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氯碱工艺技术规程

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氯碱工艺技术规程 第6页

用于漂白与制浆:例如液氯用于纸浆、棉纤维及化学纤维的漂白、氯化纸浆的生产等。 用于冶金工业:例如镁的冶炼及精制,钛、锆、钒、铌、钼、铜、钨的生产。 用于制造无机氯化物:例如盐酸、三氯化碳、三氯化铝等。

用于制造有机氯化物及有机化合物:例如二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烯、氯乙醇、聚氯乙烯、氯丁橡胶等。 3.1.3.3氢气的用途

用作还原剂:例如将金属氧化物、氯化物还原生产纯金属。 用作合成盐酸或氯化氢气体供其它生产。 用作油脂硬化加氢及燃料等。 3.1.4产品、半成品及联产品的检验方法 3.1.4.1离子膜烧碱

32%离子膜烧碱按GB/T11199进行检验、标志、包装、运输、储存。

45离子膜液碱、98%离子膜片碱按Q/SHG.J01.127进行检验、标志、包装、运输、储存。

半产品及联产品检验方法按Q/SHG.J05.19规定执行。

3.2 原料规格

3.2.1原料技术标准

a)原盐

按Q/SHG.J05.10规定执行。 b)碳酸钠

按GB210规定执行(Ⅲ类)。 c)工业盐酸 按GB320规定执行。 d)高纯度盐酸

按Q/SHG.J05.32规定执行。 e)硫酸

按Q/SHG.J05.02规定执行。 f)氯化钡

按Q/SHG.J05.03规定执行。 g)亚硫酸钠

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按Q/SHG.J05.07规定执行。 h)熔盐

化学组成:KNO3:53%(Wt);NaNO2:40%(Wt);NaNO3:7%(Wt)

原始状态:熔点142~143℃,但随熔盐的衰变其熔点会继续上升,平均分子量89.2,比热0.34kcal/kg.℃,溶解热20 kcal/kg。 3.2.2原料的理化性质

食盐,化学名称氯化钠,分子式为NaCL,假比重为0.7~0.12T/m3,生成热为409.01KJ/mol,溶解热为5.363 KJ/mol,熔点804℃,沸点1439℃,平均比热为0.875KJ/Kg. ℃(0~100),熔融热为30.35KJ/mol,汽化热为170.85KJ/mol。

纯的氯化钠很少潮解,但食盐中含有氯化钙,氯化镁等杂质,这些杂质能吸收空气中的水份而使食盐潮解结块,给食盐的储运带来一定的困难。

温度对食盐在水中的溶解度影响不大,但是高温能加快食盐的溶解速度。见(表三)

表三 氯化钠在水中的溶解度

温度(℃) 氯化钠在水中的溶解度 重量% g/l 290.3 305.4 316.2 316.7 317.2 317.6 318.1 319.2 320.5 321.8 323.3 325.3 328.0 -14 -6 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3.2.3原料质量对生产的影响

24.41 25.48 26.34 26.35 26.43 26.56 26.71 26.89 27.09 27.30 27.53 27.80 28.12 电解法生产烧碱,原盐的费用仅次于电费,占烧碱成本的第二位,因此,原盐质量直接影响烧碱成本。

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此外,原盐质量对生产工艺也有较大影响: a)影响原盐运输费用:

使用含杂质原盐,则增加原盐实物消耗量,从而增加原盐的运输费用和成本。 b)影响化盐速度和盐水NaCL饱和度

原盐含杂质高,则化盐速度降低,盐水中NaCL不易达到饱和程度,从而降低化盐设备的生产强度。

c)影响精制剂的消耗量

原盐中Ca2+ Mg2+ SO42-含量高,则精制剂NaOH、Na2CO3、BaCL2(或冷冻法除SO42-的冷量)耗量增加,从而又增加了生产成本。

d)影响澄清能力

原盐中的Mg2+ / Ca2+比值直接影响澄清率。例如Mg2+ / Ca2+=1.0时,澄清速率为0.25m/h,Mg2+ / Ca2+=2.0时,澄清速率为0.16m/l。

e)影响隔膜电槽性能

精盐水Mg2+、Ca2+、SO42-形成难溶物Mg(OH)2、CaCO3、Ba SO4等堵塞电槽隔膜,使隔膜电压降升高,并降低电槽隔膜寿命。

另外,精盐水中SO42-达到一定浓度,可能在阳极上放电产生氧气,降低电流效率和氯气纯度,可能使钛基材钝化。 3.2.4原料的检验方法

按相应的标准规定执行。

3.3生产原理

3.3.1化盐的基本原理

温度对食盐在水中的溶解度影响不大,但提高温度可加快食盐的溶解速度,故此采用热法化盐,化盐温度一般控制在55℃左右。

原盐由皮带运输机、皮带电子称计量,自化盐桶顶部不断加入桶内,配制的淡盐水通过化盐泵自化盐桶底部经分液装臵不断加入,通过盐层不断溶解原盐,自化盐桶顶部流出,则得到饱和NaCL的粗盐水。此化盐方法,称为逆流接触溶解法。盐层和化盐温度自控。 3.3.2一次盐水精制的基本原理

