现代氯碱技术 第2卷PDF电子书下载

第一部分 隔膜法电解技术 1

第一章 氯碱电解用石棉隔膜的特性 1

1.1 前言 1

1.2 隔膜特性 2

1.3 MacMullln数和隔膜厚度的测定试验 2

1.4 隔膜试验研究 4

1.4.1 结果 5

1.4.2 与理论模型的比较 7

1.5 讨论和结论 11

1.6 讨论 11

1.7 参考文献 12

符号表 13

2.2 标准V-1144复极隔膜电解槽 14

2.1 前言 14

第二章 PPG复极式隔膜电解槽——低电耗结构 14

2.3 结构改进——原型电解槽 15

2.4 标准V-1161电解槽工业化 16

2.5 标准V-1161与V-1144型电解槽结构和操作特性比较 16

2.6 讨论 17

第三章 氯碱电解槽用合成隔膜 19

3.1 前言 19

3.2 聚四氟乙烯隔膜的优点 19

3.2.1 降低槽电压 19

3.2.2 物理均匀性好 20

3.2.3 改善化学稳定性 20

3.2.4 延长寿命 20

3.2.5 不需石棉 20

3.3.4 膨化PTFE 21

3.3.3 PTFE织物和毡 21

3.3 PTFE合成隔膜的选择 21

3.3.2 压延PTFE 21

3.3.1 沉积的氟聚合物纤维 21

3.4 Gore-Tex?隔膜制造工艺 22

3.5 Gore-Tex?隔膜性质 23

3.6 Gore-Tex?隔膜电解槽的性能 25

3.7 阴极箱与Gore-Tex?隔膜的装配 29

3.8 目前发展状况 31

第二部分 离子交换膜及离子交换膜电解槽 32

第四章 氯碱工业用高性能离子交换膜 32

4.1 前言 32

4.2 Nafion?离子膜产品 32

4.3.2 电压 33

4.3.1 电流效率 33

4.3 Nafion?901 33

4.3.3 电耗 34

4.3.4 性能的稳定性 34

4.3.5 膜的寿命 36

4.3.6 耐久性 36

4.3.7 电流密度 37

4.3.8 温度 38

4.3.9 烧碱和氧气质量 39

4.3.10 膜的使用 39

4.3.11 适用性 39

4.3.12 供应可靠 39

4.4 讨论 40

第五章 Nafion?全氟膜的发现与发展 41

5.1 讨论 47

第六章 氯碱厂使用的Nafion全氟膜 48

6.1 前言 48

6.2 经验 50

6.3 电耗 52

6.3.1 电流效率 52

6.3.2 电压 52

6.4 性能范围 54

6.4.1 电流密度 54

6.4.2 温度 55

6.4.3 烧碱浓度 56

6.4.4 盐水杂质 57

6.4.5 加酸 58

6.4.6．阳极液浓度 59

6.5 便于使用 62

6.6 膜的寿命 63

6.7 未来的趋势 65

6.8 结论 66

6.9 参考文献 66

第七章 旭化成公司的全氟羧酸离子膜 67

7.1 前言 67

7.2 含羧酸的离子膜 68

7.3 离子交换基团和离子膜结构 68

7.4 用化学处理法制备的多层离子膜 73

7.5 羧酸层厚度、电流效率和离子膜电阻 74

7.6 羧酸基团的生成 75

7.7 单体结构 76

7.8 氢气在离子膜表面的附着作用 80

7.9 典型的旭化成离子膜 81

7.10 离子膜氯碱生产的电耗 82

7.11 制备氯碱生产离子膜的新工厂 83

7.12 参考文献 83

第八章 氯碱生产用离子交换膜近期的发展 86

8.1 前言 86

8.2 膜的设计原则 86

8.2.1 交换基团 87

8.2.2 化学转换法制得的多层膜的特性 88

8.2.3 离子交换容量的选择 91

8.2.4 设计阳极液浓度 93

8.2.5 设计阴极液浓度 93

8.2.6 决定烧碱中NaCl含量的因素 94

8.2.7 增强材料的影响 96

8.3 造成膜性能降低的原因 99

8.3.1 重金属杂质的污染 99

8.3.2 膜的机械损伤 99

8.3.3 膜溶胀和收缩时的物理性松弛 100

8.4 结论 101

8.5 参考文献 101

第九章 旭化成公司氯碱技术进展 103

9.1 前言 103

9.2 离子膜法的特点 104

9.2.1 电流密度极限 105

9.2.2 尺寸稳定的离子膜、电极和电解槽 107

9.2.3 用盐酸中和盐水 108

9.2.4 最适宜的烧碱浓度 109

9.3 旭化成公司电解槽的概念设计基础 110

9.2.5 操作压力 110

9.3.1 均匀的高电流密度 111

9.3.2 在高电流密度下的低电耗 112

9.3.3 单个电解槽生产能力高 112

9.3.4 复极式和单极式电解槽 112

9.3.4.1 复极式电解槽电流密度的均匀分布 113

