1氯碱工业综述 1
1.1 氯碱工业基本情况 1
1.2 基本氯碱产品及性质 2
1.2.1 烧碱的性质与应用 2
1.2.2 氯的性质与应用 2
1.2.3 氢的性质与应用 3
1.3 中国氯碱工业发展现状 4
1.3.1 烧碱产能和产量概况 4
1.3.2 行业布局概况 4
1.3.3 行业集中度概况 5
1.3.4 中国氯碱工业发展特点 5
1.4 氯碱工业的生产技术 6
1.4.1 氯碱早期生产方法 6
1.4.2 氯碱电解方法发展简述 6
1.4.3 中国氯碱生产方法和技术 7
参考文献 8
2盐水系统 9
2.1 氯化钠及氯化钠水溶液 9
2.1.1 固体氯化钠的性质 9
2.1.2 氯化钠水溶液的性质 9
2.1.3 盐的种类和生产 10
2.1.4 原盐的运输和储存 13
2.2 饱和盐水的制备 15
2.2.1 盐水的制备过程 15
2.2.2 化盐工艺 15
2.2.3 化盐的工艺控制 16
2.2.4 化盐设备 17
2.3 盐水精制的原理 19
2.3.1 盐水精制的目的 19
2.3.2 盐水精制分类 19
2.3.3 盐水中的杂质对电解生产的影响 19
2.3.4 盐水中各杂质去除原理 23
2.3.5 固液分离精制分类 27
2.3.6 固液分离精制的工艺方法 28
2.4 传统固液分离精制 29
2.4.1 传统固液分离精制工艺流程简述 29
2.4.2 一次盐水控制指标 30
2.4.3 一次盐水精制的工艺控制 30
2.4.4 传统的盐水固液分离 32
2.5 高分子膜盐水精制工艺 47
2.5.1 高分子膜盐水精制工艺概述 47
2.5.2 几种典型的膜法盐水精制工艺 49
2.5.3 膜法过滤工艺异常情况 55
2.6 陶瓷膜过滤精制 57
2.6.1 陶瓷膜精制工艺原理 57
2.6.2 陶瓷膜工艺流程概述 58
2.6.3 陶瓷膜盐水精制工艺的特点 58
2.6.4 陶瓷膜盐水精制工艺的注意事项 59
2.6.5 工艺及操作控制指标 60
2.6.6 陶瓷膜的结构 60
2.6.7 陶瓷膜过滤器选型原则 62
2.6.8 陶瓷膜过滤器开停车程序 62
2.6.9 陶瓷膜操作要点 64
2.6.10 主要故障处理 65
2.7 HW盐水精制工艺 67
2.7.1 HW盐水精制工艺简介 67
2.7.2 HW盐水清制的流程原理 67
2.7.3 HW工艺特点 67
2.7.4 HW工艺操作注意事项 68
2.8 盐泥的洗涤、过滤和利用 69
2.8.1 盐泥的洗涤 69
2.8.2 盐泥的过滤 69
2.8.3 盐泥的回收利用 70
2.9 盐水的二次精制 70
2.9.1 盐水的二次精制的目的 70
2.9.2 二次精制原理 71
2.9.3 螯合树脂 71
2.9.4 盐水二次精制工艺 74
2.9.5 盐水二次精制的正常操作 77
2.9.6 盐水二次精制的正常开车程序 81
2.9.7 盐水二次精制的正常停车程序 81
2.9.8 树脂塔的结构 81
2.9.9 树脂塔操作过程中异常情况处理 83
2.9.10 螯合树脂的交换能力 84
2.10 盐水工艺技术对比 85
2.10.1 盐水化盐工艺技术 85
2.10.2 固液分离精制工艺对比 86
2.10.3 离子交换精制工艺对比 86
参考文献 87
3隔膜法电解及烧碱蒸发系统 88
3.1 隔膜法电解 88
3.1.1 隔膜法电解概述 88
3.1.2 改性隔膜技术 90
3.1.3 活性阴极技术 91
3.1.4 扩张阳极＋改性膜电槽技术 92
3.1.5 隔膜电解系统工艺流程 93
3.2 隔膜法烧碱蒸发 95
3.2.1 隔膜法烧碱蒸发概述 95
3.2.2 烧碱蒸发原理、操作条件及影响因素 95
