基本介紹
生產原理,產品,原料,氯鹼工業,準入條件,片鹼,質量標準,產品用途,生產方法,安全防護,
生產原理
1.隔膜法
隔膜電解法以多孔隔膜將陽極區和陰極區分隔，避免了兩極產物的混合。隔膜電解法的原理如圖2所示。飽和鹽水由陽極區加入，陰極區生成的鹼及未分解的鹽水則不斷流出。通過適當調節鹽水流量，可使陽極區液面高於陰極區液面，從而產生一定的靜壓差，使陽極液透過隔膜流向陰極室，其流向恰與陰極區OH一向陽極區的電遷及擴散方向相反，從而大大減少進入陽極區的OH一數量，抑制析氧反應及其他副反應的發生，陽極效率提高到90%以上。而陰極區由於OH一流失減少，鹼液質量濃度可提高到100～140g/L。
圖2隔膜電解法
氯化鈉溶液存在以下兩種電離方程：
NaCl =Na+ + Cl-
H2O= （可逆）H+ + OH-
所以，食鹽水中含有Na+ 、H+ 、Cl- 和OH- 四種離子。當接通電源後，在電場的作用下，帶負電的Cl-和 OH- 移向陽極，帶正電的Na+和H+移向陰極，在這種條件下，電極上發生如下反應：
在陽極 2Cl - － 2e= Cl 2 ↑
在陰極 2H + + 2e=H 2 ↑
即在陽極室放出 Cl 2 ，陰極室放出 H 2。由於陰極上有隔膜，而且陽極室的液位比陰極室高，所以可以阻止 H 2 跟 Cl 2 混合，以免引起爆炸。由於H+不斷放電，破壞了水的電離平衡，促使水不斷電離，造成溶液中 OH - 的富集。這樣在陰極室就形成了NaOH溶液，它從陰極室底部流出。電解食鹽水的總反應可以表示如下：
2NaCl+2H2O= 2NaOH+H 2 ↑+ Cl 2 ↑
用這種方法生產的鹼液比較稀，其中含有多量未電解的NaCl，需要經過分離、濃縮，才能得到固態NaOH。
以上這種石棉隔膜由於電耗高，污染嚴重，現在已被氯鹼行業摒棄，代之以新型的離子交換膜，介紹如下：
2、離子交換膜法
如圖1，在這種電解槽中，用陽離子交換膜把陽極室和陰極室隔開。陽離子交換膜跟石棉絨膜不同，它具有選擇透過性。它只讓Na + 帶著少量水分子透過，其它離子難以透過。電解時從電解槽的下部往陽極室注入經過嚴格精製的 NaCl溶液，往陰極室注入水。在陽極室中Cl - 放電，生成 C1 2 ，從電解槽頂部放出，同時 Na + 帶著少量水分子透過陽離子交換膜流向陰極室。在陰極室中 H + 放電，生成 H 2 ，也從電解槽頂部放出。但是剩餘的 OH - 由於受陽離子交換膜的阻隔，不能移向陽極室，這樣就在陰極室里逐漸富集，形成了 NaOH溶液。隨著電解的進行，不斷往陽極室里注入精製食鹽水，以補充NaCl的消耗；不斷往陰極室里注入水，以補充水的消耗和調節產品NaOH的濃度。所得的鹼液從陰極室上部導出。因為陽離子交換膜能阻止Cl - 通過，所以陰極室生成的NaOH溶液中含NaCl雜質很少。用這種方法製得的產品比用隔膜法電解生產的產品濃度大，純度高，而且能耗也低，所以它是目前最先進的生產氯鹼的工藝。
產品
1.32%氫氧化鈉
2.50%氫氧化鈉
3.固體氫氧化鈉（片鹼）
4.高純鹽酸
5.工業鹽酸
6.次氯酸鈉
7.氯氣、液氯（液態氯氣）
8.PVC（聚氯乙烯樹脂，氯鹼工業一般都伴隨PVC樹脂）
9.氫氣
原料
1.工業鹽
2.電石（也叫煤石，對於電石法生產PVC而言）
3.氯乙烯單體（VCM單體，對於石油法提取單體生產PVC而言）
