氯碱工业-经济百科

什么是氯碱工业

氯碱工业是指电解食盐水溶液,其产物除烧碱外还有氯气和氢气的电解法生产烧碱的工业。

氯碱工业的腐蚀特点

(1)对碳钢的腐蚀。被腐蚀电池电极反应出来的结果，就是碳钢在碱性盐水溶液中所受到的腐蚀。当碳钢在食盐水中时，会产生出可溶性的化合物，这使得腐蚀加快，阳性反应让金属变成Fe^{2 +}，进入盐水溶液中，阴性反应则为4e + 2H₂0 + O₂。对有氧的饱和盐水而言，在液面处腐蚀，因为有氧气，阴性反应生成OH，盐水靠近液面的液相部分，使金属溶解成Fe^{2 +}，生成氢氧化亚铁，再氧化成Fe^{3 +}，这样就产生了铁锈。饱和水对碳钢的腐蚀和盐水的温度、氧的扩散等原因有直接关系，所以，在流动和搅拌过程中的盐水很容易补给氧气，这样就使碳钢的腐蚀更加严重。

(2)氯碱对不锈钢的腐蚀。当温度在60℃以内的饱和盐水中，不锈钢的腐蚀速度很慢，但是，不锈钢在Cl的作用下，会产生孔蚀和腐蚀破裂。

(3)氯碱对铜和钛的腐蚀。铜的加工性能很差，但铜可以在盐水中具备超强的耐腐蚀性能，可以用来制造精制盐水的换热器。钛也有很强的耐腐蚀性能，可是钛在PH值小于8的盐水中，很容易产生缝隙腐蚀。

(4)酸性饱和食盐水溶液中的盐酸、氯酸和氯酸盐对衬里的腐蚀并不明显。可是，盐水属于一种超强的渗透性介质，盐水可以在通过衬里层，随着温度的不断下降，使自身不断出现结晶，而且体积也逐渐增大，最后使衬里层出现裂痕。

氯碱工业的发展方向

1.氯碱工业本身就是一种高耗能工业，电解法生产烧碱的总能耗占我国能源消耗总量的0．5％,电力成本占烧碱总成本的60％左右，高于发达国家30％~40％的水平。为了进一步降低能耗，国内外许多公司开展了新技术新工艺的研究。

在氯碱工业中由于资源的原因，电解法占绝对的主导地位，而化学法只占很少部分．电解法的电分解总效率由于受到卡诺循环的限制，大约只能达到40％左右，而热分解的总效率比电解法要高得多．以热化学分解氯化钾KCl + 1 / 2H₂0 + 1 / 40₂ = KOH + 1 / 2cl₂反应为例，其在898K的理论分解效率达60％，在1298K时其理论效率达80％。从80年代中期开始，相继有氧化铁系、氟化物系、硼酸盐系、氧化钛系四种热化学分解循环制氯碱的新方法出现．它们都具有反应产率大，速度快，对原料盐要求不高，循环介质易得，无污染，节能效果好等优点。

2.我国氯碱工业的直流电耗比国外先进水平高200~300kW h／t NaOH，在隔膜法制碱中，国外采用了如扩张式小距离、固定式小距离、阴极活化及改良型的非石棉类隔膜等降低电解电压降的措施等较为先进的电解槽制作技术，使得槽电压有比较大的幅度下降，从而降低了能耗．所以应该加快DSA隔膜技术的改造，提高DSA隔膜电解技术水平。包括改性隔膜、扩张阳极、KD系列隔膜法扩张阳极电解槽、天原型小极距金属阳极电解槽等。国外氯碱企业采用的MDC-55型、H-4型和LCDH-4型等大容量现代化电解槽使隔膜法金属阳极电解槽的发展方向。

由于离子交换膜我国不能自己生产，所以大力发展我国自己生产的离子交换膜是首要任务，离子交换膜法由于节能效果好，烧碱质量高，新建装置大多将采用离子膜法，老装置以离子膜法进行技术改造的工作将继续得到重视．但如果要使全部转换则需要巨大投资，结合投入和产出的经济效益等综合因素．所以在今后相当长时期内，除新建厂采用离子膜法外，现有的电解法装置主要从技术改进以降低能耗和减少污染等方面着手。在离子膜主要方面有如下课题值得进一步研究。

①研制低电耗膜。降低能耗仍然为氯碱工业的研究主要方向

②改善离子膜对各种杂质的敏感性．目前膜对盐水和电解操作条件要求比较高，盐水中Ca^{2 +}、Mg^{2 +}离子的浓度小于2×10^{? 8}以下

③研制开发能生产45％以上高NaOH浓度的离子膜，以进一步降低碱浓缩时的能耗

④研制高电流密度用膜，降低能耗

⑤研制出长寿命的离子膜，以进一步降低单位氯碱产量的膜消耗

3.采取合理的结构布局。我国氯碱行业的突出问题主要表现在大集团少，中小装置多，低附加值的无机氯产品多，高附加值的有机氯产品少，氯碱供求不平衡，市场对氯碱的需求并不是按照氯碱生产时的比例(烧碱：氯=1：0.88)，有明显竞争优势高新技术和核心技术少，离子膜法比例低等方面．导致这种局面的主要原因是，我国氯碱工业未能真正做到统筹规划，与发达国家相比，我国氯碱企业集中度还相当低，例如，是世界上最大的烧碱生产国美国的烧碱生产能力在1400万t/a左右，而总共只有26家氯碱企业，DOW chemical等5家企业生产能力占总生产能力的75％以上,日本只有26家企业而其生产能力与中国相近。

4.大力发展氯碱工业的下游产品的用途．据报导，每万t烧碱产品可增加下游工业产值30亿元左右．围绕“氯碱平衡”这个核心，以氯气、氢气、盐酸(或氯化氢气体)等大宗原料为基础，大力发展下游产品．特别是氯化高聚物，耗氯量大，产品附加价值高，市场缺口量大．其次应该加强氢气的深加工，作为一种宝贵资源，氯碱企业利用其副产氢气开发加氢产品，在成本上占有得天独厚的优势。另外氢气作为优良的洁净能源，可以作为碱浓缩时的能源。

5.随着我国加入WTO，我国的氯碱工业必须融入世界大市场，发展网络经济是一个势在必行的趋势。