任务点01 氯碱生产工艺路线选择；
世界烧碱生产是几种工艺并存，即离子膜法、隔膜法以及水银法，另有少量苛化法。离子膜法污染小，操作成本低，是新建烧碱装置的首选。水银法存在环保问题，西欧已立法在2010年完全禁止。预计今后几年西欧氯碱工业将进一步进行调整，那些老旧的水银法装置将被关闭。目前我国烧碱生产工艺技术以隔膜法和离子膜法为主。离子膜法是八十年代新技术，是当今氯碱生产最理想的生产方法。近年来新建的氯碱厂均采用离子膜法，改建和扩建的氯碱厂也多以离子膜取代原有的水银法和隔膜法。由于离子膜法制碱生产工艺具有能耗低、产量质量高、无污染、生产工艺成熟等优点，是当今电解技术最为先进的生产工艺。 我们经过慎重考虑，决定采用离子膜电解法生产烧碱。 因为它具有以下先进性：
A、能耗低，和其他电解法相比，生产一吨30%的液碱（折100%计）能耗比隔膜碱节约0.57吨标煤；
B、三废污染小，离子膜法没有水银、铅、沥青、石墨、石棉等有害物质的污染，属清洁生产工艺；
C、电解液的蒸发采用降膜式蒸发器，具有能耗低、占地少、操作简单的优点； D、离子膜碱为高纯度碱，杂质少。
任务点02 生产工艺条件影响因素分析； 离子膜法电解工艺影响因素 1.盐水质量
离子膜法制碱技术中，进入电解槽的盐水质量是这项技术的关键，它对离子膜的寿命、槽电压和电流效率有着重要的影响，电解槽所用的阳离子交换膜具有选择和透过溶液中阳离子的特性，因此它对盐水中的Na＋能选择和透过，而对其他阳离子如Ca2＋、Mg2＋等也同样能透过。Ca2＋、Mg2＋等多价阳离子在透过交换膜时，会和少量的从阴极室迁移来的OH－生成氢氧化物。沉淀会堵塞离子膜，使膜电阻增加，从而引起电解槽槽电压上升，还会加剧OH－向阳极室的反迁移，从而降低了电流效率。 2.阴极液中NaOH浓度
阴极液中NaOH浓度与电流效率的关系存在一极大值。随着NaOH浓度的升高，阴极一侧膜的含水率减少，固定离子浓度增大，因此电流效率随之增加，但是随着NaOH浓度的继续升高，膜中OH－浓度增大，当NaOH浓度超过35％～36％以后，膜中OH－浓度增大的影响起决定作用，使电流效率明显下降。阴极液中的NaOH浓度对槽电压的影响一般是浓度高，槽电压也高。反之槽电压低。因此，长期稳定地控制NaOH浓度是非常重要的。 3.阳极液中Nacl的浓度
阳极液中的Nacl溶液对电流效率、槽电压、碱液含盐量的影响是很明显的。Nacl浓度太低不仅对提高电流效率、降低碱中含盐不利，而且会成为离子膜鼓泡的主要原因，虽然轻微的鼓泡影响不大，但是离子膜若过度鼓泡导致槽电压上升和电流效率下降。因此通常要保持阳极液中的Nacl浓度稳定在190～210g/L，至少不应低于170 g/L。 4.盐水加盐酸
有时为了降低氯气中含氧量，在进槽盐水中加盐酸以中和从阴极室迁移来的OH－，但是要严格控制阳极液的PH值不低于2，如果加了过量的盐酸或搅拌不均，会使离子膜的阴极一侧的导电性被破坏，离子膜的电压很快上升并造成永久性的损坏。为了防止离子膜损坏，如果生产上确有必要在盐水中连续加入盐酸，可以采用连锁装置，当盐水一停止或电源中断时，盐酸立即自动停止加入。 5.气体压力变化的影响
阴极室的氯气和阴极室的氢气的压力差的变化，会使离子膜与电极反复摩擦受到机械伤，特别是离子膜有皱纹时，就容易在膜上产生裂纹，因此除了电极表面要做得光滑，同时要自动调节阳极室和阴极室的压差，使其保持在一定范围内。几乎所有离子膜电解槽都是控制阴极室的压力大于阳极室的压力。但是如果将离子膜过分地压向阳极表面也会导致离子膜的损伤。 6.停止供水或盐水的影响
阴极液中NaOH浓度是用加入纯水来控制的。加水过多造成NaOH浓度太低，不符合生产的需要，加水太少则造成NaOH浓度太高，就目前工业化的离子膜而言，NaOH浓度长期超过37％(质量分数)，会造成电流效率永久性的下降。停止提供盐水以后，槽电压上升很高，电流效率则下降很低。在重新供应盐水后，槽电压和电流效率逐渐恢复到原有水平。
