老式工艺理想。因此一次精制盐水

工艺采用膜过滤器过滤工艺。

二、二次盐水精制

离子膜法电解槽使用的高度选择性离子互换膜规定入槽盐水的钙、镁离子含量低于

20wtppb,一般的化学精制法只能使盐水中的钙、镁离子含量降到lOwtppb左右。若使

钙、镁离子含量降到2Owtppb的水平，必须用螯合树脂处理。

二次盐水精制的重要工艺设备是螯合树脂塔，分二塔式和三塔式流程。塔的运行与再生处

理及其周期性切换程序控制，可由程序控制器PLC实现，PLC与集散控制系统DCS可以

实现数据通讯；也可以直接由DCS实现控制。伍迪企业采用的就是二塔式，其他企业采

用三塔式流程。提议采用三塔式流程。

三、电解工艺

目前可以提供离子膜电解槽的专利商有旭化成、伍迪、氯工程、北化机等厂家，这几家企

业的技术都是成熟的。槽型为复极式自然循环离子膜电解槽。

四、淡盐水脱氯

淡盐水脱氯有两种工艺路线：一种采用空气吹除法，该法脱氯效果欠佳，从淡盐水中分离

出来的废氯气纯度低，无法汇入湿氯气总管送氯气处理工序，只能由烧碱液循环吸取，制

成次氯酸钠溶液。另一种采用真空脱氯法，该法脱氯效果很好，通过蒸汽喷射器或真空泵

提供的真空系统将含氯淡盐水中的游离氯抽出分离后进入湿氯气总管。提议采用真空法淡

盐水脱氯工艺技术。

五、氯氢处理（含废氯气处理）

1、氯气处理

由电解槽出来的湿氯气，温度高并伴有大量的水蒸气和杂质，具有较强的腐蚀性，必须通

过冷却、干燥和净化处理。

氯气处理系统分为冷却、干燥、输送三部分。

冷却选用填料式洗涤塔，可以很好地除去湿氯气带出的盐雾，填料采用CPVC花环。氯气

冷凝下来的氯水回收送淡盐水脱氯工序。

对于干燥部分，在实践应用中已采用过多种干燥塔型和不一样的组合方式，比较经典的

有：

a、一段泡沫塔、二段泡沫塔；

b、一段填料塔、二段泡沫塔；

c、一段填料塔、二段泡罩塔。

国内采用最多的是填料塔和泡沫塔组合，这是两种经典的塔。

泡沫塔的特点是构造简朴、造价低、塔板数多：缺陷是噪作弹性小、不便于增长硫酸循环

量，操作弹性仅为15%,塔板阻力降大，一般为100-200mmH20,并且开孔的加工精

度、酸泥沉积等原因易影响其操作稳定性。

填料塔操作弹性大，易操作，压降小，但投资大，有效落板数少。

泡罩塔的特点介于泡沫塔与填料塔制碱，塔板数多，压降与泡沫塔相称，操作弹性比较

大。

通过对以往经验的总结、比较，应选择二段干燥；一段为填料干燥塔，二段采用泡罩干燥

塔。

目前氯气输送设备有两种形式，一种是液环泵，另一种是离心式压缩机。液环泵对氯气含

水量规定不苛刻，但动力消耗大，输送量小，出口氯气压力低，合用于生产规模在5万吨

/年烧碱能力如下的氯气输送。离心式压缩机具有输送量大、排气压力较高、运转平衡、得

以改善工作环境等长处。该设备能量消耗与同气量液环泵相比节电50%,但规定氯气中含

水量VlOOwtppm,合用5万吨/年烧碱规模以上的装置输送氯气。

提议氯气处理工艺方案：湿氯气经氯水洗涤，钛管换热器，氯气除盐、降温后经一段填料

塔、二段