氯酸盐生产及开发综述
[中图分类号]TQl24.44
[文献标识码】A
[文章编号]1008—133x(2006)08—0026—03
A re、,iew on the production and deVelopment of cMOmtes UN Feng—jun
(Kaifeng Dongda Chemical Industry Co.,Ltd.,Kaifeng 475003,China)
盐含量对漂水的氧化性影响不大,对其稳定性
影响如何呢?原漂水和加盐漂水同样在避光、室温
下保存,连续11天测定有效氯含量,结果如图5所
不一。
●●
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72
术 70
添 68 太 嘲 66 憾 膈 64 按 62 俺
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时间厌
图5不同含盐■漂水的稳定性
从图5可以看出,原漂水的有效氯含量下降较 快,含盐量高的漂水的稳定性比原漂水的稳定性高。 3结论
氯酸盐系列中以氯酸钠和氯酸钾为主导产品。 在所有氯酸盐产品中,氯酸钠的产量最大,用途最 广。它既是产成品,又是基础化工原料,主要用于生 产二氧化氯、亚氯酸钠及高氯酸盐、氯酸盐,还用于 除草剂、氧化剂、造纸、印染、火柴、焰火、医药、冶金、 矿业及海水提溴等。目前全球氯酸钠的产能约为 260万∥a,产量约为240万∥a,其中亚洲仅占8%。 我国氯酸盐的产量约为10万∥a。预计全球的氯酸 钠需求量将以8%/a的速度增长,产量的增幅为 4.5%/a。氯酸盐产品的生产中存在能耗高、环境污 染的问题,国外一些企业已限产或向发展中国家转 移生产装置。所以,氯酸盐供不应求的局面将长期 存在。近年来,国外发现饮用水采用氯漂工艺会产 生致癌有机物——二恶英,开始采用二氧化氯漂白 技术,改用氯酸钠。我国也正朝此方向发展,因此氯
(3)三设备系统是电解槽、反应器和冷却器独 立排列,电解溶液在这3个设备之间循环,其工艺技 术与双设备相似,电解系统只有1个反应器,反应器 上并联数十个电解槽,电解溶液的循环仅靠气体提 升来维持。
双设备系统和三设备系统是采用气提外循环 式,使电解液在电解系统中进行大流速的循环,生成 的ClO一和C10f迅速离开电解区域,进入反应器, 产生化学反应。这是外循环式电解槽电流效率能够 保持在95%以上的重要原因。设备密封性好,副产 氢气纯度高,含氧量少,电解运转安全,氢气可以利 用,经济效益高于单设备系统。 5结晶技术
参考文献 [1]樊于虹.商品漂水的稳定性及其研究[J].氯碱工业,
2003,(8):33—35. [2]方贤达.氯酸盐生产工艺[M].北京:化学工业出版社. [3]吕鸿伟.次氯酸钠漂液的收集和应用[J].造纸化学品,
2004,(4):47.
[编辑:高旭东]
(上接第27页) 迫使造纸企业转而使用氯酸钠发生二氧化氯作为漂 白剂,氯酸钠的需求上升,给氯酸盐行业的发展带来 了机遇。
如果只生产氯酸钠,还可以利用盐析法。电解 完成液刚从电解槽中流出时,无论是氯化钠或是氯 酸钠,在溶液中均未达到饱和,此时向该溶液中加进 氯化钠进行盐析,氯化钠饱和后,溶液再冷却到一5 ℃,则氯酸钠结晶析出。 6远景预测
对纸张质量和白度要求的提高,和环保法规对 次氯酸钠和氯气使用的严格限制,(下转第30页)
l【ey words:sodium chlorate;potassium chlomte;perchlorate;production process
Abstl眦t:The production process 0f sodium chlorate,potassium chlorate and pot鹊sium perchlorate is introduced.The introduction of electrolysis technology and crystallization technolog)r is emphasized.
