隔膜法电解烧碱生产工艺解析

1890年Griesheim隔膜式电解槽实现工业化。

（一）隔膜法电解的原理

隔膜法电解就是在阴阳极之间隔有一层多孔膜的电解工艺。其食盐溶液电解槽，是以金属钛为阳极，以铁为阴极，其间有防止氯氢气体混合的隔膜，通过直流电进行电解，得到氯、氢和电解液。

1.电解总过程

2.阳极和阳极室反应（主反应）

3.氯气溶于水的反应（副反应）

4.从阴极室渗透过来的NaOH与次氯酸反应

5.次氯酸盐进一步氧化

6.次氯酸根在阳极上放电

7.少量OH-在阳极上放电

8.次氯酸、盐酸与NaOH中和反应

9.阴极与阴极室的反应（主反应）

10.初生态氢的还原作用（副反应）

（二）隔膜电解槽

电解槽由槽体、阳极和阴极组成，阴阳两极空间用石板制的隔膜分开，以阻止两极溶液的相互混合，但不影响离子的迁移运动和电流流通，所用阳极材料有石墨、金属阳极。阴极材料为铁丝网、活性阴极等。石棉绒依附在阴极材料上。根据隔膜的安装位置有立式的和卧式的两种。图9-6为立式隔膜电解槽示意图。

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图9-6　立式隔膜电解槽示意图

（三）隔膜法电解制烧碱工艺流程组织

由盐水工段送来的合格的一次精盐水进入贮槽，用泵送至盐水高位槽，槽内盐水液面维持恒定，以保持一定压力送入电解槽，高位槽的盐水流经盐水预热器加热到70～85℃，再经过加酸调pH，最后进入电解槽，同时通入直流电进行电解，在电解阳极室生成氯气，在阴极室生成氢气和氢氧化钠溶液，气体通入支管分别导入氯气总管和氢气总管去氯氢处理工段，进行冷却和干燥。电解液（含NaOH为3～3.375mol/L）汇集至电解液地槽，用泵送往蒸发工段或电解液贮槽。隔膜法盐水精制和电解工艺流程图见图9-7。

图9-7　隔膜法盐水精制和电解工艺流程

（四）生产控制和工艺条件一览表（表9-2）

表9-2　生产控制和工艺条件一览表

（五）不正常现象分析及处理方法（表9-3）

表9-3　不正常现象分析及处理方法

续表

（六）隔膜法电解安全技术

本工段属易燃易爆、有毒带电生产岗位，必须严格遵守安全操作制度。

（1）发现厂房内有氯气，戴好防毒面具，检查漏气并进行处理。

（2）发现氢气着火时，千万不能停电，应通知氯氢处理工段保持氢气正压然后按灭火方法处理。

（3）厂房内氢气管道系统需动火时，必须先用氮气置换合格并办好动火手续后方可动火。

（4）电解厂房严禁吸烟和带入火种。

（5）氯气总管含氢不应超过0.4%。单槽含氢不应超过1%，如果超标，应立即报告，果断处理，紧急情况下先处理后汇报。

（6）电解工段厂房内照明均用防爆灯，严禁拉临时线。

（7）操作及处理事故一律穿绝缘靴，单手操作，严禁两手同时摸两列电槽，以防触电。

（8）接触碱液时，戴好橡胶手套和防护眼镜，碱液溅入眼睛应立即用清水冲洗，然后就医。

（9）工段备有四氯化碳灭火器，定期检查。

（10）保持岗位四周清洁卫生。