3.2.3 三效顺流蒸发工艺流程 98
3.2.4 三效四体顺流蒸发工艺流程 100
3.2.5 三效逆流蒸发工艺 103
参考文献 104
4离子膜 105
4.1 离子膜概况 105
4.1.1 离子交换膜的定义、结构和分类 105
4.1.2 离子交换膜发展的历史 105
4.1.3 氯碱离子膜的发展和现状 106
4.2 氯碱离子膜结构、工作原理及性能 109
4.2.1 氯碱离子膜的结构 109
4.2.2 氯碱离子膜的工作原理 112
4.2.3 氯碱离子膜的性能及测试方法 114
4.3 氯碱离子交换膜的设计和操作要求 121
4.3.1 离子膜设计时考虑的因素 121
4.3.2 氯碱离子膜操作要求 123
4.4 离子膜实际使用规范 132
4.4.1 科慕公司离子膜使用规范 132
4.4.2 旭硝子系列离子膜使用规范 133
4.4.3 旭化成系列离子膜使用规范 134
4.5 国产氯碱离子膜的研发 134
4.5.1 国产氯碱离子膜的发展和现状 134
4.5.2 国产氯碱离子膜的结构、组成 135
4.6 氯碱离子膜研发发展和未来发展改进空间 143
4.6.1 提高离子膜抗杂质污染能力 144
4.6.2 提高安全经济运行碱浓度 144
4.6.3 提高离子膜安全经济寿命 144
参考文献 146
5离子膜电解原理 148
5.1 离子膜电解方法概述 148
5.2 离子膜电解 148
5.2.1 离子膜电解原理 148
5.2.2 食盐水电解过程反应热力学 149
5.2.3 平衡电极电位 151
5.2.4 离子膜电解槽主要化学反应 153
5.2.5 氧阴极电解技术 154
5.3 离子膜电解物料平衡 155
5.4 离子膜电解电流效率 158
5.4.1 电流及电流密度 158
5.4.2 电流效率 159
5.5 离子膜电解槽电压 161
5.5.1 槽电压的构成 161
5.5.2 影响槽电压的主要因素 162
5.6 离子膜电槽运行特性 163
5.7 电解电耗 164
5.7.1 电解电耗的计算 164
5.7.2 影响电解电耗的主要因素 164
5.8 复极式离子膜槽的电流泄漏 164
5.9 离子膜电解槽辅助系统 167
5.9.1 概述 167
5.9.2 膜密封系统 167
5.9.3 液体供应分配及循环系统 168
5.9.4 电槽的电流分布 169
5.9.5 气相压力控制 169
5.9.6 开停车及保护 170
5.10 离子膜电解槽的电极 170
5.10.1 电极电位和电极退化 170
5.10.2 电极种类 172
5.10.3 弹性阴极与膜极距 174
参考文献 175
6离子膜电解槽 176
6.1 离子膜电解槽历史与现状 176
6.1.1 单极槽与复极槽 176
6.1.2 自然循环与强制循环 177
6.1.3 单元槽有效电解面积 177
6.1.4 极间距的不断减小 178
6.2 历史上的几种离子膜电解槽 178
6.2.1 单极式离子膜电解槽 178
6.2.2 复极式离子膜电解槽 181
6.3 现代离子膜电解槽系统 184
6.3.1 日本旭化成NCH型离子膜电解槽 184
6.3.2 蓝星北化机复极式自然循环离子膜电解槽 184
6.3.3 蒂森克虏伯伍迪氯工程离子膜电解槽 188
6.3.4 英力士Bichlor复极式电解槽 193
6.4 各电解槽参数比较 194
6.5 离子膜电解槽最新技术发展 194
6.5.1 膜极距离子膜电解槽 194
6.5.2 氧阴极离子膜电解槽 195
参考文献 196
7淡盐水脱氯系统 197
7.1 概述 197
7.1.1 游离氯的产生 197
7.1.2 游离氯的危害性及利用 199