酸钠的市场前景看好。 1氯酸钠生产工艺
我国氯酸钠电解法生产工艺是:精制食盐饱和 溶液,加入纯碱、烧碱溶液除去钙离子、镁离子,添加 氯化钡除去硫酸根离子;为保持电解液的最佳pH 值,加盐酸进行调节;为防止阴极还原,向溶液中添 加重铬酸钙或重铬酸钾,然后将溶液送人电解槽进 行电解;所得氯酸钠电解液加盐酸除溴酸盐、次氯酸 盐和游离氯,压滤澄清后,蒸发;溶解度小的氯化钠 先结晶析出,洗涤后送回化盐桶制盐水;浓氯酸钠液 经保温、沉降、过滤,除去固相杂质,进入结晶器,经 分离、干燥、冷却,得到成品氯酸钠。氯化钠电解的 化学反应方程式为:
金属阳极电解槽又分为复极式电解槽和单极式 电解槽。复极式电解槽结构复杂,技术难度大,采用 塑料或橡胶类材料将金属件彼此隔开,加工精度高, 单槽电压低,电解容量大,整个电解系统设备数量较 少,体积小,但电流效率低,电解槽容易腐蚀,一旦电 解槽出故障检修时,需要整个电解系统停车,影响生 产。单极式电解槽结构比较简单,加工容易,维修方 便,可以单槽停车而不影响其他电解槽的正常生产, 电流效率高,但单槽电压较高,一个电解系统需要多 个电解槽,设备较多。
第8期 2006年8月
氯碱 工 业 Chlor—Alkali Industry
No.8 Aug.,2006
氯酸盐生产及开发综述
林凤君+ (开封东大化工有限公司,河南开封475003)
[关键词]氯酸钠;氯酸钾;高氯酸盐;生产工艺
[摘要]介绍了氯酸钠、氯酸钾、高氯酸钾的生产工艺,重点介绍了生产过程中采用的电解技术和结晶技术。
t [作者简介]林凤君(1970一),女,工程师,现于开封东大化工(集团)有限公司技术部从事生产技术管理工作。
[收稿日期]2006—01—04
26 万方数据
第8期
林凤君:氯酸盐生产及开发综述
Nacl+3H20坚Nacl03+3H2 T,
NaCl03+KCl—}KCl03+NaCl。
(2)一步法生产氯酸钾。所谓一步法,就是将 氯化钾化成盐水,直接进入电解槽里电解成氯酸钾 溶液,经冷却、结晶、分离、干燥,得到成品。其化学 反应方程式为:
近几年,我国氯碱行业的异常迅猛增长,尤其是 离子膜法烧碱的大规模扩产和新建,不但给隔膜法 烧碱的的生存带来一定压力,而且国内PVC生产规 模的过度扩张,供大于求,市场疲软,给氯碱下游产 品的开发也带来相当大的困难。目前有隔膜法烧碱 的企业,在大力发展离子膜法烧碱的同时,若找不到 好的氯碱下游产品,可考虑在隔膜法电解的基础上, 开发氯酸盐系列产品。
Ca(C103)2+5CaCl2+6H20,
Ca(C103)2+2KCl——吃KCl03+CaCl2。 3高氯酸盐生产工艺
(1)生产高氯酸盐大多采用二步电解法:电解 食盐水溶液制成氯酸钠,再电解氯酸钠溶液,制成高 氯酸钠溶液。其化学反应方程式为:
Nacl+3H20坚Nacl03+3H2 t, Nacl03+H20望Nacl04+H2 T。
报(自然科学版)2004,19(5)
利用微型实验的方法制备氯气、氯酸钠、次氯酸盐,了解它们的化学性质,在微型化的条件下对实验进行重新设计和探索,达到最佳的实验效果.
Nacl+3H20坚Nacl03+3H2 t。
2氯酸钾生产工艺 (1)我国氯酸钾的典型生产工艺是二步法。氯
化钠溶液经电解得氯酸钠电解液,除溴后与氯化钾 进行复分解反应,反应液经冷却结晶、固液分离,得 半成品,再经干燥、粉碎、包装,得到成品。母液蒸发 浓缩、盐析、溶盐后,用于化盐。其化学反应方程式 为:
27
氯
碱
工
业
2006阜
非常明显。在忽略pH值、温度影响的前提下,经过
曲线拟和,得到漂水ORP与有效氯质量分数(范围
为1.26%一10.36%)的关系式(尺=99.1%,P<
O.000 1):
E=550.72+18.55训一1.20埘2。
(5)
其中,E为漂水的ORP(mV),叫为漂水有效氯
质量分数(%)。
国外氯酸钠90%用于生产二氧化氯,国内已有 100万∥a以上能力的纸浆将采用二氧化氯漂白。 30 万方数据
此外,可以用氯酸钠进一步生产氯酸钡、氯酸锶等产 品。利用氯酸钠、高氯酸钠进一步生产高氯酸化合 物等产品,以满足现代火箭技术、原子能工业发展的 需要。
[编辑:高旭东]
氯酸盐生产及开发综述
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(2)直接电解食盐水溶液制高氯酸盐(即一步 法),国内外均有过试验报道,但未见有大规模电解 装置的报道。关键在于找出新的阳极材料代替现有 的耗能大的阳极材料,以减少电耗和降低成本。 4电解技术
氯酸盐电解槽主要有3种:石墨阳极电解槽、二 氧化铅电解槽和金属阳极电解槽。石墨槽已经淘 汰,二氧化铅槽和旧式金属阳极电解槽日趋淘汰,新 式金属阳极电解槽正在迅速推广。、
市场所售的漂水有效氯质量分数大多低于
12%,可以认为常温下工业用漂水的ORP与有效氯
含量、E,d篮e 5蚰
5加
图4漂水有效氯含量与oRP的关系曲线
2.4盐含量对漂水oRP的影响 由(3)式可知:漂水生产过程中会产生大量的
NaCl,而且其含量仅低于次氯酸钠,使用纯的烧碱与 氯气反应得到的漂水中有效氯与盐的质量比约为 1.2:l,随着次氯酸钠的分解,此比值逐渐减小。以 有效氯质量分数为lO%的新鲜漂水为例,其含盐质 量分数约为8.3%。而盐在漂水中的溶解度约为 20%,增加漂水中的含盐量是否会对(3)式的平衡 产生影响,从而影响漂水的ORP?如果存在影响, 理论上应该是使(3)式平衡向左移动,从而增大
常温常压下,漂水oRP主要由pH值控制,随 pH值的降低而升高,在pH值不变的情况下与有效 氯含量呈二次函数关系;漂水的稳定性与温度、pH 值有很大的关系,在高温或低pH值的情况下极易 分解,提高含盐量对其稳定性的提高有一定帮助。
工业使用过程中,为了获得较好的漂白效果并 便于控制,漂水通常稀释使用(不同行业稀释倍数 不同),并且保持pH值在8以上。如果需要短时间 保存漂水,建议增加其含盐量再保存,并且在重新使 用之前测定其有效氯含量。