一種堿的生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利說明】一種堿的生產(chǎn)工藝
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及化工生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種堿的生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0003]氯堿工業(yè)是用電解飽和NaCl溶液的方法來制取Na0H、C12和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品。氯堿工業(yè)是最基本的化學(xué)工業(yè)之一，它的產(chǎn)品除應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)本身外，還廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)、紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、石油化學(xué)工業(yè)以及公用事業(yè)。
[0004]然而，在氯堿工業(yè)電解飽和NaCl溶液的過程中，由于陰極室未反應(yīng)的氫氧根離子在電解的過程中會在陰極室中逐漸地集聚，當達到一定濃度后就有可能反滲透過陽離子交換膜進入到陽極室中。而氫氧根離子在電解情況下比氯離子更容易失去電子且產(chǎn)生的氯氣又容易于氫氧根離子發(fā)生反應(yīng)，進而陽極室產(chǎn)生氯氣的量就會減少，透過陽離子交換膜的鈉離子的量也相應(yīng)的會減少，這樣氫氧化鈉產(chǎn)出量就會降低。
[0005]同時，電解質(zhì)的電阻率會隨著溶液溫度的上升而降低，所以陽極液在進入陽極室之前往往需要先被升高，這樣就會浪費比較多的能源。
[0006]另外，產(chǎn)生的氯氣也比較容易會溶于水或附著在陽極電極的表面，從而使得陽極的導(dǎo)電性能大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種減少反滲透、能源浪費少、導(dǎo)電性能好的堿的生產(chǎn)工藝。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:一種堿的生產(chǎn)工藝，其步驟如下:
a、二次精制鹽水經(jīng)換熱器預(yù)熱進入到電解槽的陽極室中，當電流達到5KA的時候，開始向陽極室中加入酸。b、電解產(chǎn)生的氯氣經(jīng)過換熱器，用來預(yù)熱二次精制鹽水，使二次精制鹽水溫度達到55°C。c、從陰極室排出的部分32±0.5%濃度的堿和適量純水混合制成30±0.5%濃度的堿進入到陰極室中，在陰極室電解產(chǎn)生氫氣。d、整個電解反應(yīng)過程的電解槽的溫度控制是通過陰極液冷卻器調(diào)節(jié)控制在85?87°C。e、當電極陰極液溶液的濃度達到32±0.5%的時候就從陰極室排出，經(jīng)過陰極液冷卻器后，部分回用至陰極室中，部分輸出至儲觸。
[0009]作為優(yōu)選，步驟a中的酸為鹽酸，每小時調(diào)整一次加酸流量，使出槽淡鹽水pH逐步降低，pH從7調(diào)節(jié)至pH2.5，最后保持出槽淡鹽水的pH為2.5。
[0010]作為優(yōu)選，經(jīng)過換熱器后的氯氣在進入氯氣總管之前還需經(jīng)過內(nèi)置有氯化鈣的濕氣分離器，去除氯氣中的水分。
[0011]作為優(yōu)選，在電解過程開始之前，對陰極室溢流管進行充氮放空，充氮時間10分鐘，充氮流量50 NmVhr0
[0012]作為優(yōu)選，陽極室的氯氣氣壓控制于2.0mH2O,陰極室的氫氣氣壓控制于2.4mH20，通過調(diào)節(jié)控制陽極室的氯氣氣壓與陰極室的氫氣氣壓相差0.4mH20o
[0013]本發(fā)明具有下述優(yōu)點:一方面利用氯氣在電解過程中的所獲得的熱能來預(yù)熱二次精制鹽水，這樣就可以減少能源的浪費。同時，加入的酸可以中和電解過程中從陰極室反滲透過來的氫氧根離子，進而也可以減少電解產(chǎn)生的氯氣與氫氧根離子進行反應(yīng)再次溶于水中，阻礙鈉離子迀移至陰極室中。另一方面，部分堿稀釋后回流至電解槽中，可以提高溶液的導(dǎo)電性，減少了電能的浪費，也有助于氫氧根離子的產(chǎn)生。而在電解過程中，將溫度控制在85?87°C范圍，在提高電解速率的同時還降低了氫氣和氯氣在溶液中的溶解度，有利于產(chǎn)生氣體及時排除，防止與產(chǎn)生的堿再產(chǎn)生反應(yīng)。
