中国氯碱离子膜研发进展
离子膜烧碱生产工艺的优化探讨
７ ０探讨
张 春 霞
（ 黑龙江昊华化工有限公司 ， 黑龙江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ３ ３ ） 摘 要： 离子膜烧碱 生产工艺是 当前 国内乃至世界先进制碱技 术， 但 因氯碱 生产 自身的高危性 ， 加之 离子膜制碱 工艺高强度的 自动 化、 节点多以及技 术要 求高的特点 ， 所 以一旦 出现 了失误 ， 很 可能会造成非 常严重的安全 隐患 问题 ， 同时也会产 生较 大的精 简损 失。本 文 将对 离子膜制碱 生产工 艺及 其优化策略进行分析 ， 并在 此基础上谈一会下 自己的观点和认 识 ， 以供参考。 关键词 ： 烧碱 ； 离子膜法 ； 生产工艺 ； 优化策略 ； 研究 对于传统的离子膜烧碱生产工艺而言 ，其原材料用量 比较多 ， 化还原电位监控游离氯含量 ； 再者是膜过滤设置 的优化 ， 为控制 过 而且具有耗 能高等缺点 ， 因此取消原来的脱氯装置 、 盐水生 产加次 滤压力用于保证膜通量合 理 ， 需要借 助并联 工艺 ， 在内部增设循 环 氯酸钠设备后 ， 脱氯淡盐水 可有效保 留下来 。游离氯一次盐水化盐 泵 ， 以便将 富硝盐水 的浓度控制在合理 范围内 ； 最 后是冷冻脱 硝环 后， 经改造离子膜烧碱制造系统设备 、 增设 在线监测 系统 ， 并且有效 节 ， 需 要保证 冷冻循环 泵扬程低 、 流量大 ， 用 于控制温 差和盐水 流 同时注意兑 卤槽 中的盐水停 留时间应合适 ， 以免 出现堵管 ， 为降 改进部 分生产工艺和操作方法 ， 通过进一步优化工艺 等措施 ， 可 以 速 ， 还应注意将 规定范 围内 ， 可适 当取消 Ｎ ａ Ｃ Ｉ Ｏ操 作装置 ， 而 有 效实现系统的稳定运行 ， 而且操作强度也有 了明显的简化 ， 对于 低能耗 ， 提高烧碱生产质量和效率 ， 具有非常重要的作用。 是加设在线 Ｐ Ｈ 监测 、 液体 Ｏ Ｒ Ｐ自 动 测量和调节装 置 ， 并 同步改 进其相关装置和操作工艺 ， 如具体 的操作方法 、 控制指标 、 控制参数 １传统的离子膜烧碱制造工艺分析 传统 的离子膜烧碱制造过程 中， 最主要 的原 材料 就是 电解食盐 等 。 在此 ， 笔者认为可取消物料 出人管道 、 Ｎ ａ Ｃ Ｉ Ｏ配置槽 、 阀门、 输送 水。 采用离子膜法生产烧碱时 ， 首先应当先适 当的进行配 水操作 ， 然 泵 、 计量装 置等 ， 同时就 后化盐 与盐水精 制 ， 经 电解后实施一 次淡 盐水 脱氮处理 ， 这就是 整 次 盐水增设在线 Ｏ Ｒ Ｐ 、 Ｐ Ｈ值 监控装置 ， 并 同步改 进在线监 测、 阀门、 管道 、 设备等配套设施 。针对 一次盐水精制和 Ｓ Ｏ ？ － 去除 个离子膜法制碱工艺流程。具体分析如下 ： 环节 ， 其部分控制参数和指标应有所调整 ， 如取消与 Ｎ ａ Ｃ Ｉ Ｏ相关 的 步骤一 ： 配水操作 。 对 于电解工序而言 ， 其脱氯淡盐水 中通常含 有 的硫酸根会超标 ， 此时需将超标 的硫酸根有效 的去除掉 。对于送 配置指标 、 压力指标 、 流量指标 、 温度指标等 ， 增加 与 Ｏ Ｒ Ｐ 、 Ｐ Ｈ相关 入一次盐水工序待处理 的淡盐水而言 ，其主要包括两部 分内容 ， 即 的参数和指标， 而其他控制指标和参数保持不变。 ３ 优 化 效 果评 价 经 自动化控制设 备调节 的盐水与硫 酸钡 （ 将沉淀清 除后 ， 将 上清液 置于储槽之 中进行存储 ） 。 同时 ， 对于通过其他相关工序回收保存 的 经改造和优化 后的离子膜烧碱 盐水 工艺 彰显 出了显著 的经济 其 中在节 约资源 、 稳定 系统 、 降低 成本 、 保 护环境 水， 从盐 泥中排出滤液 、 调 节用水等 ， 按一定 的 比例进行调和 ， 并将 效益和社会效益 ， 等方面进步明显 ， 从 而将我 国离子膜烧碱生产工艺水平提升到一个 其作 为化盐水应用。 