氯碱工艺技术规程

Q/SHG。J04。01－2001１沈阳化工股份有限公司企业标准氯碱工艺技术规程Q/SHG.J04.01-20011范围本标准规定了烧碱及其联产品氯、氢的规格、性质，原料的规格、生产原理、工艺流程、技术操作条件。同时规定了烧碱及其联产品氯、氢的安全生产基本原则、产品的消耗定额、主要设备性能等。本标准适用于隔膜法、离子膜法食盐水溶液电解，氯、氢处理，电解液三效顺流和三效逆流蒸发制取30%及42%隔膜液碱以及降膜法制取45%离子膜液碱和熔盐加热法生产98%离子膜片碱。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准的最新版本的可能性。GB209—93工业用氢氧化钠GB210－92工业碳酸钠GB/TI1199－1989离子交换膜法氢氧化钠Q/SHG.J02.127－1999离子交换膜法氢氧化钠Q/SHG.J05.02—1999工业硫酸Q/SHG.J05.03—1997工业氯化钡Q/SHG.J05.07—1999工业无水亚硫酸钠Q/SHG.J05.10—1997工业用原盐Q/SHG.J05.19－1998氯碱分厂控制分析标准Q/SHG.J05.32－1999高纯盐酸3.内容和方法3.1半成品及联产品说明3.1.1产品、半成品及联产品规格3.1.1.1产品规格Q/SHG。J04。01－2001２a）离子膜液体烧碱：32%液碱按GB/T11199规定执行45%液碱按Q/SHG.J02.127规定执行b）离子膜片状烧碱：按Q/SHG.J02.127规定执行3.1.1.2半成品规格a）中和盐水NaCl：≥310.0g/l；Mg2++Ca2+：≤5.00mg/l；SO42-：监测；NaOH：0.08~0.12g/lb）离子膜进槽盐水NaCl：300.0~320.0g/l；Ca2+＋Mg2+≤20.0PPb；Sr2+：≤20.0PPb；Al3+：≤100.0PPbBa2+：≤50.0PPb；Si：≤10.0PPm；Mn2+：≤50.0PPb；Fe2+：≤1.0PPm；S.S：≤1.00PPmc）离子膜流出碱NaOH：30.0~33.5%；NaCl：≤0.0080%；NaClO3：≤0.0060%；Fe2O3：≤0.0010%3.1.1.3联产品规格a）氯气含氯量：≥95.00%（V）；含氧量：≤3.00%（V）；含氢量：≤0.40%（V）含水量：≤60×10-6（Wt）b）氢气含氢量：≥98.00%（V）；其它气体：≤2.00%（V）3.1.2产品、半成品及联产品性质3.1.2.1产品性质3.1.2.1.130%、42%隔膜液体烧碱的性质烧碱分子式NaOH，分子量40，化学名称氢氧化钠，俗名火碱。a）组分42%液碱含氢氧化钠42%，含水、氯化钠、氯酸钠等杂质56%，30%液碱含氢氧化钠30%以上，其它杂质含量70%以下。b）外观常温下为白色粘稠状液体，由于杂质含量的不同呈微黄透明。c）重度42%液碱20℃时被氯化钠饱和的烧碱水溶液的重度为1460Kg/m3，产品的实际重度为1468~1480Kg/m3。Q/SHG。J04。01－2001３d）凝固点及沸点42%液碱凝固点为14~15℃；大气压下沸点为133~135℃。e）在水中的溶解度在20℃时，100g水中溶解109gNaOH。f）稀释热与溶解热，见（表一）表一NaOH的稀释热（浓缩热）摩尔3725kJ/mol×103.054.264.30g）化学性质30%、42%烧碱的化学性质由氢氧化钠的性质决定。（1）可与无机酸反应生成盐，也可以与弱酸性气体反应，其代表性的反应如下：NaOH+HCl→NaCl+H2O2NaOH+H2S→Na2S+2H2O2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O（2）与金属盐、两性金属和两性氢氧化物反应，产生复分解反应或使其溶解于过剩溶液中：2NaOH+MgSO4→Mg(OH)2+Na2SO43NaOH+Al(OH)3→Na3AlO3+3H2O（3）与有机酸反应生成可溶性的盐，另外，亦可发生脱氯化氢的反应：C3H5(OOBR)3+3NaOH→C3H5(OH)3+3RCOONaClC3H6OH+NaOH→C3H6O+NaCl+H2O（4）腐蚀性烧碱能与脂肪酸发生反应，故对人体具有强烈的腐蚀作用。