4.其他聚合助劑
氯鹼工業
中國的氯鹼工業主要採用隔膜法和離子膜交換法兩種生產工藝。氯鹼工業的主要產品包括燒鹼、聚氯乙烯（PVC）、氯氣、氫氣等。氯鹼產品主要用於製造有機化學品、造紙、肥皂、玻璃、化纖、塑膠等領域。
近年來，中國氯鹼工業迅速發展，原有氯鹼企業紛紛擴大了生產能力，一些新的企業也相繼投產，產能快速提升，氯鹼工業呈現出加速向規模化，高技術含量方面發展的態勢。中國氯鹼工業在產能迅速提升的同時，技術也獲得了長足發展，規模化裝置增多，裝置技術水平提高，中國氯鹼工業呈規模化、高技術化發展態勢。
準入條件
中華人民共和國國家發展和改革委員會公告2007年第74號
為遏制氯鹼行業盲目擴張趨勢，促進產業結構升級，規範行業發展，依據國家有關法律法規和產業政策要求，我委會同有關部門制定了《氯鹼（燒鹼、聚氯乙烯）行業準入條件》，現予以公告。
各有關部門在對氯鹼生產建設項目進行投資管理、土地供應、環境評估、信貸融資、電力供給等工作中要以本準入條件為依據。
附屬檔案：氯鹼（燒鹼、聚氯乙烯）行業準入條件
中華人民共和國國家發展和改革委員會
二〇〇七年十一月二日
附屬檔案：
氯鹼（燒鹼、聚氯乙烯）行業準入條件
為促進氯鹼行業穩定健康發展，防止低水平重複建設，提高行業綜合競爭力，依據國家有關法律法規和產業政策，按照“最佳化布局、有序發展、調整結構、節約能源、保護環境、安全生產、技術進步”的可持續發展原則，對氯鹼（燒鹼、聚氯乙烯）行業提出以下準入條件。
一、產業布局
（一）新建氯鹼生產企業應靠近資源、能源產地，有較好的環保、運輸條件，並符合本地區氯鹼行業發展和土地利用總體規劃。除搬遷企業外，東部地區原則上不再新建電石法聚氯乙烯項目和與其相配套的燒鹼項目。
（二）在國務院、國家有關部門和省（自治區、直轄市）人民政府規定的風景名勝區、自然保護區、飲用水源保護區和其他需要特別保護的區域內，城市規劃區邊界外2公里以內，主要河流兩岸、公路、鐵路、水路幹線兩側，及居民聚集區和其它嚴防污染的食品、藥品、衛生產品、精密製造產品等企業周邊1公里以內，國家及地方所規定的環保、安全防護距離內，禁止新建電石法聚氯乙烯和燒鹼生產裝置。
二、規模、工藝與裝備
（一）為滿足國家節能、環保和資源綜合利用要求，實現合理規模經濟，新建燒鹼裝置起始規模必須達到30萬噸/年及以上（老企業搬遷項目除外），新建、改擴建聚氯乙烯裝置起始規模必須達到30萬噸/年及以上。
（二）新建、改擴建電石法聚氯乙烯項目必須同時配套建設電石渣制水泥等電石渣綜合利用裝置，其電石渣制水泥裝置單套生產規模必須達到2000噸/日及以上。現有電石法聚氯乙烯生產裝置配套建設的電石渣制水泥生產裝置規模必須達到1000噸/日及以上。鼓勵新建電石法聚氯乙烯配套建設大型、密閉式電石爐生產裝置，實現資源綜合利用。
（三）新建、改擴建燒鹼生產裝置禁止採用普通金屬陽極、石墨陽極和水銀法電解槽，鼓勵採用30平方米以上節能型金屬陽極隔膜電解槽（擴張陽極、改性隔膜、活性陰極、小極距等技術）及離子膜電解槽。鼓勵採用乙烯氧氯化法聚氯乙烯生產技術替代電石法聚氯乙烯生產技術，鼓勵乾法制乙炔、大型轉化器、變壓吸附、無汞觸媒等電石法聚氯乙烯工藝技術的開發和技術改造。鼓勵新建電石渣制水泥生產裝置採用新型乾法水泥生產工藝。
三、能源消耗
（一）新建、改擴建燒鹼裝置單位產品能耗標準