7.1.3 盐水脱氯的方法 200
7.2 盐水脱氯原理 200
7.2.1 淡盐水中相关物质的化学性质 200
7.2.2 脱氯原理 201
7.2.3 脱氯工艺数据 203
7.3 盐水脱氯工艺方法 204
7.3.1 真空法脱氯 204
7.3.2 空气吹除法 209
7.3.3 化学法脱氯 211
7.4 氯酸盐分解 213
7.4.1 概述 213
7.4.2 消除氯酸盐的有效途径 214
7.4.3 氯酸盐分解原理 214
7.4.4 氯酸盐浓度控制方法 215
7.4.5 氯酸盐分解条件的确定 215
7.4.6 工艺流程及主要设备 217
7.4.7 操作要点及工艺控制指标 218
7.4.8 正常开停车 219
7.4.9 异常情况的原因及处理方法 219
7.5 蒸汽机械再压缩（MVR）淡盐水浓缩工艺 220
7.5.1 MVR技术原理 220
7.5.2 MVR的优势和特点 220
7.5.3 脱氯淡盐水的特征 221
7.5.4 淡盐水处理方案 221
7.5.5 MVR淡盐水浓缩工艺过程 221
7.5.6 几种淡盐水处理全卤制碱工艺经济性对比 225
参考文献 225
8盐水硫酸根脱除系统 226
8.1 硫酸根的危害和脱除原理 226
8.1.1 硫酸根的性质与危害 226
8.1.2 硫酸根脱除原理和方法 226
8.2 氯化钡法脱除硫酸根 227
8.3 碳酸钡法脱除硫酸根 227
8.4 氯化钙法脱除硫酸根 228
8.5 冷冻法脱除硫酸根 229
8.6 膜法脱除硫酸根 229
8.6.1 膜法除硫酸根工艺 230
8.6.2 操作要点及注意事项 230
8.6.3 膜法与冷冻法结合工艺技术 231
8.6.4 膜法除硫酸根设计实例 232
8.6.5 膜法除硫酸根的工艺流程 232
8.7 各种硫酸根去除方法综合对比和能耗分析 235
8.7.1 各种除硫酸根方法综合对比 235
8.7.2 能耗分析 235
参考文献 236
9离子膜法碱蒸发和固碱 237
9.1 离子膜法碱液蒸发原理与特点 237
9.1.1 离子膜法碱液蒸发原理 237
9.1.2 离子膜法电解碱液蒸发特性 239
9.2 离子膜法碱液蒸发工艺 245
9.2.1 升膜蒸发 245
9.2.2 降膜蒸发 250
9.3 蒸发效间换热和余热利用 256
9.3.1 中间换热 256
9.3.2 三效逆流工艺的蒸汽余热利用 256
9.4 离子膜法固碱生产原理与特点 257
9.4.1 原理 257
9.4.2 离子膜固碱蒸发生产方法 257
9.5 锅式蒸发固碱 258
9.5.1 锅式蒸发原理 258
9.5.2 工艺流程 259
9.5.3 工艺操作条件 259
9.5.4 主要消耗定额 260
9.5.5 正常操作及故障处理 260
9.6 连续降膜浓缩固碱 261
9.6.1 生产原理 261
9.6.2 工艺流程 262
9.6.3 主要工艺控制指标 263
9.6.4 常见故障处理 263
9.7 闪蒸浓缩 264
9.7.1 生产原理 264
9.7.2 工艺流程 264
9.8 载热熔盐和燃料 265
9.8.1 载热熔盐 265
9.8.2 燃料 267
9.8.3 载热盐工作原理 268
9.8.4 载热盐性能曲线 269
9.9 固碱成型工艺 270
9.9.1 桶碱 270
9.9.2 片碱 270
9.9.3 粒碱 271
9.10 固碱主要设备 273
9.10.1 最终浓缩器 273
9.10.2 闪蒸浓缩器 276
9.10.3 熔盐炉 276
9.10.4 片碱机 277
9.10.5 造粒装置 278
9.11 蒸发技术发展 279
9.11.1 低能耗 279
