烧碱的生产方法有三种:苛化法,水银法和隔膜法,隔膜法现在又发展了离子膜法。
1.苛化法生产烧碱
在20世纪50~60年代,国民经济发展迅速,烧碱产量滞后于工业发展,为了满足烧碱的需求,一度采用苛化法生产烧碱,原理如下。
纯碱和熟石灰反应,生成的碳酸钙溶解度比氢氧化钙小,所以能够进行苛化反应。
2.水银法电解生产烧碱
此法采用的主要设备——电解槽由电解室和解汞室组成,其特点是以汞为阴极,得电子生成液态的钠和汞生成钠汞齐。在解汞室中,钠汞齐与水作用生成氢氧化钠和氢气,析出的汞又回到电解室循环使用。图9-1为水银法电解食盐水原理示意图。
此法的优点是制得的碱液浓度高、质量好、成本低。水银法制碱的最大缺点是汞会造成对环境的污染,所以此法已逐渐淘汰。
目前还有部分欧洲国家如法国、意大利和西班牙等存在少量水银法烧碱电解生产装置。
3.隔膜电解法生产烧碱(www.xing528.com)
隔膜法电解制烧碱,曾经是我国生产烧碱的主要方法,其电解盐水示意如图9-2所示。工艺过程:工业盐在化盐桶内加水溶解为NaCl的饱和溶液,然后加入精制剂,除去其中大部分的钙、镁、硫酸根等杂质离子,并经沉降、过滤、中和使之达到电解的工艺要求;盐水送入电解槽,并通以直流电,由于电化学反应的结果,在阳极生成氯气(Cl2),在阴极生成氢气(H2)和氢氧化钠溶液。Cl2和H2经过洗涤、冷却、干燥等处理后,可作为成品或半成品进入下道工序,NaOH的水溶液(电解液)质量分数很低(10%~12%),并含有大量的NaCl,需要进行浓缩、蒸发并回收一部分盐后,进入成品贮碱槽。
图9-1 水银法电解食盐水原理
图9-2 隔膜法电解食盐水原理
4.离子膜法制碱
选用具有选择透过性的全氟离子膜将电解槽的阳极室和阴极室隔开。在阳极上和阴极上发生的反应与隔膜法电解相同。Na+在电场的作用下伴随水分子透过离子交换膜移向阴极室,但由于离子膜的选择透过性,使阳极室、阴极室里的Cl-和OH-不能自由穿透,从而获得高纯度的氢氧化钠和氯气纯度。
离子膜电解制碱技术是20世纪70年代中期出现的具有划时代意义的电解制碱技术,已被世界公认为技术最先进、经济最合理的烧碱生产方法,是当今电解制碱的发展方向。我国氯碱企业离子膜法制碱发展迅速,特别是蓝星(北京)化工机械有限公司通过对离子膜电槽的引进,消化、吸收,生产出具有自主知识产权的离子膜电解槽,使我国氯碱生产技术水平跃上了一个新台阶,2000年离子膜法制碱产能占烧碱总产能的23%,而到2008年已升到65%,即满足了国内对高品质烧碱的需求,也符合国家节能减排的产业政策。图9-3为离子膜法制烧碱原理示意图。
图9-3 离子膜法制烧碱原理示意图
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