新建、改擴建燒鹼裝置單位產品能耗限額準入值指標包括綜合能耗和電解單元交流電耗，其準入值應符合以下要求。
新建、改擴建燒鹼裝置產品單位能耗限額準入值
產品規格
質量分數（%）
綜合能耗準入值
（千克標煤/噸）
電解單元交流電耗準入值
（千瓦時/噸）
≤12個月
≤24個月
≤36個月
≤12個月
≤24個月
≤36個月
離子膜法液鹼≥30.0
≤350
≤360
≤370
≤2340
≤2390
≤2450
離子膜法液鹼≥45.0
≤490
≤510
≤530
離子膜法固鹼≥98.0
≤750
≤780
≤810
隔膜法液鹼≥30.0
≤800
≤2450
隔膜法液鹼≥42.0
≤950
隔膜法固鹼≥95.0
≤1100
注1：表中離子膜法燒鹼綜合能耗和電解單元交流電耗準入值按表中數值分階段考核，新裝置投產超過36個月後，繼續執行36個月的準入值。
注2：表中隔膜法燒鹼電解單元交流電耗準入值，是指金屬陽極隔膜電解槽電流密度為1700 A/m2的執行標準。並規定電流密度每增減100 A/m2 ，燒鹼電解單元單位產品交流電耗減增44千瓦時/噸。
（二）現有燒鹼裝置單位產品能耗標準
現有燒鹼生產裝置單位產品能耗限額指標包括綜合能耗和電解單元交流電耗，其限額值應符合以下要求。
現有燒鹼裝置單位產品能耗限額
產品規格
質量分數（%）
綜合能耗限額
（千克標煤/噸）
電解單元交流電耗限額
（千瓦時/噸）
離子膜法液鹼≥30.0
≤500
≤2490
離子膜法液鹼≥45.0
≤600
離子膜法固鹼≥98.0
≤900
隔膜法液鹼≥30.0
≤980
≤2570
隔膜法液鹼≥42.0
≤1200
隔膜法固鹼≥95.0
≤1350
註：表中隔膜法燒鹼電解單元交流電耗限額值，是指金屬陽極隔膜電解槽電流密度為1700A/m2的執行標準。並規定電流密度每增減100A/m2 ，燒鹼電解單元單位產品交流電耗減增44千瓦時/噸。
（三）新建、改擴建電石法聚氯乙烯裝置，電石消耗應小於1420千克/噸（按折標300升/千克計算）。新建乙烯氧氯化法聚氯乙烯裝置乙烯消耗應低於480千克/噸。
（四）推廣循環經濟理念，提高氯鹼行業能源利用率。按照國家有關規定和管理辦法，建設熱電聯產、開展直購電工作，提高能源利用效率。
四、安全、健康、環境保護
新建、改擴建燒鹼、聚氯乙烯裝置必須由國家認可的有資質的設計單位進行設計和有資質單位組織的環境、健康、安全評價，嚴格執行國家、行業、地方各項管理規範和標準，並健全自身的管理制度。電石法聚氯乙烯生產裝置產生的廢汞觸煤、廢汞活性炭、含汞廢酸、含汞廢水等必須嚴格執行國家危險廢棄物的管理規定，嚴格監控。
新建、改擴建燒鹼、聚氯乙烯生產企業必須達到國家發展改革委發布的《燒鹼/聚氯乙烯清潔生產評價指標體系》所規定的各項指標要求。電石法聚氯乙烯生產企業必須要有電石渣回收及綜合利用措施，禁止電石渣堆存、填埋。
五、監督與管理
（一）按照國家投資管理有關規定，嚴格新建、改擴建燒鹼、聚氯乙烯項目的審批、核准或備案程式管理，新建、改擴建燒鹼、聚氯乙烯項目必須嚴格按照國家有關規定實行安全許可、環境影響評價、土地使用、項目備案或核准管理。
（二）新建、改擴建燒鹼、聚氯乙烯生產裝置建成投產前，要經省級及以上投資、土地、環保、安全、質檢等管理部門及有關專家組成的聯合檢查組，按照本準入條件要求進行檢查，在達到準入條件之前，不得進行試生產。經檢查未達到準入條件的，應責令限期整改。
