1氯堿工業綜述001



1.1氯堿工業基本情況001



1.2基本氯堿產品及性質002



1.2.1燒堿的性質與應用002



1.2.2氯的性質與應用002



1.2.3氫的性質與應用003



1.3中國氯堿工業發展現狀004



1.3.1燒堿產能和產量概況004



1.3.2行業布局概況004



1.3.3行業集中度概況005



1.3.4中國氯堿工業發展特點005



1.4氯堿工業的生產技術006



1.4.1氯堿早期生產方法006



1.4.2氯堿電解方法發展簡述006



1.4.3中國氯堿生產方法和技術007



參考文獻008







2鹽水繫統009



2.1氯化鈉及氯化鈉水溶液009



2.1.1固體氯化鈉的性質009



2.1.2氯化鈉水溶液的性質009



2.1.3鹽的種類和生產010



2.1.4原鹽的運輸和儲存013



2.2飽和鹽水的制備015



2.2.1鹽水的制備過程015



2.2.2化鹽工藝015



2.2.3化鹽的工藝控制016



2.2.4化鹽設備017



2.3鹽水精制的原理019



2.3.1鹽水精制的目的019



2.3.2鹽水精制分類019



2.3.3鹽水中的雜質對電解生產的影響019



2.3.4鹽水中各雜質去除原理023



2.3.5固液分離精制分類027



2.3.6固液分離精制的工藝方法028



2.4傳統固液分離精制029



2.4.1傳統固液分離精制工藝流程簡述029



2.4.2一次鹽水控制指標030



2.4.3一次鹽水精制的工藝控制030



2.4.4傳統的鹽水固液分離032



2.5高分子膜鹽水精制工藝047



2.5.1高分子膜鹽水精制工藝概述047



2.5.2幾種典型的膜法鹽水精制工藝049



2.5.3膜法過濾工藝異常情況055



2.6陶瓷膜過濾精制057



2.6.1陶瓷膜精制工藝原理057



2.6.2陶瓷膜工藝流程概述058



2.6.3陶瓷膜鹽水精制工藝的特點058



2.6.4陶瓷膜鹽水精制工藝的注意事項059



2.6.5工藝及操作控制指標060



2.6.6陶瓷膜的結構060



2.6.7陶瓷膜過濾器選型原則062



2.6.8陶瓷膜過濾器開停車程序062



2.6.9陶瓷膜操作要點064



2.6.10主要故障處理065



2.7HW鹽水精制工藝067



2.7.1HW鹽水精制工藝簡介067



2.7.2HW鹽水精制的流程原理067



2.7.3HW工藝特點067



2.7.4HW工藝操作注意事項068



2.8鹽泥的洗滌、過濾和利用069



2.8.1鹽泥的洗滌069



2.8.2鹽泥的過濾069



2.8.3鹽泥的回收利用070



2.9鹽水的二次精制070



2.9.1鹽水的二次精制的目的070



2.9.2二次精制原理071



2.9.3螯合樹脂071



2.9.4鹽水二次精制工藝074



2.9.5鹽水二次精制的正常操作077



2.9.6鹽水二次精制的正常開車程序081



2.9.7鹽水二次精制的正常停車程序081



2.9.8樹脂塔的結構081



2.9.9樹脂塔操作過程中異常情況處理083



2.9.10螯合樹脂的交換能力084



2.10鹽水工藝技術對比085



2.10.1鹽水化鹽工藝技術085



2.10.2固液分離精制工藝對比086



2.10.3離子交換精制工藝對比086



參考文獻087







3隔膜法電解及燒堿蒸發繫統088



3.1隔膜法電解088



3.1.1隔膜法電解概述088



3.1.2改性隔膜技術090



3.1.3活性陰極技術091



3.1.4擴張陽極 改性膜電槽技術092



3.1.5隔膜電解繫統工藝流程093



3.2隔膜法燒堿蒸發095



3.2.1隔膜法燒堿蒸發概述095



3.2.2燒堿蒸發原理、操作條件及影響因素095



3.2.3三效順流蒸發工藝流程098



3.2.4三效四體順流蒸發工藝流程100



3.2.5三效逆流蒸發工藝 103



參考文獻104







4離子膜105



4.1離子膜概況105



4.1.1離子交換膜的定義、結構和分類105



4.1.2離子交換膜發展的歷史105



4.1.3氯堿離子膜的發展和現狀106



4.2氯堿離子膜結構、工作原理及性能109



4.2.1氯堿離子膜的結構109



4.2.2氯堿離子膜的工作原理112



