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1、扬州工业职业技术学院毕业论文设计0扬州工业职业技术学院2014 2015 学年第 二 学期毕业设计（论文）（课程设计）课题名称： 离子膜法烧碱生产工艺 设计时间： 2015.3 系 部： 化学工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 扬州工业职业技术学院毕业论文设计1答辩情况 答辩教师：年 月 日评语成绩评定 指导教师：年 月 日扬州工业职业技术学院毕业论文设计2目录前言 .51 氯碱相关介绍 .51.1 氯碱行业简介 .51.2 主要产品及名称 .51.3 主要产品的用途 .51.2 我国氯碱行业的现状及发展趋势 .61.2.1 目前氯碱产量 .61.2.2 氯碱行业在技术和规模上
2、的现状 .61.2.3 国内氯碱未来发展趋势 .62 离子膜法电解工艺研究 .72.1 离子膜法工艺原理及设备 .72.1.1 离子膜法制碱原理 .72.1.2 离子膜的性能和种类 .92.1.3 离子膜电解槽 .102.2 离子膜法制碱工艺流程 .122.2.1 一次盐水 .122.2.2 二次盐水 .142.2.3 电解工艺 .152.2.4 淡盐水脱氯 .172.2.5 氯氢处理 .182.2.6 废氯气处理 .222.2.7 氯气液化 .223. 结论 .23参考文献 .24致谢 .25扬州工业职业技术学院毕业论文设计3离子膜法烧碱生产工艺摘要：随着科技的迅猛发展，我国的氯碱工业行业也
3、得到了迅速的发展和扩大，很多氯碱化工企业也都扩大了生产，加大了生产力度。然而随着社会高速的发展，提高氯碱的生产规模和更有效、更经济的发展氯碱行业的发展也催生了很多新的企业加入到行业中来，氯碱行业已经开始向规模化、技术化、经济化这种良好的态势发展，特别是离子膜法工艺的出现，将会更加有利于此行业的发展和提高壮大。本论文主要论述了离子膜法烧碱生产工艺规程。关键词：氯碱 生产工艺 离子膜法abstract：Along with the rapid development of science and technology, Chinas chlor-alkali industry has been r
4、apid development and expansion, a lot of chlor-alkali chemical enterprises are also enlarged the production, we intensified the efforts on the production. However, with the development of the society of high-speed, improve analyzing the scale of production and the development of more effective and m
5、ore economical development of chlor-alkali industry also has given rise to a lot of new companies to join the industry, Chlor-alkali industry has begun to scale, technology, economize the good state of development, especially the emergence of ion membrane process, will be more conducive to the devel
6、opment of the industry and improve.This thesis mainly discusses the method of ionic membrane caustic soda production process procedures.Keywords：chlor-alkali production process Ionic membrane law扬州工业职业技术学院毕业论文设计4前言随着世界氯碱工业生产和进出口格局的转变，我国已成为世界上氯碱化工的重要生产基地。当前各国烧碱生产工艺主要有离子膜法、隔膜法及水银法。离子膜法由于其能耗低，产品纯度高，污染小
7、，操作成本低，是新建烧碱装置的首选，也是我国现在及未来一段时间主推的烧碱生产方式。本文主要是对离子膜法生产烧碱的研究。1 氯碱相关介绍1.1 氯碱行业简介氯碱化工是通过电解食盐水，生产氢氧化钠、氢气、氯气等化工产品的技术。其产品涉及国民经济建设和人民生活的诸多领域，耗氯及耗碱产品已达数千种。自上世纪九十年代开始，我国氯碱化学工业迅猛发展，为国民经济建设付出功劳，但产业急需调整，环境污染、能耗大、产量低、盲目扩大生产等一些问题成为氯碱行业继续发展的困扰。企业、政府和市场如何解决及调控这些问题，将影响我国未来氯碱发展趋势。1.2 主要产品及名称氯碱行业，所涉及的产品包含：32氢氧化钠、50氢氧化钠
8、、固体氢氧化钠、高纯盐酸、工业盐酸、次氯酸钠、氯气、液氯、PVC、氢气等。1.3 主要产品的用途（1）氢氧化钠 又名苛性钠，在许多物质如：纸、肥皂、清洁剂、药品、染料等的制造过程中都占有重要地位。（2）氢气 作为工业原料，也是重要的工业气体和特种气体，同时，氢也是一种理想的二次能源，热值高，无污染。扬州工业职业技术学院毕业论文设计5（3）氯气 可以用于消毒、制盐酸、制漂白粉、制多种农药等有机溶剂、制塑料等等。随着技术的更新及应用领域的不断扩大，氯碱化工的产物种类会更加庞大。1.2 我国氯碱行业的现状及发展趋势 1.2.1 目前氯碱产量 近年来，我国的氯碱工业在各个层面上都得到了迅猛的发展。生产
9、力的不断增加和扩大，烧碱的产量也在不断成倍的增加。从上世纪九十年代的烧碱扩建高潮，到 2011年达到 2087万吨左右的烧碱生产数量，开工率达到近 69%，几乎使烧碱市场趋于饱和的状态。1.2.2 氯碱行业在技术和规模上的现状 我国氯碱行业的规模虽然越来越大，但与国外的大型氯碱行业相比，生产能力还是远小于发达国家的产量。氯碱行业虽然在技术上有了明显的提高，更多、更好的一些先进设备也在引进或仿制，但总体来讲，生产技术还是不太成熟。1.2.3 国内氯碱未来发展趋势 放眼国内，氯碱产业的经营模式基本上还停留在“原料采购基础产品生产直接销售”的初级阶段，尚未形成综合性的市场竞争能力。我国氯碱企业应当遵
10、循下面的原则以增加市场竞争力：（1）延伸相关产业链，加大下游产品的研发力度。（2）发展循环经济，推广清洁生产工艺，实现生产全过程控制。(3）在节能降耗上花精力，采用离子膜法电解技术等先进生产工艺。（4）做好充分的市场调研，及时看到潜在的危机，结合国家产业政策,做好产品结构调整。扬州工业职业技术学院毕业论文设计62 离子膜法电解工艺研究2.1 离子膜法工艺原理及设备2.1.1 离子膜法制碱原理离子膜法电解制烧碱的核心在于离子膜，在电解食盐水时所使用的阳离子交换膜的膜体中，其活性基团是由带负电荷的固定离子（如 SO3- 、COO -）和一个带正电荷的对离子（如 Na+）以离子键结合在一起。磺酸型阳
11、离子交换膜的化学结构可用以下式子表示： RSO3- 一 H+(Na+)固定离子 对离子式中，R 表示大分子结构。磺酸基团有良好的亲水性能，因此，活性基团中的对离子（Na +），就可以与水溶液中的同电荷的 Na+进行交换并且透过膜。而活性基团中的固定离子（SO 3-）,则具有排斥 Cl-和 OH-的能力，使它们不能透过离子膜，从而获得高纯度的氢氧化钠溶液。图 2-1 离子膜电解制碱原理离子膜电解制碱原理如上图所示。电解槽的阴极室和阳极室用阳离子交换膜隔开，精制盐水进入阳极室，纯水加入阴极室。根据下面的方程式可知，扬州工业职业技术学院毕业论文设计7阳极：Cl - 1/2 Cl 2 + e -阴极：H 2O + e- 1/2 H 2 + OH-总方程式：NaCl +H 2O NaOH + 1/2Cl 2 + 1/2H2氯气在阳极室产生，氢气和烧碱在阴极室产生，氯化钠被电离成钠离子和氯离子。氯离子在阳极室放电转
