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一、工藝流程簡介

燒堿目前以離子膜工藝為主。按流程順序分為一次鹽水、二次鹽水精制、電解、淡鹽水脫氯、Cl2處理、H2處理等工序。核心工序是二次鹽水精制和電解部分。

鹽水一次精制的主要目的是控制懸浮物(SS)與各種雜質離子的含量在要求的范圍內，為鹽水二次精制作準備。鹽水二次精制最主要部分是螯合樹脂塔，，使粗鹽水經過樹脂塔后除去二價陽離子。部分工藝在二次精制中鹽水進螯合樹脂塔之前設置碳素管或其它類型過濾器，以進一步降低鹽水中的懸浮物的含量。電解部分是燒堿制備流程的關鍵工序，符合電解要求指標的精制鹽水流經電解槽時，在一定直流電作用下，離子經離子交換膜的發生遷移，最終在陰極液相形成燒堿，陽極液相產生淡鹽水，陰極氣相生成H2，陽極氣相生成Cl2。

二、離子交換膜法電解制堿的主要生產流程

    精制的飽和食鹽水進入陽極室；純水（加入一定量的NaOH溶液）加入陰極室，通電后H2O在陰極表面放電生成H2，Na+則穿過離子膜由陽極室進入陰極室，此時陰極室導入的陰極液中含有NaOH；Cl－則在陽極表面放電生成Cl2。電解后的淡鹽水則從陽極室導出，經添加食鹽增加濃度后可循環利用。

陰極室注入純水而非NaCl溶液的原因是陰極室發生反應為2H++2e－=H2↑；而Na+則可透過離子膜到達陰極室生成NaOH溶液，但在電解開始時，為增強溶液導電性，同時又不引入新雜質，陰極室水中往往加入一定量NaOH溶液。

三、具體工藝流程 

鹽水精制單元

    工藝簡述：飽和粗鹽水加入精制反應劑，經過精制反應后加入絮凝劑進入澄清桶澄清，澄清鹽水經砂濾器粗濾后，再經α-纖維素預涂碳素管過濾器二次過濾，使鹽水中的懸浮物小于1×10－6，然后進入離子交換樹脂塔，進行二次精制，得到滿足離子膜電解槽運行要求的精制鹽水。其工藝流程簡圖如圖1所示。

 ① 一次鹽水精制 

     一次澄清鹽水的制備是氯堿生產工藝至關重要的工段，精制效果的好壞直接影響產品的質量和產量。

bc 精制原理

① 除鎂

鎂離子常以氯化物的形式存在于原鹽中，精制時向粗鹽水中加入燒堿溶液生成不溶性的氫氧化鎂沉淀。

反應方程式： MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl

離子反應方程式： Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓

為使反應完全，控制氫氧化鈉過量，本反應速度快幾乎瞬間完成，是本工藝中的前反應。

② 除鈣

鈣離子一般以氯化鈣和硫酸鈣的形式存在于原鹽中，精制時向粗鹽水中加入碳酸鈉溶液使生成不溶性的碳酸鈣沉淀，反應方程式：

         CaCl2+Na2C03=CaC03↓+2NaCl

         CaS04+Na2C03=CaC03↓+Na2S04

離子反應方程式：

         Ca2++CO32-=CaC03↓

為使反應完全，碳酸鈉一般控制過量，本反應速度較慢，反應速度受溫度影響較大，一般在50℃左右，在碳酸鈉過量情況下需半小時方能反應完全。

②二次鹽水精制

 離子膜法電解槽使用的高度選擇性離子交換膜要求入槽鹽水的鈣、鎂離子含量低于20wtppb，普通的化學精制法只能使鹽水中的鈣、鎂離子含量降到10wtppb左右。若使鈣、鎂離子含量降到20wtppb的水平，必須用螯合樹脂處理。

     二次鹽水精制的主要工藝設備是螯合樹脂塔，分二塔式和三塔式流程。塔的運行與再生處理及其周期性切換程序控制，可由程序控制器PLC實現，PLC與集散控制系統DCS可以實現數據通訊；也可以直接由DCS實現控制。伍迪公司采用的就是二塔式，其他公司采用三塔式流程。建議采用三塔式流程。 

2、電解單元

離子膜電解槽電解反應的基本原理：

      離子膜電解槽電解反應的基本原理是將電能轉換為化學能，將鹽水電解，生成NaOH、Cl2、H2，如圖20所示，在離子膜電解槽陽極室(圖示左側)，鹽水在離子膜電解槽中電離成Na+和Cl－，其中Na+在電荷作用下，通過具有選擇性的陽離子膜遷移到陰極室(圖示右側)，留下的Cl－在陽極電解作用下生成氯氣。陰極室內的H2O電離成為H+和OH－，其中OH－被具有選擇性的陽離子擋在陰極室與從陽極室過來的Na+結合成為產物NaOH，H+在陰極電解作用下生成氫氣。

電解流程：

    由二次鹽水精制工序送來的精制鹽水，通過鹽水高位槽，進入電解槽的陽極液進料總管。其流量由每個電解槽的自調閥來控制，以保證陽極液的濃度達到規定值。進槽值由送入每臺電解槽的直流電流進行串級控制。  

     濃度31%的高純鹽酸用來中和從陰極室通過離子膜滲透到陽極室的OH-離子，鹽酸經過自動調節與陽極液一起送入陽極室。  

精制鹽水在陽極室中進行電解，產生氯氣，同時NaCL濃度降低。電解槽進、出口之間的NaCL分解率為約50%。  

每個陽極室都有兩個撓性軟管，一個連接進料總管，另一個連接出料總管。電解后產生的氯氣和淡鹽水混合物通過軟管匯集排入陽極液總管，并在總管中進行氣體和液體分離。  

    氯氣在氯氣總管中進行匯集后送入淡鹽水儲槽頂部。在此，氯氣中的水分被分離并滴落，然后氯氣被送往界外。氯氣壓力由自調閥控制。  

淡鹽水送入淡鹽水儲槽底部，然后用淡鹽水循環泵一部分經液位自調控制送往脫氯工序；另一部分送往電解槽，進槽淡鹽水流量由自動控制。  

    陰極液在陰極室電解產生氫氣和燒堿，堿液進入陰極液循環槽，通過陰極液循環泵一部分經陰極液冷卻器進入堿高位槽后，進入電槽，這部分電解液進槽前加純水稀釋，純水量自調由直流電和堿串級控制；另一部分電解液經液位自調控制送入堿冷卻器冷卻至約45℃后送往堿儲槽，然后送往罐區。  

氫氣在陰極液出口總管中分離，并在氫氣主管線中進行匯集后，送到堿液循環槽頂部。氫氣中的水分被分離并滴落，然后氫氣送往界外。氫氣壓力由自調閥控制，與氯氣壓力串級控制，使氫氣和氯氣之間壓差保持在設定范圍內（5KPa）。 

離子膜電解裝置電解循環的工藝流程

為了保證離子膜電解槽的陰極室和陽極室能在一個合適穩定的工藝邊界條件下運行，以及獲得最佳的電流效率，無論是強制循環工藝，還是自然循環工藝，通常設計采用陽極循環系統和陰極循環系統來實現各自的工藝邊界條件。以下用自然循環工藝(北化機電解槽系統)為例詳述之。

     離子膜電解裝置電解循環的工藝流程包括陽極循環和陰極循環。