4.2.3氯堿離子膜的性能及測試方法114



4.3氯堿離子交換膜的設計和操作要求121



4.3.1離子膜設計時考慮的因素121



4.3.2氯堿離子膜操作要求123



4.4離子膜實際使用規範132



4.4.1科慕公司離子膜使用規範132



4.4.2旭硝子繫列離子膜使用規範133



4.4.3旭化成繫列離子膜使用規範134



4.5國產氯堿離子膜的研發134



4.5.1國產氯堿離子膜的發展和現狀134



4.5.2國產氯堿離子膜的結構、組成135



4.6氯堿離子膜研發發展和未來發展改進空間143



4.6.1提高離子膜抗雜質污染能力144



4.6.2提高安全經濟運行堿濃度144



4.6.3提高離子膜安全經濟壽命144



參考文獻146







5離子膜電解原理148



5.1離子膜電解方法概述148



5.2離子膜電解148



5.2.1離子膜電解原理148



5.2.2食鹽水電解過程反應熱力學149



5.2.3平衡電極電位151



5.2.4離子膜電解槽主要化學反應153



5.2.5氧陰極電解技術154



5.3離子膜電解物料平衡155



5.4離子膜電解電流效率158



5.4.1電流及電流密度158



5.4.2電流效率159



5.5離子膜電解槽電壓161



5.5.1槽電壓的構成161



5.5.2影響槽電壓的主要因素162



5.6離子膜電槽運行特性163



5.7電解電耗164



5.7.1電解電耗的計算164



5.7.2影響電解電耗的主要因素164



5.8復極式離子膜槽的電流洩漏164



5.9離子膜電解槽輔助繫統167



5.9.1概述167



5.9.2膜密封繫統167



5.9.3液體供應分配及循環繫統168



5.9.4電槽的電流分布169



5.9.5氣相壓力控制169



5.9.6開停車及保護170



5.10離子膜電解槽的電極170



5.10.1電極電位和電極退化170



5.10.2電極種類172



5.10.3彈性陰極與膜極距174



參考文獻175







6離子膜電解槽176



6.1離子膜電解槽歷史與現狀176



6.1.1單極槽與復極槽176



6.1.2自然循環與強制循環177



6.1槽有效電解面積177



6.1.4極間距的不斷減小178



6.2歷史上的幾種離子膜電解槽178



6.2.1單極式離子膜電解槽178



6.2.2復極式離子膜電解槽181



6.3現代離子膜電解槽繫統184



6.3.1日本旭化成NCH型離子膜電解槽184



6.3.2藍星北化機復極式自然循環離子膜電解槽184



6.3.3蒂森克虜伯伍迪氯工程離子膜電解槽188



6.3.4英力士Bichlor復極式電解槽193



6.4各電解槽參數比較194



6.5離子膜電解槽技術發展194



6.5.1膜極距離子膜電解槽194



6.5.2氧陰極離子膜電解槽195



參考文獻196







7淡鹽水脫氯繫統197



7.1概述197



7.1.1遊離氯的產生197



7.1.2遊離氯的危害性及利用199



7.1.3鹽水脫氯的方法200



7.2鹽水脫氯原理200



7.2.1淡鹽水中相關物質的化學性質200



7.2.2脫氯原理201



7.2.3脫氯工藝數據203



7.3鹽水脫氯工藝方法204



7.3.1真空法脫氯204



7.3.2空氣吹除法209



7.3.3化學法脫氯211



7.4氯酸鹽分解213



7.4.1概述213



7.4.2消除氯酸鹽的有效途徑214



7.4.3氯酸鹽分解原理214



7.4.4氯酸鹽濃度控制方法215



7.4.5氯酸鹽分解條件的確定215



7.4.6工藝流程及主要設備217



7.4.7操作要點及工藝控制指標218



7.4.8正常開停車219



7.4.9異常情況的原因及處理方法219



7.5蒸汽機械再壓縮（MVR）淡鹽水濃縮工藝220



7.5.1MVR技術原理220



7.5.2MVR的優勢和特點220



7.5.3脫氯淡鹽水的特征221



7.5.4淡鹽水處理方案221



7.5.5MVR淡鹽水濃縮工藝過程221



7.5.6幾種淡鹽水處理全鹵制堿工藝經濟性對比225



參考文獻225







8鹽水硫酸根脫除繫統226



8.1硫酸根的危害和脫除原理226



8.1.1硫酸根的性質與危害226



8.1.2硫酸根脫除原理和方法226



