氯碱的生产.ppt

1、重庆化工职业学院1单击 此 处编辑母版 标题样 式单击 此 处编辑 母版副 标题样 式第一节 概 述v一、氯碱化工发展简史v氯碱工业是基本化学工业之一 ,它的产品烧碱和氯气在国民经济中占有重要地位 ,广泛用于纺织工业、轻工业、冶金和有色冶金工业、化学工业和石油化学工业等部门。v生产烧碱和氯气有着悠久的历史 ,早在中世纪就发现了存在于盐湖中的纯碱 ,后来就发明了以纯碱和石灰为原料制取 NaOH的方法即苛化法：重 庆 化工 职业 学院vNa2CO3 + Ca(OH)2 = 2NaOH + CaCO3v因为苛化过程需要加热 ,因此就将 NaOH称为烧碱 ,以别于天然碱 (Na2CO3)直到 19世纪

2、末 ,世界上一直以苛化法生产烧碱。重 庆 化工 职业 学院v采用电解法制烧碱始于 1890年 ,隔膜法和水银法几乎差不多同时发明。隔膜法于 1890年在德国首先出现 ,第 -台水银法电解槽是在 1892年取得专利。食盐电解工业发展中的困难 ,首先是如何将阳极产生的氯气与阴极产生的氢气和氢氧化钠分开 ,不致发生爆炸和生成氯酸钠 ,以上两种生产方法都成功地解决了这个难题。前者以多孔隔膜将阴阳两极隔开 ,后者则以生成钠汞齐的方法使氯气分开。这样 ,就奠定了两种不同的生产工艺的基础 ,并一直沿用到现在。重 庆 化工 职业 学院v我国氯碱工业是在本世纪二十年代才开始创建的。第一家氯碱厂是上海天原电化厂（

3、现在的上海天原化工厂前身）， 1930年正式投产，日产烧碱2吨。到 1949年全国解放为止 ,全国仅有氯碱厂 9家,年产量仅 1.5万吨。重 庆 化工 职业 学院二、氯碱工业的特点v氯碱工业的特点除原料易得、生产流程较短外 ,主要还有三个突出问题。v 、能源消耗大 氯碱生产的耗电量仅次于电解法生产铝 ,按照目前国内生产水平 .每生产 1吨 100%烧碱需耗电 2580度 ,耗汽 5吨，总能耗折标准煤为1.815吨。 1988年我国氯碱工业用电量占全国总发电量的 1.5%。因此，电力供应情况和电价对氯碱产品的生产成本影响很大。重视选用先进工艺 ,提高电解槽的电、能效率和碱液蒸发热能的利用率 ,以

4、降低烧碱的电耗和蒸汽消耗 ,始终是氯碱生产企业的一项核心工作 。重 庆 化工 职业 学院v 、氯与碱的平衡 电解食盐水溶液时，按固定质量比（ 1:0.85）同时产出烧碱和氯气两种产品。在一个国家和地区 ,对烧碱和氯气的需求量不一定符合这一比例。因此就出现了烧碱和氯气的供需平衡问题。在一般情况下 ,发展中国家在工业发展初期用氯量较少 .由于氯气不宜长途运输 ,所以总是以氯气的需要量来决定烧碱的产量 ,因此往往会出现烧碱短缺现象。在石油化工和基本有机原料发展较快的国家和地区 ,氯的用量就技大 ,因此就出现烧碱过剩。总之烧碱和氯气的平衡始终是氯碱工业发展中的一个恒定的矛盾。重 庆 化工 职业 学院v

5、 、腐蚀和污染 氯碱产品如烧碱、盐酸等均具有强腐蚀性 ,在生产过程中使用的原材料如石棉、汞和所产生的含氯废气都可能对环境造成污染 ,因此防止腐蚀和三废处理也一直是氯碱工业的努力方向。重 庆 化工 职业 学院三、氯碱工业产品v氯碱工业联产的主产品是烧碱和氯气，同时副产氢气。作为基本化工原料的 “三酸二碱 ”，氯碱工业的盐酸和烧碱占其中的两种，此外氯和氢还可进一步加工成许多化工产品。氯碱工业及其主要产品如下：重 庆 化工 职业 学院v(1)烧碱 是一种用途很广的化工产品，也可用来生产肥皂和洗涤剂等；v(2)液氯 可用于水的消毒，氯气可用来生产漂白、消毒用的无机氯产品 (次氯酸钠、次氯酸钙 )；有机

