烧碱

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1 烧碱的用途
特性:烧碱具有强烈的腐蚀性,吸水性和强碱性。烧碱极易溶于水,能与酸性物质反应,具备碱的一切通性。能使油脂发生皂化反应,生成相应的有机酸的钠盐和醇。不与纤维素发生反应。
分子结构:NaOH
烧碱是一种重要的基本化工原料。目前烧碱的消费领域主要为轻工、化工、纺织,这三大行业每年消费的烧碱量约占总量的76%,其余领域包括医药、冶金、环保、电镀等行业。
1.精炼石油。
石油产品经硫酸洗涤后,还含有一些酸性物质必须用氢氧化钠溶液洗涤,再经水洗,才能得到精制产品。
2.化工及化学试剂。
在化学工业中,制金属钠、电解水都要用烧碱。许多无机盐的生产,特别是制备一些钠盐(如硼砂、硅酸钠、磷酸钠、、亚硫酸钠等等)都要用到烧碱。合成染料、药物以及有机中间体等也要用到烧碱。还有塑料、制药、绿净水处理剂、离子交换树脂、洗车液、除锈剂、次氯酸钠漂白剂、化学药品制剂工业品助剂烧碱在医药工业中主要用于碱化溶液或调节药液pH值
3.轻工
纺织工业中用烧碱溶液提高纤维的性能;造纸工业中利用烧碱能将非纤维素成分腐蚀溶解的特点可制造出质量高,成本低的纸;制造肥皂;在印染工业中利用烧碱可以使染均匀。
4.冶金
在冶金工业中,往往要把矿石中的有效成分转变成可溶性的钠盐,以便除去其中不溶性的杂质,因此,常需要加入纯碱(它又是助熔剂),有时也用烧碱如制铝及氧化铝、炼钨等。
5.电镀
烧碱在五金电镀中作为电镀溶液,起导体的作用。
6.其他方面的作用
陶瓷 烧碱在陶瓷制造的作用有两点,第一,在陶瓷的烧制过程中,烧碱作为稀释剂.第二,烧制好的陶瓷表面会有划痕或很粗糙,用烧碱溶液清洗后,使陶瓷表面更加光滑.
仪器工业用作酸中和剂、脱剂、脱臭剂。胶粘剂工业用作淀粉糊化剂、中和剂。可作柑桔、桃子等的去皮剂及脱剂、脱臭剂等
烧碱从形态上可以分为液态烧碱和固态烧碱两种。液碱从氢氧化钠质量分数上又分为30%液碱、32%液碱、42%液碱、45%液碱、50%液碱等。液碱经蒸发、结晶可以得到固碱。固碱按照氢氧化钠的含量又分为96%片碱,99%片碱,96%固碱、99%固碱,96%粒碱、99%粒碱。
   
粒碱                                  片碱
2 烧碱的生产与产量
全国共有200多家烧碱生产企业,遍布国内30多个省、市、自治区。我国烧碱生产企业存在生产规模小、技术水平低、关键技术大都靠进口的缺点,因此产品竞争力弱。烧碱企业最多的是山东省,共有20多家。
国内生产烧碱的主要企业有:
内蒙古乌海化工股份有限公司
天津大沽化工股份有限公司、
新浦化学(泰兴)有限公司(30万吨)、
山东滨化集团有限责任公司、
湖北宜化集团有限责任公司、湖州师范学院
河北宝硕股份有限公司、
新疆中泰化学股份有限公司(离子膜烧碱)、
中国昊华化工(集团)总公司、
上海氯碱化工股份有限公司、
齐鲁石化公司
杭州电化集团有限公司、
北京化二股份有限公司、
浙江巨化股份有限公司、
山东海化集团有限公司、
青岛海晶化工集团有限公司、
上海天原集团华胜化工有限公司(我国第一家)、
上海电化厂、广州昊天化学(集团)有限公司、
常州常化集团、天津渤天化工有限责任公司、
沈阳化工股份有限公司、武汉葛化集团有限公司、
中石化南京化学工业有限公司、
福建省东南电化股份有限公司、
自贡鸿鹤化工股份有限公司、
西安西化氯碱化工有限责任公司、
江西电化精细化工有限责任公司、
