国内烧碱生产技术简介

国内烧碱生产技术简介

姓名：陈银星

学号：2012084117

班级：应用化学1241班

前言：氯碱工业作为基础原材料产业与国家经济发展状况密切相关,氯碱工业

的增长水平与国家GDP增长水平保持一定的比例关系。“十五”时期,随着我国经济稳定快速的发展,氯碱下游行业的消费水平不断提高,消费结构不断改变,氯碱工业始终保持较快的发展速度。我国烧碱总产量由2000年的668万t增长至2005年的1 253万,t年均增长率达13. 41%。“十一五”期间,我国的烧碱年产量将超过美国,位居世界第一位,我国将成为世界最大的氯碱生产国和消费国。我国烧碱市场的状况是众多烧碱生产企业所普遍关注的，作为最基本的化工原料之一的烧碱的生产在国民经济建设中起着极为重要的作用。

国内烧碱生产技术简介

[摘要] 国内烧碱主要用于轻工业、化工、纺织和医药等,生产方法以隔膜法和离子膜法为主。详细介绍了盐水精制工艺、淡盐水脱氯工艺及电解槽发展情况、膜法工艺。离子膜法生产技术是目前世界上最先进、最节能和最节省投资的方法,但中国尚不能生产离子膜,导致国内离子膜烧碱生产并不经济,中国应尽快将离子膜国产化,以益于氯碱行业的发展。

[关键词]烧碱，应用，生产技术，盐水精制，电解槽

目录

1.概述 (1)

1.1国内烧碱概况 (1)

1.1.2 生产现状 (2)

1.1.3市场价格情况 (4)

1.1.4影响我国烧碱工业发展的因素 (5)

2中国烧碱生产技术 (6)

2．1盐水精制工艺 (7)

2.1.1一次盐水精制 (7)

2.1.2盐水二次精制 (7)

2.2淡盐水脱氯 (8)

2.3电解槽 (9)

2. 3. 1金属阳极电解槽 (9)

2.3.2 离子膜电解槽 (9)

2. 4膜法工艺 (9)

2. 4. 1隔膜工艺 (9)

2. 4. 2离子膜工艺 (10)

1.概述：

烧碱是一种重要的氯碱产品，主要用作化工原料，广泛应用于造纸、纺织、人造纤维、肥皂与洗涤剂、炼铝、玻璃、橡胶、塑料、农药、医药和石油炼制等领域，在国民经济中占有重要地位。《1》

1.1国内烧碱概况

1.1.1我国烧碱的供需现状

氯碱工业作为国家的基础原材料工业,其产品烧碱、氯气、氢气的下游产品超过900种,广泛应用于轻工、化工、纺织、农业、建材、电力、电子、国防、冶金等国民经济的各个部门,是经济发展与人民生活衣食住行不可缺少的重要基本化工原料。在轻工业中,造纸行业用碱量一直居各行业之首。在1998年,造纸用烧碱约为117万t,占轻工业烧碱总消耗量的75%。其次是油脂行业,1998年,洗涤剂及制皂行业用碱33万t,占轻工业烧碱总消耗量的19.9%。另外,制冷剂、聚四氟乙烯、聚氨酯、感光材料生产中均使用烧碱。轻工业现用烧碱量在160万t/a以上。化学工业耗用烧碱约125万t/a。有机化工和无机化工是烧碱消耗中的大户,其消耗烧碱比例分别为化学工业总耗碱量的60%和27%左右。农用杀虫剂及其它方面消耗烧碱比例分别为9%和4%。《2》

随着环氧丙烷等工业的发展,估计今后有机化工耗碱比例将上升,无化工耗碱总量将稍稍减少。烧碱在无机盐、染料、涂料、化学助剂、橡胶、石油化工、精细化工、合成纤维、塑料、添加剂、化工环保等方面均有广泛的用途。纺织工业耗用烧碱总量约95万t/a,其中化纤漂洗及印染后处理是纺织用烧碱的最大用户。其它方面:医药工业,如医用树脂、有机硅树脂等也需用烧碱和氯气,现医药工业用烧碱量约30万t/a以上。冶金工业、电解金属、电镀、金属热处理、矿产处理等也耗用大量烧碱和盐酸。现冶金工业需烧碱量在30万t/a以上。另外,电力、电子、国防、农业、食品卫生等行业均使用氯碱产品。国内氯碱厂的大型化与大型氯碱厂生产装置的出现,将提高中国氯碱企业的竞争能力。但是,因为中国氯碱工业起步较晚,基础仍然较弱,相当部分氯碱企业规模小,产品结构不合理,与世界先进国家相比还有较大差距。同时,由于中国烧碱生产能力过剩,需要出口,但随着东南亚等地区氯碱装置的建成投产,中国烧碱出口形势将越来越严峻。近年来，我国烧碱的消费量不断增加。2003年我国烧碱的表观消费量为913.21万吨，2006年增加到1381.39万吨，2008年表观消费量增加到1b4b.70万吨，同比减少约2 . 09% 0 2003-200$年表观消费量的年均增长率约为12.51%。近几年我国烧碱的供需情况如表2。《3》