精制就是采用化学或物理方法,除掉粗盐水中的Mg2+、Ca2+、SO42-等对电解有害的杂质。

采用烧碱—纯碱法除掉盐水中的Mg2+、Ca2+。其化学反应如下:

Mg2++2 NaOH Mg(OH)2 +2 Na+

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Ca2++Na2CO3 Ca CO3 + 2 Na+

根据溶度积原理,为尽量除掉粗盐水中的Mg2+、Ca2+,则应加入过量的NaOH和Na2CO3,生产上控制过量:

NaOH:≤1.00g/L Na2CO3:≤1.00 g/L 3.3.3澄清的基本原理

浑盐水中难溶的Mg(OH)2,CaCO3等颗粒,在道尔式澄清设备内除掉,基本原理为: 难溶性颗粒在浑盐水中受到三种力的作用,即颗粒的重力,盐水对颗粒的阻力和浮力。假设颗粒为球型或圆柱型,则盐水对颗粒的阻力符合牛顿定律:

S=1/2 F×γ×W02(N)

式中:S-颗粒所受阻力 N-阻力系数 F-颗粒投影面积,m2 Γ-浑盐水密度,kg/m3 W0-颗粒沉降速度,m/S 颗粒的重力可按下式计算:

fg =лd3γs×g(N)

式中:fg-颗粒重力,N D-颗粒直径,m γs-颗粒密度,kg/m3 g-重力加速度,9.81m/s2

颗粒所受的浮力,根据阿基米德定律,可按下式计算:

fb =лd3 γ×g / 6

式中:fb-颗粒所受浮力,N d-颗粒直径,m γ-浑盐水密度 Kg/m3 g-重力加速度 9.81M/S2

当澄清设备内浑盐水中颗粒受力满足:

fg ≥S+ fb

则颗粒的重力(fg)克服颗粒的阻力(S)和浮力(fb),在浑盐水中成加速或等速下沉,此时颗粒的沉降速度(fg=S+ fb)可按下式计算:

W0= d2(γs—γ)/18u

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式中:W0—颗粒沉降速度,m/S d-颗粒直径,m γs-颗粒密度,kg/m3 γ-浑盐水密度,kg/m3 u-浑盐水粘度,cP

向浑盐水中加入助沉剂(如PAM),可以增大颗粒直径,从而提高颗粒沉降速度。 另外,盐水粘度随温度升高而降低,因此提高盐水澄清操作温度,可以提高颗粒沉降速度。

3.3.4砂滤基本原理

澄清盐水中残留的Mg(OH)2、CaCO3等难溶性颗粒其它不溶性杂质被砂滤器中的滤料层截留,滤料层截留物的增多,砂滤器的阻力增大,效率降低,则要对砂滤器进行盐水反洗,将滤料层的截留物冲掉。离子膜砂滤器反洗采用压缩空气搅拌后,强制反洗。 3.3.5中和的基本原理

烧碱—纯碱法精制盐水,并控制NaOH、Na2CO3过量,为不使碱性大的粗盐水进入电槽,则要用盐酸中和NaOH和Na2CO3,其化学反应如下;

NaOH+HCl→NaCl+H2O↑ Na2CO3+2HCl→2NaCl+H2O+CO2

3.3.6离子膜二次盐水精制原理

从离子膜砂滤器出来的过滤盐水,先经过加酸中和,使盐水中的镁钙等金属阳离子处于离子状态,使过滤盐水进入螯和树脂塔后,保持优良的离子交换效果。离子交换树脂是以固定在不溶性聚合物骨架上的活性阴离子集团为基础的,活性集团为氨基磷酸或亚氨基二乙酸中的阴性集团,惰性结构为聚苯乙烯—二乙烯苯。通常活性阴离子集团是用碱性阳离子钠,与盐水中的带等量电荷的离子进行交换,最终使树脂达到离子吸收的饱和状态。饱和的树脂可用稀盐酸溶液进行再生,使树脂呈氢离子态,然后再用稀NaOH溶液进行处理,使树脂恢复为钠状态,从新投入运行。 3.3.7电解的基本原理

食盐,亦即氯化钠,是有带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子组成的离子型化合物,在食盐的晶体里,带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子,由于静电引力而强烈互相吸引不能自由移动。当食盐溶解到水里时,由于受到极性水分子的吸引,钠离子和氯离子之间的引力减弱,使其互相分离成为能够自由移动的带正电荷的钠离子和带负电荷的氯离子,

氯碱工艺技术规程

氯碱工艺技术规程第6页用于漂白与制浆:例如液氯用于纸浆、棉纤维及化学纤维的漂白、氯化纸浆的生产等。用于冶金工业:例如镁的冶炼及精制,钛、锆、钒、铌、钼、铜、钨的生产。用于制造无机氯化物:例如盐酸、三氯化碳、三氯化铝等。用于制造有机氯化物及有机化合物:例如二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烯、
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