1、任务任务3 3：精制盐水电解：精制盐水电解子任务子任务1 1：精制盐水电解生产过程：精制盐水电解生产过程技能技能点点1 1：能分析离子膜电解槽各部件的功能能分析离子膜电解槽各部件的功能职业教育应用化工技术专业教学资源库职业教育应用化工技术专业教学资源库离子膜烧碱生产操作离子膜烧碱生产操作课程课程精制盐水的电解仿真流程图 能说出离子膜电解槽的主要组成构件名成；能分析离子膜电解槽电流流动的流向；能熟练掌握进槽盐水、进槽碱液循环的工艺流程；掌握离子膜电解槽的基本结构特点；能叙述离子膜电解盐水的工艺流程；工业应用案例离子交换膜电解槽 一、离子交换膜电解槽的种类一、离子交换膜电解槽的种类工业上用的每一种
2、槽型，每台电解槽都是由若干电解质单元组成，每个电解单元由阳极、离子交换膜与阴极组成。按供电方式的不同，离子膜电解分为单极式和复极式两大类。工业应用案例离子交换膜电解槽图图3-5 离子膜电解槽的电解时供电方式示意图离子膜电解槽的电解时供电方式示意图整流器复极槽21000kWDC60kA350V350VDC60kA21000kW单极槽整流器工业应用案例离子交换膜电解槽图图3-6 离子膜电解单极槽离子膜电解单极槽 离子交换膜单极槽图图3-7 膜片与极板压紧膜片与极板压紧 图图3-8 膜片试漏膜片试漏工业应用案例离子交换膜电解槽图图3-9 复极式电解槽复极式电解槽 工业应用案例离子交换膜电解槽 1.1
3、.单极式与复极式单极式与复极式离子交换膜电解槽之间的离子交换膜电解槽之间的比较比较 单极式电解槽单极式电解槽：电解槽内的直流电路是并联的，因此，通过各个电解单元的电流之和就是通过这台单极电解槽的总电流，各个电解单元的电压是相等的。复极式电解槽：复极式电解槽：槽内各电解单元的直流电路都是串联的，各个单元的电流相等电解槽的总电压是各个电解单元的电压之和，所以每台复极式电解槽都是低电流高电压运转。工业应用案例离子交换膜电解槽表表3-2 单极槽与复极槽之间的区别单极槽与复极槽之间的区别 生活小细节 工业应用案例离子交换膜电解槽 2.2.离子交换膜法单、复极电解槽电解生产烧离子交换膜法单、复极电解槽电解
4、生产烧碱的工艺比较碱的工艺比较 （1 1）离子交换膜单极槽电解生产烧碱工艺流程）离子交换膜单极槽电解生产烧碱工艺流程原盐Na2SO32345535%NaOH废Cl2H2去蒸发Cl2纯水8617NaOH+纯水1盐水饱和槽；2反应器；3浮上澄清槽；4过滤器；5树脂塔；6电解槽；7脱氯塔；8整流器图图3-10 旭硝子单极槽离子膜电解工艺流程简图旭硝子单极槽离子膜电解工艺流程简图工业应用案例离子交换膜电解槽图图3-11 淡盐水储罐淡盐水储罐工业应用案例离子交换膜电解槽（2）离子交换膜复极槽电解生产烧碱工艺流程离子交换膜复极槽电解生产烧碱工艺流程 图图3-12 旭化成复极槽离子膜电解工艺流程简图旭化成复
5、极槽离子膜电解工艺流程简图21346原盐空气77废Cl2纯碱Na2SO3101214大气NaOHCl2H2纯水58811139纯酸1饱和器；2反应器；3沉降器；4盐水槽；5盐水过滤器；6过滤后盐水槽；7螯合树脂塔；8阳极液循环槽；9电解槽；10阳极液气液分离器；11阴极液循环槽；12阴极液气液分离器；13脱氯塔；14亚硫酸钠槽工业应用案例离子交换膜电解槽 二、二、复极式离子交换膜电解槽的工作过程复极式离子交换膜电解槽的工作过程 1.BiTAC-859复极式离子膜电解槽的结构由一块阳极终端板，若干中间单元和一块阴极终点板组成，利用14根紧固螺栓压紧成压滤机式，其电极尺寸为14002340mm，有