在实际生产中，如停止供应纯水或盐水，对电解槽十分不利的，因此一般盐水和纯水淡碱液的循环系统要与供直流电的整流装置连锁，以确保稳定生产。 7.电流密度对碱中含盐量的影响
在通电的情况下，电场的静电引力是影响Cl－移动最重要的因素。因为在高的电流密度下，静电引力加强，带负电荷的Cl－被正电位的阳极更强烈地吸引，从而减少了碱中含盐量。
任务点03 典型设备的选择 1、主体设备：离子膜电解槽 简单构造：
阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物) 阴极：碳钢网(有镍涂层)
阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。 2、阳离子交换膜的作用：
(1)防止Cl2和H2混合而引起爆炸；
(2)避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量； (3)避免Cl-近入阴极区导致制得的NaOH不纯。 3、基本原理：
2NaCl+2H2O → 2NaOH+Cl2↑+H2↑ 阳极：2Cl--2e- = Cl2↑ 阴极：2H+ +2e- = H2↑ 4、产品：
H2 、Cl2 、 NaOH溶液 5、添加物质：
阳极：精制的饱和食盐水
阴极：添加纯水（加一定量的NaOH溶液） 6、优点：
投资费用、能耗、污染都较低，产品质量较好。
离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。右图表示的是一个单元槽的示意图。电解槽的阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na+通过，而Cl-、OH-和气体则不能通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
任务点04 氯碱生产中安全、环保、节能措施 节水
随着生产规模的不断扩大，生产用水随之增加。为了减少公用工程的过多建设，节约水资源，提高水资源的综合利用率，对生产水进行了充分的综合利 用。
(1)泵机封冷却水循环使用。把所有泵的冷却水、真空泵的冷却水、氯气水封的溢流水、蒸汽冷凝水都收到回收罐，并且使泵的冷却水再循环1次后才排到回水罐，然后经泵打到合成工段的凉水塔，做到回收再利用。
(2)回收树脂塔再生废水。树脂塔在再生中，水冲洗、水反冲洗、7％的酸洗、水冲洗酸管、4％碱洗、水冲洗碱管等6步共产生废水约60 t／d。将其引到废水罐，经废水泵打到一次盐水工段的配水罐。
任务点05 氯碱生产工艺流程组织 精制食盐水的操作步骤
用什么试剂逐一除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质,要求所用试剂只有过量才能除净这些杂质？ ①加入稍过量BaCl2溶液
②加入稍过量的NaOH溶液 其中①、②顺序可以交换。 ③加入稍过量的Na2CO3溶液
④过滤（除去Mg(OH)2、Fe(OH)3、BaSO4、CaCO3、BaCO3及泥沙等）； ⑤在滤液中加适量盐酸（除去过量的CO32—，调节溶液的pH）； ⑥通过阳离子交换树脂（除去残留的微量Ca2+、Mg2+等离子）。 离子膜法生产工艺流程 如图9-9所示，用食盐为原料，从离子膜电解槽流出的淡盐水经过脱氯塔脱去氯气，进入盐水饱和槽制成饱和盐水，而后加入氢氧化钠、碳酸钠等化学品，盐水进入澄清槽澄清，但是从澄清槽出来的一次精制盐水还有一些是悬浮物，这时盐水精制的螯合树脂塔将产生不良影响，一般要求盐水中的悬浮物小于1×10-6，因此盐水需要经过盐水过滤器过滤。而盐水再经过二次精制，即盐水进入螯合树脂塔除去其中的钙、镁，就可以加到离子膜电解槽的阳极室；与此同时，纯水和液碱一同进到阴极室。通入直流电后，在阳极室产生氯气和流出淡盐水经分离器分离，氯气输送到氯气总管，淡盐水一般含NaCl200～220 g/L经脱氯去饱和槽。在电解槽的阴极室产生氢气和30％～35％液碱同样也经过分离器，氢气输送到氢氯总管。30％～35％的液碱可以作为商品出售，也可以送到烧碱蒸发装置蒸浓到50％的液碱。
