境造成污染,因此防止腐蚀和环境污染也一直是氯碱工业努力革新的方向。电解法生产烧碱,根据电解槽结构、电极材料和隔膜材料的不同可分为水银法、隔膜法和离子交换膜法。20世纪70年代中期水银法在发达国家的氯碱工业中占有相当重要的地位,但因汞有毒性,70年代末该法开始被逐渐淘汰。隔膜法是最早出现的食盐水电解技术,已历经多次技术革新。隔膜法电解槽中采用的石棉隔膜有一定的局限性。离子膜法师20世纪70年代发展的新技术,其电极反应与隔膜法的完全相同,但用离子交换膜代替石棉隔膜,离子交换膜反应器组装灵活,单原料进入和产物排放用的管道很多,此外因受到离子膜尺寸的限制,反应器单元的生产能力较小。本设计参照中盐株洲化工集团的氯碱生产工艺,选择隔膜法电解生产烧碱。第二章隔膜法电解制烧碱2.1隔膜法制烧碱的基本原理2.1.1基本原理NaCl水溶液中,主要存在四种离子:Na+、Cl-、H+、OH-。电解槽的阳极通常使用石墨电极或金属涂层电极;阴极用铁丝网或冲孔铁板;中间的隔膜由一种多孔渗透件材料做成,多采用石棉,将电解槽分隔成阴极室和阳极室两部分,使阳极产物与阴极产物分离隔开,可使电解液通过,并以一定的速度流向阴极。目前,工业上较多使用的是立式隔膜电解槽,工作原理如图3.1所示。图3.1立式隔膜电解槽示意图饱和食盐水由阳极室注入,使阳极室的液面高于阴极室的液面,阳极液以一定流速通过隔膜流入阴极室以阻止OH-的返迁移。得到产品氢气、氯气分别从阴极室和阳极室上方的导出管导出,氢氧化钠则从阴极室下方导出。此过程中发生的电极反应如下:阴极反应:2H++2e===H2↑阳极反应:2Cl--2e===Cl2↑电解总反应:2NaCl+2H2O===H2↑+Cl2↑+2NaOH在电解过程中,由于阳极产物的溶解,以及通电时阴阳极产物的迁移扩散等原因,在电解槽内还会有一系列的副反应发生。Cl2+H2O===HClO+HCl
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