9.11.2 高可靠性 281
参考文献 283
10氯氢处理系统 284
10.1 氯气处理 284
10.1.1 概述 284
10.1.2 工艺原理 284
10.1.3 湿氯气的冷却 287
10.1.4 氯气干燥 289
10.1.5 稀硫酸的浓缩和循环利用 292
10.1.6 氯气压缩输送 293
10.1.7 氯气紧急处理系统 298
10.2 氢气处理 300
10.2.1 概述 300
10.2.2 物料性质 300
10.2.3 氢气的冷却 301
10.2.4 氢气压缩输送 303
10.2.5 氢气干燥 304
10.2.6 各工艺比较 305
10.2.7 氢气输送安全 305
参考文献 306
11氯化氢合成和纯酸系统 307
11.1 概述 307
11.1.1 氯化氢性质、用途及在工业中的地位 308
11.1.2 工艺原理 311
11.1.3 氯化氢合成工艺现状及发展方向 313
11.2 生产工艺方法 314
11.2.1 三合一炉法 315
11.2.2 二合一炉法 321
11.2.3 铁合成炉及膜式吸收法 332
11.2.4 四合一合成炉法 338
11.2.5 盐酸脱吸法 342
11.2.6 副产蒸汽式合成炉 346
11.3 高纯酸 348
11.3.1 高纯酸的质量要求 348
11.3.2 高纯酸的生产工艺 348
11.3.3 高纯酸的储藏和输送 348
11.4 三合一合成炉的自动控制与仪表系统 349
11.4.1 自动控制方案选择 349
11.4.2 安全联锁 352
11.4.3 仪表选型和自动技术选择 353
11.4.4 合成氯化氢比值控制和比值计算 358
11.4.5 仪表安装和控制系统投运 366
11.4.6 氯气、氢气自动配比应用 366
参考文献 369
12液氯和三氯化氮处理 370
12.1 概述 370
12.1.1 液氯生产的基本原理 370
12.1.2 温度和压力的关系 370
12.1.3 液化效率和传热 370
12.2 液氯生产工艺 372
12.2.1 低压法工艺 372
12.2.2 中压法工艺 373
12.2.3 高压法工艺 374
12.2.4 工艺评述 375
12.3 液氯蒸发 375
12.3.1 概述 375
12.3.2 釜式蒸发器 377
12.3.3 盘管式蒸发器 377
12.3.4 列管式蒸发器 378
12.3.5 缓冲分离罐操作 378
12.4 液氯尾气和三氯化氮的处理 379
12.4.1 三氯化氮的产生和危害 379
12.4.2 防止三氯化氮的累积 380
12.4.3 三氯化氮的处理 382
12.4.4 液氯尾气的处理和次氯酸钠 382
12.5 液氯的输送、包装和储存 382
12.5.1 液氯的运输 382
12.5.2 液氯的包装 384
12.5.3 液氯的计量 387
12.5.4 液氯的储运 388
12.6 液氯生产的安全 389
12.6.1 生产控制方法 389
12.6.2 液氯充装 390
12.6.3 液氯钢瓶的储运 391
12.6.4 液氯槽车的储运 392
参考文献 393
13纯水制备 395
13.1 概述 395
13.2 纯水标准 396
13.3 原料水预处理 396
13.3.1 概述 396
13.3.2 机械杂质去除 397
13.3.3 结垢控制 397
13.4 纯水制备工艺 401
13.4.1 离子交换工艺 401
13.4.2 电渗析工艺 403
13.4.3 反渗透工艺 405
13.5 纯水制备设备 406
13.5.1 阴阳离子交换塔 406
13.5.2 电渗析器 414
13.5.3 反渗透器 415