8.2氯化鋇法脫除硫酸根227



8.3碳酸鋇法脫除硫酸根227



8.4氯化鈣法脫除硫酸根228



8.5冷凍法脫除硫酸根229



8.6膜法脫除硫酸根229



8.6.1膜法除硫酸根工藝230



8.6.2操作要點及注意事項230



8.6.3膜法與冷凍法結合工藝技術231



8.6.4膜法除硫酸根設計實例232



8.6.5膜法除硫酸根的工藝流程232



8.7各種硫酸根去除方法綜合對比和能耗分析235



8.7.1各種除硫酸根方法綜合對比235



8.7.2能耗分析235



參考文獻236







9離子膜法堿蒸發和固堿237



9.1離子膜法堿液蒸發原理與特點237



9.1.1離子膜法堿液蒸發原理237



9.1.2離子膜法電解堿液蒸發特性239



9.2離子膜法堿液蒸發工藝245



9.2.1升膜蒸發245



9.2.2降膜蒸發250



9.3蒸發效間換熱和餘熱利用256



9.3.1中間換熱256



9.3.2三效逆流工藝的蒸汽餘熱利用256



9.4離子膜法固堿生產原理與特點257



9.4.1原理257



9.4.2離子膜固堿蒸發生產方法257



9.5鍋式蒸發固堿258



9.5.1鍋式蒸發原理258



9.5.2工藝流程259



9.5.3工藝操作條件259



9.5.4主要消耗定額260



9.5.5正常操作及故障處理260



9.6連續降膜濃縮固堿261



9.6.1生產原理261



9.6.2工藝流程262



9.6.3主要工藝控制指標263



9.6.4常見故障處理263



9.7閃蒸濃縮264



9.7.1生產原理264



9.7.2工藝流程264



9.8載熱熔鹽和燃料265



9.8.1載熱熔鹽265



9.8.2燃料267



9.8.3載熱鹽工作原理268



9.8.4載熱鹽性能曲線269



9.9固堿成型工藝270



9.9.1桶堿270



9.9.2片堿270



9.9.3粒堿271



9.10固堿主要設備273



9.10.1終濃縮器273



9.10.2閃蒸濃縮器276



9.10.3熔鹽爐276



9.10.4片堿機277



9.10.5造粒裝置278



9.11蒸發技術發展279



9.11.1低能耗279



9.11.2高可靠性281



參考文獻283







10氯氫處理繫統284



10.1氯氣處理284



10.1.1概述284



10.1.2工藝原理284



10.1.3濕氯氣的冷卻287



10.1.4氯氣干燥289



10.1.5稀硫酸的濃縮和循環利用292



10.1.6氯氣壓縮輸送293



10.1.7氯氣緊急處理繫統298



10.2氫氣處理300



10.2.1概述300



10.2.2物料性質300



10.2.3氫氣的冷卻301



10.2.4氫氣壓縮輸送303



10.2.5氫氣干燥304



10.2.6各工藝比較305



10.2.7氫氣輸送安全305



參考文獻306







11氯化氫合成和純酸繫統307



11.1概述307



11.1.1氯化氫性質、用途及在工業中的地位308



11.1.2工藝原理311



11.1.3氯化氫合成工藝現狀及發展方向313



11.2生產工藝方法314



11.2.1三合一爐法315



11.2.2二合一爐法321



11.2.3鐵合成爐及膜式吸收法332



11.2.4四合一合成爐法338



11.2.5鹽酸脫吸法342



11.2.6副產蒸汽式合成爐346



11.3高純酸348



11.3.1高純酸的質量要求348



11.3.2高純酸的生產工藝348



11.3.3高純酸的儲藏和輸送348



11.4三合一合成爐的自動控制與儀表繫統349



11.4.1自動控制方案選擇349



11.4.2安全聯鎖352



11.4.3儀表選型和自動技術選擇353



11.4.4合成氯化氫比值控制和比值計算358



11.4.5儀表安裝和控制繫統投運366



11.4.6氯氣、氫氣自動配比應用366



參考文獻369







12液氯和三氯化氮處理370



12.1概述370



12.1.1液氯生產的基本原理370



12.1.2溫度和壓力的關繫370



12.1.3液化效率和傳熱370



12.2液氯生產工藝372



12.2.1低壓法工藝372