冷冻工序工艺流程简述：
a.单级氨压机工艺流程:
由高压液氨贮槽出来的液氨压力13.765绝压，温度+35℃，经蒸发器氨节流阀绝热节流膨胀后进入氨蒸发器的螺旋管内进行蒸发，螺旋管内的液氨吸收NaCl冷冻盐水的热量，液氨在等温等压下蒸发成气氨，使蒸发器内的NaCl盐水温度降至+5℃，由盐水泵输送给使用部门。0℃的气氨经管路吸收环境的热量过热至+10℃进入单级氨压机，绝热压缩经油分离器分离油后，气氨进入氨冷凝器，在等温等压下的气氨把热量传给冷却水转走，而气氨冷凝成液氨进入液氨贮槽，循环使用。
b. 双级氨压机工艺流程:
由高压液氨贮槽出来的液氨，压力13.765绝压，温度+35℃，分两部分分别进入中间冷却器：一部分经氨节流阀绝热节流膨胀后进入中间冷却器，产生低温-9℃的气氨，冷却低压级出来的气氨。另一部份高压液氨通过中间冷却器的蛇管进行再冷却，冷却至-2—--4℃的高压液氨，经蒸发器氨节流绝热节流膨胀后进入氨蒸发器的螺旋管内进行蒸发。螺旋管内的液氨吸收CaCl2冷冻盐水的热量，液氨在等温等压下蒸发成气氨，使蒸发器外的CaCl2冷冻盐水冷却至-35℃，由盐水泵输运给使用部门。-40℃的气氨经氨液分离器，过热至-35℃进入双级氨压缩机低压级进口。经低压级压缩进入中间冷却器分离油、氨后，冷却至-2— -7℃的气氨进入高压级，经绝热压缩后的高压气氨经油分离器分离油后，进入氨冷凝器在等温等压下的气氨把热量传给冷却水移走，而气氨冷凝成液氨进入液氨贮槽，循环使用。
液氯工序工艺流程简述：
由氯氢工序送来的干燥Cl2经Cl2除沫器进入列管式Cl2液化气与-35℃的冷冻盐水逆流换热进行液化，液氯进入液氯贮槽，计量后送液氯充装岗位，液气尾气送后续尾气岗位。 盐酸工艺流程简述： 由氯氢处理送来的H2、Cl2以及液氯工段送来尾氯分别经缓冲罐，阻火器进入二合一炉的灯头燃烧生成氯化H2体，经过雨淋管冷却后由块孔石墨冷却器进一步冷却，再进入降漠吸收塔用稀酸吸收成>31%的浓盐酸进入中转槽。未被吸收的气体进入尾气吸收塔工业水吸收得到6%左右的稀酸由快孔石墨冷却器冷却后进入降漠吸收塔，仍未被吸收塔吸收的气体用喷射泵抽至排空槽放入地沟，不凝气体经阻火器放空。
漂液工序工艺流程简述：
用手推车将石灰运入石灰池，配制成规定浓度的石灰乳，靠位差流入反应池，循环泵将反应池中石灰乳抽出送入喷射器，在喷射器中与来自氯处理或液氯工序的Cl2混合共同进入反应器生成次氯酸钙，反应液经循环泵多次循环喷射提高有效氯浓度，当有效氯达到规定要求则由循环泵送高位槽，在高位槽中经沉清后转入产品槽，经产品泵送用户运输车。 蒸发工艺流程简述：
电解液经两台串联的螺旋板式换热器预热至90℃—100℃，进入Ⅰ效蒸发器，料液靠压差过料到Ⅱ效蒸发器强制循环浓缩，然后由Ⅱ效采盐泵送至Ⅱ效旋液分离器采盐，盐泥流入盐泥高位槽，Ⅱ效旋液分离器顶部清液，当过料时送至Ⅲ效，不过料时回流至Ⅱ效，碱液在Ⅲ效蒸发器中强制循环浓缩至30%或42%，由Ⅲ效采盐泵送至Ⅲ旋液分离器采盐，盐泥入盐泥高位槽，顶部清液，当出料时送至出碱桶，当浓度不合格时回流入Ⅲ效蒸发器中。
任务点06 氯碱生产操作要点 树脂塔压差控制
树脂塔进出口压差不能超过0.1 MPa, 树脂塔压差过高会造成树脂破碎。如发现压差过高应及时检查原因并及时更换补充树脂