9.3.4.2 单极式电解槽母线的电压损失 115

9.3.4.3 操作与维修 117

9.3.4.4 漏电 117

9.3.5 电解槽防腐材料 118

9.4 在其它类型电解装置上的经验 119

9.4.1 橡胶槽体 119

9.3.7 阳极工作寿命长 119

9.3.6 尺寸稳定性 119

9.4.2 塑料电解槽材料 120

9.4.3 板式电解槽 120

9.5 工业电解装置的最新改进 121

9.5.1 表面粗糙的离子膜 121

9.5.2 电极 122

9.5.2.1 阳极表面 122

9.5.2.2 活性阴极 124

9.5.2.3 阴极表面 125

9.5.3 电耗 125

9.6 讨论 126

9.7 参考文献 126

第十章 AZEC系统——离子交换膜氯碱新工艺 129

10.1 前言 129

10.2 Flemion?的一般特性 131

10.3.1 Flemiom?DX 133

10.3 AZEC系统 133

10.3.2 电极装置 136

10.3.3 电解槽 137

10.4 结论 143

10.5 讨论 143

10.6 参考文献 144

第十一章 电解槽运行技术 145

11.1 前言 145

11.2 采用Flemion离子膜电解工艺的氯碱厂 146

11.2.1 压滤机型电解槽运行特点 146

11.2.2 AZEC装置运行效果 146

11.2.3 AZEC装置中活性阴极的性能 149

11.3.1 离子膜用于改装电解槽 155

11.3 Flemion膜在不同电解槽上的应用 155

11.3.2 保持离子膜长寿命运行的必要条件 156

11.4 Flemion膜当前和将来的进展 160

11.5 讨论 162

11.6 参考文献 163

第十二章 ICI FM21离子膜电解槽的操作经验 164

12.1 前言 164

12.2 FM21离子膜电解槽 164

12.3 应用FM21离子膜电解槽的工厂 166

12.4 FM21离子膜电解槽系统 168

12.5 FM21离子膜电解槽的组装与安装 170

12.6 FM21离子膜电解槽的运行步骤 175

12.7 FM21离子膜电解槽的性能 176

12.9 FM21离子膜电解槽的结构材质 177

12.8 FM21电解槽中的离子膜 177

12.10 结论 179

第十三章 乌德公司离子膜电解技术 180

13.1 前言 180

13.2 第一代离子膜电解槽(1975～1979) 181

13.3 第二代离子膜电解槽(1979～1981) 183

13.4 第三代离子膜电解槽(1981年开始) 187

第十四章 赫司特-乌德复极式离子膜电解槽运行经验 193

14.1 前言 193

14.2 H-U膜电解槽说明 194

14.2.1 电解槽单元的设计 194

14.2.2 电解槽单元的组装 198

14.2.3 电解槽单元间的电接触件 199

14.2.4 电解液的供料和气体的排出 201

14.2.5 减少漏电 202

14.2.6 电流回路中电解槽的布置 203

14.3 H-U膜电解槽的操作 203

14.4 结论 205

14.5 参考文献 209

第十五章 生产氯碱的ELTECH膜间隙电解槽 210

15.1 前言 210

15.2 MGC的发展 210

15.2.1 电解液电压降 211

15.2.2 结构电压降 213

15.2.3 阴极过电位 214

15.3 MGC电解槽的一些设计情况 216

15.3.1 电极设计 216

15.3.2 电流分布 218

15.3.3 电解槽尺寸 219

15.3.5 水力学设计 220

15.3.4 电解槽密封 220

15.3.6 膜的损坏 222

15.4 工业化MGC电解槽 222

15.5 性能 225

15.6 应用 226

15.6.1 隔膜电解槽工厂 226

15.6.2 水银电解槽工厂 229

第十六章 奥林公司离子膜电解技术 231

16.1 开发程序 231

16.2 各部件开发和评价 232

16.2.1 阳极涂层 232

16.2.2 离子膜 233

16.2.3 阴极涂层 237

16.5 工艺装备和开发 238

16.3 盐水质量 238

16.4 电解槽运行 238

16.6 参考文献 240

第十七章 最佳设计的离子膜电解槽技术 241

17.1 前言 241

17.2 良好的性能——高电流效率和低槽电压 241

17.2.1 电解槽的高度 242

17.2.2 电解槽的宽度 243

17.2.2 电极间的后部空间 243

17.2.4 小管 246

17.3 容易操作和维修——结构简单和质量轻 246

17.4 廉价的制造成本和长的寿命 246