（三）對不符合本準入條件的新建、改擴建燒鹼、聚氯乙烯生產項目，國土資源管理部門不得提供土地，安全監管部門不得辦理安全許可，環境保護管理部門不得辦理環保審批手續，金融機構不得提供信貸支持，電力供應單位依法停止供電。地方人民政府或相關主管部門依法決定撤銷或責令暫停項目的建設。
（四）各省（區、市）氯鹼行業主管部門要加強對氯鹼生產企業執行本準入條件情況進行督促檢查。中國石油和化學工業協會和中國氯鹼工業協會要積極宣傳貫徹國家產業政策，加強行業自律，協助政府有關部門做好行業監督、管理工作。
六、附則
（一）本準入條件適用於中華人民共和國境內（台灣、香港、澳門地區除外）所有類型的氯鹼生產企業。
（二）本準入條件自2007年12月1日起實施，由國家發展和改革委員會負責解釋。國家發展和改革委員會將根據氯鹼行業發展情況和國家巨觀調控要求進行修訂。
片鹼
片鹼性狀是白色半透明片狀固體，片鹼是基本化工原料，廣泛用於造紙、合成洗滌及肥皂、粘膠纖維、人造絲及綿織品等輕紡工業方面，農藥、染料、橡膠和化學工業方面、石油鑽探，精鍊石油油脂和提煉焦油的石油工業，以及國防工業、機械工業、木材加工、冶金工業，醫藥工業及城市建設等方面。還用於製造化學品、紙張、肥皂和洗滌劑、人造絲和玻璃紙，加工鋁礬土製氧化鋁，還用於紡織品的絲光處，水處理等。
質量標準
優等品 99.0 0.5 0.03 0.005
一等品 98.5 0.8 0.05 0.008
合格品 98.0 1.0 0.08 0.01
96片鹼（IS-DT-Ⅰ） 氫氧化鈉≥ 碳酸鈉≤ 氯化鈉≤ 三氧化二鐵≤
優等品 96.0 1.2 2.5 0.008
一等品 96.0 1.3 2.7 0.01
合格品 95.0 1.6 3.0 0.02
注 IS：固體氫氧化鈉
IT：通常指離子交換膜法生產的氫氧化鈉，但不限於此工藝。
DT：通常指隔膜法生產的氫氧化鈉，但不限於此工藝。
產品用途
1.用於造紙、纖維素漿粕的生產；
2.用於肥皂、合成洗滌劑、合成脂肪酸的生產以及動植物油脂的精煉。
3.紡織印染工業用作棉布退漿劑、煮煉劑和絲光劑。
4.化學工業用於生產硼砂、氰化鈉、甲酸、草酸、苯酚等。
5.石油工業用於精鍊石油製品，並用於油田鑽井泥漿中。還用於生產氧化鋁、金屬鋅和金屬銅的表面處理以及玻璃、搪瓷、製革、醫藥、染料和農藥方面。
6.食品級產品在食品工業上用做酸中和劑，可作柑橘、桃子等的去皮劑，也可作為空瓶、空罐等容器的洗滌劑，以及脫色劑、脫臭劑。
7.還可用做鹼性乾燥劑。燒鹼在國民經濟中有廣泛套用，許多工業部門都需要燒鹼。使用燒鹼最多的部門是化學藥品的製造，其次是造紙、煉鋁、煉鎢、人造絲、人造棉和肥皂製造業。另外，在生產染料、塑膠、藥劑及有機中間體，舊橡膠的再生，制金屬鈉、水的電解以及無機鹽生產中，製取硼砂、鉻鹽、錳酸鹽、磷酸鹽等，也要使用大量的燒鹼。
生產方法
天然鹼苛化法先將天然鹼粉碎、溶解、澄清，再將石灰乳加入清液中進行苛化反應；苛化液澄清後所得清液經一次蒸發，過濾除去雜質鹽；濾液經二次蒸發後，再過濾除鹽；最後濾液熬製成燒鹼。
NaHO3+Ca(OH)2→NaOH+H2O+CaCO3↓2純鹼苛化法先將純鹼溶於水，與石灰乳混合進行苛化反應。苛化液澄清後，清液蒸發濃縮至一定濃度的液體產品，將濃縮液進一步熬濃可得固體產品。