1

1.1.2 生产现状

近年来，我国烧碱产业发展迅速，生产能力从2004年的1190.0万吨发展到2007年的2181.0 万吨，2008年产能进一步增加到2472.0万吨，同比增长13.34%。生产厂家遍布除西藏、海南以外的全国29个省、市、自治区。其中上海氯碱化工股份有限公司是目前我国最大的烧碱生产厂家，其生产能力达到78.0万吨/年，约占全国烧碱总生产能力的3.16%;其次是天津大沽化工股份有限公司，生产能力为56.0万吨，约占总生产能力的 2. 27%;再次是浙江巨化股份有限公司，生产能力为46.0万吨/年，约占总生产能力的1. 86% o在产能大幅度扩张的同时，我国烧碱产业格局呈现出以下几个主要特点:(1)产品结构逐渐得到优化，通过技术升级等措施，离子膜法烧碱的生产能力比重快速提升。2008年离子膜法烧碱与隔膜法烧碱的比例从2007年的56: 44上升到63:37，从占总产量的1/3发展到接近总产量的1/20 (2)生产规模不断扩大，逐渐向大型化方向发展，产业集中度提高，参与国内外市场竞争的能力增强，氯碱企业兼并初露端倪。在全国270多家烧碱生产企业中，年生产能力超过20万吨/年的有30多家，超过40万吨/年的有9家。中国化工集团公司期下的蓝星、昊华以及新材料3家公司在行业的兼并重组中十分活跃，目前全集团已经拥有烧碱生产能力115万吨/年，预计2010年，我国烧碱产品生产将形成基地化，出现一批年产50-100万吨/年世界级规模的大型生产企业。目前，我国烧碱企业在美国西海岸市场的竞争力已经不亚于美国墨西哥湾本土的烧碱企业。(3}西部产能增加速度加快，产能份额逐步扩大。我国烧碱产能主要集中在华北和华东等下游产业比较集中的区域，并趋于稳步增长。西部大开发战略的逐步实施推动了当地企业充分利用低廉的原料和能源发展氯碱产业，大型氯碱项目的落户也使得未来全国烧碱产能重心逐步西移。从发展的趋势看，内蒙古、陕西、宁夏和新疆4个省区的烧碱产能占全国总产能的比重将从2008 年的约18%，产能正在逐步向资源地转移。(4)区域布局存在差异。我国烧碱生产区主要集中在华北、华东地带，占全国总产量的66%，北方大量过剩液碱被迫销往南方，由于运输成本高，企业利润下降，部分企业为延长销售半径转而加

大生产固体烧碱、片状烧碱，增加了烧碱的生产成本。为使当地烧碱市场保持产需平衡，北碱南下，出口分流成为主要途径，因此造成的各区域价格差价在短时期内难以化解。(5)离子膜法工艺扩能成为潮流。离子膜法烧碱工艺具有能耗低、产品质量好，占地面积小，自动化程度高，清洁环保等优势，新扩产的烧碱项目中以离子膜碱为主，现有产能中，离子膜法烧碱为55%，而2007-2008年扩能统计显示，新建离子膜烧碱产能占到同期烧碱扩能的92%0 (6)氯碱平衡制约。氯碱平衡制约是伴随氯碱工业发展的长期矛

盾。氯碱平衡不仅仅体现在烧碱和液氯的平衡层面，更多地是体现在液氯和下游氯产品的配套平衡上。《4》

随着生产能力的增加，我国烧碱的产量也不断增加。2003年我国烧碱的产量为940.0万吨，2006年增加到1511.8万吨，2008年达到I852.I6万吨，同比增长1.44%;其中离子膜烧碱产量为819.04万吨，同比增长6.86%0从生产地区看，我国烧碱的生产主要集中在华