任务点07 氯碱生产中可能的故障分析及应对措施 (一)易燃易爆
(1)本工段在电解过程中所得副产品氢气，是易燃、易爆气体，当氢气与空气混合时，
其爆炸范围在4.1~74.2％(体积)，因此，正常操作时，氢气应保持正压，在开、停车或检修时，必须充分充氮予以置换。有的需在停车期间冲氮保持500mmH2O压力，形成氮封。如遇氢着火，应使用二氧化碳或1211灭火机灭火。
(2)电解生产中所得副产品氯气，若因故氯中含氢量上升也会引起爆炸，因此，必须保持氯中含氢≤0.4％。 (二)有毒
本工段在电解生产过程中所得副产品氯气．是一种有毒的气体，空气中含量到一定浓度就能
使人致死，因此，要求做好下列工作：
(1)减少跑、冒、滴、漏，严保设备密封性能，使操作点空气中最大氯含量不超过1mg／m3；
(2)操作者在止岗时必须备有防毒面具，并能正确使用；
(3)如遇有大量氯气外泄时，非必要留在岗位的人员应迅速向上风向暂避； (4)吸入少量氯气、可服用解氯药水。严重吸氯中毒的，应立即将患者移至新鲜空气处．并送医院诊治。 (三)强电流
本工段电解过程中使用的是强大的直流电，易使人触电身亡。电流数值对人体的危害关系如下：60mA直流电。有痛觉的电击；80mA直流电，电击使肌肉控制力减弱；>100mA直流电，电击万害．将失去控制力；>400mA直流电，电击使心脏受损；>800mA直流电，电击使人致死 因此要求：
(1)操作人员必须穿绝缘靴；
(2)严格执行一手接触电槽时，另一手不触及接地物，以防触电； (3)直流电正、负极对地电位差不大于总电压的10％； (4)如遇触电，应立即用绝缘物件隔绝电源或拉断电源开关。触电者脱离电源后，立即施行人工呼吸，请医务人员到现场，转送至医院急救。 (四)强腐蚀
1．本工段生产的主要产品烧碱，浓度高，具有强腐蚀性，又生产过程中使用的其它化学品如盐酸、次氯酸钠等，都具有强腐蚀性能，对人都会造成伤害，如灼伤、眼睛失明等，因此必须做到：
(1)穿戴必须的防护用品，检修时必须戴好防护眼镜、手套和安全帽； (2)检修前，设备、管道必须先放空、清洗，确认无物料时才能拆开检修； (3)如遇皮肤、眼睛被酸、碱测入，应立即在现场大量用冷水或硼酸水冲洗，严重者应在上述冲洗措施同时立即送医院治疗。
2.强腐蚀还来自于杂散电流，杂散电流易引起设备、管道的电腐蚀，因此，在设计时必须考虑较好的断电装置，或采用防腐蚀电极的方法予以保护，同时，设备、管道应采用防腐材质或绝缘材质。
生产异常现象产生的原因及其处理方法
序号 1 异常现象 原 因 排除办法 电槽阳极液面下1、隔膜破损，电解液1、加入石棉浆液补膜，无效即 降快 流量大。 停槽处理。 2、盐水流量小或因阻2、疏通盐水管，调节进槽流量。 塞中断。 3、堵漏无效，可停槽。 3、电槽下法兰泄漏严重。 2 电槽水位不稳定 1、氯气管道有冷凝水。 1、排除积水。 2、进槽盐水流量不稳2、调节好流量。、 定。 3、与氯氢岗位联系解决。 3、氯气压力不稳。 电解液流量波动1、氯气出口管堵塞。 1、清除堵塞物。 大 2、氢气压力不稳。 2、与氯氢岗位联系解决。 氢气管道接口着1、氢气管道接口处结1、迅速与氯氢岗位联系，将氢 火 盐漏电产 气压力调为0—+10mm 水柱， 生火花。2、对地电压防止回火及扩大火势，用湿布 差值太大。 将火扑灭。 氢气管压力波动 1、管道积水。 2、单槽碱管堵。 3、电流波动。 电槽爆炸 1、排除积水。 2、疏通。3、与整流岗位联系。 3 4 5 6 1、电解槽严重失水。 1、注意调节水位，防止假液面。 2、隔膜穿孔造成氯中2、随时注意电槽电解液流量变 含氢高而 化，并及时处理。 引起爆炸。 3、氢气着火时，该槽断电不良。
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