6、效面积为3.276m2，密封压边为30mm。在两个单元之间安装一张离子交换膜，将阳极室与阴极室有效地分开。其整体结构。工业应用案例离子交换膜电解槽图图3-13 BiTAC-859复极式离子膜电解槽的基本结构示意图复极式离子膜电解槽的基本结构示意图工业应用案例离子交换膜电解槽 2.BiTAC-8592.BiTAC-859复极式离子膜电解槽单元槽内的复极式离子膜电解槽单元槽内的液体均布流动形式液体均布流动形式图图3-14 BiTAC-859复极式离子膜电解槽底部进液系统示意图复极式离子膜电解槽底部进液系统示意图 工业应用案例离子交换膜电解槽图图3-15 BiTAC-859复极式离子膜电解槽单元槽内
7、的液体均布流动形式示意图复极式离子膜电解槽单元槽内的液体均布流动形式示意图工业应用案例离子交换膜电解槽图图3-16 BiTAC-859复极式离子膜电解槽单元极板上电流流动形式示意图复极式离子膜电解槽单元极板上电流流动形式示意图3.3.图图3-7 BiTAC-8593-7 BiTAC-859复极式离子膜电解槽复极式离子膜电解槽单元极板上电流流动形式示单元极板上电流流动形式示意图意图离子交换膜离子交换膜图图3-17 离子交换膜的种类离子交换膜的种类一、离子交换膜的种类一、离子交换膜的种类 1.全氟羧酸膜（全氟羧酸膜（RfCOOH）全氟羧酸膜是一种具有弱酸性和亲水性小的离子交换膜。膜内固定离子的浓度
8、较大，能阻止OH-的反渗透，因此阴极室的NaOH浓度可达35%左右。而且电流效率也较高，可达95%以上。它能置于PH3的酸性溶液中，在电解时化学稳定性好，缺点是膜电阻较大，在阳极室不能加酸，因此氯中含氧较高。离子交换膜离子交换膜离子交换膜离子交换膜 1.全氟磺酸膜（全氟磺酸膜（RfSO3H）全氟磺酸膜是一种强酸型离子交换膜。这类膜的亲水性好，因此膜电阻小，但由于膜的固定离子浓度低，对OH-的排斥力小。因此，电槽的电流效率较低，一般小于80%。且产品的NaOH浓度20%，但化学稳定性优良。由于其Pka值小（酸度大）,故能置于PH1的酸性溶液中，即电解槽阳极液内可添加盐酸中和OH-，因此，产品氯气
9、质量好，含O2/Cl20.5%。离子交换膜离子交换膜 3.全氟羧酸全氟羧酸/磺酸复合膜（磺酸复合膜（Rf-COOH/Rf-SO3H）全氟羧酸/磺酸复合膜是一种性能优良的离子膜，使用时较薄的羧酸层面向阴极，较厚的磺酸层面向阳极，因此兼有羧酸膜和磺酸膜的优点。由于Rf-COOH层的存在，可阻挡OH-返迁移到阳极室，确保了高的电流效率，可达96%。又因Rf-SO3H层的电阻低，能在高电流下运行，且阳极液可用盐酸中和，产品氯气含氧量低，NaOH浓度可达33%35%。离子交换膜离子交换膜二、氯碱生产工艺对离子膜性能的要求二、氯碱生产工艺对离子膜性能的要求BiTAC-859复极式离子膜电解槽生产烧碱的工艺
10、流程图图3-20 电解精制盐水生产烧碱的工艺流程示意图电解精制盐水生产烧碱的工艺流程示意图 电解槽气密及针孔实验工具水封罐压力计压力计N2供应废氯气总管氯气总管淡盐水总管循环盐水总管循环烧碱总管回碱总管氢气总管图图3-21 电解槽紧密及针孔压力实验及水封罐电解槽紧密及针孔压力实验及水封罐精制盐水电解的技能提升1.1.学习目标学习目标 通过学习精制盐水电解的基本理论与原理，理解工业电解生产过程中电化学反应的机理，能分析精制盐水电解过程中电能消耗的途径，从而能找出节能降耗的措施，针对实际生产过程，能够理解控制入槽盐水和碱液指标的必要性。2.2.课堂作业课堂作业 读懂旭硝子单极槽离子膜电解工艺流程图 读懂旭化成复极槽离子膜电解工艺流程图 简述离子膜的种类与特性