12.2.2中壓法工藝373



12.2.3高壓法工藝374



12.2.4工藝評述375



12.3液氯蒸發375



12.3.1概述375



12.3.2釜式蒸發器377



12.3.3盤管式蒸發器377



12.3.4列管式蒸發器378



12.3.5緩衝分離罐操作378



12.4液氯尾氣和三氯化氮的處理379



12.4.1三氯化氮的產生和危害379



12.4.2防止三氯化氮的累積380



12.4.3三氯化氮的處理382



12.4.4液氯尾氣的處理和次氯酸鈉382



12.5液氯的輸送、包裝和儲存382



12.5.1液氯的運輸382



12.5.2液氯的包裝384



12.5.3液氯的計量387



12.5.4液氯的儲運388



12.6液氯生產的安全389



12.6.1生產控制方法389



12.6.2液氯充裝390



12.6.3液氯鋼瓶的儲運391



12.6.4液氯槽車的儲運392



參考文獻393







13純水制備395



13.1概述395



13.2純水標準396



13.3原料水預處理396



13.3.1概述396



13.3.2機械雜質去除397



13.3.3結垢控制397



13.4純水制備工藝401



13.4.1離子交換工藝401



13.4.2電滲析工藝403



13.4.3反滲透工藝405



13.5純水制備設備406



13.5.1陰陽離子交換塔406



13.5.2電滲析器414



13.5.3反滲透器415



13.6純水制備工藝評述415



13.6.1離子交換工藝415



13.6.2電滲析工藝416



13.6.3反滲透工藝416



13.6.4組合工藝416



參考文獻417







14整流變電繫統418



14.1總述418



14.1.1氯堿工藝對整流供電的技術要求418



14.1.2氯堿整流技術的發展和現狀419



14.1.3氯堿企業的供電電壓等級和繫統接線方案421



14.1.4氯堿生產電負荷用電特點423



14.1.5氯堿整流技術指標與電解工藝條件參數的關繫423



14.2氯堿整流電路與整流設備425



14.2.1常用整流電路連接形式425



14.2.2整流繫統的主要設備426



14.2.3整流變壓器的技術特征427



14.2.4電化學用硅整流器428



14.2.5電解槽的極化整流器429



14.2.6整流裝置的監控繫統430



14.3氯堿整流裝置的設計選型433



14.3.1裝置的類別和結構形式433



14.3.2裝置基本電氣參數設計434



14.3.3整流櫃與離子膜電解槽的接線及配置方式435



14.4整流裝置調試及運行監控437



14.4.1整流與電解工藝DCS聯鎖保護的聯動調試437



14.4.2整流裝置運行操作程序438



參考文獻438







15儀表、控制和信息化繫統439



15.1概述439



15.1.1氯堿自動化與信息化繫統發展綜述439



15.1.2儀表繫統439



15.1.3控制繫統440



15.1.4信息化繫統441



15.2燒堿裝置控制室設計原則441



15.3燒堿裝置中安全儀表繫統(SIS/ESD)的應用443



15.3.1燒堿生產主要特點443



15.3.2燒堿生產安全控制繫統現狀及要求444



15.3.3燒堿過程安全儀表繫統（SIS/ESD）的設計方案445



15.3.4燒堿SIS/ESD相關儀表的選型446



15.3.5離子膜電解主要聯鎖條件和動作447



15.3.6國內氯堿企業SIS/ESD使用情況及展望448



15.4現代氯堿先進控制及主要工藝控制繫統449



15.4.1電解生產控制繫統449



15.4.2氯氣壓縮機的喘振預報及小能耗防喘振方案455



15.4.3鹽酸生產控制繫統458



15.5氯堿企業安全管控一體化信息集成繫統460



參考文獻463







16環保安全節能和總圖464



16.1概述464



16.2環境保護和循環經濟464



16.2.1環境保護的意義和目的464



16.2.2現代氯堿裝置污染源465



16.2.3污染源的治理措施468



16.2.4現代氯堿循環經濟472



16.3安全防護475



16.3.1安全防護的意義和目的475



16.3.2現代氯堿危害和危險源476



