内容简介：

本书在概述食盐电解制烧碱、氯气和氢气的基本电化学理论、工艺和方法的基础上，重点介绍了当前离子膜电解工艺的相关技术和装置操作，涉及工艺过程中的盐水制备、电解、蒸发和固碱，氯氢处理，盐酸合成，纯水制备，整流变电，自控仪表和分析方法等内容，并对总图规划、环境保护和材料防腐做了有针对性的介绍。本书基本覆盖了离子膜电解制烧碱工艺设计生产的相关内容，反映了当代氯碱工业的基本情况和最新进展。

本书可供化工行业特别是氯碱领域的科技人员，以及相关院校化工类专业师生阅读参考。

前言：

本书是由中国氯碱工业协会组织、行业内多位知名专家编写、汇集的氯碱行业新技术、新工艺、新装备的专业技术书籍，体现了当代氯碱工业技术的发展现状和发展历史。

本书根据行业多年的实践经验和理论研究成果，涵盖了国内外氯碱技术及与之相关的、较为全面的生产工艺技术及装备，为更加全面掌握现代氯碱生产技术提供了翔实的基础资料。全书包括氯碱工业综述、盐水系统、隔膜法电解及烧碱蒸发系统、离子膜、离子膜电解原理、离子膜电解槽、淡盐水脱氯系统、盐水硫酸根脱除系统、离子膜法碱蒸发和固碱、氯氢处理系统、氯化氢合成和纯酸系统、液氯和三氯化氮处理、纯水制备、整流变电系统、仪表控制和信息化系统、环保安全节能和总图、设备腐蚀与防护、氯碱分析共十八章。为体现氯碱工业的全面状况和为高含盐废水环保装置提供指导，本书保留了隔膜法电解和蒸发的章节。

由于行业技术发展迅速，本书编写时间跨度大，许多内容经由多名专家编写并经过多次补充修改完善，最终成稿。

书稿全部编写完成后，由刘国桢收集整理，由刘国桢、李素改、郎需霞、唐必勇完成第一次校核，由张鑫、李素改、杨振伟、王学军、刘秀明、袁建华、刘国桢、薛卫东、张佳兴、郎需霞、王永升、程鹏、郭海军共同完成第二次校核，最后根据定稿会意见，再次修改补充后定稿。

编校人员分工情况：第1章由张鑫编写；第2章由刘立初组织编写，杨振伟修改补充；第3章由夏碧波组织编写，李素改修改完善；第4章由张永明、高自宏组织编写，王学军修改补充；第5章由吴彬组织编写，袁建华补充修改；第6章由康建忠组织编写，刘秀明补充修改；第7章由张英民、郎需霞编写，刘国桢修改完善；第8章由唐必勇编写，袁建华补充修改；第9章由薛卫东编写；第10章由王鸿东组织编写，张佳兴补充修改；第11章由郎需霞编写，张佳兴补充修改；第12章由王平组织编写，孙广军修改，郎需霞补充修改 ；第13章由王强组织编写，郎需霞补充修改；第14章由廖秀华组织编写，王永升修改完善；第15章由于现军组织编写；第16章由曾宇峰组织编写；第17章由程鹏组织编写；第15章、第16章、第17章由程鹏、李淑华等补充修改并完善；第18章由任运奎组织编写，倪留生修改。全书图例由郎需霞组织、青岛海湾集团有限公司工程设计院绘制。全书策划、统校及修改由刘国桢、李素改完成，孟祥龙整理。

本书虽经编写、审校多次讨论、修改，力求在内容上更加严谨准确，更加符合现代氯碱发展的需要，随着技术的发展进步，仍然会存在不足，希望给读者提供有益的帮助和参考。

编者

2018年5月30日

目录：

1氯碱工业综述001

11氯碱工业基本情况001

12基本氯碱产品及性质002

121烧碱的性质与应用002

122氯的性质与应用002

123氢的性质与应用003

13中国氯碱工业发展现状004

131烧碱产能和产量概况004

132行业布局概况004

133行业集中度概况005

134中国氯碱工业发展特点005

14氯碱工业的生产技术006

141氯碱早期生产方法006

142氯碱电解方法发展简述006

143中国氯碱生产方法和技术007

参考文献008

2盐水系统009

21氯化钠及氯化钠水溶液009

211固体氯化钠的性质009

212氯化钠水溶液的性质009

213盐的种类和生产010

214原盐的运输和储存013

22饱和盐水的制备015

221盐水的制备过程015

222化盐工艺015

223化盐的工艺控制016

224化盐设备017

23盐水精制的原理019

231盐水精制的目的019

232盐水精制分类019

233盐水中的杂质对电解生产的影响019

234盐水中各杂质去除原理023

235固液分离精制分类027

236固液分离精制的工艺方法028

24传统固液分离精制029

241传统固液分离精制工艺流程简述029

242一次盐水控制指标030

243一次盐水精制的工艺控制030

244传统的盐水固液分离032

25高分子膜盐水精制工艺047

251高分子膜盐水精制工艺概述047

252几种典型的膜法盐水精制工艺049

253膜法过滤工艺异常情况055

26陶瓷膜过滤精制057

261陶瓷膜精制工艺原理057

262陶瓷膜工艺流程概述058

263陶瓷膜盐水精制工艺的特点058

264陶瓷膜盐水精制工艺的注意事项059

265工艺及操作控制指标060

266陶瓷膜的结构060

267陶瓷膜过滤器选型原则062

268陶瓷膜过滤器开停车程序062

269陶瓷膜操作要点064

2610主要故障处理065

27HW盐水精制工艺067

271HW盐水精制工艺简介067

272HW盐水精制的流程原理067

273HW工艺特点067

274HW工艺操作注意事项068

28盐泥的洗涤、过滤和利用069

281盐泥的洗涤069

282盐泥的过滤069

283盐泥的回收利用070

29盐水的二次精制070

291盐水的二次精制的目的070

292二次精制原理071

293螯合树脂071

294盐水二次精制工艺074

295盐水二次精制的正常操作077

296盐水二次精制的正常开车程序081

297盐水二次精制的正常停车程序081

298树脂塔的结构081

299树脂塔操作过程中异常情况处理083

2910螯合树脂的交换能力084

210盐水工艺技术对比085

2101盐水化盐工艺技术085

2102固液分离精制工艺对比086

2103离子交换精制工艺对比086

参考文献087

3隔膜法电解及烧碱蒸发系统088

31隔膜法电解088

311隔膜法电解概述088

312改性隔膜技术090

313活性阴极技术091

314扩张阳极+改性膜电槽技术092

315隔膜电解系统工艺流程093

32隔膜法烧碱蒸发095

321隔膜法烧碱蒸发概述095

322烧碱蒸发原理、操作条件及影响因素095

323三效顺流蒸发工艺流程098

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1MVR技术原理220

752MVR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5MVR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（TOC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