北和华东地区，2008年产量分别达到359.17万吨和877.54万吨，分别约占国内总产量的19. 39%和47.38%。产量最少的为东北地区，产量只有77.56万吨/年，约占国内总产量的4.19%。从省份(市、自治区)来说，山东省的产量最大，为365.20万吨，占全国总产量的19. 72%;其次是江苏省，产量为249.06万吨，占全国总产量的13.45%;再次是天津市，产量为139.11万吨/年，占全国总产量的7 . 51 % 0 2008年产量与2007年相‘比增长的地区有华北、华中和西北地区，年均增长率分别为6.43%, 2.41%和21. 500/fl，其余地区的产量均有不同程度的下降。其中东北地区的产量下降幅度最大，同比下降了14.48%。按省、市和自治区

来分，产量增长幅度较大的有天津市、青海、新疆和重庆，增长幅度分别为85. O1 %, 32. 38%, 29. 83%和2$ . 50%。减产最大的省份(市、自治区)是北京.年的约12%提高到2009年的约I5%，进而到2010年的约18%，产能正在逐步向资源地转移。2007年和2008年我国的烧碱的产量《5》如下表

1.1.3市场价格情况

2008年以来，我国烧碱市场价格一直处于高位且走势相对较为平稳，年初至年末价格去起落幅度未超过20% 。2008年第四季度，在绝大多数化工产品价格大幅度跳水的情况下，我国32%离子膜法烧碱折纯出厂价格依然维持在2200-2400元/吨，50%离子膜法烧碱折纯出厂价格在2400-2600元/吨，99%片碱出厂价格超过3800元/吨，与上半年基本持平。而原盐等原辅材料价格的走低，无疑大幅度压缩了烧碱企业的生产成本，扩大了烧碱产品的利润空间。

2008年，对于大多数化工产品而言，由于受到世界金融危机的影响，市场价格变化很大，但相对而言，烧碱市场受金融危机冲击却较小，依然保持比较强势的运行状态，其主要原因有以下几点:一是国内供应量有限。2008年全国烧碱产量为16万吨，超过美国成为世界第一大烧碱生产国家，但70%以上的新增产能来自西部省份的PVC联产装置。由于2008年8月份以来，PV C

市场持续低迷，企业库存增多，成本与产品价格严重倒挂，迫使不少氯碱企业减产停产。根据中国氯碱协会的统计显示，到2008年我国氯碱企业的开工率只有

30%左右，大量氯碱企业减产或者停产，减少了烧碱的社会供应量，使其价格难以下行;二是国际产能大幅度萎缩。由于烧碱是传统的高耗能、高污染行业，每生产一吨烧碱，隔膜法平均消耗电量达到2410千瓦时，离子膜法为2380千瓦时，新鲜水消耗量达到5-6吨，且伴随有大量氯气产生。因此，发达国家近几年己经在限制本国氯碱行业的发展，减少了国际烧碱的供应。使我国烧碱产品得以大量出口。虽然自2007年7月1日起，国家取消了烧碱产品原来的13%的出口退税率，但在短暂的阵痛后，相关企业还是通过提高价格等方式保住了国际市场和自身利润，通过出口拉动，避免了国内烧碱市场供大于求;三是下游需求依然比较强劲，导致市场价格依然坚挺。

1.1.4影响我国烧碱工业发展的因素

虽然近几年我国烧碱工业的发展十分迅速，但是，原料来源、国家政策以及环保等因素将对我国烧碱未来的发展产生重大的影响。

(1)国内市场供大于求矛盾的影响。近几年来，我国氯碱行业和上下游行业(包括煤炭、电力、氧化铝、造纸等)的企业纷纷投资新建和改扩建聚氯猛增长，加上落后工艺设备又得不到及时淘汰和转换，致使烧碱供大于求的局面愈演愈烈。2003年我国烧碱的生产能力只有1070万吨，产量为940.0万吨，2008年产能却达到2472万吨，产量达到1852.16万吨，5年间的年均增长率分别达到18.23%和14.53%。但是今后两年我国仍有多套烧碱装置将建成投产，因而我国烧碱市场供大于求的局面将很难打破。