16.3.3危害和危險源的治理措施481



16.3.4職業病危害及其防護487



16.4節能496



16.4.1現代氯堿能源消耗和能流圖496



16.4.2節能潛力和技術496



16.4.3未來節能技術499



16.5總圖設計499



16.5.1總圖設計的意義和目的499



16.5.2總圖設計的基本原則和方法500



16.5.3現代氯堿總圖設計的特點和要求500



16.5.4影響總圖設計的因素以及解決對策502



16.5.5總圖設計在配電、建築以及結構防腐蝕方面的特點和要求504



16.5.6典型氯堿總圖範例507



16.6環境友好和社會責任 509



16.6.1環境友好型氯堿企業的意義和目的510



16.6.2環境友好型氯堿企業的標準和原則510



16.6.3建設環境友好型氯堿企業的方法511



16.6.4現代氯堿企業的社會責任511



參考文獻512







17設備腐蝕與防護513



17.1概述513



17.1.1氯堿工業防腐蝕的重要意義513



17.1.2氯堿工業防腐蝕的特點513



17.1.3腐蝕的定義、本質和分類514



17.2氯堿腐蝕理論517



17.2.1食鹽水溶液對金屬的腐蝕517



17.2.2雜散電流的腐蝕521



17.2.3氯、次氯酸鹽對金屬的腐蝕523



17.2.4酸的腐蝕526



17.2.5燒堿的腐蝕528



17.3主要材料的腐蝕形態和防腐532



17.3.1鈦的縫隙腐蝕532



17.3.2提高鈦耐腐蝕能力的主要方法533



17.3.3奧氏體不鏽鋼的應力腐蝕533



17.3.4非金屬的腐蝕535



17.4設備和管道腐蝕540



17.4.1鹽水繫統設備與管道腐蝕540



17.4.2電解繫統設備與管道腐蝕544



17.4.3鹽水脫氯繫統設備和管道腐蝕547



17.5離子膜法燒堿裝置的防腐蝕547



17.5.1對防腐蝕的要求548



17.5.2材料的要求和選擇548



17.6蒸發與固堿設備腐蝕551



17.6.1蒸發設備552



17.6.2膜式法固堿設備554



參考文獻554







18氯堿分析555



18.1概述555



18.2氯堿生產分析方法555



18.2.1容量分析555



18.2.2質量分析555



18.2.3儀器分析556



18.2.4在線分析556



18.3原輔材料分析556



18.4中間控制分析556



18.4.1鹽水中氯化鈉測定556



18.4.2鹽水中次氯酸鈉測定557



18.4.3鹽水中硫酸根測定558



18.4.4鹽水中遊離氯測定558



18.4.5鹽水中亞硫酸鈉測定559



18.4.6鹽水中鈣、鎂總量測定560



18.4.7鹽水中鈣測定560



18.4.8鹽水中氫氧化鈉和碳酸鈉測定561



18.4.9鹽水中懸浮固體物（SS）測定562



18.4.10鹽水中微量金屬離子測定562



18.4.11鹽水中無機銨測定563



18.4.12鹽水中總銨測定564



18.4.13鹽水中碘測定565



18.4.14鹽水中溴測定566



18.4.15鹽水中碘、溴測定（ICP法）567



18.4.16鹽水中有機物（總有機碳）測定（TOC法）567



18.4.17氯氣純度、氯內含氧、氯內含氫、氯化氫純度和氫氣純度測定（氣體分析法）568



18.4.18氯中含水量測定（電量法）568



18.4.19氯中三氯化氮測定（比色分析法）568



18.4.20氯內含氧、氫、氮、二氧化碳等雜質測定（氣相色譜法）570



18.4.21高純鹽酸總酸度測定570



18.4.22高純鹽酸中遊離氯測定571



18.5產品分析571



18.6安全分析571



18.6.1概述571



18.6.2動火分析572



18.6.3氧含量分析574



18.6.4有毒氣體分析575



18.7環保分析576



18.7.1水和廢水懸浮物測定576



18.7.2水和廢水餘氯測定577



18.7.3水和廢水氯化物測定579



18.7.4水和廢水化學需氧量測定581



18.7.5大氣環境中氯測定584



18.7.6大氣環境中氯化氫測定585



參考文獻587







附錄588



附錄1主要氯堿技術供應商名錄588



附錄2燒堿化學和終產品的樹狀圖590



附錄3氯產品樹狀圖591



附錄4氫化學和終產品樹狀圖592