在常温下，对铁材料腐，蚀性不强，但高温、浓碱可使钢铁发生“碱脆”。（5）烧碱溶液系强电解质，具有导电性。3.1.2.1.232%、45%离子膜液体烧碱性质烧碱分子式NaOH，分子量40，化学名称氢氧化钠，俗名火碱。a）组分32%液碱含氢氧化钠32%，含水、氯化钠、氯酸钠等杂质68%，45%液碱含氢氧化钠45%以上，其它杂质含量55%以下。b）外观Q/SHG。J04。01－2001４32%、45%离子膜烧碱在常温下为无色透明粘稠状液体，98%片碱在常温下为白色片状固体。c）密度32%离子膜液碱20℃时的密度为1340~1350Kg/m3，45%离子膜烧碱的实际密度为1490~1510Kg/m3。d）凝固点及沸点45%离子膜烧碱的凝固点为8~9℃；大气压下沸点为136~137℃。32%离子膜烧碱的凝固点为5~6℃；大气压下沸点为118~119℃。e）化学性质与3.1.2.1.1g）隔膜烧碱的化学性质相同。3.1.2.1.398%离子膜片状烧碱的性质98%离子膜片状烧碱除具有32%、45%离子膜液体烧碱的全部性质外，还具有：a）吸水潮解性b）能吸收二氧化碳气体NaOH+CO2→NaHCO33.1.2.2半成品的性质a）离子膜流出碱离子膜阴极液即是32%离子膜液体烧碱，性质同离子膜液体烧碱性质。3.1.2.3联产品的性质a）氯气化学名称：氯气，分子式：Cl2，分子量为70.9。外观呈黄绿色，并有强烈的刺激性，比重为2.49（空气为1），密度为3.214Kg/m3（0℃，0.1013MPa），液化温度-33.6℃（0.1013MPa），氯气易溶于水，酒精和四氯化碳等溶液中。氯气易于某些气体（氢、氨、乙炔等）混合形成具有爆炸性的气体混合物。氯气对植物有很大的破坏作用。湿氯气对金属有强烈的腐蚀作用。氯气对人体的作用随浓度不同有很大差异，详见（表二）：氯为卤族元素，化学性质非常活泼，能与大多数元素化合，也能与许多化合物反应。（1）氯气与金属的反应2Ag+Cl2→2AgCL表二氯气对人体的作用空气中氯气含量（mg/m3）对人体的作用Q/SHG。J04。01－2001５01~242835~50900可以长时间工作从事清净工作6小时不能坚持工作10~20分钟即中毒0.5~1小时死亡12分钟内死亡（2）氯气与无机化合物的反应2NaOH+Cl2→NaClO+NaCl+H2O（3）氯气与有机化合物的反应C6H6+Cl2→C6H6Cl6（4）氯气与水作用Cl2+H2O←→HCl+HClO（5）氯气与氢气反应Cl2+H2→2HCl+184.2kJ（6）氯气与氨反应8NH3+3Cl2→6NH4CL+N2+145.54kJ4NH3+3Cl2→3NH4Cl+NCL3+501.11kJ生成之三氯化氮（NCl3）易分解爆炸。b）氢气化学名称：氢气，分子式：H2，分子量为：2.016。氢气为无色无味的气体，比重0.07（空气为1），密度为0.089Kg/m3（0℃，0.1013MPa），氢气与空气、氯气混合一定程度具有爆炸性，此外，氢气具有强还原性。3.1.3产品、半成品及联产品的用途3.1.3.1烧碱的用途烧碱是基础的化工原料，用途广泛，主要应用以下工业：基本化学工业：例如金属钠的制取，以及重铬酸钠、碳酸锰、保险粉等产品制造。化学农药工业：例如五氯酚钠，1605、1059等产品生产。医药工业：例如磺氨药类、青链霉素、维生素乙、丙生产以及精致鱼肝油等。石油工业：例如润滑油、洗涤柴油等生产。Q/SHG。J04。01－2001６冶金工业：例如炼钢、电解铋等。造纸和纺织工业：例如凸版纸制造、印染布等。有机化学工业：例如有机酸、有机纤维有机树脂的生产等。