(2)下游行业发展的影响。近年来，国家限期关停了规模在5000吨/年以下的小造纸厂和印染厂等污染严重的企业，使国内烧碱消费量减少。这几年烧碱消费增长较快的是氧化铝行业，它已占烧碱消费总比例的9%，对烧碱市场的带动相当大。但最近国家不仅取消了氧化铝及铝制品的出口退税，而且准备增加关税，此举将对氧化铝的需求增长产生一定的抑制作用。据中国轻工业协会统计，今后烧碱第一大用户造纸行业的新上项目也将有所减少。随着对造纸行业环保要求力度的加大，烧碱需求也会受到一定的影响。此外，从消费趋势分析，胶粘纤维、冶金、水处理、石油等行业对烧碱需求稳步增长，但烧碱的产量增加远大于下游需求的增长，烧碱产能过剩的矛盾在短时期内还难以化解。

(3)生产遭遇原材料，能源、资源、运输费用涨价等的影响，氯碱企业持续承受成本压力。原盐是烧碱生产的主要原料，烧碱平均耗盐量约为1540kg/t，占成本的17%左右，在成本中所占比例位居第二位。因此原盐的发展对我国烧碱今后的发展有较大的影响。近几年，我国原盐的发展很快，2008年产量达到5952.8万吨，表观消费量达到6057万吨，产不足需，仍需要大力发展。氯碱工业是能耗大户，已列人差别电价实施范围，电占烧碱成本很大，其中隔膜法烧碱耗电约占成本的81%,离子膜法烧碱耗电约占成本的62.3%0 2007-2009

年，淘汰类企业电价加价标准由5分/(kW.h)提高到2角/(kW.h);限制类企业加价标准由2分

/(kW.h)调整为5分/(kW.h)，严禁各地自行出台优惠电价措施，这将在一定程度上影响烧碱的正常生产，大大增加烧碱的生产成本。

(4)国家出口、环保、节能、绿色信贷政策的影响，国家发改委和政府部门发布强制性行政措施的影响。《关于落实环境保护政策法规防范信贷风险的意见》规定，金融机构在审查所属企业流动资金贷款申请时，应严格控制贷款，以绿色信贷机制遏制高能耗、高污染产业的盲目扩张;《氯碱行业准人条件》涉及到整个氯碱行业的投资管理，土地供应，环境评估，信贷融资，电力供应等关键环节。新建项目氯碱产品配套装置国家会实施监管和调控。氯碱行业投资大，周期长，对资源依赖性很大，投资回报率相对偏低，国家相关的监管部门对资金的流向进行控制，会对投资回报率低的行业企业上市设置一定的门槛，因而氯碱行业出现大量上市融资企业的可能性不会太大，资金困扰行业发展，烧烧碱扩产速度将放慢。的平衡问题始终是氯碱工业发展的恒定矛盾。

(6)环保要求的影响。为了保护环境，实现节能减排和清洁生产，政府有关部门对氯碱行业制定了“节能减排”目标，I吨烧碱平均交流电耗降到2400kW . h以下，蒸汽消耗降到2t，综合能耗降到1I00kg左右标准煤，水重复利用率提高到85%左右。中国石油和化学工业协会制定了氯碱排污系数指标，烧碱、PVC清洁生产标准已经发布。国家环保总局产业司正在制订限制”两高”产品目录，将对氯碱行业的发展产生影响。我国履行POPS公约和签约《京都议定书》，令企业面临更大的环保压力。另外，国家安监局为推广安全标准化，建议氯碱行业编制安全标准化手册，并加大其推广的力度，我国烧碱行业未来面临的安全压力也会加大。

(7)行业竞争日趋激烈。由于我国PVC行业发展迅猛，带动了国内烧碱规模大幅度增加，从而导致国内烧碱市场面临市场供大于求和产业政策约束加剧的形势，因此，烧碱出口在近几年出现了高速增长态势。烧碱出口退税取消后，人民币加速升值，这给需要通过大量出口缓解国内供应压力的氯碱行业带来了较大的负面影响，国内烧碱市场供大于求的矛盾之间显现，氯碱行业进人高发展期的重新调整阶段，必将经历一轮新的磨合，达到新的平衡。预计将会形成弱肉强食的局面，把生产规模小，技术落后的企业淘汰出局，而后达到产需平衡，重新瓜分市场。《6》

