氯碱工业发展概述

氯碱工业发展概述

段小霞

青海省工业职业技术学校，青海 西宁 810000

摘要：氯碱工业是生产烧碱、氯气和氢气及其衍生物系列产品的基本化学工业，它不仅为化学工业提供原料，而且其产品广泛用于各行业，对国民经济具有重要作用。通过蒸发操作的几种工艺流程比较，对各种流程进行过程原理分析，考虑水、电、汽等能源消耗以及原料的供给和运输费用等情况。结合某地区的自然条件及化工厂的工艺参数，对该地区年产1万吨100%氢氧化钠蒸发工段进行核算,将含10.2%的氢氧化钠的饱和食盐水，蒸发至42.0%的成品碱,以满足该地区对氯碱产品的需要。 关键词：氯碱；电；蒸发；工艺参数 中图分类号：F426.71 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)04-0065-02

1 概述

氯碱工业属于基本化工原料工业，氯碱工业及其相关产品涉及国民经济和人民生活的诸多领域，除应用于化学工业本身外，在轻工、纺织、石油化工、有色冶金和公用事业等领域也均有很大用途。氯碱工业的主要产品——烧碱、氯气、氢气还被广泛应用于医药、冶金、电力、国防、军工、建材和食品加工等工业部门，耗碱和耗氯产品，已达数千种。据测算，每万吨氯碱可创造5—7亿元工业产值。发展氯碱工业，是相关产业部门的迫切愿望，其发展水平，在一定程度上反应出一个国家国民经济的发展程度。

电解食盐水溶液生产氯碱的同时，可联产氯气和氢气，而氯气又可进一步加工成盐酸、聚氯乙烯、氯溶液、氯烃、农药等，这一工业部门通常称为氯碱工业，它是现代电化学工业中规模最大的部门之一，在国民经济中占有相当重要的地位。

烧碱有两种生产方法：一种是化学法或称苛化法，另一种是电解法。

1.1 苛化法生产烧碱

烧碱的生产具有悠久的历史，早在中世纪人们就发现了存在于盐湖中的纯碱，后来发明了以纯碱水溶液与石灰乳为原料，通过苛化反应生成烧碱的方法即苛化法。在19世纪末电解法出现之前，苛化法一直是世界上生产烧碱的主要方法。电解法在原料利用和能量消耗上的优势， 迅速替代苛化法成为烧碱生产的主要方法。至今，在世界发达国家中已基本无苛化法生产烧碱，在我国苛化法的烧碱产量大约占总产量的2%，世界烧碱产量中它所占的比例更低。

1.2 电解法及发展概况

根据电解槽结构、电极材料和隔膜材料的区别，电解法又分为：隔膜法、水银法和离子交换膜法。1807年英国人Davy最早开始电解食盐的研究，由于各种原因直到1867年德国人Siemems研究成功直流发电机后，工业化电解食盐水溶液制烧碱才得以实现。隔膜法于1890年在德国首先出现，随后1892年水银法电解槽在美国取得专利。电解食盐工业生产遇到的首要难题就是如何将阳极产生的氯气与阴极产生的氢气和氢氧化钠分开，不致发生混合爆炸和生成次氯酸钠的副反应，以上两种方法都成功的解决了这一难题。

上述两种方法奠定了不同的烧碱生产工艺基础，并一直沿用至今。直到20世纪50年代，在有机高分子材料研究进展的推动下，电解法制碱技术引进高分子材料开始研究离子交换膜（简称离子膜）法电解制碱技术。与隔膜法和水银法相比，离子膜法具有能耗低、产品质量高、装置占地面积大、生产能力大及能适应电流波动大等优点。

2 氯碱工业的特点 2.1 原料易得

电解法制碱所用的食盐为工业原盐，可以是食盐、湖盐和井盐，也可直接采用卤水。所以原料来源广，价格便宜。

2.2 能源消耗大

其用电量仅次于电解法生产铝，美国氯碱工业用电量约占总发电量的2%。而目前国内的生产能力水平为：隔膜法每生产1t100%的烧碱需耗电约2580度，蒸汽5t，总能耗折合

