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隔膜電解法diaphragm cell electrolysis process

時(shí)間:2020-03-01 來源:網(wǎng)絡(luò) 瀏覽:
利用多孔滲透性的材料作為電解槽內(nèi)的隔層,以分隔陽極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物的電解方法。氯堿工業(yè)利用隔膜電解槽電解食鹽水溶液生產(chǎn)燒堿(氫氧化鈉)、氯氣和氫氣。1893年首先在美國用于工業(yè)生產(chǎn)。
  隔膜電解槽  由裝有陽極的槽底、吸附隔膜的陰極箱和槽蓋三部分組裝而成。隔膜是一種由石棉纖維制成的多孔滲透性隔層,將電解槽分隔為陰極室(陰極網(wǎng)袋內(nèi))與陽極室(隔膜與陽極之間的空隙)(圖1)。隔膜的微孔容許離子和液體通過,但能分開陽極上產(chǎn)生的氯氣和陰極上產(chǎn)生的氫氧化鈉溶液和氫氣,避免氯氣溶解在氫氧化鈉溶液中生成次氯酸鈉,并最終成為氯酸鈉,還防止氯與氫混合而構(gòu)成爆炸性的混合物。

圖1

  工藝流程  電解時(shí)(圖2),精制的飽和食鹽水溶液連續(xù)地進(jìn)入陽極室,氯離子在陽極失去電子生成氯氣,未解離的食鹽水溶液和鈉離子經(jīng)過隔膜滲流到陰極室,水在陰極上解離為氫氧離子和氫氣,氫氧離子與鈉離子結(jié)合形成氫氧化鈉。滲流量由陽極室與陰極室的液面差來維持。流量過小時(shí),陰極液(電解液)所含的氫氧化鈉濃度高,但有少量氫氧離子從陰極室向陽極室反向移動(dòng),以致產(chǎn)生副反應(yīng),而降低電流效率。流量過大,則陰極液中氫氧化鈉的濃度太低,需要較多的蒸汽才能將其濃縮為成品。一般控制陰極液的氫氧化鈉濃度為 135~145g/l,氯化鈉濃度為 175~210g/l,電流效率保持在95.5%~96.5%,在 800~1000A/m2(石墨陽極) 或 1500~2500A/m2(金屬陽極)之間的電流密度下運(yùn)轉(zhuǎn)。槽溫一般為90~99℃,電解的氣態(tài)產(chǎn)物為90~95℃飽和水蒸氣的氯氣和氫氣,分別經(jīng)過冷卻,干燥后作為化工原料。陰極室流出的電解液經(jīng)多效蒸發(fā)器濃縮并分離出結(jié)晶鹽后,得到含50%的氫氧化鈉液體燒堿,并可進(jìn)一步加熱濃縮制成固體燒堿商品。

圖2

  特點(diǎn) ?、俑裟る娊夥ㄅc水銀電解法、離子膜電解法、比較總能耗(包括電、蒸氣)最高。②氫氧化鈉產(chǎn)品(固體)含有3%左右的氯化鈉,不能用于人造絲與合成纖維的生產(chǎn)。③隔膜所用的細(xì)微石棉纖維,吸入肺內(nèi)有損健康。但因生產(chǎn)設(shè)備容易制作,材料便于取得,在電源比較豐富或電價(jià)比較低廉,對于燒堿含鹽量的要求又不很苛刻的地區(qū),特別是有地下鹽水或附近有聯(lián)合發(fā)電與供汽設(shè)施的地區(qū),仍在普遍采用。
  現(xiàn)狀和展望  20世紀(jì)80年代初期,隔膜電解法在世界氯堿工業(yè)總的生產(chǎn)能力中約占55%,由于經(jīng)濟(jì)原因,采用此法的大多數(shù)氯堿廠經(jīng)過技術(shù)改造,仍將繼續(xù)生產(chǎn),但新建的氯堿生產(chǎn)裝置一般將采用離子膜電解法。  
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