其具体效果 主要体 现在下述几点 ： 一是在一系列 工艺操作 步骤二： 化盐与盐水精制操作。将化盐水的温度调制到适宜温 新 台阶 ， 度， 自盐池底部位置逆流与原盐相接 处 ， 在此过程 中加入适量 的氢 和相关 装置的改造的基础上 ，返 回的淡 盐水中 的游离 氯被控制在 — ５ ０ ｍ ｇ ． Ｉ 『 － 之 间， 符合离子膜电解以及一次盐水处理 的参数要求 ， 氧化钠 ， 此时有机质会有效 的被分解成小分子结构。对于粗盐水而 ５ 也利 于提 高烧碱生产 系统的安全 性与 言， 其在混合器中加压操作 ， 被送至预处理器之 中。 这时盐水中所含 既节约 了原材料和人力物力 ， 有 的小分子 、 悬浮物等 ， 可采用 沉淀 等方式去 除掉 。在反应槽 中， 将 可靠性 ； 二是粗盐水 中不再加入 Ｎ ａ Ｃ Ｉ Ｏ 处理装置 ， 而是改用在 线监 清盐水实施膜分离操作 ， 一次盐水应 当经二次盐水精制工序才能合 测设备 ， 可有效去除其 中的菌藻类物 质和有机物 ， 也 符合相关 质量 三是 膜法 除硝工艺相 比钡盐法工艺可 以有效降低硫酸根 格。 在二次精制过程中 ， 所需要 的主要药品为螯合树脂 ， 即在一次盐 控制指标 ； 到 ５ ｐ ｐ ｍ 以下 ，满足离子 膜烧碱尤其 是零极 距电解槽 工艺控 制要 水 过滤后就送至螯合树脂塔 ，采用离子交换 发确保钙镁 离子 的含 求 ， 保护 了离子膜和电解槽 ， 大大延长 了其使用周期 。 四是 除硝产品 量； 同时 ， 二次盐水也会被送至电解程序 中电锯。 不带来二次污染 和加 步骤三 ： 电解工艺 。 对于二次盐水而言 ， 其被送至 阳极室电解 以 芒硝可以脱水干燥后作为化工原料直接出售 ， 优化后 的离子膜烧碱生产系统简化 了工艺 后， 会使淡盐水 、 氯气 之间相互分离 。其 中， 淡盐水会被送 到脱氯泵 大二次处理费用 。总之 ， 之中 ， 而氯气则被处理掉。实践中 ， 为确保 电解液温度 的适 当性 ， 应 操作 ， 降低 了资源消耗 ， 节约了人力 物力 ， 实现 了小投资 、 高 回报 、 节 当对阴极液冷却 ， 而且将 电解产物——氢气 ， 送至处理设备之中。 约环保的重要生产 目标 。 结 束 语 步骤四 ： 淡盐水脱氯工艺。 对于淡盐水而言 ， 其离开 电解槽后会 总 而言之 ， 原来的离子膜烧 碱制造工 艺虽然 比较先 进 ， 但仍存 二次化盐 ； 淡盐水所含游离氯可 能会 对生产装置 、 管道等产生严 重 的腐蚀损害。实践 中为有效避免浪费或损耗 ， 通常将游离氯进行有 在着很多不足与缺陷 ，严重影 响了氯碱企业经济效益 的全面提升 ， 效 的脱除掉。 操作过程 中， 为确保清除的彻底性 ， 可加入适 当的还原 因此 ， 实践中需要对其进行优化创新 ， 不断降低烧碱 生产工艺 的强 最大限度的节 约资源 ， 减少次生安全事故 和环境污染 。 物质 ， 比如亚硫酸钠等物质 。 对于电解之后的淡盐水而言 ， 需要对其 度 、 参考 文献 酸碱度（ ｐ Ｈ值 ） 进行适当的调节 ； 经脱氯塔抽 出的相应游离氯 ， 可进 １ １ 钟震 宇璃 子膜烧碱 工艺优化分析『 Ｊ １ ． 中国化工 贸易， ２ ０ １ ３ （ ９ ） ． 行二次 回收应用。当淡盐水被有效脱氯之后 ， 可送至一次盐水处进 『 『 ２ １ 张健． 化 工工艺离子膜烧碱 生产 系统的节能措施［ Ｊ ］ ． 黑龙 江科技信 行处理 ， 并且执行 配水 以及化盐等工序 。 息， ２ ０ １ １ （ ２ ） ． ２ 离子膜 烧碱 生产工艺优化策略 实践 中可 以看到 ， 虽然传统 的离子膜法生产烧 碱工 艺已经非 常 ｆ ３ １ 董 雪英 ． 离子膜 烧碱 的 生产工 艺及 市场 前景 ［ Ｊ ］ ． 江 苏化 工 ， ２ ０ ０ ８ ３ １ ． 的先进 ， 但其生产工艺依然 比较繁杂 ， 而 且需要引进很 多的工艺 、 装 （ 牛 小慧． 如何 优化 离子膜烧碱 生产 工艺相关探 究ｆ Ｊ １ ． 中国石 置。 因此 ， 需要对传统生产工艺进行进一步优化和改进 ， 以此来有效 宁鹏 ，