Na2CO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaCO3↓3.隔膜電解法將原鹽(食鹽)溶於水(化鹽)後，分別加入適量的純鹼、燒鹼和氯化鋇，以除去鈣、鎂和硫酸根離子。為加速沉澱，可加入苛化麩皮類沉澱劑。鹽泥過濾、洗滌，洗水用於化鹽。澄清液經砂濾後，用鹽酸中和，經預熱後進人電解槽電解。電解液經預蒸發後過濾除去氯化鈉等鹽，最後熬製成固體燒鹼。2NaCl+2H2O[電解] →2NaOH+Cl2↑+H2↑;
工業燒鹼：
苛化法按原料不同分為純鹼苛化法和天然鹼苛化法；電解法可分為隔膜電解法和離子交換膜法。純鹼苛化法將純鹼、石灰分別經化鹼製成純鹼溶液、化灰製成石灰乳，於99～101℃進行苛化反應，苛化液經澄清、蒸發濃縮至40%以上，製得液體燒鹼。將濃縮液進一步熬濃固化，製得固體燒鹼成品。
苛化泥用水洗滌，洗水用於化鹼。其Na2CO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaCO3天然鹼苛化法 天然鹼經粉碎、溶解(或者鹼鹵)、澄清後加人石灰乳在95～100℃進行苛化，苛化液經澄清、蒸發濃縮至NaOH濃度46%左右、清液冷卻、析鹽後進一步熬濃．製得固體燒鹼成品。苛化泥用水洗滌，洗水用於溶解天然鹼。
其Na2CO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaCO3↓NaHCO3+Ca(OH)2→NaOH+CaCO3↓+H2O隔膜電船法將原鹽化鹽後加入純鹼、燒鹼、氯化鋇精製劑除去鈣、鎂、硫酸根離子等雜質，再于澄清槽中加入聚丙烯酸鈉或苛化麩皮以加速沉澱，砂濾後加入鹽酸中和，鹽水經預熱後送去電解，電解液經預熱、蒸發、分鹽、冷卻，製得液體燒鹼，進一步熬濃即得固體燒鹼成品。
鹽泥洗水用於化鹽。其2NaCl+2H2O[電解] →2NaOH+Cl2↑+H2↑離子交換膜法將原鹽化鹽後按傳統的辦法進行鹽水精製，把一次精鹽水經微孔燒結碳素管式過濾器進行過濾後，再經螫合離子交換樹脂塔進行二次精製，使鹽水中鈣、鎂含量降到0.002%以下，將二次精製鹽水電解，於陽極室生成氯氣，陽極室鹽水中的Na+通過離子膜進入陰極室與陰極室的0H生成氫氧化鈉，H+直接在陰極上放電生成氫氣。
電解過程中向陽極室加入適量的高純度鹽酸以中和返遷的OH-，陰極室中應加入所需純水。在陰極室生成的高純燒鹼濃度為30%～32%(質量)，可以直接作為液鹼產品，也可以進一步熬濃，製得周體燒鹼成品。其2NaCl+2H2O→2NaOH+H2↑+Cl2↑。
安全防護
片鹼在水處理行業中被廣泛當成中和劑使用，在化工行業中廣泛用於各種鈉鹽製造、肥皂、造紙、棉織品、絲、粘膠纖維、橡膠製品的再生、金屬清洗、電鍍、漂白等。片鹼具有強腐蝕性，對於片鹼的安全防護有著特殊的要求。
對片鹼操作的工人是最容易受到片鹼危害的人群，要求這些員工在上崗之前要穿著防護服，戴防護工作，並且要求公司提供安全淋浴和洗眼設備。片鹼在生產過程中容易泄漏，對於片鹼泄漏要採用應急處理。隔離泄漏污染區，限制出入。建議應急處理人員戴防塵口罩，穿防酸鹼服。穿上適當的防護服前嚴禁接觸破裂的容器和泄漏物。儘可能切斷泄漏源。用塑膠布覆蓋泄漏物，減少飛散。勿使水進入包裝容器內。用潔淨的鏟子收集泄漏物，置於乾淨、乾燥、蓋子較松的容器中，將容器移離泄漏區。
