简析氯碱生产工艺研究

摘要：随着科技的迅猛发展 ，我国的氯碱化工行业也得到了迅速的发展和扩大 ，很多氯碱化工企业也都扩大了生产 ，加大了生产力度。其高速的发展也催生了很多新的企业加入到行业中来 ，氯碱行业已经开始向规模化、技术化发展。这种良好的发展态势将会更加有利于此行业的发展和提高壮大。本文对目前隔膜法和离子膜法生产烧碱分别进行了阐述，不仅详细分析了生产过程中对主要原料盐水的要求、电解反应过程、烧碱产品质量，而且对两种方法的优缺点进行了系统比较对比，并提出了自己的观点，以期为氯碱生产提供参考。

关键词：氯碱 烧碱 隔膜法 离子膜 发展趋势

在国内 ，氯碱行业是我国国民经济的重要组成部分 ，占有很大的比重。随着全球经济的复苏发展 ，氯碱行业也得到了迅猛的发展和改善。市场竞争也随之日益加大 ，各个氯碱企业都在想尽办法提高自身的竞争力 ，纷纷扩大规模。在 2010 年上半年开始 ，我国氯碱的价格就得到很大的回升。我国是全球氯碱生产行业的大国 ，在 2008 年开始氯碱行业出现了短暂的低迷 ，2008 年以后 ，伴随着经济的复苏后 ，氯碱行业开始恢复 ，并且以最快的速度得到回升和发展。

氯碱工业作为我国的基础化学工业之一，其产品广泛应用于轻工业、化学工业、纺织工业、冶金工业等国民经济的各个领域。虽然烧碱的生产方法有苛化法、水银法、隔膜法和离子膜法，但目前饱和食盐水电解生产烧碱（同时生产氯气和氢气）的方法主要采用隔膜法和离子膜法，其主要区别在于电解槽中的阴极室和阳极室之间的膜不同，针对不同膜（隔膜、离子膜），电解槽中的各种离子通过膜的能力不同。由于其各自的特点，国内许多企业仍采用两种方法并存生产烧碱。

1. 化盐工段-对盐水要求

一般要求入槽精盐水中的氯化钠质量浓度控制为315～320g/L。隔膜制碱工艺不存在硫酸根的积累问题，可以在盐水处理过程中不对硫酸根进行处理，对盐水质量提出的要求不高。尤其对于国内许多富有地下盐矿的地区，可以大量使用卤水甚至可以实现全卤制碱，极大地利用了资源优势。但是为了使隔膜也能较长时间（超过半年）稳定运行，对盐水中所含钙镁离子、硫酸根及固体悬浮物也要进行处理降低其含量。氯碱工业盐水精制工艺为： （1）用回收盐水溶盐，由于其中有NaOH，在溶盐过程中与其中Mg2+反应生产Mg（OH）2絮状物； （2）加碳酸钠沉淀； （3）完成反应，澄清精盐水； （4）澄清盐水进砂滤器过滤后进行电解，又经盐水精制岗位-戈尔过滤工艺改进，提高了盐水质量。

2. 电解工段

2.1 隔膜法

隔膜电解槽多采用国产电解槽，大型槽只有阜新化工设备有限公司生产的KD-55型扩张属阳极电解槽、上海氯碱化工股份有限公司使用的C47型槽，其余多使用30型、25型、16型金属阳极电解槽。隔膜主要材料为石棉绒，按配比投放到吸膜池中，通过搅拌使石棉绒处于悬浮态，且无结块，吸膜过程中，确保膜均匀平整，无搭桥情况，成膜后，进行外观检查，确保隔膜厚薄均匀、表面平整及无铁丝外露，对阴极箱抽干，再送入烘干室烘干。一般由使用企业自制而成，膜的成本低，工艺操作上相对简单，但有致癌性。

2.2 离子膜

采用离子膜电解槽工艺对盐水质量要求较高，需要对一次盐水再经过滤和螯合树脂吸附以进行二次精制，然后进入电解槽中电解，其流程如图1。

离子膜法使用的是离子选择性透过膜（简称离子膜），国内绝大多数企业使用的离子膜均从美国、日本等国进口，价格昂贵。国内已投入了大量资金进行开发研究，目前氯碱用离子膜产业化装置在东岳集团成功试车，工业用离子膜顺利下线，需在国家政策引导下，加以推广。采用离子膜法生产烧碱的吨综合能耗比隔膜法烧碱低1/3，两种方法均需采用措施降低槽电压，以减少能耗。

3. 蒸发工段

只有隔膜法工艺电解出来烧碱需要蒸发，隔膜法电解液中NaOH质量分数约10%，且其中含有大量的盐，需配套蒸发工序，用于提高电解液的浓度和纯度，该工序消耗的蒸汽能源比较大。离子膜法工艺电解出来的烧碱中NaOH浓度直接达到质量分数32%，其质量指标高，可直接当作成品销售，其质量优于隔膜法烧碱。

4. 氯气、氢气处理工段

从隔膜电解槽和离子膜电解槽直接出来的氯气、氢气都不能直接进入下一工段加以利用。对氯气而言，湿氯气腐蚀性很强，而干燥的氯气对碳钢腐蚀很小，所以在输送、使用时都必须对氯气进行干燥处理。通常采用两步处理，第一步冷却除水，依次通过I段钛冷却器、ò段钛冷却器；第二步用浓硫酸干燥，分别采用填料塔、泡罩塔逆流接触除水。同样从电解槽出来的氢气，除了夹带水分外，还含有少量的氢氧化钠与氯化钠，需要除去，也采用两步处理，第一步冷却除水，第二步水洗。

5. 结语

目前我国烧碱市场竞争激烈，各个生产厂家竞相进行技改和引进离子膜新技术。大多企业仍对隔膜法工艺从扩张阳极技术和改性隔膜制备技术两方面进行技改，降低生产成本，努力使隔膜碱在烧碱市场占有一席之地。而离子膜法具有电耗低、液碱浓度纯度高、氯氢纯度高、生产自动化程度高、环境污染少等优点，是当今世界最先进的烧碱生产技术，随着离子膜国产化成熟，终将会逐步取代隔膜法。

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