(精品)氯碱生产.ppt

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1、专题专题2 2 从自然资源到化学品从自然资源到化学品化学与技术化学与技术第二单元第二单元 氯碱生产氯碱生产 复习复习天台中学化学组天台中学化学组 洪照霞洪照霞化工工艺工作程序化工工艺工作程序（用途）（用途）（原原理理、注注意意点点、原原料料、设设备备）新产品开发（老产品改进）设计调研新产品开发（老产品改进）设计调研方案讨论、工艺路线设计方案讨论、工艺路线设计工艺试验、小批量生产后总结、整顿工艺试验、小批量生产后总结、整顿大批量生产、总结大批量生产、总结科技的发展科技的发展 概括整合概括整合 氯碱工业产品的用途氯碱工业产品的用途氯碱工业原理氯碱工业原理请以最快的速度写出：请以最快的速度写出：1

2、1、用惰性电极、用惰性电极电解熔融氯化钠的化学方程式。电解熔融氯化钠的化学方程式。2 2、用惰性电极电解氯化钠溶液的化学方程式和、用惰性电极电解氯化钠溶液的化学方程式和电极方程式。电极方程式。试一试试一试阴极：阴极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2阳极：阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2 2NaCl+2H 2NaCl+2H2 2O O 2NaOH+Cl2NaOH+Cl2 2+H+H2 2 通电通电2NaCl 2Na+Cl2NaCl 2Na+Cl2 2 通电通电1 1、2 2、阳极阳极（氧化反应）：（氧化反应）：活泼阳极活泼阳极S S2 2 I I Br Br ClCl OH

3、OH 含氧酸根含氧酸根 F F 阴阴极极（还还原原反反应应）：AgAgHgHg2 2 FeFe3 3CuCu2 2HHPbPb2 2SnSn2 2FeFe2 2ZnZn2 2（H H）AlAl3 3MgMg2 2NaNaCaCa2 2KK。电解时两极上微粒的放电顺序电解时两极上微粒的放电顺序NaCl+HNaCl+H2 2O O N NaClOaClO+H+H2 2 通电通电 交流与讨论交流与讨论：1 1、家庭家庭消毒水的制备消毒水的制备饱和食饱和食盐水盐水+氯碱工业的目的是要制取氯碱工业的目的是要制取H H2 2、ClCl2 2和和NaOHNaOH，所以要尽可，所以要尽可能的能的避免避免产物之

4、间的反应。产物之间的反应。交流与讨论交流与讨论 某化学课外学习小组设计电解饱和食某化学课外学习小组设计电解饱和食盐水的简易装置见右图盐水的简易装置见右图，请思考请思考。5 5、该实验装置适用于工业上大规模生产吗？、该实验装置适用于工业上大规模生产吗？1 1、碳棒及蛋壳表面的铁丝分别发、碳棒及蛋壳表面的铁丝分别发生什么反应？如何检验阳极产物？生什么反应？如何检验阳极产物？3 3、蛋壳在该实验中起什么作用？、蛋壳在该实验中起什么作用？2 2、电解一段时间后，往蛋壳内外、电解一段时间后，往蛋壳内外的溶液中分别加几滴酚酞溶液，的溶液中分别加几滴酚酞溶液，应该有什么现象？应该有什么现象？4 4、用用海盐

5、海盐做该实验的时候，在蛋壳做该实验的时候，在蛋壳外的溶液中出现了外的溶液中出现了白色沉淀白色沉淀，这，这是什么？为什么会产生？是什么？为什么会产生？氯碱工艺过程氯碱工艺过程隔膜电解法隔膜电解法简单构造：简单构造：阳极：石墨碳棒阳极：石墨碳棒 阴极：铁丝网阴极：铁丝网 石棉隔膜：石棉隔膜：能阻止气体通过，但能阻止气体通过，但 不能阻止水分子和离子通过。不能阻止水分子和离子通过。1 1、生产的主体设备：、生产的主体设备：石棉隔膜电解槽石棉隔膜电解槽2 2、原理、原理阴极：阴极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2阳极：阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 22NaCl+2H2NaCl+2