太化对离子膜烧碱装置再创新
中萤集团有限公司位于浙江金华市．主要从事萤石矿产采矿选矿 、氟化工业 、金融投资 、 房地产以及进出 口贸易 。日本大金公 司位于 日本国大阪市．主要从事特种产品制冷制热 、 半
导体 、液压机械 、 氟化工等现代制造业 ．在世界 ５０ ０ 强企业中列第 ２ ０ ８ 位。
上海投资 ２ ５亿元多晶硅项 目落户牡丹江
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汉 江 集 团宜 城 氢 氧化 铝 工 程 正 式 投 产
２０ ０ ６年 ｌ 月 ． １ 宜城 冠 翔 佳铝有限 公司 氢氧 化铝工 程投 产 庆典 在 欢 乐喜 庆 的 气氛中隆 重举
行。
宜城冠翔佳铝有限公司由汉江丹江口众联投资有限公 司 、湖南长沙ｑ 人业翔科技有Ｉ公 ， 妖
司 、长江水利水电开发总公司、自然人鲍传玉 、钟向明发起成立 ．于 ２０ 年 ４Ｊ ８口注册： ０５ 】 公司主要投资湖北宜城地区中低品位铝上矿综合开发利用项 目，充分发挥 ｌ南大学ｆ 界领先 ｆ ｌ ｌ ￡
碱 装 置进 行扩 能技 改 。 该公司自行设计施工 ．新增离子膜电解槽 ．并采Ｈ 先进技术完成 了盐水 、 ｛ 盐水精制 、电
解 、氯氢处理 、蒸发等 ５个工序的完善改造 ．工艺全部采用 Ｄ Ｓ Ｃ 控制技术 ．使离子膜烧碱达 到５ 万吨， 年。同时。 该公司还采用新技术对原有的隔膜法烧碱系统进行技改．新上 了大型氮 气透平压缩机技术 ．使老装置烧碱产能达到 ９ 万吨 ／ ，满足了 Ｐ Ｃ生产对氯气的需要。 年 Ｖ
国巴斯夫公司掌握并建有工业化生产装 置。山东盛大集团通过 与ｆ 华大学合作 ，共同研发出 Ｉ ． ｉ 具有我 国自主知识产权 ．较德国技术在水循环 、 节能 、产品质量保证等方面更具优势的膜分 散技术．于 ２０ ０ ５年 Ｉ ２月通过了国家级鉴定。随后 。该技术被刚 于成刚海泽纳米材料公司 １ ０ 万Ⅱ， 纳米 碳酸 钙项 目．并 生产 出 平均粒 径 ３ 米 的优 质纳 米碳酸 钙 。 屯年 ０纳 据该公司介绍 ．来 自美国 、新加坡 、泰国的专家和客户对新工艺币新 产品给予了高度评 ¨
氯碱工程详解(复极式离子膜电解槽工艺)20120813
离子膜烧碱工艺流程第一章 盐水精制甲元1.盐水精制的目的氯碱工业生产过程中，无论采用海盐、湖盐、岩盐或卤水中的哪一种原料，都含有Ca2+、Mg2+、SO2－等无机杂质，以及细菌、藻类残体、腐殖酸等天然有机物和机械杂质。
这些杂质在化盐时会被带入盐水系统中，如不去除将会造成离子膜的损伤，从而使其效率下降，破坏电解槽的正常生产，并使离子膜的寿命大幅度缩短。
盐水中一些杂质会在电解槽中产生副反应，降低阳极电流效率，并对阳极寿命产生影响。
因此，盐水必须进行精制操作除去盐水中的大量杂质，生产满足离子膜电解槽运行要求的精制盐水。
2.盐水精制工艺简述直至20世纪70年代中期，传统絮凝沉降盐水精制工艺基本上没有实质性发展；目前用于离子膜法电解的盐水精制工艺是在上述方法基础上增加二次过滤和二次精制先进工艺技术形成的。
其工艺流程为∶饱和粗盐水加入精制反应剂，经过精制反应后加入絮凝剂进入澄清桶澄清，澄清盐水经砂滤器粗滤后，再经α-纤维素预涂碳素管过滤器二次过滤，使盐水中的悬浮物小于1×10－6，然后进入离子交换树脂塔，进行二次精制，得到满足离子膜电解槽运行要求的精制盐水。
其工艺流程简图如图1所示。
第二章 电解单元92.离子膜电解槽电解反应的基本原理离子膜电解槽电解反应的基本原理是将电能转换为化学能，将盐水电解，生成NaOH、Cl2、H2，如图20所示，在离子膜电解槽阳极室(图示左侧)，盐水在离子膜电解槽中电离成Na+和Cl－，其中Na+阴极室(图示右侧)，留下的Cl－在阳极电解作用下生成氯气。
