CN105154910B - 一种碱的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
一种碱的生产工艺，其步骤如下：a、二次精制盐水经换热器预热进入到电解槽的阳极室中，当电流达到5KA的时候，开始向阳极室中加入酸。b、电解产生的氯气经过换热器，用来预热二次精制盐水，使二次精制盐水温度达到55℃。c、从阴极室排出的部分32±0.5%浓度的碱和适量纯水混合制成30±0.5%浓度的碱进入到阴极室中，在阴极室电解产生氢气。d、整个电解反应过程的电解槽的温度控制是通过阴极液冷却器调节控制在85～87℃。e、当电极阴极液溶液的浓度达到32±0.5%的时候就从阴极室排出，经过阴极液冷却器后，部分回用至阴极室中，部分输出至储罐。本发明减少了能源的浪费，有利于产生的气体快速排出，提高了碱的生产率以及溶液的导电性能。
Description
技术领域
本发明涉及化工生产领域，尤其涉及一种碱的生产工艺。
背景技术
氯碱工业是用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。
然而，在氯碱工业电解饱和NaCl溶液的过程中，由于阴极室未反应的氢氧根离子在电解的过程中会在阴极室中逐渐地集聚，当达到一定浓度后就有可能反渗透过阳离子交换膜进入到阳极室中。而氢氧根离子在电解情况下比氯离子更容易失去电子且产生的氯气又容易于氢氧根离子发生反应，进而阳极室产生氯气的量就会减少，透过阳离子交换膜的钠离子的量也相应的会减少，这样氢氧化钠产出量就会降低。
同时，电解质的电阻率会随着溶液温度的上升而降低，所以阳极液在进入阳极室之前往往需要先被升高，这样就会浪费比较多的能源。
另外，产生的氯气也比较容易会溶于水或附着在阳极电极的表面，从而使得阳极的导电性能大大降低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种减少反渗透、能源浪费少、导电性能好的碱的生产工艺。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种碱的生产工艺，其步骤如下：a、二次精制盐水经换热器预热进入到电解槽的阳极室中，当电流达到5KA的时候，开始向阳极室中加入酸。b、电解产生的氯气经过换热器，用来预热二次精制盐水，使二次精制盐水温度达到55℃。c、从阴极室排出的部分32±0.5%浓度的碱和适量纯水混合制成30±0.5%浓度的碱进入到阴极室中，在阴极室电解产生氢气。d、整个电解反应过程的电解槽的温度控制是通过阴极液冷却器调节控制在85～87℃。e、当电极阴极液溶液的浓度达到32±0.5%的时候就从阴极室排出，经过阴极液冷却器后，部分回用至阴极室中，部分输出至储罐。
作为优选，步骤a中的酸为盐酸，每小时调整一次加酸流量，使出槽淡盐水pH逐步降低，pH从7调节至pH2.5，最后保持出槽淡盐水的pH为2.5。
作为优选，经过换热器后的氯气在进入氯气总管之前还需经过内置有氯化钙的湿气分离器，去除氯气中的水分。
作为优选，在电解过程开始之前，对阴极室溢流管进行充氮放空，充氮时间10分钟，充氮流量50 Nm3/hr。
作为优选，阳极室的氯气气压控制于2.0mH2O,阴极室的氢气气压控制于2.4mH2O，通过调节控制阳极室的氯气气压与阴极室的氢气气压相差0.4mH2O。
本发明具有下述优点：一方面利用氯气在电解过程中的所获得的热能来预热二次精制盐水，这样就可以减少能源的浪费。同时，加入的酸可以中和电解过程中从阴极室反渗透过来的氢氧根离子，进而也可以减少电解产生的氯气与氢氧根离子进行反应再次溶于水中，阻碍钠离子迁移至阴极室中。另一方面，部分碱稀释后回流至电解槽中，可以提高溶液的导电性，减少了电能的浪费，也有助于氢氧根离子的产生。而在电解过程中，将温度控制在85～87℃范围，在提高电解速率的同时还降低了氢气和氯气在溶液中的溶解度，有利于产生气体及时排除，防止与产生的碱再产生反应。
再者，所添加的酸为盐酸，而且淡盐水的出槽溶液的pH为2.5，这样一方面不会向溶液中掺入多余另外的离子，另外一方面，氢离子可以中和反渗透过来的氢氧根离子。而利用氯化钙来干燥氯气也不会向氯气中掺入任何新的杂质物质。
其次，对阴极室进行充氮放空，有利于氢气的纯度，也可以避免氢气与空气中的氧气反应生成水又会回流到阴极室内，稀释碱的浓度，增加了能耗的浪费。而在此期间，阴极室氯气气压和阳极室氢气气压都低于大气压，有利于相应的气体从溶液中脱离出来，有利于提高电解反应的进行。
附图说明
图1为本发明的一种碱的生产工艺的工艺流程图。
图中：1、电解槽；2、换热器；3、湿气分离器；4、阴极液冷却器；5、储罐；6、脱氯系统。
具体实施方式
参照图1对本发明实施例做进一步说明。