13.6 纯水制备工艺评述 415
13.6.1 离子交换工艺 415
13.6.2 电渗析工艺 416
13.6.3 反渗透工艺 416
13.6.4 组合工艺 416
参考文献 417
14整流变电系统 418
14.1 总述 418
14.1.1 氯碱工艺对整流供电的技术要求 418
14.1.2 氯碱整流技术的发展和现状 419
14.1.3 氯碱企业的供电电压等级和系统接线方案 421
14.1.4 氯碱生产电负荷用电特点 423
14.1.5 氯碱整流技术指标与电解工艺条件参数的关系 423
14.2 氯碱整流电路与整流设备 425
14.2.1 常用整流电路连接形式 425
14.2.2 整流系统的主要设备 426
14.2.3 整流变压器的技术特征 427
14.2.4 电化学用硅整流器 428
14.2.5 电解槽的极化整流器 429
14.2.6 整流装置的监控系统 430
14.3 氯碱整流装置的设计选型 433
14.3.1 装置的类别和结构形式 433
14.3.2 装置基本电气参数设计 434
14.3.3 整流柜与离子膜电解槽的接线及配置方式 435
14.4 整流装置调试及运行监控 437
14.4.1 整流与电解工艺DCS联锁保护的联动调试 437
14.4.2 整流装置运行操作程序 438
参考文献 438
15仪表、控制和信息化系统 439
15.1 概述 439
15.1.1 氯碱自动化与信息化系统发展综述 439
15.1.2 仪表系统 439
15.1.3 控制系统 440
15.1.4 信息化系统 441
15.2 烧碱装置控制室设计原则 441
15.3 烧碱装置中安全仪表系统（SIS/ESD）的应用 443
15.3.1 烧碱生产主要特点 443
15.3.2 烧碱生产安全控制系统现状及要求 444
15.3.3 烧碱过程安全仪表系统（SIS/ESD）的设计方案 445
15.3.4 烧碱SIS/ESD相关仪表的选型 446
15.3.5 离子膜电解主要联锁条件和动作 447
15.3.6 国内氯碱企业SIS/ESD使用情况及展望 448
15.4 现代氯碱先进控制及主要工艺控制系统 449
15.4.1 电解生产控制系统 449
15.4.2 氯气压缩机的喘振预报及最小能耗防喘振方案 455
15.4.3 盐酸生产控制系统 458
15.5 氯碱企业安全管控一体化信息集成系统 460
参考文献 463
16环保安全节能和总图 464
16.1 概述 464
16.2 环境保护和循环经济 464
16.2.1 环境保护的意义和目的 464
16.2.2 现代氯碱装置污染源 465
16.2.3 污染源的治理措施 468
16.2.4 现代氯碱循环经济 472
16.3 安全防护 475
16.3.1 安全防护的意义和目的 475
16.3.2 现代氯碱危害和危险源 476
16.3.3 危害和危险源的治理措施 481
16.3.4 职业病危害及其防护 487
16.4 节能 496
16.4.1 现代氯碱能源消耗和能流图 496
16.4.2 节能潜力和技术 496
16.4.3 未来节能技术 499
16.5 总图设计 499
16.5.1 总图设计的意义和目的 499
16.5.2 总图设计的基本原则和方法 500
16.5.3 现代氯碱总图设计的特点和要求 500
16.5.4 影响总图设计的因素以及解决对策 502
16.5.5 总图设计在配电、建筑以及结构防腐蚀方面的特点和要求 504
16.5.6 典型氯碱总图范例 507
16.6 环境友好和社会责任 509
16.6.1 环境友好型氯碱企业的意义和目的 510
16.6.2 环境友好型氯碱企业的标准和原则 510