阴极室内的H2OH+和OH－，其中OH－被具有选择性的阳离子挡在阴极室与从阳极室过来的Na+结合成为产物NaOH，H+在阴极电解作用下生成氢气。
93.离子膜电解槽的类型离子膜电解槽按照单元槽的结构形式不同，分为单极式离子膜电解槽(图21)和复极式离子膜电解槽(图22)。
单极式离子膜电解槽是指在一个单元槽上只有一种电极，即单元槽是阳极单元槽或阴极单元槽，不存在一个单元槽上既有阳极又有阴极的情况。
氯碱生产技术 离子膜法生产工艺流程
单极式电解槽内部的直流电路是并联 的，通过各个电解单元的电流之和是 通过这台单极电解槽的总电流，各电 解单元的电压是相等的。所以，单极 式电解槽适合于低电压电流单元的直 流运转。
复极式电解槽 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 各电解单元电压之和。所以复极式电解 槽适合于低电流高电压运转。
《离子膜法生产工艺流程》
离子膜法生产工艺流程
• 1. 盐水一次精制
食盐 化盐
回收盐水 粗盐水
NaOH Na2CO3
BaCl2
精制 助沉剂
洗泥 水
热水
盐泥
盐泥洗涤
废泥 图 5-3 盐水一次精制流程图
澄清
过滤 盐酸
中和 精制盐水
• 2．盐水二次精制
压缩空气 废α-纤维素
盐水 亚硫酸钠 一次盐水贮槽 一次盐水泵 管式过滤器
• 离子膜电解槽 • 主要部件是阳极、阴极、隔板和槽框。
在槽框的当中，有一块隔板将阳极室与 阴极室隔开。两室所用材料不同，阳极 室一般为钛，阴极室一般为不锈钢或镍。
• 隔板一般是不锈钢或镍和钛板的复合板。 隔板的两边还有筋板，其材料分别与阳 极室和阴极室的材料相同。筋板上开有 圆孔以利于电解液流通，在筋板上焊有 阳极和阴极。
过滤盐水贮槽 过滤盐水泵
ห้องสมุดไป่ตู้
废水、废酸、废碱
螯合树脂塔
二次精制盐水贮槽
去离子膜电解槽 图5—4 二次盐水精制流程方框图
α-纤维素 α-纤维素配制槽
α-纤维素泵
α-纤维素预混槽
α-纤维素泵 盐水泵 去离子水 盐酸 烧碱液
离子膜烧碱项目可行性研究报告
离子膜烧碱项目可行性研究报告一、项目背景离子膜烧碱是以离子交换膜为核心技术的一种烧碱生产方式。
相比于传统的氯碱工艺，离子膜烧碱具有能耗低、污染少、产品纯度高等优点，逐渐得到市场的关注。
本报告旨在对离子膜烧碱项目进行可行性研究，为项目的后续推进提供依据。
二、市场分析1.需求分析：烧碱作为重要的化工原料，广泛应用于化工、农药、轻工等行业。
目前市场对高纯度烧碱的需求逐渐增加，离子膜烧碱具有高纯度和低能耗的优势，能够满足市场需求。
2.供应分析：目前大部分烧碱依赖于氯碱工艺，离子膜烧碱的产能较低，供应相对紧缺。
这也为离子膜烧碱项目提供了发展空间。
三、技术分析1.核心技术：离子交换膜是离子膜烧碱的核心技术，选择合适的离子交换膜对保证产品质量至关重要。
2.装置设计：离子膜烧碱项目需要建设烧碱装置、氯气制备装置、氢气制备装置等。
装置设计需要充分考虑安全、环保等因素。
四、投资分析1.固定资产投资：离子膜烧碱项目需要建设厂房、设备等固定资产。
投资金额较大，但随着市场需求的增加，可以达到较快的回收期。
2.运营成本：离子膜烧碱项目的运营成本包括原材料采购、设备维护、能源消耗等方面，需要进行详细的成本估算。
五、风险分析1.技术风险：离子膜烧碱是一种新兴的生产方式，技术上存在一定风险，需要进行充分的技术研发和试验验证。
2.市场风险：目前市场对离子膜烧碱的认可度较低，市场推广可能存在一定困难。
3.政策风险：政府对于环保领域的政策不断加强，离子膜烧碱项目需要符合相关环保要求，否则可能面临政策风险。
六、经济效益分析1.产能利用率：离子膜烧碱项目的产能利用率受到市场需求的影响，投资者需要合理预测市场需求，降低产能闲置率。
2.产品销售：高纯度烧碱市场需求量逐渐增加，离子膜烧碱具有竞争优势，可以保持相对稳定的销售量。
3.项目回报率：离子膜烧碱项目的投资回报率需要根据具体的投资金额和经营状况进行综合评估。