2中国烧碱生产技术

目前，世界上烧碱的生产方法主要有隔膜法、水银法、离子膜法以及苛化法4种。隔膜法、水银法和离子膜法都是通过电解盐水生产烧碱，而苛化法则是以石灰和纯碱为原料制取烧碱，苛化法目前仅在世界少数国家和地区采用。中国烧碱生产以隔膜法和离子膜法为主，水银法和苛化法几乎被淘汰。通过多年的努力，国内已掌握烧碱先进生产技术的绝大部分诀窍，开发了一批具有自我知识产权的专有技术，为中国氯碱工业长足发展打下了坚实的基础。《7》

2．1盐水精制工艺

2.1.1一次盐水精制：

盐水质量的好坏，直接关系到石棉隔膜和离子膜的使用寿命，同时对降低交流电耗也有重要作用。盐水精制的目的，主要是除去盐水中的钙镁等离子。首先，化盐水配比对盐水工艺影响较大，原盐成分不同，化盐水配比相应调整可保证盐水精制效果。化盐岗位要保持化盐桶盐层高度稳定，以保证流出化盐桶的粗盐水NaCI浓度稳定，避免物流的密度差导致澄清桶返浑。而且化盐水由淡盐水、回盐水、洗泥水返洗污水及杂水按比例配好，控制好化盐的温度，使之稳定在指标范围以内，以使沉淀物易在澄清桶内沉淀。由于回盐水在配水中所占比例较大，其NaOH含量控制非常重要，如果回盐水中NaOH含量过高，配水槽中NaOH浓度就会升高，直接导致盐水饱和溶液中NaOH过量较大，使Mg( OH):呈胶状物难以下沉，所以回盐水含碱量一般不得超过1 g/ L 加入适量的Na2C03溶液可使Ca2+生成CaCO3:沉淀，反应趋于完全;加入量过多对反应速度影响不大，但会导致成本过高。因此，由回盐水含碱量大小确定配水槽所用各种水的比例，再根据配水槽NaCI浓度和原盐钙镁含量，加入适量Na2C03溶液和NaOH溶液，以生成有利于Mg( OH) 2聚集的CaCO:晶核，保证盐水中NaCI ,NaOH以及Na2C03含量均匀稳定。一般过碱量控制范围为:NaOH, 0. 1~ 0. 4 g/ L; Na2C03,0. 25~0. 5 g/ L。沉淀盐泥悬浮物用助沉剂很多，但目前国内大多采用聚丙烯酸钠溶液作为盐泥悬浮物的助沉剂。由于其对钙镁及机械杂质吸附力强，絮凝速度快，产生的絮凝团大，故可有效提高盐水的质量，当其用量为7.5X 10-s时，效果最好。而且，在溶液中加入盐泥晶核的辅助助沉，加入循环盐泥时，保证固液比为1: 5。另外，为保证沉清效果，要保证原盐中的Cat+与Mgz+质量浓度比大于1，确保化盐温度为55℃左右，加强澄清桶的保温，使进出口盐水的温差变

化小于2℃，保证澄清桶内盐水流速不要太高，并保持一定停留时间，道尔澄清桶转动耙速度应控制在0. 1~ 0. 17 r/ min，不能过快。澄清后的盐水再经砂滤器，进一步过滤除去沉积物。隔膜法盐水一次精制是将澄清盐水流入中和反应器，加盐酸调节声值至7~9后去电解。

2.1.2盐水二次精制。离子膜盐水的二次精制过程包括盐水二次过滤和二次精制两部分。盐水二次过滤一般用碳素烧结管过滤器处理。在使用过滤器时，首先在碳素管外表面预涂一层2~3mm的助剂ɑ-纤维素。当盐水通过。ɑ-纤维素形成的预涂层和碳素烧结管的毛细孔时，悬浮在液体中的固体颗粒被预涂层和碳素烧结管截留除去。过滤方式分为两大类，一类为表面过滤，另一类为深层过滤。表面过滤时，含悬浮物的液体置于过滤介质一侧，另一侧为清液，过滤后形成滤饼层;在深层过滤中，是不形成滤饼的，颗粒尺寸小于介质的孔隙，颗粒经过长而曲折的通道，在惯性和扩散的作用下，进入通道的颗粒会趋向通道壁面，并借静电作用和表面力附着其上。过滤过程中随时间的延长，过滤压差会逐渐增大。过滤器符合下列条件之一时，就用压缩空气和纯水进行返洗，以恢复过滤器的性能。其条件为:(1)过滤器过滤压差大于0. 15 MPa;(2)

