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知识点知识点1 1：离子膜电解槽电解基本概念离子膜电解槽电解基本概念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课程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课程精制盐水的电解仿真流程图 能熟练掌握离子膜电解生产工艺流程；能认知离子膜电解生产工艺流程；理解掌握离子膜电解槽内的盐水电解的机理；能叙述离子膜电解盐水的工艺流程；精制盐水电解生产工作任务 把合格的精制盐水通过电解的方法生产30%NaOH，同时副产Cl2、H2。图图3-1 离子膜电解槽离子膜电解槽精制盐水电解工艺流程
2、简图回水自来水回水自来水回水R211V212 V216氢气放空筒V214V215 E217进槽碱换热器R211电解槽E217V213V212阳极液罐V213阴极液罐V214负压水封V215正压水封LTTPPL成品碱淡盐水去脱氯氮气纯水蒸汽循环水精制盐水V216图图3-2 精制盐水电解工艺流程简图精制盐水电解工艺流程简图电解过程的基本定律 电解过程是电能转变为化学能的过程。当以直流电通过熔融态电解质熔融态电解质或电解质水溶液电解质水溶液时，即产生离子的迁移和放电现象。图图3-4 电解饱和食盐水实验装置电解饱和食盐水实验装置图图3-3 离子的迁移离子的迁移电解过程的基本定律 1.法拉第第一定律 G
3、=KQ=KIt G电极上析出物质的质量，g或kg；Q通过的电量，As或Ah；K电化当量；g/Ah I电流强度，A；t通电时间，s或h。要提高电解生成物的产量，则要增大电流强度或延长电解时间。电解过程的基本定律 2.2.法拉第第二定律法拉第第二定律 当直流电通过电解质溶液时，电极上析出（或溶解）1 1克当量的任何物质克当量的任何物质，所需要的电量是恒定的，在数值上约等于96500C，称为1法拉第（用F表示）。即 1F=96500C=96500As=26.8Ah 当电解食盐水溶液时，1Ah的电量理论上可生成的各产物的质量为：40.01/26.81.492/()NaOHKgA h235.46/26.
4、81.323/()CLKgA h21.008/26.80.0376/()HKgA h 实例计算3-1 现有电槽10台，运行电流强度为16000A，求理论上每日可生产多少吨烧碱、氯气和氢气?解：根据法拉第定律：GKItn得 NaOH的理论产量：Cl2的理论产量：H2的理论产量：电解过程的基本定律161.492 16000 24 105.729()10Gt261.323 16000 24 105.080()10Gt360.0376 16000 24 100.144()10Gt几个重要的概念解读 1.电流效率电流效率%100理论产量实际产量GG 电流效率越高，电流损失越小，同样的电量获得的电解产物越
5、多。现代氯碱厂，电流效率一般为95%97%。几个重要的概念解读实例计算 某氯碱厂电解车间有20台电解槽在位运行，电解槽的运行电流强度为16000A,一昼夜可生产电解碱液34.6吨，其NaOH含量为32%（wt%），试求阴极电流效率。解：NaOH的实际产量为34.60.3211.072（t）NaOH的理论产量61.492 16000 24 2011.458()10t11.072100%96.63%11.458几个重要的概念解读（1）理论分解电压E理 电解过程发生所必须的最小外加电压称为理论分解电压。它在数值上等于阴阳两极的可逆平衡电位之差。阴阳两极的电极电位可由能斯特方程求得：25时，阴阳解E
6、2.槽电压及电压效率槽电压及电压效率lnRTnF氧化态还原态0.0592lgn氧化态还原态几个重要的概念解读 平衡电极电位，V；标准平衡电极电位，V；n电极反应中的得失电子数；氧化态、还原态分别表示与电极反应相对应的氧化态和还原态物质的活度。（2）超电压）超电压E超超由于实际电解过程并非可逆，存在浓差极化、电化学极化(由于电极上电荷转移步骤进行缓慢而引起的极化由于电极上电荷转移步骤进行缓慢而引起的极化)，使电极电位偏离平衡时的电极电位。其偏离平衡电极电位的值称为超电压。几个重要的概念解读u过电位虽然消耗一部分电能，但在电解技术上有很重要的应用。由于过电位的存在，可使电解过程按着预先的设计进行。
7、u阳极上发生的是氧化过程，电极电位越低的越易失电子。u由于过电位的存在，使得在阳极上放电的是Cl-而不是OH-，获得的是氯气而不是氧气。表表3-1 25时时H2、O2、Cl2在不同材质电极上和不同电流密度下的过电位在不同材质电极上和不同电流密度下的过电位 超电压的大小与电极反应的性质、电流密度、电极材料等因素有关。Cl2、H2、O2在不同材料的电极上和不同电流密度下的过电位见表3-1所示。几个重要的概念解读（3）槽电压槽电压E槽槽电解时电解槽的实际分解电压称为槽电压。（4）电压效率：）电压效率：理论分解电压与槽电压的比称为电压效率。电压效率提高电压效率的一个很重要的措施是降低槽电压。一般氯碱厂
8、的电解槽的电压效率在60%65%之间。几个重要的概念解读 降液超理槽EEEEES3.电能消耗电能消耗几个重要的概念解读 W 消耗的电能，kW h；Q 电量，A h；I 电流强度，A；t 运行时间，h；V 槽电压，V。10001000QVVItW 几个重要的概念解读 实例计算3-4试计算生产1000kgNaOH，理论上需要消耗的电能为多少kWh?（已知NaOH的理论分解电压等于2.3V）解：NaOH的电化当量等于1.492g/(Ah)生产1000kgNaOH所需要的电量为：61 10670241.3()1.492QA h670241.3 2.31541.6()10001000QVWkW h理几个
9、重要的概念解读 在实际生产中，电能的消耗取决于槽电压外，还应考在实际生产中，电能的消耗取决于槽电压外，还应考虑电流效率虑电流效率：实例计算 已知电解槽的槽电压为3.20V，电流效率等于96.5%。试求生产1000kg氢氧化钠需要消耗多少kWh?解：3.2010002222.61.4920.965WkW h实3.2010002222.61.4920.965WkW h实631 1010()10001000QVVVWkW hKK实几个重要的概念解读 在离子膜法电解生产中，电流密度为40006000A/m2。降低电能消耗采取的措施。降低电能消耗采取的措施。工作任务总结本节课主要完成了以下工作任务：本节课主要完成了以下工作任务：1.1.电解生产装置工艺流程介绍；电解生产装置工艺流程介绍；2.2.电解的相关概念学习，如电解、电极电位、理论分电解的相关概念学习，如电解、电极电位、理论分解电压、超电压、电解液电压和导电材料电压降等解电压、超电压、电解液电压和导电材料电压降等3.3.电解过程中电解产量、电耗以及电解效率的计算。电解过程中电解产量、电耗以及电解效率的计算。作业：作业：P174 P174 、