七、可行性结论综合考虑市场需求、技术可行性、投资回报等因素，离子膜烧碱项目具备一定的可行性。
我国氯碱行业概况研究
我国氯碱行业概况研究1、氯碱产业链概况氯碱化工的主要产品为烧碱。
氯碱化工上游为工业盐等化工行业，通过电解工业盐水生产烧碱，生成的副产品包括氢气、氯气、次氯酸钠、盐酸等。
利用生产烧碱形成副产品氢气、氯气可用于制备聚氯乙烯。
氯碱化工是重要的基础化工产业，产品产业关联性较大，其中，烧碱根据形态不同，分为液碱及片碱，片碱便于长途运输。
烧碱下游应用领域非常广泛，主要包括氧化铝、纺织、造纸等行业，在国民经济中具有不可替代的作用。
2、行业发展现状（1）行业技术水平过去国内氯碱行业产能过剩问题较为严重，根据《产业结构调整指导目录（2011年本）》（2013年修正版），隔膜法烧碱生产装置属于淘汰类，新建烧碱生产装置属于限制类，离子膜烧碱电解槽节能技术属于鼓励类，行业正逐步淘汰落后、过剩产能，因此，发展离子膜电解法烧碱成为氯碱生产企业节能降耗、增强市场竞争力的主要措施。
现阶段离子交换膜法电解食盐水生产烧碱成为我国氯碱工业主流生产工艺，相比过去通常采用的另一类生产工艺隔膜法，具有能源、原料消耗低、装置自动化程度高、环境污染小、产品纯度高，无需蒸发即可作为商品直接出售等特点，成为目前行业内公认的先进制碱技术。
离子膜电解槽制造核心技术掌握在国外厂商手中，国内氯碱生产厂商使用的电解槽基本向旭化成株式会社、蒂森克虏伯伍德氯工程公司等厂商采购。
（2）行业发展现状①近年来，我国烧碱产业规模增速趋缓，产业布局得到优化近年来，随着国家一系列产业政策的出台以及供给侧改革的实施，烧碱工业布局得到充分调整，实现资源优化配置。
根据国家统计局数据，2017年烧碱折百产量为3,329.17万吨，同比增长3.98%，2011-2017年，全国烧碱产量增长缓慢。
氯碱行业专题研究报告
氯碱行业专题研究报告一、我们有望迎来一波氯、碱双旺的行情氯碱行业每生产1吨PVC通常伴产0.75-0.8吨烧碱，从供需角度看，PVC景气上行将拉动行业开工增长，使得烧碱供需结构宽松进而景气下行，反之亦然。
因此氯碱行业的PVC和烧碱这两种主要产品存在此起彼伏的“跷跷板效应”。
从历史上看，2008至2010年PVC 景气受宏观经济反弹拉动明显，而烧碱由于前期产能大量扩张，在行业开工提高的压制下供给进一步过剩进而景气下行。
2011年起，PVC 景气下行，而烧碱价格则进入上行区间。
同时，历史上也出现过氯、碱双旺的行情。
2016年起，PVC行业受下游地产竣工拉动，进入上行区间，同期烧碱供给侧改革开启，供给趋紧驱动行业景气上行。
2020 年下半年至今，随着国内宏观经济于疫情后快速复苏，同时出口需求持续向好，PVC价格快速增长，当前位于9000元/吨左右高位震荡，而烧碱景气则由于“跷跷板效应”持续低迷。
当前烧碱价格已有底部反转趋势，我们看好PVC价格高位维稳，烧碱景气持续上行，行业有望迎来一波氯、碱双旺的行情，具体原因总结如下：1）从上游看，电石有望受益于双碳政策，资源属性凸显，我们看好其维持长时间高景气。
2）电石价格高位维稳将给予PVC强有力的成本支撑，PVC下游需求则相对稳健。
3）短期烧碱景气将受益于下游氧化铝和粘胶开工的上行拉动，而当前自身开工已处高位，边际提升有限；中期来看烧碱新增产能有限，未来两年下游氧化铝有较多新增产能投放，将形成供需格局的错配。
二、碳中和背景之下电石的资源化属性凸显2.1电石能耗控制趋严，产能持续退出，价格维持高位根据中国石油和化学化工联合会调查数据显示，全行业碳排放量超过2.6万吨标准煤的企业数量约2300家，碳排放量之和占全行业总量的65%,且主要集中在甲醇、合成氨、电石、PVC、煤制油等子行业。
其中，电石行业生产成本的40%为电耗，单吨电石生产需耗电3500 度，耗电量极大，并且其生产原料生石灰在锻造过程中也会排放大量二氧化碳。
何谓零极距离子膜电解槽
何谓零极距离子膜电解槽