[0014]再者，所添加的酸為鹽酸，而且淡鹽水的出槽溶液的pH為2.5，這樣一方面不會向溶液中摻入多余另外的離子，另外一方面，氫離子可以中和反滲透過來的氫氧根離子。而利用氯化鈣來干燥氯氣也不會向氯氣中摻入任何新的雜質(zhì)物質(zhì)。
[0015]其次，對陰極室進行充氮放空，有利于氫氣的純度，也可以避免氫氣與空氣中的氧氣反應(yīng)生成水又會回流到陰極室內(nèi)，稀釋堿的濃度，增加了能耗的浪費。而在此期間，陰極室氯氣氣壓和陽極室氫氣氣壓都低于大氣壓，有利于相應(yīng)的氣體從溶液中脫離出來，有利于提尚電解反應(yīng)的進行。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的一種堿的生產(chǎn)工藝的工藝流程圖。
[0017]圖中:1、電解槽；2、換熱器；3、濕氣分離器；4、陰極液冷卻器；5、儲罐；6、脫氯。
【具體實施方式】
[0018]參照圖1對本發(fā)明實施例做進一步說明。
[0019]本發(fā)明為一種堿的生產(chǎn)工藝，此處所述的堿主要是指質(zhì)量分數(shù)為32%的氫氧化鈉溶液，其步驟包括，18.1?18.9 %的二次精餾的鹽水，以28m3/hr的流量經(jīng)過換熱器2的冷流體管道，進行預(yù)加熱之后進入到電解槽I的陽極室中，預(yù)熱所達到的溫度為55°C。而陰極室通有部分由陰極室電解產(chǎn)生的32±0.5%堿和純水的混合物，它們混合后的濃度為30±0.5%，同時陰極液的流量被控制于14m3/hr。之后，開始向溶液中逐漸加大電流，當電流達到5KA的時候，開始向陽極室中逐漸添加酸，將pH首先調(diào)整到4，之后每隔一個小時就再向陽極室中繼續(xù)添加酸，使PH值繼續(xù)下降，直至電解后出槽的淡鹽水的pH穩(wěn)定至在2.5，這樣。一方面預(yù)熱的二次精制鹽水有利于提高電解反應(yīng)過程中的速率，同時，將部分32%稀釋后回用，大大提高了陰極液的導(dǎo)電性能，使得電能的利用率更加的有效，另外，由于反應(yīng)過程中陰極室的氫氧根離子濃度會逐漸的集聚，此時，氫氧根離子就有可能向陽極室進行反滲透，而加入的酸剛還可以中和氫氧根離子，從而避免了產(chǎn)生的氯氣再次溶解于溶液中與氫氧根離子發(fā)生反應(yīng)，阻礙了鈉離子向陰極室中迀移的速率，使得氫氧化鈉產(chǎn)生的量大大下降。
[0020]其次，在整個電解反應(yīng)的過程中，電解槽I的電解溫度始終都被控制在85?87°C。而這些都是由出槽后經(jīng)過陰極液冷卻器4的部分陰極液來調(diào)整的。調(diào)整控制過程為部分陰極液與純水還需要進行混合，使質(zhì)量濃度達到30±0.5%的陰極液再回用至陰極槽中。而其余部分的32±0.5%陰極液直接被輸送至儲罐5中制成成品。同時，由于87°C是零極距電解槽I安全運行的溫度上限，所以在安全的溫度范圍內(nèi)，電解槽I的電解工藝能夠被提升至較高效率。
[0021]再者，陽極室產(chǎn)生的氯氣由于溫度為85?87°C，所以被輸送經(jīng)過換熱器的熱流體管道，從而將二次精留的鹽水溫度從25°C提升到了 55°C，這樣大大減少了能源的浪費，之后氯氣就會被匯聚的氯氣總管內(nèi)輸出。而電解后的淡鹽水被輸送至脫氯系統(tǒng)中，經(jīng)過脫氯系統(tǒng)后的淡鹽水可以再次被經(jīng)精餾回用至電解槽的陽極室中，從而提高了物料的利用率、降低了產(chǎn)生的成本。
[0022]進一步的方案為，在陽極液中所添加的酸為鹽酸，由于鹽酸是由氫氯元素組成的，所以在整個電解的過程中陽極液都不會引入新的元素，這樣就可以避免增加除去多余元素的步驟。另外，鹽酸原本就是氯堿工業(yè)中的產(chǎn)物，且它是一種強酸，因此，鹽酸取材方便，用量較少，大大節(jié)省了 32%堿生產(chǎn)過程中的勞動量，提高了生產(chǎn)效率。
[0023]再進一步的方案為，氯氣在經(jīng)過換熱器2之后再進入到裝有氯化鈣的濕氣分離器3中，這樣經(jīng)過濕氣分離器3除去了氯氣中的水分，同時也不會對氯氣摻入新的雜質(zhì)，進而提高了氯氣的純度。