过滤器运行时间达到48h;(3)若过滤盐水中固含量大于1 X 10-“时就应强行切换。碳素烧结管由于长期使用失效后，一般可用盐酸浸洗，使其恢复性能再投入使用。一般用的处理盐酸为5%一10%，处理时间为6h，气孔率可与新碳素烧结管的气孔率接近。膜法处理盐水用离子交换树脂是专门开发的，它是一种大孔鳌合型阳离子树脂，其交换基为胺基磷酸型或亚胺基二乙酸型，进口树脂与国产树脂工作原理一样:在线工作的鳌合树脂(Na型)中的钠离子被其它金属离子，特别是二价阳离子置换。注意，盐水的声值会直接关系到鳌合树脂对Ca,Mg的总交换量，盐水声值以控制在8. 5} 11为好，且

声值为9. 0士0. 5时效果最好，国外鳌合树脂种类及生产厂家见表《8》

《

2.2淡盐水脱氯

在离子膜法生产过程中，淡盐水脱氯是其重要的组成部分，含氯的淡盐水如果送到一次盐水重饱和，会导致下列后果:腐蚀设备、管道及仪表;破坏盐水澄清器残渣沉淀;使砂滤器盐水精制不良;腐蚀碳素烧结管;影响鳌合树脂处理能力等。淡盐水脱氯目前有真空脱氯、空气吹除及化学处理方法3种，此3种方法往往有两种或3种方法联用。国内常用的方法为真空脱除大量游离氯和化学方法脱除微量游离氯联用。淡盐水中氯气溶解度与温度、}H值、压力及NaCI浓度有关，一般情况下，淡盐水中NaCI质量浓度为210 g/ L，那么，淡盐水溶解的Cl:量主要取决于温度,}H值、压力。处理过程是这样的:淡盐水( t= 75~ 80℃)中加入盐酸，控制声值=2. 0士0.2，直接送入脱氯塔中，控制塔内真空度大于80 kPa,呈现沸腾状态，产生大量气泡，氯气从液相进入气相脱除绝大部分。真空脱氯后的淡盐水再加入NaOH调节声值至6} 9，然后加入5%(质量分数)亚硫酸钠溶液，除去微量的游离氯，然后送往一次盐水重饱和利用。《8》

2.3电解槽

2. 3. 1金属阳极电解槽

隔膜法烧碱原来使用的石墨阳极电解槽因能耗高、材料浪费及漏点较多而逐步淘汰，取而代之的是金属阳极电解槽。目前推向市场的金属阳极主要有3种金属氧化法涂层电极，即钉钦、钉钦锡和钉钦铱涂层，其中以钉钦铱涂层电极最佳，其次为钉钦锡和钉钦涂层电极。钉钦铱涂层电极虽抗碱、抗氧和耐腐蚀能力较强，但价格昂贵，因此氯碱工业中隔膜电

解用的阳极一般选择钉钦和钉钦锡涂层电极。而且因钉钦锡涂层电极析氧电位高，氧氯电位差比较大，价格又与钉钦涂层电极相当，对隔膜电解的氯气含氧量要求高的用户选择钉钦锡涂层电极比较适宜。

2.3.2 离子膜电解槽

目前，世界上有10家公司能生产膜法电解槽。它们是中国的北京化工机械厂，欧洲的DeNora .ICI ,Uhde，日本的旭化成旭硝子、CEC、东曹，北美的Ionics和Ox厂ech。膜法电槽按供电方式分为单极槽和复极槽;按电解液循环方式分为强制循环和自然循环。各家公司生产的离子膜电解槽(见表6)硬件尽管各有千秋，但膜法电解向自然循环、复极槽、高电

流密度、大型化发展的趋势是一致的。

中国于1993年推出第一套国产1万t/ a装置的强制循环复极式离子膜电解槽以来，目前国内已有十多家采用。通过几年的努力，已成功解决槽单元泄漏、电极表面扎膜等问题，基本接近世界先进水平。国产自然循环复极式离子膜也于19%年通过原化工部评审，1997年上半年完成制作并投入工艺运行试验。初步情况看，其操作稳定，各项技术性能指标较好，待进一步完善后推广使用。《9》