17.5 Toyo Sada离子膜电解槽 248

18.1.1 经济分析 249

18.1.2 技术分析 249

第十八章 离子膜电解槽中氧的副反应 249

18.1 前言 249

18.1.3 本文范围 250

18.2 氧气和氯酸盐各种来源的研究 250

18.2.1 反应Ⅰ 250

18.2.2 反应Ⅱ 253

18.2.3 反应Ⅲ 253

18.2.4 反应Ⅳ 253

18.2.5 反应Ⅴ 255

18.2.5.1 总结 255

18.2.5.2 生成氯气时电极上的电化学氧化作用 255

18.2.5.3 反应Ⅴ的进一步讨论 261

18.3 阳极材料的影响 262

18.2.6 反应Ⅵ 262

18.4 操作和电解槽结构参数的影响 263

18.5 参考文献 264

第十九章 现有氯碱厂转换离子膜电解槽的考虑 265

19.1 前言 265

19.2 综述 266

19.3 盐水精制 266

19.3.1 盐水精制与重饱和 266

19.3.2 盐水二次精制 268

19.3.3 二次脱氯 270

19.4 氯气处理 272

19.4.1 氯气冷却 272

19.4.3 酸处理 274

19.4.4 压缩 274

19.4.2 氯气干燥 274

19.4.5 液化 275

19.4.6 尾气回收 275

19.4.7 其它系统 276

19.5 碱液处理 276

19.5.1 碱液循环 277

19.5.2 碱液蒸发 277

19.5.3 产品的贮存与处理 278

19.6 电解厂房 278

19.7 部分转换 279

19.8 经济性 282

第二十章 氯碱厂模块式设计的开发 287

20.1 提要 287

20.2 前言 287

20.3 模块化概念的定义 288

20.4 基本的方法 289

20.4.1 一般准则 289

20.4.1.1 基本特点 289

20.4.1.2 运输 289

20.4.1.3 标准化 290

20.4.2 氯碱厂标准 290

20.4.2.1 工厂能力 290

20.4.2.2 原料和产品 290

20.4.2.3 模块定型 291

20.4.2.4 电解槽的选择 291

20.4.2.5 辅助模块 294

20.5 工厂设计的开发 294

20.6 工程施工 297

20.7 模块工厂方案的实现 298

20.8.1 费用 299

20.8 一般工厂与模块工厂的比较 299

20.8.2 进度表 301

20.9 模块工厂的优点 301

20.10 结论 303

20.11 参考文献 303

第三部分 电极涂层 304

第二十一章 金属阳极涂层的开发 304

21.1 前言 304

21.2 水银电解槽阳极涂层的开发 304

21.3 隔膜电解槽的阳极涂层 309

21.4 离子膜电解槽的阳极涂层 316

21.5 结论 318

第二十二章 低过电位阴极的进展 319

22.1 前言 319

22.3.1 NaOH-NaC电解质中析氢反应 320

符号表 320

22.2 试验技术 320

22.3 BP电催化剂的性能 320

22.3.2 次氯酸盐对涂层电极的影响 322

22.3.3 模拟隔膜的应用 322

22.3.4 氢氧化钠电解碱液中的析氢反应 326

22.3.5 电催化剂形态 328

22.4 结论 331

22.5 讨论 331

22.6 参考文献 332

第二十三章 氯碱电解槽的活性阴极 333

23.1 前言 333

23.3.1 介绍 334

23.3 贵金属阴极涂层 334

23.2 离子膜电解槽需要的能量 334

23.3.2 贵金属涂层 335

23.3.3 应用 336

23.3.4 涂层的特征 337

23.3.4.1 厚度/多孔性 337

23.3.4.2 化学性质 338

23.3.4.3 物理性质 339

23.4 过电位的测量 341

23.5 经济性 342

23.6 将来的发展 344

23.7 结论 345

23.8 参考文献 346

第二十四章 离子膜电解槽的电极涂层 347

24.1 前言 347

24.2 水银电解槽阳极和隔膜电解槽阳极 348

24.3 离子膜电解槽阳极 351

24.4 隔膜电解槽阴极 357

24.5 离子膜电解槽阴极 357

24.6 结论 361

24.7 讨论 363

第二十五章 电催化与析氯反应 364

25.1 前言 364

25.2 计算机处理方法 364

25.3 数据处理 367

25.4 氯气的形成 369

25.4.1 手动操作结果 369

25.4.2 计算机结果 376

25.5 氯气还原 380

25.6 讨论 382

25.7 附录 383

25.7.1 作为一步反应考虑 383

