(2) 能耗低
电解方法 指 标 离子膜法 复极式 4.0 3.3 30～32 94～95 单极式 3.4 3.2 32～35 94～95 隔膜法 改性膜、扩张阳极 金属阳极 四效蒸发 12.0 4.5 50 97 3280 3200 80 30 3390 2.15 3.4 11 94～95 2530 2450 200 470 3200 汞法
原盐选用原则
(1) 就近采购原则
(2) 质量优先原则 (3) 盐碱联合原则
3、其它原辅材料
亚硫酸钠：≥90% 氢氧化钠：≥30% 高纯盐酸：≥31% 次氯酸钠：1%左右 浓 硫 酸：≥98% 碳 酸 钠：≥96% 三氯化铁：化学纯级 制 冷 剂：氟利昂(R22)
蒸
汽：0.8MPa(用于蒸发)；0.4MPa (用于加热)
2、电解槽
单极槽
北化机复极槽
氯工程复极槽
3、主要优点
(1) 投资省 离子膜法比水银法投资节省约10%～15%， 比隔膜法节省约15%～25%。目前国内离子膜法 投资比水银法或隔膜法反而高，其主要原因是离 子膜法制碱技术和主要设备及膜均是从国外引进 的，因此整个成本很高。随着离子膜法制碱技术 和装置（含膜）的国产化率提高，其投资成本将 会逐渐降低，并最终会低于水银法和隔膜法的投 资成本。
氯气液化机组
纳氏泵
气液分离器
充装台 液下泵
液氯贮槽
至草甘磷 至甘氨酸
至事故氯气塔
液氯中间槽
液氯钢瓶
主要控制指标：
氯气液化温度：-0.8℃左右 NCl3(气相)：≤50ppm(wt) NCl3(液相)：≤12000ppm(wt)
尾氯压力：≤0.15MPa
尾氯纯度： ≥90.0% 尾氯含氢：≤3.5%(vol) 液化效率：≥90.0% 充装量：大瓶：990~1000kg 小瓶：495~500kg
50%NaOH
浓度调节层 含有磺酸树脂 羧酸树脂
高浓度烧碱用膜的基本结构
(2) 电解槽
A、零极距电解槽
B、SPE电解槽
C、氧阴极电解槽
二、离子膜烧碱生产特点
1、生产原理
R--SO3----H+(Na+)-----H+(Na+) 固定基团 活性基团 对离子
离子交换膜示意图
(1) 阳极反应
2Cl- -2e →Cl2↑ 4OH- -4e →O2+2H2O 6ClO-+3H2O-6e →2ClO3-+4Cl-+6H++3/2O2 (2) 阴极反应 2H2O+2e →H2↑+2OH-
(5) 无污染
离子膜法电解可以避免水银和石棉对环境的污染，离子膜具 有较稳定的化学性质，几乎无污染和毒害。
(6) 生产成本低
国外离子膜法生产NaOH直接生产成本（含氯、氢）为隔 膜法的89%，为汞法的84%。国内离子膜法生产NaOH成本略 低于或与隔膜法持平，个别厂高于隔膜法。其原因是目前离子 膜法制碱技术和部分设备及膜是引进的，综合投资较高，折旧、 大修及膜对离子膜法NaOH成本影响较大，不然，离子膜法比 隔膜法制碱成本低得多。
(3) 烧碱质量好
离子膜法电解制碱出槽电解液中一般含有NaCl为20～ 35mg/L，50%（wt）成品NaOH中NaCl一般为45～75mg/L， 99%（wt）固体NaOH含NaCl﹤100mg/L，可用于合成纤维、 医药、水处理及石油化工工业等部门。 三种方法生产NaOH质量
方法 指标 NaOH 隔膜法 50 汞法 50 方法 离子膜 法 指标 50 NaClO3 隔膜法 0.05 0.004
氯碱化工生产工艺知识
讲 座
主讲人：倪高国
2013年3月
内容提要
一、氯碱行业概况
二、离子膜烧碱生产特点 三、生产用原辅材料要求
四、工艺流程概述
五、产品种类及质量指标 六、氯碱下游产品综述
一、氯碱行业概况
1、世界发展情况
20世纪60年代初Du Pont公司开发出全氟离子 膜，1975年旭化成公司首先使离子膜在电解制碱实现 工业化生产。此后的20年间，日本的旭化成、旭硝子、 氯工程、德山曹达、美国的西方化学、英国的Ineos 、 德国的伍德、和意大利的迪诺拉公司拥有此项技术。 同时美国杜邦公司、日本旭化成、旭硝子及德山曹达 公司可供应NaOH生产用的商品离子膜。 1987年世界的10%烧碱使用离子膜法生产的， 1990年此比例上升到18%，1993年此比例已上升到 23.6%，2000年此比例已上升到35%，2008年此比例 上升到60%以上。
至盐酸 至液化
氯气分配台
氯气压缩机
酸雾捕集器
泡罩干燥塔
电解来事故氯气
一级废氯气吸收塔 纳氏泵来废氯气 一级碱液循环槽 二级碱液循环槽 二级废氯气吸收塔 尾气风机
排空
主要控制指标