如今我国氯碱行业新建和改造项目基本都采用离子膜法烧碱工艺，其中采用的电解槽多为高电流密度自然循环复极式离子膜电解槽。
而近几年出现的新型零极距离子膜电解槽比我们现在使用的普通离子膜电解槽节能减排效果明显，同样产能情况下可以节省大量的能源消耗，更加符合现代工业可持续发展作业的要求。
什么是零极距电解槽？它为什么可以节约更多的能源呢？所谓零极距电槽，就是阴阳两电极直接与膜接触，极间距只有膜的厚度，故又称为膜极距电槽。
众所周知，离子膜法烧碱电解装置中，电解单元的阴阳极间距（极距）是一项非常重要的技术指标，其极距越小，单元槽电解电压越低，相应的生产电耗也越低。
零极距电解槽通过降低电解槽阴极侧溶液电压降，从而达到节能降耗的效果。
原有电解槽阴阳极之间的极间距为1.8—2.2毫米，溶液电压降为200毫伏左右，零极距电解槽就是改进阴极侧结构，增加弹性构件，使得阴极网贴向阳极网，电极之间的间距为膜的厚度。
与普通电槽相比，同等电密下零极距电槽电压降低约180毫伏，相应吨碱电耗下降127千瓦时。
我国北化机自主开发的该项技术按烧碱年产量为50万吨计算，年节约电能约6350万千瓦时，综合技术指标达到国际先进水平。
目前，天津大沽、新疆天业、齐鲁石化、河北冀衡、宁波东港电化、黑龙江昊华、榆社化工等单位已相继从国内外引进或改造了零极距技术设备。
通过几年的运行实践，国内零极距复极式离子膜电解槽已逐步成熟，操作方便、运行平稳，并且能够满足国内原盐情况下氯碱工业的生产工艺要求。
由于此项技术节能减排效果明显，切合目前国内氯碱行业生产要求，已入选烧碱行业清洁生产技术推行方案推广技术目录，将成为今后一段时间内氯碱行业发展的主要方向。
氯碱工艺资料
(6) 生产稳定,安全性高。离子膜法生产弹性较大,电槽能适应电 流负荷的较大幅度变化,迅速调节生产负荷;同时离子膜法开停车 安全方便,操作维修简单,劳动强度低。
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四、氯碱工业特点
（1）能耗大
氯碱生产的耗电量仅次于电解法生产铝。 因为每生产 1 吨 100% 的烧碱耗电 2580 度， 耗气5吨，总能耗折标准煤为1.815吨。
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我国离子膜法烧碱装置存在着“使用超前， 研发滞后”的问题。
一．所用离子交换膜全部依靠进口
离子膜800美元/m2(约折合人民币6500元 /m2)，每万t离子膜法制碱装置约需300m2离 子交换膜，平均2.5年更换一次（周期）。 二．装置连续运行时间短，离子交换膜使用寿 命不够长 能够连续运行3个月以上的装置很少；我国的 膜寿命一般只有2～4年，平均2.5年，而国外 的膜寿命可达3～6年，甚至更长。
Байду номын сангаас 31
三．能耗高于国外先进水平
我国离子膜法烧碱的平均电耗2286kW· h/t， 与国外先进水平相差17%-43%。蒸汽消耗平均 为0.67t(折标煤95.7kg)。日本的蒸汽消耗只有 0.343 t(折标准煤49kg)
四．盐耗高于国外先进水平 国外离子膜法烧碱的盐耗一般在1.5t以下，国 内盐耗一般在1.55-1.60 t，有些厂高达1.671.76t，相差50kg左右。
二氯乙烷
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氯 气 用 于 生 产
PVC
聚氯乙烯
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氯气进一步制成次氯酸钠、聚氯乙烯、甲烷 氯化物等氯产品，目前我国生产200多种氯产 品，主要品种70多个。 现加大科技投入，研发高科技精细化工氯产 品，如高分子化合物及氯化聚合物(聚氯乙烯、 氯化橡胶、聚偏二氯乙烯及其共聚物、氯化聚 乙烯、氯化聚丙烯)、环氧化合物(环氧氯丙烷)、 光气系列产品(光气、双光气、三光气)、甲烷 氯化物(一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯 化碳)、含氯中间体(氯苯和硝基氯苯、氯乙酸、 氯化苄、氯乙酰氯、氯化亚砜)等