哈尔滨华尔化工有限公司、
2010年我国烧碱累计产量为2086.7万吨,同比增长了12.8%。我国烧碱只有一小部分用于出口,大部分自用,因此市场供大于求的状态仍将存在。
价格方面,32%离子膜碱市场主流均价为630-700元/吨,99%片碱市场主流报价在2780-2880元/吨。
3 烧碱的制备工艺
烧碱的制备方法有两种:苛化法和电解法。现代工业主要通过电解饱和NaCl溶液来制备烧碱。电解法又分为水银法、隔膜法和离子膜法。我国目前主要采用的是隔膜法和离子膜法。
3.1 原盐
中国原盐主要分为海原盐和内陆原盐两大类。
我国海原盐主要产区分布在我国渤海湾地区,产量约占原盐总产量的60%。海原盐生产对季节有较大的依赖性,生产季节为春秋两季。海原盐品质较好,质量相对稳定。
井矿盐在华中、华南、西南地区均有分布,产量约占原盐总产量35%。井矿盐受季节影响因素相对较小,但生产成本,特别是能源成本相对海盐而言高一些,井矿盐品质相对海原盐略差一些。
湖盐主要分布于华北的内蒙古自治区与西北的青海地区,产量约占原盐总产量的5%。尽管湖盐具有资源丰富、生产成本相对较低等特点,但由于物流成本相对较高,湖盐生产始终较为缓慢。
2008年,国内原盐生产企业约137余家,企业年平均产量35万吨,产量超过百万吨企业仅占总生产企业数量的10%,目前尚无年产量突破1000万吨原盐的生产企业。
2010年我国原盐产量达到6000万吨。中国原盐除少量出口外,基本上全部自用。由于产不足需,每年尚需要进口以满足市场需求,进口量占总产量的3.2%。
制备盐水的原料有海盐、精制盐、卤水,使用最为普遍的是海盐。精制盐的质量大大好于
普通工业盐。精制盐企业主要分布在四川、湖北、江苏。无论从经济效益。环保还是设备的投资等考虑,精制盐都是值得推广的原料,同时特别适用于地下化盐池化盐。国内使用精制盐较好的企业有自贡鸿鹤化工股份有限公司和贵州省遵义碱厂等。
价格方面,目前国内市场原盐报价在190-350元/吨。
3.2 制备工艺
隔膜法与离子膜法主要生产工艺路线基本相同,均包括一次盐水精制、盐水电解、电解液蒸发、处理、氢气处理及废气吸收工序。主要区别在于隔膜法制碱的蒸发工序比离子膜法要复杂,而离子膜法多了淡盐水脱氯及盐水二次精制工序。
一.一次盐水精制(共有)
采用膜过滤器(不预涂)
二.二次盐水精制(离子膜法)
二次盐水精制采用螯合树脂塔进行吸附。
  一次盐水工段送来的一次精制盐水中钙、镁等离子可以被螯合树脂选择性吸附,而吸附的饱和树脂可用盐酸、氢氧化钠进行再生,从而使树脂达到重复使用的目的。
三.电解工序
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目前国内隔膜法制碱采用改性隔膜与扩张金属阳极技术,可以降低能耗。改性隔膜扩张阳极电解槽电压比普通隔膜电解槽电压降低0.15V左右,生产一吨烧碱可节电105 kw·h。改性隔膜与扩张阳极技术国内发展已经比较成熟,可以采用国产。
离子膜法制碱采用复极式自然循环离子膜技术,该工艺具有流程短、设备少、投资省、布置合理等优点,受到普遍关注。我国离子交换膜主要还是来自进口。进口离子膜大约800美元一平米,使用寿命平均为2.5年,成本巨大。
四.淡盐水脱氯(离子膜法)
采用真空脱氯法,该法脱氯效果较好,通过蒸汽喷射器或真空泵提供的真空系统将含氯淡盐水中的游离氯抽出分离后进入湿总管。
五.氯氢处理工艺
隔膜法与离子膜法、氢气处理工序相似。处理工序均包括洗涤、冷却除雾、干燥、压缩;氢气处理均包括氢气洗涤、压缩、脱氧、干燥。