6、H2 2O O 2NaOH+Cl2NaOH+Cl2 2+H+H2 2 通电通电 氯碱工艺过程氯碱工艺过程隔膜电解法隔膜电解法 1 1、生产的主体设备、生产的主体设备：石棉隔膜电解槽石棉隔膜电解槽3 3、添加原料、添加原料阳极区：阳极区：A A（饱和食盐水）（饱和食盐水）投资多、能耗较高，产品烧碱投资多、能耗较高，产品烧碱中会含有杂质食盐。中会含有杂质食盐。5 5、缺点、缺点2 2、原理、原理4 4、产品、产品阳极区：阳极区：阴极区：阴极区：B B（ClCl2 2）C C（H H2 2）、）、D D（NaOHNaOH、NaClNaCl溶液）溶液）氯碱工艺过程氯碱工艺过程隔膜电解法隔膜电解法流程图

7、流程图氢氧化钠和氢氧化钠和氯化钠溶液氯化钠溶液氢氧化钠氢氧化钠氯化钠氯化钠其它其它 水银电解法水银电解法基本原理：基本原理：解汞槽：解汞槽：2Na+2H2Na+2H2 2O=2NaOH+HO=2NaOH+H2 2 电解槽：阴极：电解槽：阴极：2Na2Na+2e+2e-=2Na =2Na 阳极：阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2污染优点：制得的优点：制得的碱液浓度高，碱液浓度高，质量好，成本质量好，成本低！低！拓展视野拓展视野 感受车间感受车间离子膜电解车间离子膜电解车间 氯碱工艺过程氯碱工艺过程离子膜电解法离子膜电解法 1 1、主体设备：、主体设备：离子膜电解槽离子膜电解槽 简

8、单构造：简单构造：阳极：金属钛网阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物涂钛钌氧化物)阴极：碳钢网阴极：碳钢网(有镍涂层有镍涂层)阳离子交换膜：只允许阳离子交换膜：只允许阳离子阳离子通通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。(1)(1)防止防止ClCl2 2和和H H2 2混合而引起爆炸；混合而引起爆炸；(2)(2)避免避免ClCl2 2与与NaOHNaOH反应生成反应生成NaClONaClO，影响，影响NaOHNaOH的产量；的产量；(3)(3)2 2、阳、阳离子交换膜的作用离子交换膜的作用：避免避免ClCl-近入阴极区导致制得的近入阴极区导致制得的NaOHNaOH不纯。不纯。

9、氯碱工艺过程氯碱工艺过程离子膜电解法离子膜电解法6 6、优点：、优点：投资费用、能耗、污染都较低，产品质量较好。投资费用、能耗、污染都较低，产品质量较好。5 5、添加物质：、添加物质：饱和食盐水、稀饱和食盐水、稀NaOHNaOH溶液溶液 4 4、产品：、产品：H H2 2 、ClCl2 2 、NaOHNaOH溶液溶液3 3、基本原理：、基本原理：阴极：阴极：2H2H+2e+2e-=H=H2 2阳极：阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 22NaCl+2H2NaCl+2H2 2O O 2NaOH+Cl2NaOH+Cl2 2+H+H2 2 通电通电 时讯快递时讯快递氧阴极低槽电压离子膜氧

10、阴极低槽电压离子膜法电解制烧碱技术法电解制烧碱技术 20092009年年7 7月月3 3日，日，“氧阴极低槽电压离子膜法电氧阴极低槽电压离子膜法电解制烧碱技术解制烧碱技术”在北京通过可行性论证。在北京通过可行性论证。项目在小试技术的基础之上，开发纳米碳材项目在小试技术的基础之上，开发纳米碳材料料/金属纳米粒子复合催化剂等电极材料，并将制金属纳米粒子复合催化剂等电极材料，并将制备的氧阴极电极应用于氯碱工业的核心装备备的氧阴极电极应用于氯碱工业的核心装备-离子离子膜电解槽中，从而达到大幅度降低能耗的目的，膜电解槽中，从而达到大幅度降低能耗的目的，该技术对发挥科技支撑作用，提升我国氯碱工业该技术对发

11、挥科技支撑作用，提升我国氯碱工业的装备技术水平、推动氯碱工业节能减排、实现的装备技术水平、推动氯碱工业节能减排、实现石油化工行业振兴具有重要意义。石油化工行业振兴具有重要意义。课堂反思课堂反思通过对氯碱生产中不同工艺的学习，你有通过对氯碱生产中不同工艺的学习，你有哪些感想？哪些感想？以后若让你去设计一个工艺流程，你会尽以后若让你去设计一个工艺流程，你会尽可能的朝怎样的方向去设计？可能的朝怎样的方向去设计？“膜膜”的总汇的总汇你能总结一下中学阶段所学过的膜吗你能总结一下中学阶段所学过的膜吗?渗析实验渗析实验半透膜半透膜海水淡化海水淡化半透膜（反渗透法）半透膜（反渗透法）海水淡化海水淡化阴、阳离子