16.6.3 建设环境友好型氯碱企业的方法 511
16.6.4 现代氯碱企业的社会责任 511
参考文献 512
17设备腐蚀与防护 513
17.1 概述 513
17.1.1 氯碱工业防腐蚀的重要意义 513
17.1.2 氯碱工业防腐蚀的特点 513
17.1.3 腐蚀的定义、本质和分类 514
17.2 氯碱腐蚀理论 517
17.2.1 食盐水溶液对金属的腐蚀 517
17.2.2 杂散电流的腐蚀 521
17.2.3 氯、次氯酸盐对金属的腐蚀 523
17.2.4 酸的腐蚀 526
17.2.5 烧碱的腐蚀 528
17.3 主要材料的腐蚀形态和防腐 532
17.3.1 钛的缝隙腐蚀 532
17.3.2 提高钛耐腐蚀能力的主要方法 533
17.3.3 奥氏体不锈钢的应力腐蚀 533
17.3.4 非金属的腐蚀 535
17.4 设备和管道腐蚀 540
17.4.1 盐水系统设备与管道腐蚀 540
17.4.2 电解系统设备与管道腐蚀 544
17.4.3 盐水脱氯系统设备和管道腐蚀 547
17.5 离子膜法烧碱装置的防腐蚀 547
17.5.1 对防腐蚀的要求 548
17.5.2 材料的要求和选择 548
17.6 蒸发与固碱设备腐蚀 551
17.6.1 蒸发设备 552
17.6.2 膜式法固碱设备 554
参考文献 554
18氯碱分析 555
18.1 概述 555
18.2 氯碱生产分析方法 555
18.2.1 容量分析 555
18.2.2 质量分析 555
18.2.3 仪器分析 556
18.2.4 在线分析 556
18.3 原辅材料分析 556
18.4 中间控制分析 556
18.4.1 盐水中氯化钠测定 556
18.4.2 盐水中次氯酸钠测定 557
18.4.3 盐水中硫酸根测定 558
18.4.4 盐水中游离氯测定 558
18.4.5 盐水中亚硫酸钠测定 559
18.4.6 盐水中钙、镁总量测定 560
18.4.7 盐水中钙测定 560
18.4.8 盐水中氢氧化钠和碳酸钠测定 561
18.4.9 盐水中悬浮固体物（SS）测定 562
18.4.10 盐水中微量金属离子测定 562
18.4.11 盐水中无机铵测定 563
18.4.12 盐水中总铵测定 564
18.4.13 盐水中碘测定 565
18.4.14 盐水中溴测定 566
18.4.15 盐水中碘、溴测定（ICP法） 567
18.4.16 盐水中有机物（总有机碳）测定（TCC法） 567
18.4.17 氯气纯度、氯内含氧、氯内含氢、氯化氢纯度和氢气纯度测定（气体分析法） 568
18.4.18 氯中含水量测定（电量法） 568
18.4.19 氯中三氯化氮测定（比色分析法） 568
18.4.20 氯内含氧、氢、氮、二氧化碳等杂质测定（气相色谱法） 570
18.4.21 高纯盐酸总酸度测定 570
18.4.22 高纯盐酸中游离氯测定 571
18.5 产品分析 571
18.6 安全分析 571
18.6.1 概述 571
18.6.2 动火分析 572
18.6.3 氧含量分析 574
18.6.4 有毒气体分析 575
18.7 环保分析 576
18.7.1 水和废水悬浮物测定 576
18.7.2 水和废水余氯测定 577
18.7.3 水和废水氯化物测定 579
18.7.4 水和废水化学需氧量测定 581
18.7.5 大气环境中氯测定 584
18.7.6 大气环境中氯化氢测定 585
参考文献 587
附录 588
附录1主要氯碱技术供应商名录 588
附录2烧碱化学和最终产品的树状图 590
附录3氯产品树状图 591
附录4氢化学和最终产品树状图 592