25.7.2 作为两步反应考虑 386

25.8 自由讨论 387

25.9 参考文献 389

第二十六章 金属氧化物电极上的析氯机理和动力学 392

26.1 前言 392

26.2 原理 393

26.3 试验结果 394

26.3.1 电化学RuO2电极 394

26.3.2 化学RuO2电极 397

26.3.3 RTO电极 399

26.3.4 MO电极 405

26.4 讨论和结论 405

26.5 自由讨论 406

26.7 参考文献 407

符号表 408

第四部分 次氯酸盐及氯酸盐的生产 410

第二十七章 使用多功能电解槽从海水制取次氯酸钠 410

第二十八章 带或不带换向电极的电解稀盐水和电解海水的次氯酸盐发生器 417

28.1 前言 417

28.2 电解槽 417

28.2.1 电解槽的概述 417

28.2.2 电流密度分布 419

28.2.3 电催化活性 420

28.2.4 电解槽的特性 421

28.2.4.1 海水电解 421

28.2.4.2 稀盐水的电解 422

28.3.2 淡水游泳池的氯化 424

28.3.1 海水游泳池的氯化 424

28.3 电解槽应用实例 424

28.4 结论 426

28.5 参考文献 426

第二十九章 氯酸盐电解槽设计要素 427

29.1 前言 427

29.2 实验 432

29.3 结果 436

29.4 讨论与结论 443

29.5 参考文献 447

第三十章 LCD MK-Ⅱ新型氯酸钠电解槽 449

30.1 总体结构 450

30.2 阳极组装 451

30.4 反应器顶部 452

30.3 阴极组装 452

30.5 内部设计 453

30.6 原型电解槽 456

30.7 电解槽操作 458

30.8 结论 458

第五部分 氯碱厂的安全 459

第三十一章 氯碱工厂设计中应考虑的安全因素 459

31.1 概述 459

31.2 前言 459

31.3 氯气处理 460

31.3.1 洗涤和紧急排放 460

31.3.1.1 密封罐 461

31.3.1.2 其它减压装置 461

31.3.1.3 洗涤 462

31.3.2 冷却 463

31.3.1.4 高压出口 463

31.3.1.5 材料 463

31.3.3 干燥 464

31.3.4 氯气压缩 465

31.3.5 液化 466

31.3.6 液氧处理 467

31.4 烧碱加工处理 470

31.5 氢气系统 471

31.6 电槽室设计中的安全用电问题 472

31.6.1 对人体的危害 472

31.6.2 电槽室 473

31.6.3 其它危害 475

31.6.4 操作人员的培训 475

31.7 安全设备 475

31.8 结论 476

31.9 参考文献 477

第三十二章 大气含氯检测系统(在检测和可靠性方面)的进展 478

32.1 前言 478

32.1.1 氯 478

32.1.2 概要 478

32.2 氯报警仪 479

32.2.1 测量原理 479

32.2.2 审定 481

32.3 校验、维护和可靠性 482

32.3.1 电解液的作用 482

32.3.2 特点——动态测试 482

32.3.4 维修费用 484

32.4.3 流量试验的传感器位置 485

32.4.2 检测大气污染物的传感器位置——封闭式空间 485

32.4 安装方面的建议 485

32.4.1 检测大气污染物的传感器位置——敞开式空间 485

32.4.4 设定的报警程序 486

32.5 呼吸器的选择 486

32.5.1 呼吸保护装置 486

32.5.2 自救式呼吸器 487

32.5.3 长管式呼吸器 487

22.4.4 排气式呼吸器 487

32.6 参考文献 488

第三十三章 氯气事故急救 489

33.1 前言 489

33.2 氯气-急救的组织机构 490

33.3 支持利用“氯气-急救”的紧急服务 491

33.4 “氯气-急救”紧急事故中心 492

33.5 “氯气-急救”紧急行动的任务 493

33.6 氯气事故的技术和设备 493

32.3.3 控制插件 494

33.7 训练 494

33.8 “氯气-急救”委员会 496

33.9 总结 496

33.10 参考文献 496

第三十四章 在速度、含水量和温度等不同条件下钢铁在液氯中的腐蚀和磨蚀 497

34.1 前言 497

34.2 FeCl3-H2O的相图 497

34.3 由于三氯化铁溶解而引起的壁厚减薄 501

34.4 由于电化学腐蚀造成三氯化铁潮解而引起的壁厚减薄 502

34.5 三氯化铁表皮的磨蚀 506

34.6 参考文献 508