6、氯农药 (如速灭威、含氯菊酯等 )；有机氯产品 (聚氯乙烯、含氯溶剂 1， 1， 1一三氯乙烷、二氯乙烷、三氯甲烷、环氧氯丙烷、氯丁橡胶、氟氯烃等 )；v 重 庆 化工 职业 学院v(3)氢气 除用于合成 HCl气制盐酸和生产聚氯乙烯外，还可用于各种加氢反应，生产硬化油、过氧化氢、二氨基甲苯以及炼钨、生产多晶硅等金属氧化物还原过程。重 庆 化工 职业 学院重 庆 化工 职业 学院四、氯碱工业生产的基本过程氯碱生产过程的核心部分是电解工序，各种生产方法的不同之处在于电解工艺的区别。除了电解过程之外，氯碱生产过程还应包括盐水的精制和烧碱、氯气与氢气三种产品的处理加工系统。图为氯碱厂的主要组成示意图

7、。重 庆 化工 职业 学院重 庆 化工 职业 学院v小结：氯碱工业的产品；氯碱工业主要特点和工艺流程。v作业： 1、氯碱工业的特点有哪些？ 2、作出氯碱工艺流程示意图。重 庆 化工 职业 学院重 庆 化工 职业 学院重庆化工职业学院17单击 此 处编辑母版 标题样 式单击 此 处编辑 母版副 标题样 式v第二 节 氯 碱化工相关化学品性 质简 介 一、 烧 碱（ NaOH） vNaOH固体溶于水放 热 ；又称 烧 碱、火碱、苛性 钠 ，是常见 的、重要的 强 碱v 化学式 NaOH 分子量 40.01。v 密度 2.130克 /厘米 3，熔点 318.4 ，沸点 1390 ，固体NaOH中 O

8、H以 O-H共价 键结v 合， Na与 OH以 强 离子 键结 合，溶于水其解离度近乎100%，故其水溶液呈 强 碱性，可v 使无色的酚 酞试 液 变 成 红 色，或使 PH试纸变蓝 等。 重 庆 化工 职业 学院纯的无水氢氧化钠为白色半透明， 结晶 状固体。氢氧化钠极易溶于水， 溶度 随温度的升高而增大，溶解时能放出大量的热， 288K时其饱和溶液浓度可达 26.4mol/L。它的水溶液有涩味和滑腻感，溶液呈强碱性，具备碱的一切通性。市售烧碱有固态和液态两种：纯固体烧碱呈白色，有块状、片状、棒状、粒状，质脆；纯液体烧碱为无色透明液体。氢氧化钠还易溶于 乙醇 、 甘油 ；但不溶于 乙醚 、 丙

9、酮 、 液氨 。重 庆 化工 职业 学院对纤维、皮肤、玻璃、陶瓷等有腐蚀作用，溶解或浓溶液稀释时会放出热量；与 无机酸 发生 中和反应 也能产生大量热，生成相应的盐类；与金属铝和锌、非金属硼和硅等反应放出氢；与氯、溴、碘等卤素发生 歧化反应 。能从水溶液中沉淀金属离子成为氢氧化物；能使油脂发生 皂化反应 ，生成相应的有机酸的钠盐和醇，这是去除织物上的油污的原理。 重 庆 化工 职业 学院二、 氯 气 v1、 组 成 结 构 原子 结 构： 氯 原子最外 层 有 7个 电 子，反 应中易得到 1个 电 子 分子 结 构： 氯 气分子 为 双原子分子，分子式Cl2 离子 结 构： 氯 离子最外 层

10、 有 8个 电 子，因而很 稳 定 重 庆 化工 职业 学院v2、物理性 质 在通常情况下： 氯 气是黄 绿 色的气体、 氯 气有毒、并有刺激性气味、密度比空气大、熔沸点 较 低、能溶于水易溶于有机溶 剂 、 压 强 为 101kPa、温度 为 -34.6 时 易液化。如果将温度 继续 冷却到 -101 时 ，液 氯变 成固 态氯 。 1体 积 水在常温下可溶解 2体 积氯 气 氯 气有毒， 闻 有毒气体气味的方法是 (扇 动 法 )：用手轻轻 在瓶口扇 动 ，使极少量的气体 飘进 鼻孔重 庆 化工 职业 学院v3、化学性 质v1与金属反 应2Na Cl2 2NaCl (现 象： 剧 烈燃 烧

11、 ，白烟 )Cu Cl2 CuCl2 (现 象： 剧 烈燃 烧 ，棕色烟 )2Fe 3Cl2 2FeCl3思考： (1)上述反 应 中， 氯 元素的化合价 变动 有何共同特点 ?为 什么 ?Cl2作什么 剂 ?(2)对 比 铁 跟 盐 酸的反 应 ， 铁 跟 氯 气的反 应 体 现 了 氯 气的什么性 质 ?答案： (1)都从 0价 1价因 为 最外 层 有 7e，易得到1e达到 8e 稳 定 结 构 Cl2作氧化 剂 (2)体 现 了 Cl2的氧化性比 HCl强 ，是 强 氧化 剂 重 庆 化工 职业 学院v 2与非金属反 应燃 烧 ： 发 光、 发热 的 剧 烈化学反 应 。v 3与水反