[0024]更進一步的方案為，在電解過程開始之前，對陰極室及溢流管進行充氮放空工作，充氮時間持續(xù)10分鐘，充氮的流量為50 NmVh,這樣就可以排空陰極室和溢流管內(nèi)的空氣，從而避免了電解產(chǎn)生的氫氣與空氣中的氧氣直接混合而發(fā)生爆炸，或者氫氣與氧氣反應(yīng)變成水后回流至陰極室中，稀釋了堿的濃度，進而減少了能源的浪費，提高了電解過程的安全性能。
[0025]再更進一步的方案為，在陽極室中氯氣氣壓被控制于2.0mH2O,在陰極室中氫氣氣壓被控制于2.4mH20，通過調(diào)節(jié)控制陽極室的氯氣氣壓與陰極室的氫氣氣壓，使它們的壓力始終相差0.4mH20，從而有利于降低氯氣和氫氣在溶液中的溶解度，使氯氣和氫氣更容易從溶液分離出來，避免了氯氣與氫氧根的反應(yīng)，進而提高了 32%堿的產(chǎn)生效率。
[0026]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種堿的生產(chǎn)工藝，其步驟如下: 二次精制鹽水經(jīng)換熱器預(yù)熱進入到電解槽的陽極室中，當電流達到5KA的時候，開始向陽極室中加入酸。2.電解產(chǎn)生的氯氣經(jīng)過換熱器，用來預(yù)熱二次精制鹽水，使二次精制鹽水溫度達到55。。。3.從陰極室排出的部分32±0.5%濃度的堿和適量純水混合制成30±0.5%濃度的堿進入到陰極室中，在陰極室電解產(chǎn)生氫氣。4.整個電解反應(yīng)過程的電解槽的溫度控制是通過陰極液冷卻器調(diào)節(jié)控制在85~87°C。5.當電極陰極液溶液的濃度達到32±0.5%的時候就從陰極室排出，經(jīng)過陰極液冷卻器后，部分回用至陰極室中，部分輸出至儲罐。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿的生產(chǎn)工藝，其特征在于:步驟a中的酸為鹽酸，每小時調(diào)整一次加酸流量，使出槽淡鹽水pH逐步降低，pH從7調(diào)節(jié)至pH2.5，最后保持出槽淡鹽水的pH為2.5。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種堿的生產(chǎn)工藝，其特征在于:經(jīng)過換熱器后的氯氣在進入氯氣總管之前還需經(jīng)過內(nèi)置有氯化鈣的濕氣分離器，去除氯氣中的水分。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿的生產(chǎn)工藝，其特征在于:在電解過程開始之前，對陰極室溢流管進行充氮放空，充氮時間10分鐘，充氮流量50 NmVhr09.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種堿的生產(chǎn)工藝，其特征在于:陽極室的氯氣氣壓控制于.2.0mH2O,陰極室的氫氣氣壓控制于2.4mH20，通過調(diào)節(jié)控制陽極室的氯氣氣壓與陰極室的氫氣氣壓相差0.4mH20o
【專利摘要】一種堿的生產(chǎn)工藝，其步驟如下：a、二次精制鹽水經(jīng)換熱器預(yù)熱進入到電解槽的陽極室中，當電流達到5KA的時候，開始向陽極室中加入酸。b、電解產(chǎn)生的氯氣經(jīng)過換熱器，用來預(yù)熱二次精制鹽水，使二次精制鹽水溫度達到55℃。c、從陰極室排出的部分32±0.5%濃度的堿和適量純水混合制成30±0.5%濃度的堿進入到陰極室中，在陰極室電解產(chǎn)生氫氣。d、整個電解反應(yīng)過程的電解槽的溫度控制是通過陰極液冷卻器調(diào)節(jié)控制在85～87℃。e、當電極陰極液溶液的濃度達到32±0.5%的時候就從陰極室排出，經(jīng)過陰極液冷卻器后，部分回用至陰極室中，部分輸出至儲罐。本發(fā)明減少了能源的浪費，有利于產(chǎn)生的氣體快速排出，提高了堿的生產(chǎn)率以及溶液的導(dǎo)電性能。
【IPC分類】C25B1/34
【公開號】CN105154910
【申請?zhí)枴緾N201510602893
【發(fā)明人】杜旭華, 周南, 王世周, 任科恩, 俞先康
【申請人】寧波鎮(zhèn)洋化工發(fā)展有限公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月21日