12、交换膜（电渗法）阴、阳离子交换膜（电渗法）氯碱工业氯碱工业石棉隔膜（石棉隔膜电解槽）石棉隔膜（石棉隔膜电解槽）氯碱工业氯碱工业阳离子交换膜（离子交换膜电解槽）阳离子交换膜（离子交换膜电解槽）（2 2）原料粗盐中常含有泥沙和）原料粗盐中常含有泥沙和CaCa2 2、MgMg2 2、FeFe3 3、SOSO4 42 2等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为水过滤后，还要加入的试剂分别为NaNa2 2COCO3 3、HClHCl（盐酸（盐酸）BaClBaCl2 2，这，这3 3种试剂添加的合理顺序是种试剂添加的

13、合理顺序是 （填序（填序号）；号）；（0909年宁夏自选模块年宁夏自选模块化学与技术化学与技术）请回答氯碱的如下问题：请回答氯碱的如下问题：（1 1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k k（质（质量比）生成的产品。理论上量比）生成的产品。理论上k k （要求计（要求计算表达式和结果）；算表达式和结果）；k k=M M(Cl(Cl2 2)/2)/2 M M(NaOH)(NaOH)=71/80=71/80=1:1.13=1:1.13或或0.890.89（3 3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池

14、与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能艺可以节（电）能3030以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。通过。图中图中X X、Y Y分别是分别是 、（填化学式），分析比较图示中氢（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数氧化钠质量分数a a与与b b的大小的大小 ；分别写出燃料电池分别写出燃料电池B B中正极、负极上发生的电极反应中正极、负极上发生的电极反应正极：正极：；负极：负极：；这样设计的主要节（电）能之处在于（写出

15、这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2 2处）处）、。（0909年宁夏自选模块年宁夏自选模块化学与技术化学与技术）ClCl2 2H H2 2a a小于小于b bO O2 2+4e+4e-+2H+2H2 2O O4OH4OH-2H2H2 24e4e-+4OH+4OH-4H4H2 2O O燃料电池可以补充电解池消耗的电能燃料电池可以补充电解池消耗的电能；提高产出碱液的浓度提高产出碱液的浓度；降低能耗等降低能耗等.负负正正H H2 2ClCl2 2 用碳棒作阴极，铁棒作阳极，电解用碳棒作阴极，铁棒作阳极，电解NaNa2 2SOSO4 4溶溶液，请写出电极反应式，并描述实验现象。液，请写出电极反应式

16、，并描述实验现象。学以致用学以致用变式变式1 1：实验器材自选，能否通过电解实验器材自选，能否通过电解NaNa2 2SOSO4 4溶溶液，分别得到液，分别得到H H2 2SOSO4 4和和NaOHNaOH？请设计。？请设计。阴离子阴离子交换膜交换膜O O2 2H H2 2NaNa+阳离子阳离子交换膜交换膜NaNa2 2SOSO4 4SOSO4 42-2-练一练练一练 某混合溶液中，只含有两种溶质某混合溶液中，只含有两种溶质NaClNaCl、H H2 2SOSO4 4，且，且n(NaCl):n(Hn(NaCl):n(H2 2SOSO4 4)=3)=3：1 1。若以石墨。若以石墨电极电解该溶液，下

17、列推断中不正确的是电极电解该溶液，下列推断中不正确的是A A、阴极产物为、阴极产物为H H2 2B B、阳极先析出、阳极先析出ClCl2 2，后析出，后析出O O2 2C C、电解液的、电解液的PHPH不断增大，最终大于不断增大，最终大于7 7D D、整个电解的过程实质是先电解、整个电解的过程实质是先电解HClHCl溶液再溶液再电解水电解水D 氯碱工业的原料氯碱工业的原料海盐的除杂海盐的除杂2.2.试设计一个合理的顺序除杂。试设计一个合理的顺序除杂。1.1.海盐中含有泥沙、海盐中含有泥沙、CaCa2+2+、MgMg2+2+、FeFe3+3+、SOSO4 42-2-等杂质离子，在电解生产过程中会等杂质离子，在电解生产过程中会产生哪些影响产生哪些影响?交流与讨论：交流与讨论：