12、应在 该 反 应 中，氧化 剂 是 Cl2， 还 原 剂 是 Cl2，改写成离子反 应 方程式是：v Cl2 H2O H Cl HClO(1)氯 气的水溶液叫 氯 水， 饱 和 氯 水呈 现 黄 绿 色，具有刺激性气味，主要含有的粒子有v Cl2、 H2O、 HClO、 H、 Cl、 ClO重 庆 化工 职业 学院v(2)次 氯 酸的性 质 弱酸性：是一元弱酸，属弱 电 解 质 ，酸性弱于碳酸HClO NaOH NaClO H2ONaClO HCl HClO NaCl2NaClO CO2 H2O Na2CO3 2HClO重 庆 化工 职业 学院v 不 稳 定性：由于 HClO的分解，使 Cl2

13、和水逐 渐 反 应 ，直至 氯 水失效，因此 氯 水要现 用 现 制，保存在棕色 试剂 瓶中 氯 水久置将 变 成稀 盐 酸 强 氧化性： HClO能氧化 许 多物 质 杀 菌漂白性：能使有色布条、品 红试剂 等有色物 质 褪色，其原理主要是利用其 强 的氧化性v 说 明：干燥 Cl2本身没有漂白性，只有 转 化成 HClO才有漂白性 重 庆 化工 职业 学院v4与碱溶液反 应a.Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2Ob.2Cl2 2Ca(OH)2 CaCl2 Ca(ClO)2 2H2O上述两反 应 中， Cl2作氧化 剂 和 还 原 剂 漂白粉： (1)有效成分是 Ca(ClO)2

14、(2)漂白原理c.Ca(ClO)2 CO2 H2O CaCO3 2HClO(3)久置失效的原因 (用反 应 式 说 明 )Ca(ClO)2 CO2 H2O CaCO3 2HClO； 2HclO 2HCl O2(4)保存方法：隔 绝 空气密封保存 重 庆 化工 职业 学院四、用途v 学 习 物 质 的用途要与其性 质紧 密 联 系，因 为 性 质 决定用途下列 Cl2的用途各是基于v Cl2的什么性 质 ?用于消毒 溶于水生成的 HClO具有 强 氧化性；制 盐 酸 与 H2反 应 生成 HCl；制漂白粉 与 Ca(OH)2反 应 ；制多种 农药 ；制 氯 仿等有机溶 剂 ；制塑料等思考：工 业

15、 制漂白粉 为 什么 选 用 Ca(OH)2而不 选 用 NaOH?而吸收 Cl2防止中毒或 污 染v 空气却 选 用 NaOH溶液而不 选 用 Ca(OH)2?答案： Ca(OH)2价廉易得、成本 较 低； NaOH溶液碱性 强 、吸收效率高 重 庆 化工 职业 学院五、 氯 气 对 人体的危害v氯 气吸入后 ,主要作用于气管、支气管、 细 支气管和肺泡 ,导 致相 应 的病 变 ,部分 氯 气又可由呼吸道呼出。人体 对氯的嗅 阈为 0.06mg/m3; 90mg/m3,可致 剧 咳 ; 120180mg/m3, 30 60min可引起中毒性肺炎和肺水 肿 ; 300mg/m3时 ,可造成致

16、命 损 害 ; 3000mg/m3时 ,危及生命; 高达 30000mg/m3时 ,一般 滤过 性防毒面具也无保 护 作用。重 庆 化工 职业 学院扩展：1 Cl2为何可应用于生化武器？答案：氯气是一种黄绿色有毒的气体，它主要通过呼吸道侵入人体氯气对上呼吸道黏膜会造成有害的影响，它会溶解在黏膜所含的水分里，生成次氯酸和盐酸，次氯酸使组织受到强烈的氧化；盐酸刺激黏膜发生炎性肿胀，使呼吸道黏膜浮肿，大量分泌黏液，造成呼吸困难，所以氯气中毒的明显症状是发生剧烈的咳嗽症状重时，会发生肺水肿，使循环作用困难而致死亡由食道进入人体的氯气会使人恶心、呕吐、胸口疼痛和腹泻 1 L空气中最多可允许含 Cl2 0.001 mg，超过这个量就会引起人体中毒所以，氯气曾被用作强杀伤性的武器如在第一次世界大战期间，一次德军与英法军战士在比利时的伊普尔对峙，黎明时，英、法军前线战壕里的士兵突然看到一股阴森森的黄绿色气体逐渐向前袭来，很快数百名英、法军战士窒息而死，数千名士兵双目失明这是 1915年 4月 22日发生的令人发指的事件由于 Cl2有毒，所以，我们在闻 Cl2气味时要用手在瓶口轻轻扇动，仅使极少量的 Cl2飘入鼻孔 。重 庆 化工 职业 学院