3.1.3.2氯气的用途用于杀菌消毒：例如液氯、漂白粉用于上、下水污染源等杀菌消毒。用于漂白与制浆：例如液氯用于纸浆、棉纤维及化学纤维的漂白、氯化纸浆的生产等。用于冶金工业：例如镁的冶炼及精制，钛、锆、钒、铌、钼、铜、钨的生产。用于制造无机氯化物：例如盐酸、三氯化碳、三氯化铝等。用于制造有机氯化物及有机化合物：例如二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烯、氯乙醇、聚氯乙烯、氯丁橡胶等。3.1.3.3氢气的用途用作还原剂：例如将金属氧化物、氯化物还原生产纯金属。用作合成盐酸或氯化氢气体供其它生产。用作油脂硬化加氢及燃料等。3.1.4产品、半成品及联产品的检验方法3.1.4.1离子膜烧碱32%离子膜烧碱按GB/T11199进行检验、标志、包装、运输、储存。45离子膜液碱、98%离子膜片碱按Q/SHG.J01.127进行检验、标志、包装、运输、储存。半产品及联产品检验方法按Q/SHG.J05.19规定执行。3.2原料规格3.2.1原料技术标准a）原盐按Q/SHG.J05.10规定执行。b）碳酸钠按GB210规定执行（Ⅲ类）。c）工业盐酸按GB320规定执行。Q/SHG。J04。01－2001７d）高纯度盐酸按Q/SHG.J05.32规定执行。e）硫酸按Q/SHG.J05.02规定执行。f）氯化钡按Q/SHG.J05.03规定执行。g）亚硫酸钠按Q/SHG.J05.07规定执行。h）熔盐化学组成：KNO3：53%（Wt）；NaNO2：40%（Wt）；NaNO3：7%（Wt）原始状态：熔点142~143℃，但随熔盐的衰变其熔点会继续上升，平均分子量89.2，比热0.34kcal/kg.℃，溶解热20kcal/kg。3.2.2原料的理化性质食盐，化学名称氯化钠，分子式为NaCL，假比重为0.7~0.12T/m3，生成热为409.01KJ/MOL，溶解热为5.363KJ/mol，熔点804℃，沸点1439℃，平均比热为0.875KJ/Kg.℃（0~100），熔融热为30.35KJ/mol，汽化热为170.85KJ/mol。纯的氯化钠很少潮解，但食盐中含有氯化钙，氯化镁等杂质，这些杂质能吸收空气中的水份而使食盐潮解结块，给食盐的储运带来一定的困难。温度对食盐在水中的溶解度影响不大，但是高温能加快食盐的溶解速度。见（表三）表三氯化钠在水中的溶解度温度（℃）氯化钠在水中的溶解度重量%g/l-14-60102030405024.4125.4826.3426.3526.4326.5626.7126.89290.3305.4316.2316.7317.2317.6318.1319.2Q/SHG。J04。01－2001８6070809010027.0927.3027.5327.8028.12320.5321.8323.3325.3328.03.2.3原料质量对生产的影响电解法生产烧碱，原盐的费用仅次于电费，占烧碱成本的第二位，因此，原盐质量直接影响烧碱成本。此外，原盐质量对生产工艺也有较大影响：a）影响原盐运输费用：使用含杂质原盐，则增加原盐实物消耗量，从而增加原盐的运输费用和成本。b）影响化盐速度和盐水NaCL饱和度原盐含杂质高，则化盐速度降低，盐水中NaCL不易达到饱和程度，从而降低化盐设备的生产强度。c）影响精制剂的消耗量原盐中Ca2+Mg2+SO42-含量高，则精制剂NaOH、Na2CO3、BaCL2（或冷冻法除SO42-的冷量）耗量增加，从而又增加了生产成本。d）影响澄清能力原盐中的Mg2+/Ca2+比值直接影响澄清率。例如Mg2+/Ca2+=1.0时，澄清速率为0.25m/h，Mg2+/Ca2+=2.0时，澄清速率为0.16m/l。e）影响隔膜电槽性能精盐水Mg2+、Ca2+、SO42-形成难溶物Mg（OH）2、CaCO3、BaSO4等堵塞电槽隔膜，使隔膜电压降升高，并降低电槽隔膜寿命。另外，精盐水中SO42-达到一定浓度，可能在阳极上放电产生氧气，降低电流效率和氯气纯度，可能使钛基材钝化。