离子膜法制碱时,建议处理工艺方案:湿经氯水洗涤,钛管换热器,除盐、降温后经一段填料塔、二段泡罩塔干燥,使含水量≤50wtppm,输送选用大型离心式压缩机(透平压缩机)如下图所示。建议氢气处理方案:选择氢气洗涤塔直接洗涤冷却降温、列管换热器间接冷却,水环式氢气压缩机输送。
六.液化
通常根据压缩机压力的不同,将液化方式分为高压法、中压法和低压法三种。高压法消耗冷冻量少,不需要制冷机,能耗低。但对处理工艺、输送设备的要求高,增加投资费用。因此,国内一般采用中、低压液化方法生产。
七.电解液蒸发工序
隔膜电解液氢氧化钠含量低而氯化钠含量高达16.4%。因此隔膜蒸发采用流程复杂的四效逆流蒸发技术,且带有离心盐设备及碱液析盐冷却器及过滤器,能耗高,操作难度大。
离子膜法制碱电解液中氢氧化钠的含量在30%~33%,因此蒸发不需要分盐及过滤设备,
只需要三效或二效蒸发即可。
例如离子膜法蒸发工艺流程:先将来自于电解槽的质量分数为32%的液碱加入到Ⅰ效降膜蒸发器,利用Ⅱ效和Ⅲ效的二次汽蒸浓至质量分数为44%,后经碱换热器加热到100摄氏度,加入Ⅱ效降膜蒸发器,利用饱和蒸汽蒸浓至质量分数为50%,加入到Ⅲ效降膜浓缩器,被来自熔盐加热炉的熔盐加热到质量分数为98%。次熔融碱经片碱机冷却制成片碱。
八.三废处理
废水:回收利用,实现废水零排放。
旅游景点有哪些废:用碱液吸收并得到副产品次氯酸钠。
废渣:盐泥经压滤机压滤后外运。隔膜法电解槽除槽频繁,除下的电解槽要将阴极室的石棉绒用高压水冲洗干净,平均每天生产的0.86吨石绒渣需定期处理。
3.3 烧碱制备能耗
国内,生产一吨烧碱的原盐耗量一般为1.58~1.75吨。盐耗占成本的约40%。
隔膜法烧碱的电耗为2300 kw·h,离子膜法烧碱的电耗为2200 kw·h。烧碱生产成本中,电耗占成本的60%。生产一吨离子膜烧碱消耗蒸汽1吨,用隔膜法需消耗3.3~4.5吨。蒸汽目前的价格应该在200元左右。
3.4 两种工艺比较
离子膜法制碱的优点:(1)烧碱质量高,成品烧碱氢氧化钠的含量在30%~33%,可满足化纤、制药等行业对高纯烧碱的质量要求。(2)能耗低,国外离子膜法氯碱生产,吨碱综合能耗(蒸汽消耗折算计入电耗中)为2250 kw·h,比隔膜法的平均3200 kw·h节省了950 kw·h。(3)投资省,比水银法节省投资10%~15%,比石棉隔膜法制碱节省投资15%~25%。(4)无污染,没有废物,不存在水银法制碱的汞污染和石棉废物污染。(5)纯度高,通常纯度大于99%,是很好的有机氯生产原料。氢气纯度高,通常氢气纯度大于99%,可直接用于要求高纯氢的场合。俄罗斯莫斯科旅游攻略>珠海长隆水上乐园门票价格
因此离子膜法被公认为未来氯碱工业的发展方向。但隔膜法烧碱工业仍以其投资省、见效快、易管理、经济实用的优势在国内占很大市场。隔膜法烧碱虽然质量比离子膜法烧碱差,但比离子膜法高纯烧碱廉价的多,因此,对于烧碱质量要求不高的行业经常会使用隔
膜法烧碱。所以,市场需要离子膜法与隔膜法共存。
3.5 食盐水电解副产物
电解盐水溶液时,按固定质量比例(10.880.025)同时产出烧碱和、氢气
氢气:电解食盐水溶液生产烧碱所副产的氢,纯度高且成本低,可用于制单晶硅和石油过程中的加氢反应。
:用于消毒,制盐酸,制漂白粉,制多种农药;制氯仿等有机溶剂;制塑料等。

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