进洗涤塔氯气总管压力：0~-0.4KPa；
出洗涤塔氯气温度：≤50℃ 钛冷却器出口氯气温度：12~16℃ 硫酸冷却温度： 12~16℃ 填料塔硫酸浓度：≥75%
来自一次盐水 螯合树脂塔 二次精制盐水罐 HCl 至Cl2处理
至H2处理
至蒸发及用户 阴极液循环罐 电解槽 淡盐水罐
纯水 HCl
Na2SO3 至一次盐水及脱硝 NaOH 真空脱氯塔
分 氯 解 酸 槽 盐 氯气冷却器
主要控制指标
出槽淡盐水浓度：200±10g/l；
出 槽 烧 碱浓度：32±0.5% 氯 气 总 管压力：250mmH2O 氢 气 总 管压力：750mmH2O 氯氢压差：500mmH2O
原氯 尾氯 氢气分配台来 排空
废氯缓冲罐
盐酸合成炉
氢气缓冲罐 尾气吸收器 降膜吸收器
石墨冷却器
尾气风机
成品酸罐
主要控制指标
氯气压力 氯气纯度 原料氯气 氯中含氧 氯中含氢 氯气纯度 液化尾氯 氯中含氢 氢气压力 原料氢气 氢气纯度 石墨合成炉 炉内含氢(点炉前) 吸收水压力 冷却水压力 成品盐酸浓度 ≤ 0.35 Mpa ≥ 97.0 % ≤ 1.0 % ≤ 0.03 %(≤ 0.5 % 点炉) ≥ 70 % ≤ 3.5 % ≤0.07 Mpa ≥ 99 % ≤ 1.0 % 0.5~0.55 Mpa 0.3~0.4 Mpa ≥ 31 %
单位：%（wt）
汞法 0.001 0.0004 离子膜 法 0.001 0.0004
Na2CO3
NaCl
0.09
0.03
0.04
SO42－
Fe2O3
0.015～0.03 0.001～0.003 <0.005
1.0～1.2 0.003 0.005
(4) 氯气、氢气纯度高，氯中含氧、含氢低
氢气纯度99.9%，氯气纯度98.5%～99%，氯中含氧 <0.8%（v），氯中含氢约在0.1%（v）以下。
1、一次盐水
其任务是将盐水中的钙、镁、硫酸根、有机物等杂 质浓度降低到一定程度，满足二次盐水的要求。
电解来淡盐水
原盐 生产水
NaOH NaClO
RO膜过滤
冷冻脱硝
化 盐 池
Na2CO3
折流槽
前反应槽
压缩空气
至二次盐水 Biblioteka 水芒硝 Na2SO3FeCl3
精盐水贮槽
凯膜过滤器
后反应槽
预处理器
加压溶气罐
主要控制指标：
4 、主要缺点：
(1) 离子膜法制碱对盐水质量的要求远远高于隔膜 法和水银法，因此要增加盐水二次精制，即增加了设备 的投资费用。
(2) 离子膜本身的费用也非常昂贵，容易损坏，目 前国内尚不能制造，需精心维护，精心操作。
三、生产用原辅材料要求
1、电力
分为电解电和动力电，电解电一般为35KV和 110KV两种，供离子膜电解槽用。
3、发展趋势
(1) 离子膜 A、低电耗膜
低电耗膜的研究主要是从膜的IEC值、机械强度、羧 酸层厚度等方面考虑，使离子膜既具有较低的膜电压，又 具有良好的物理和化学性能。
B、高电流密度下使用的膜
高电流密度膜的研究主要是在保证槽电压基本不变的 前提下，研究出电流密度更高的离子膜。
C、高浓度烧碱用膜
3.5N NaCl
泡罩塔硫酸浓度：≥93%
分配台氯气压力：≤0.35MPa 尾气风机进口压力：-2~-5KPa 纳氏泵硫酸浓度： ≥95% 氯中含水：≤200ppm
4、液氯及充装
其任务是将氯气处理来的干燥氯气通过氟利昂冷凝机 组进行液化后送入液氯贮槽，然后用液氯液下泵将液氯充 至钢瓶内或直接送用户。
氮气 分配台来氯气
7、烧碱蒸发
其任务是将浓度为32%的离子膜碱液蒸发浓缩， 成为浓度高达48%左右的烧碱后送往成品碱罐区。
水处理药剂：阻垢剂、缓蚀剂、杀菌剂等 润 滑 油：46#机械油、32#汽轮机油、锂基脂、 钙基脂、冷冻机油等
四、工艺流程概述
离子膜烧碱生产按工艺性质及产品用户的不 同，分为一次盐水、二次盐水及电解、氯气处理、 液氯及充装、氢气处理、氯化氢合成及盐酸、烧 碱蒸发及固碱、纯水站、冷冻站、空压及制氮、 循环水场、变电站等工序。
进槽盐水Ca2++Mg2+：≤20ppb
出槽淡盐水PH值：4~5 真空脱氯真空度：-75KPa 脱氯盐水PH值：9~11 脱氯盐水游离氯：0
3、氯气处理
其任务是将电解来的湿氯气冷却、干燥、加压输送， 同时负责紧急情况下事故氯气的处理。
电解来湿氯气 氯水洗涤塔 氯气风机 钛冷却器 水雾捕集器 填 料 干 燥 塔
5、氢气处理
其任务是将电解来的湿氢气冷却后加压输送到用户。
电解来湿氢气
氢气洗涤塔
氢气去盐酸 氢气去用户
氢气冷却器
水雾捕集器
氢气分配台
氢气风机
主要控制指标：