离子膜法制烧碱发展如此迅速,主要具有以下技术优势。
1.投资省
离子膜法制碱技术自20世纪90年代引进,当时离子膜法制碱技术和主要设备及膜均需从国外引进,因此整个成本很高。随着离子膜法制碱技术和装置(含膜)的国化率提高,使得离子膜法制碱投资大幅降低,据测算比水银法制碱节省投资约10%~15%,比隔膜法制碱节省投资约15%~25%。
2.出槽NaOH浓度高
离子膜法出槽NaOH质量分数为30%~35%,预计今后出槽NaOH质量分数将会达到40%~50%。目前已有生产50%NaOH离子膜电解槽的工业化实验在进行。但从耗气省、耗电多及阴极系统需使用更昂贵的耐腐蚀材料等方面考虑,是不经济的,而对气贵电廉地区,生产40%~50%NaOH是可行的。
3.耗能低
目前离子膜法制碱直流电耗是2200~2300kW·h,同隔膜法电解工艺相比,可节约150~250kW·h/t。同汞法电解制碱相比,总能耗可节约10%~15%,同隔膜法电解制碱相比,总能耗可节约20%~25%。
4.氢氧化钠质量好
离子膜法电解制碱出槽电解液中一般含NaCl为20~35mg/L,50%(质量分数)成品NaOH中含氯化钠一般为45~75mg/L,99%(质量分数)固体NaOH含NaCl≤0.04%,可用于合成纤维、医药、水处理及石油化工工业等部门。
5.氯气纯度高,氯气含氧、含氢低
离子膜法电解氯气纯度高达98.5%~99%(体积分数),因采用进槽盐水加酸工艺,使氯中含氧<0.8%(体积分数),完全适合某些氧氯化法聚氯乙烯对氯气含氧的要求。即使进槽盐水不加酸,氯气含氧1%~1.5%(体积分数)也能满足某些氧氯化法聚氯乙烯生产的需要。另外,氯中含氢约在0.1%(体积分数)以下,不仅能保证液氯生产的安全,而且能提高液化效率。
6.氢气纯度高(www.xing528.com)
离子膜法电解氢气纯度可高达99.9%(体积分数),对合成盐酸和提高氯化氢纯度保证PVC生产极为有利,对压缩氢及多晶硅的生产也有莫大的益处。
7.无污染
离子膜法电解可以避免水银和石棉对环境的污染。因离子膜具有较稳定的化学性能,几乎无污染和毒害。
8.生产成本低
在烧碱的主要的消耗指标中,离子膜法均比隔膜法低,直流电耗低(330kW.h/t),蒸气消耗低(4t/t),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%。
隔膜法电解槽制得的电解液只含NaOH约10%~12%(质量分数),因此需要蒸发装置蒸浓,消耗大量蒸气;蒸发后可获得含NaOH30%、42%、50%(质量分数)的碱液,但碱液中仍相应含有约5%、2%、1%的NaCl。隔膜法的总能耗较高,且石棉隔膜寿命短又是致癌物质。
汞法可从电解槽直接制得NaOH质量分数为50%的碱液,不需要蒸发,而产品质量好,含盐低,约45mg/L。但水银被公认为是有害物质,日本发生的“水俣病”,是汞中毒的一种典型病例。
离子膜法从电解槽流出的NaOH已能达到30%~35%,可以直接作为成品碱出售使用,如果需要浓缩到50%,蒸汽消耗为0.6~0.8t/tNaOH,只有隔膜法的25%~30%,而且碱液中含氯化钠少。离子膜具有较稳定的化学性能,几乎无污染和毒害。
离子膜法电解制碱虽具有上述诸多优点,但也存在如下缺点。
(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装置,即增加了设备投资费用。
(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。
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