本发明为一种碱的生产工艺，此处所述的碱主要是指质量分数为32%的氢氧化钠溶液，其步骤包括，18.1～18.9 %的二次精馏的盐水，以28m3/hr的流量经过换热器2的冷流体管道，进行预加热之后进入到电解槽1的阳极室中，预热所达到的温度为55℃。而阴极室通有部分由阴极室电解产生的32±0.5%碱和纯水的混合物，它们混合后的浓度为30±0.5%，同时阴极液的流量被控制于14m3/hr。之后，开始向溶液中逐渐加大电流，当电流达到5KA的时候，开始向阳极室中逐渐添加酸，将pH首先调整到4，之后每隔一个小时就再向阳极室中继续添加酸，使pH值继续下降，直至电解后出槽的淡盐水的pH稳定至在2.5，这样。一方面预热的二次精制盐水有利于提高电解反应过程中的速率，同时，将部分32%稀释后回用，大大提高了阴极液的导电性能，使得电能的利用率更加的有效，另外，由于反应过程中阴极室的氢氧根离子浓度会逐渐的集聚，此时，氢氧根离子就有可能向阳极室进行反渗透，而加入的酸刚还可以中和氢氧根离子，从而避免了产生的氯气再次溶解于溶液中与氢氧根离子发生反应，阻碍了钠离子向阴极室中迁移的速率，使得氢氧化钠产生的量大大下降。
其次，在整个电解反应的过程中，电解槽1的电解温度始终都被控制在85～87℃。而这些都是由出槽后经过阴极液冷却器4的部分阴极液来调整的。调整控制过程为部分阴极液与纯水还需要进行混合，使质量浓度达到30±0.5%的阴极液再回用至阴极槽中。而其余部分的32±0.5%阴极液直接被输送至储罐5中制成成品。同时，由于87℃是零极距电解槽1安全运行的温度上限，所以在安全的温度范围内，电解槽1的电解工艺能够被提升至较高效率。
再者，阳极室产生的氯气由于温度为85～87℃，所以被输送经过换热器2的热流体管道，从而将二次精留的盐水温度从25℃提升到了55℃，这样大大减少了能源的浪费，之后氯气就会被汇聚的氯气总管内输出。而电解后的淡盐水被输送至脱氯系统6中，经过脱氯系统6后的淡盐水可以再次被经精馏回用至电解槽1的阳极室中，从而提高了物料的利用率、降低了产生的成本。
进一步的方案为，在阳极液中所添加的酸为盐酸，由于盐酸是由氢氯元素组成的，所以在整个电解的过程中阳极液都不会引入新的元素，这样就可以避免增加除去多余元素的步骤。另外，盐酸原本就是氯碱工业中的产物，且它是一种强酸，因此，盐酸取材方便，用量较少，大大节省了32%碱生产过程中的劳动量，提高了生产效率。
再进一步的方案为，氯气在经过换热器2之后再进入到装有氯化钙的湿气分离器3中，这样经过湿气分离器3除去了氯气中的水分，同时也不会对氯气掺入新的杂质，进而提高了氯气的纯度。
更进一步的方案为，在电解过程开始之前，对阴极室及溢流管进行充氮放空工作，充氮时间持续10分钟，充氮的流量为50 Nm3/h，这样就可以排空阴极室和溢流管内的空气，从而避免了电解产生的氢气与空气中的氧气直接混合而发生爆炸，或者氢气与氧气反应变成水后回流至阴极室中，稀释了碱的浓度，进而减少了能源的浪费，提高了电解过程的安全性能。
再更进一步的方案为，在阳极室中氯气气压被控制于2.0mH2O,在阴极室中氢气气压被控制于2.4mH2O，通过调节控制阳极室的氯气气压与阴极室的氢气气压，使它们的压力始终相差0.4mH2O，从而有利于降低氯气和氢气在溶液中的溶解度，使氯气和氢气更容易从溶液分离出来，避免了氯气与氢氧根的反应，进而提高了32%碱的产生效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种碱的生产工艺，其步骤如下：
a、二次精制盐水经换热器预热进入到电解槽的阳极室中，当电流达到5KA的时候，开始向阳极室中加入酸；
b、电解产生的氯气经过换热器，用来预热二次精制盐水，使二次精制盐水温度达到55℃；
c、从阴极室排出的部分32±0.5%浓度的碱和适量纯水混合制成30±0.5%浓度的碱进入到阴极室中，在阴极室电解产生氢气；
d、整个电解反应过程的电解槽的温度控制是通过阴极液冷却器调节控制在85~87℃；
e、当电极阴极液溶液的浓度达到32±0.5%的时候就从阴极室排出，经过阴极液冷却器后，部分回用至阴极室中，部分输出至储罐；
其中，阳极室的氯气气压控制于2.0mH2O，阴极室的氢气气压控制于2.4mH2O，通过调节控制阳极室的氯气气压与阴极室的氢气气压相差0.4mH2O，经过换热器后的氯气在进入氯气总管之前还需经过内置有氯化钙的湿气分离器，去除氯气中的水分，步骤a中酸为盐酸，每小时调整一次加酸流量，使出槽淡盐水pH逐步降低，pH从7调节至pH2.5，最后保持出槽淡盐水的pH为2.5。
2.根据权利要求1所述的一种碱的生产工艺，其特征在于：在电解过程开始之前，对阴极室溢流管进行充氮放空，充氮时间10分钟，充氮流量50 Nm3/hr。
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