标准煤约为1.815t。所以采用新技术，提高电解槽的电能效率和碱液蒸发时的热能利用率，降低烧碱生产的电耗和蒸汽消耗，始终是氯碱生产企业的核心技术工作。

2.3 氯与碱的平衡

电解食盐水溶液时，按固定质量比例（NaOH:Cl2=1:0.885），同时产出烧碱和氯气两种产品。在一个国家或地区，烧碱和氯气的需求量不一定符合这一比例，从而出现氯碱工业中烧碱和氯气的供需平衡问题。一般而言，在发展中国家的工业发展初期氯气用量较少，氯气的储存和运输困难，所以通常以氯气需求量来决定烧碱产量，而易出现烧碱短缺现象；而在石油化工和基本有机原料发展较快的发达国家，因氯气用量较大，而出现烧碱过剩。这一矛盾通过国家或地区间的贸易手段求得缓解，但烧碱与氯气的平衡始终是氯碱工业发展中的一个固定矛盾。

2.4 腐蚀和污染严重

氯碱工业的主要产品烧碱和氯气等具有强腐蚀性，生产过程中使用的原材料如石棉、汞等，以及所产生的含氯废气等都会对环境造成污染。防止腐蚀和三废处理也一直是氯碱工业的努力方向。

3 氯碱工业发展概况

氯碱工业是基本化学工业之一，它的产品烧碱和氯气在国民经济中占有重要地位，广泛用于纺织工业、轻工业、冶金和有色冶金工业、化学工业和石油化学工业等部门。

电解食盐水溶液生产氯碱的同时，可联产氯气和氢气，而氯气又可进一步加工成盐酸、聚氯乙烯、氯溶液、氯烃、农药等，这一工业部门通常称为氯碱工业，它是现代电化学工业中规模最大的部门之一，在国民经济中占有相当重要的地位。

氯碱工业是耗盐大户，应把节约原盐资源放在降低物耗的首位。“十一五”期间应通过采用先进工艺技术和调整产品结构降低盐耗，离子膜法制烧碱比隔膜法制碱耗盐节约100kg；生产42%隔膜制碱比生产30%隔膜制碱耗盐可节约0.119 2吨，若生产50%隔膜制碱比30%隔膜制碱耗盐可节约一百五十公斤。因地制宜调整用盐结构，走盐化一体化道路，如安徽省岩盐储量17亿吨，其大型盐化一体化工程规划到2015年将建成144万吨/年电石，80万吨/年烧碱、100万吨/年 PVC等的盐化工生产基地。促进了氯碱工业用盐多样化，也提高了资源的利用率。氯碱生产中每生产1吨烧碱副产0.025吨氢气，目前不少中小型氯碱厂还没有很好的耗氢产品，多数厂只生产部分盐酸，有的则随意放空，白白浪费掉，故氢气的平均利用率仅百分之六十左右。廉价优质的氢能资源是十分宝贵的，近些年来加氢化工产品、医药试剂达百余种。氯碱行业副产氢气主要用于合成盐酸、电石乙炔法PVC和氯丁橡胶的生产。其他耗氢产品及其衍生产品非常多，主要有白炭黑、多晶硅、环己烷、环己醇、环己酮、尼龙1010、四氢呋喃和硝基苯加氢制苯胺、蒽醌催化氢化再经氧化制双氧水、葡萄糖高压催化加氢制山梨醇、硝基苯相转移催化法(FTC法)加氢制对氨基苯酯、苯经加氢制环己烷再经氧化等反应制己内酰胺等多种高附加值（下转第 67 页）

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探究欲望是极其有益的。所以我经常在教学中穿插一些生活中与学科有关的实验,这样就可以使学生密切地将所学知识与社会生活联系起来,感到学习更有趣,更有用。

例如在学习“光的折射”时,我在一个较深的水槽里装满水,水中放了一些橡胶小鱼,我让一位同学通过一个直径十厘米左右的圆筒往水面看,并用“鱼叉”刺水里的橡胶小鱼,同时,通过实物投影把这位同学做实验的情景显示给全班同学看,观看的同学会发现叉鱼的同学总是刺中鱼的上方。我于是引导同学们回忆“到游泳池游泳时,站在岸边,看到清澈见底、深不过齐腰的池水,不会游泳的人千万不要冒险下去,因为水实际上的深度比看起来深多了。”这些都是光的折射引起的,通过这样的例子,加深学生的印象,引起他们的兴趣。同时在教学中我还利用所学的物理知识矫正学生在日常生活中形成的“观念性”错误问题。学生在日常生活中碰到许多物理现象,单凭日常的观察和直觉的经验理解,容易形成一些与正确的物理概念不相容的错误观念。教师应了解学生的误区,然后采取先破后立的方法――先通过实验推理排除错误的观念,后建立起正确的观念。例如:为了纠正部分学生认为“重的物体一定下落得的更快”这一错误的观念,先让学生将一个一元硬币和一张16开的白纸一起从同一高度下落,结果较重的硬币下落得更快;然后把一元的硬币粘在16开的白纸上,再让单个的硬币与粘有硬币的白纸一起从同一高度一同下落,结果还是硬币下落得更快。又例如很多学生认为木块在水中受到的浮力比铁块大,针对这个问题,教师可以提出以下问题“在水中行驶的潜水艇受到的浮力比在水面漂浮的小木块受到的浮力小吗?”这样,通过实际中的实验,因势利导,结合实际进行矫正,使学生认识到:只凭生活经验得到的“理论”不能成为科学。