旭化成、氯工程、北化机三种电解装置的比较
旭化成、氯工程、北化机三种电解装置的比较一、工艺比较目前，旭化成、氯工程、北化机三家最新推出电槽均为高密度、低电耗运行的复极式电槽.北化机与旭化成工艺上基本一致，比自身以前槽型有很大改进.单从工艺上讲,这二家在新进工艺中增加了稀盐水程控配制系统，以便电解槽连锁停车后，由原来的浓盐水循环改为稀盐水循环，从而保护离子膜。
北化机和氯工程在每台电解槽上配一台极化整流器,主要用于电解槽开停车来使用，旭化成在极网上采用专有技术喷涂，不需配极化整流器。
氯工程与北化机和旭化成工艺相比在盐水电解前后去除硫酸盐和氯酸根有自己的技术专利，就是电解之前或电解之后，将盐水输送进入一个由阳离子交换膜隔开的电解槽中阳极室然后电解盐水在氯化物离子被分离出来之后，将盐水排出该电解系统之外。
与传统的方法比较,可以减少氯化钠的排出量，而且没有必要采用HCl分解氯酸盐。
北化机和旭化成工艺是在进电解槽盐水中加17%HCl，以去除电解槽中产生氯酸根.综合以上三家的工艺，它们在工艺上基本相似，局部上氯工程的盐水进电解前后去除硫酸盐和氯酸根的工艺,较北机、旭化成先进.旭化成极网喷涂技术优于北化机和氯工程.北化机、旭化成、氯工程在性能上相近.二、设备比较（一）旭化成离子膜装置特点1．优点（1）槽框结构稳定,密封性好，不泄漏；（2)结构电压低，槽内液体和电流分布均匀使离子膜使用寿命延长；（3）阴阳极电位低，稳定性良好；(4）单元槽保证寿命10年;(5）优异的阳极涂层及活性阴极；(6）单元槽托架采用优质ABS工程塑料制造，绝缘性好；（7）阳极密封面采用钛钯合金;(8）由过去的强制循环改为现在的自然循环,很好的保护了离子膜在突然停车时造成的液体压差波动冲击.2．缺点旭化成离子膜中所谓“单元槽”是不确切的存在,因为我们所说的“单元"应该为独立存在，在旭化成离子膜装置中没有独立存在的“单元槽”,无论是双头挤压，还是单端头挤压，无论哪一种结构形式，一旦“单元槽”一个出现问题，采取的措施只有全部停车来进行处理，费用维修高,影响生产，同时又破坏了其它离子膜“单元槽”的正常运行。
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2.5
2.0 0 1 2 3 4 5 6 7
电流密度CD(kA/m2)
85℃，200克/L NaCl；50cm2实验槽
电流效率及电压特性
Ca2+耐受性，Ca2+=0.2ppm
－■－对照膜1 －●－对照膜2 －▲－Dyfion
－■－对照膜1 －●－对照膜2 －▲－Dyfion
研发进展
本项目从基础理论研究开始，以初级原料为起 点，成功地解决了制备全氟离子交换膜所需的一系 列关键材料，涉及多领域、多学科的科学难题、技 术难题、装备难题和工程难题，获得了大量、多领 域的原始创新。 申请了100多项发明专利，已经授权30多项。
制备全氟磺酸树脂和全氟羧酸树脂 的高纯四氟乙烯装置
3.99 3.97 3.92 3.89 3.95 3.94
2323 2340 2361 2342 2345 2337
操作条件：4.5kA/m2，活性阴极，0极距，205g/L阳极液，85－90度
电解产物质量
氯气中氮气 氯气中氢气 氯气中氧气 氯酸盐 碱中 含盐含量 0.07 % 0.01 % 0.2 % 0.002 % 0.004 % < 1% < 0.1% < 1% <0.002% <0.007%
磨擦损耗
40
30 磨 耗 损 失
DongYue
20
N966 F-8020 N2030
/mg 10
0 ASTM标准 D 1044-99
耐折度
至 膜 断 裂 时 所 进 行 的 连 续 拉 伸 次 数 350 300 250 200 150 100 50 0 ASTM标准 D2176-97a(2002)