2. 4膜法工艺

2. 4. 1隔膜工艺

对于食盐电解制烧碱工艺来说，电解槽隔膜应具有较高的机械强度、

较低的电阻、良好的耐酸和耐碱性能、适度的盐水渗透性等特点。而普通的石棉隔膜是无法适应的，因此改性隔膜应运而生。国外采用的HAPP ,TAB等改性隔膜早已应用于制碱工业列改性隔膜，但价格较贵。在电解过程中，随着时间推移，普通隔膜膨胀率最高可达800%，会使膜电阻

增加，而改性隔膜经过热处理后，使膜变得紧固、强度增加、膜的厚度可适当减薄，且膨胀率不到25 % ,使用后膜电阻增加较小，隔膜电压降降低，电槽可在高电流密度下运行。目前国内研制的改性隔膜主要有两类:一是由上海有机氟研究所开发的60%聚四氟乳液隔膜改性剂的改性隔膜制碱技术，1984年开始工业化运行。这种改性石棉隔膜的三维或三维网,状构造有效制止了石棉的溶胀，从而有效地控制了氯中含氢量的上升，一般氯中含氢保持在0. 2%以下，且槽电压平均可降低0. 1 } 0. 2 V，节电90 kWh/ ( t"NaOH)。但是，这种改性隔膜对入槽盐水质量变化特别敏感，且抗电流负载波动上也有明显弱点,为此上海天原化工厂20世纪90年代初研制成另一种“类纤维”的隔膜改性剂投入使用运行。该类纤维改性隔膜的性能特点与美国西方石油公司的SMZ聚合物纤维改性剂类似，国内推广前景广阔。试验表明，在相同的操作工况下，其膜电阻低，电流效率高，电槽电压可降0. 15 V左右，且使用周期长，耐电流负荷波动，生产适应性好。

合物纤维改性剂类似，国内推广前景广阔。试验表

明，在相同的操作工况下，其膜电阻低，电流效率高，

电槽电压可降0. 15 V左右，且使用周期长，耐电流

负荷波动，生产适应性好。

2. 4. 2离子膜工艺

目前，全世界只有杜邦旭化成和旭硝子公司能生产电解烧碱用离子膜。这3种膜在国内都已引进使用。这3家离子膜产品均是氟纤维增强的全氟浚酸磺基复合膜，只是在离子膜的结构设计上略有区别。不同的电解槽结构对不同离子膜性能影响也不同。厂家选择离子膜时，不仅要关注离子膜价格和性能，还应关注所用电解槽性能及工艺条件，以得到膜与槽的最佳配合。一般来讲，杜邦膜的寿命较长，旭硝子膜阴极电流效率高;杜邦膜平均槽电压较高。

但国内由于对膜的性能掌握还不够充分，各种膜使用寿命均相差不多，且比国外使用寿命短的多。《10》（如表7）

国内离子膜烧碱蒸发引进的技术和设备多为三效逆流降膜技术设备，汽耗为0. 4~0.6t/ (t"NaOH)，国产的双效或升膜式蒸发汽耗为0. 8~1. 5 t/ ( t" NaOH)，而隔膜法碱除沈阳化工厂、蔺州巨化集团采用三效逆流[汽耗为2. 8 ~ 3. 0t/ ( t " NaOH )、齐鲁氯碱厂引进四效逆流[汽耗为2. 1t/ (t"NaOH)]外，绝大部分厂家采用两效或三效顺流或三效四体二段蒸发，汽耗一般为3. 5 ~ 5t/(t " NaOH)。离子膜法制碱直流电耗一般比隔膜法低150~200 kW " h/ ( t " N a0H )，动力电耗一般低100kh/(t"NaOH)。国外离子膜制碱投资比隔膜法低15%~25 % ,由于国内离子膜烧碱生产装置和技术是引进的，其投资反而比隔膜法高，而且因离子膜寿命短及更换费用高，其运行成本也并不比隔膜法低，甚至比隔膜法高。无论国内还是国外，电解出来的氯气一般都先经过钦冷却器冷却，然后经过三塔逆流，并用浓硫酸( 98%)脱水，再压缩冷凝成液氯或干燥氯气直接供其它产品生产使用。

总之，尽管离子膜法生产技术是目前世界上最先进、最节能和最节省投资的方法。但却由于中国尚不能生产离子膜，需要引进，世界三大公司处于垄断地位，使膜价格较高，导致中国离子膜烧碱生产并不经济，而且因中国氯碱企业对离子膜使用性能掌握不够，也影响膜的寿命。从未来发展看，中国应尽快将离子膜国产化，这对中国氯碱行业的发展是十

分有益的。<11>

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