7 通过例题、习题创设问题情景，深化主题

在例题教学中要求学生根据自己对具体的物理过程，物理问题的理解，充分运用已有的知识和经验，结合有关的知识，规律，独立的创造性地进行分析、判断、思考和探索解题方法。然后在教师的指导下，通过分析讨论和归纳总结，对物理题中的物理思想、物理方法进行提炼、升华、学习和汲取例题中的物理精神，它能最大限度的锻炼学生的创新意识和创新能力。

8 充实课外活动 ，给学生以成功的喜悦

课外科技活动是丰富学生精神生活、扩大视野、陶冶情操、激励创新的有效阵地。它为创造性思维能力的形成，提供了良好的智力营养及良好的情绪和环境。学生在这种活动中，可以不受教材范围和教师倾向的束缚，独立地、自主地发展。因此，课外活动要讲究内容的丰富、新颖，形式的多样，方法的灵活，如举办“鸡蛋碰地球”的比赛，用什么办法使鸡蛋从六楼扔下不破碎，从而发动学生进行小发明、小制作、小创造。通过小制作和小实验等物理实践活动，给学生提供了更多的动手、动脑和自我发展的机会，能充分挖掘学生潜在的创新素养，不断提高学生知识的应用能力，还能

（上接第 65 页） 的氢产品和耗氢产品。大力开发耗氢产品前景广阔，既可提高氢气的利用率，实现氯碱工业中碱、氯、氢平衡，又可大大提高企业经济效益。

参考文献

[1]于慧梅, 郑卓. 蒸发碱损失的原因及对策[J]. 中国氯

发展学生的个性、特长和创新技能。

9 运用为本，实践探究固基础

知识源于实践而又回归实践.我们将所有知识熟记于心就是为了最后能够于生活有用.我们引用一百个例子也不如一次切切实实的实践运用.因此，初中物理知识在经过一阶段的理论教学之后，一定要将部分学习转到实践中去，让学生在现实中体悟知识的内涵并能够开始运用.在实践中，教师首先应该注重探究内容与知识学习的相关性，切记浮夸无用的走过场，让其确实利于学生的技能锻炼；其次，实践活动的形式也是初中物理教学运用所要考虑的一个问题，初中物理教学利用实践探究应当充分考虑活动形式的组织性是否健全，是否具有可操作性；再次，教师还应考虑实践的时机是否成熟，不可为了实践而盲目实践，造成事倍功半的负效课堂。

例如笔者在教学“电路”这部分知识时，开展了“最佳电工”的实践探究活动：这个活动由三名学生分为一组，其中一名学生负责电路的设计，该名学生需要利用手头的电源、导线、用电器、电键等东西进行电路设计，所设计电路越复杂越好.之后第二名学生负责将设计好的电路进行两处“破坏”，进行的“破坏”越隐蔽，越不容易被发现为佳.最后第三名学生要对电路“故障”进行排查，修复第二名学生所造成的“破坏”.一轮过后，小组成员互换角色，继续进行实践活动.整个过程都渗透着学生的实践活动，而且每一个学生都能在电路设计、破坏和排查中大展手脚，充分体验电路设计的每一个细小环节，有趣又深具意义.自由度高、个性彰显、创新轻松、自由的环境能够促进学生打开物理探究的心扉，接受外界一切优秀事物的滋养和渗透，从而萌生创造意识的火花.“自由学习”理论也多角度地论证了自由度较高的平台对于学生思维开拓的重要性.初中物理课程有较大的学生发挥空间，十分适宜开展自由学习教学.作为初中物理教学创新的重要尝试，笔者认为要有效开展自由学习教学，具体可以从营造自由学习环境、提供自由学习资源、建立自由学习小组、进行自我评价等几个方面着手，彰显学生个性，促进学生创造.

10 总结

总之，物理教学不但要传授知识，更重要的是指导学生进行思考，启迪学生的创造思维，培养学生的创造性思维能力。在教学实践中，只要我们努力探索、勇于革新，把学习与创造、模仿与创新、理性与幻想有机地结合起来，就一定能有效地开发学生的创造潜能，培养学生的创造性思维能力。

参考文献

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