DongYue F-8020 N2030
N966
撕裂强度
4000
3000
撕 裂 2000 强 度
1000 对照膜1 对照膜2
DYfion
对照膜3
/g
0 ASTM标准 D5734-95(2001) Elmendorf 法
K系数与商业膜比较
4.0
槽电压 Voltage (V)
3.5
对照膜， 2.30+0.223CD
96.29 97.66 95.16 96.56 96.49 96.43
32.2 31.8 31.9 32.0 31.5 31.88
3.96 3.88 3.87 3.84 3.86 3.88
2234 2203 2267 2249 2244 2239
操作条件：4.5kA/m2，活性阴极，0极距，205g/L阳极液，85－90度
制备中间体的的高纯六氟丙烯装置
全氟磺酸、羧酸单体 工程验收
完成工业化全氟磺酸树脂、全氟羧酸树脂、 全氟材料增强纤维及其网布
全氟磺酸、羧 酸树脂生产装 置
离子膜树脂聚合控制室
改性PTFE增强网布制作车间
全氟离子膜用PTFE 增强网
建成20万平方米/年增强复合全氟 离子膜生产线
2009年9月22日我国幅宽1.4米的离子膜诞 生，30年来几代人的梦想成真
电效曲线CE curves
电流效率及电压特性
Sr2+耐受性，Sr2+=1ppm
－■－对照膜1 －●－对照膜2 －▲－Dyfion
－■－对照膜1 －●－对照膜2 －▲－Dyfion
电压曲线Voltage curves 5.5KA/m2；85-90℃，200克/L NaCl；50cm2实验槽
电效曲线CE cues 5.5KA/m2；85-90℃，200克/L NaCl；50cm2实验槽
电效曲线CE curves
电流效率及电压特性
Mg2+耐受性，Mg2+=0.2ppm
－■－对照膜1 －●－对照膜2 －▲－Dyfion
－■－对照膜1 －●－对照膜2 －▲－Dyfion
电压曲线Voltage curves 5.5KA/m2；85-90℃，200克/L NaCl；50cm2实验槽
胡总书记来到试车现场
离子膜挤出成膜设备
幅宽1.4米的复合增强离子膜
国产全氟离子膜初步评价结果
项目组膜运行记录（无涂层）
运行天数 表电压 V 电流效率 NaOH浓度 % % 水传递数 个/个Na+ 电耗 kWh/t
1 3 5 7 8 平均
3.21 3.21 3.22 3.24 3.25 3.22
国外某公司高强度膜运行记录
运行天数 表电压 V 电流效率 NaOH浓度 % % 水传递数 个/个Na+ 电耗 kWh/t
1 3 5 7 8 平均
3.36 3.38 3.36 3.38 3.39 3.37
96.93 96.78 95.97 96.71 96.86 96.65
31.3 32.0 31.8 31.7 32.1 31.8
电流效率及电压特性
I-耐受性， I- =10ppm
－■－对照膜1 －●－对照膜2 －▲－Dyfion
－■－对照膜1 －●－对照膜2 －▲－Dyfion
电压曲线Voltage curves 5.5KA/m2；85-90℃，200克/L NaCl；50cm2实验槽
电效曲线CE curves
国外某商品膜抗剥离起泡性能
实验条件： 盐水浓度：200g/L；碱液浓度：32%，温度85－90℃ 实验方法：离子膜反装 运行时间：12小时。
树脂合成实验装置之一
熔融挤出制备全氟离子膜实验装置之一
项目组研发基地
李克强副总理视察项目组
温家宝总理视察项目组
胡锦涛总书记视察项目组
谢谢
中国氯碱离子膜研发进展
上海交通大学/山东东岳集团 张永明
国家立项的有关离子膜重大项目
• 全氟离子膜的重大意义 • “六五”、“七五”原化工部/中科院重大联合科技攻关项目 • “十五”国家863计划重大项目（东岳/交大承担） • “十一五”国家支撑计划重大项目（东岳/交大承担） • 国家投入1亿元，山东省投入1亿元，东岳集团投入4亿 元，历时8年。