中文名 | 氯堿離子膜 | 別????名 | 既全氟離子膜 |
---|---|---|---|
類????別 | 特殊的陽離子選擇性透過膜 |
氯堿離子交換膜具有陽離子選擇透過性。該膜只允許Na 等陽離子和水分子透過,其它離子難以透過。 電解時從電解槽的下部往陽極室注入經(jīng)過嚴格精制的 NaCl溶液,往陰極室注入水。通電后,在陽極室中Cl - 放電,生成 氯氣 ,從電解槽頂部管路導出;同時 Na 帶著少量水分子透過陽離子交換膜流向陰極室。
在陰極室中 H 放電,生成 H 2 ,從電解槽頂部另一管路導出。剩余的 OH - 由于受陽離子交換膜的阻隔,不能移向陽極室,在陰極室里逐漸富集,與從陽極室透過來的Na 形成了NaOH溶液。
隨著電解的進行,不斷往陽極室里注入精制食鹽水,以補充NaCl的消耗;不斷往陰極室里注入水,以補充水的消耗和調(diào)節(jié)產(chǎn)品NaOH的濃度。所得的堿液從陰極室上部導出。因為陽離子交換膜能阻止Cl - 通過,所以陰極室生成的 NaOH溶液中含NaCl雜質(zhì)很少。用這種方法制得的產(chǎn)品比用隔膜法電解生產(chǎn)的產(chǎn)品濃度大,純度高,而且能耗也低,是最先進的生產(chǎn)氯堿的工藝。
離子膜,一直是中國人的一個“心結”。作為氯堿行業(yè)不可替代的重要材料,我國一直對離子膜實行零關稅進口。為了消除這一威脅國家經(jīng)濟安全的隱患,從1980年開始,我國曾將這一技術列入國家“六五”“七五”重大科技攻關計劃,先后投入幾億元資金進行科技攻關。
由于我國基礎新材料的落后和投入機制等問題制約,該項目一直沒有研制成功,被專家稱之為“中國人心中永遠的痛”,攻克該項技術寄托著幾代化工人的追求與探索。
在2002年以前東岳集團已經(jīng)有了上游原材料的產(chǎn)業(yè)大平臺和基礎研究成果;
2002年,東岳集團開始了離子膜研發(fā);
2004年5月24日,全氟離子交換膜材料研究項目被國家列為“863計劃”重大項目;
2005年9月8日,山東省人民政府召開東岳集團離子膜項目產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)場辦公會,離子膜項目被列為舉全省之力支持的山東省高新技術一號工程;
2006年3月19日,東岳離子膜研究項目順利通過國家“863”計劃項目驗收。
2006年3月27日,在淄博市科技大會上,淄博市委、市政府獎勵“東岳”科技扶持資金5000萬元。 2006年5月,國家領導人先后視察東岳,對東岳自主創(chuàng)新,特別是離子膜研發(fā)成功給予了充分肯定和高度評價。
2009年9月22日凌晨2:54分,我國完全自主研發(fā)的1.4米寬的全氟離子膜在東岳集團成功下線。
2009年10月17日上午,中共中央總總書記胡錦濤一行來到到東岳集團視察工作,高度評價東岳在離子膜研發(fā)方面取得的成績。
2010年5月14日,東岳氯堿離子膜在中化集團滄州大化黃驊氯堿廠工業(yè)氯堿生產(chǎn)裝置上實現(xiàn)一次性送電成功。
到2010年6月30日,全氟離子膜成功應用于中化集團滄州大化黃驊氯堿廠、藍星(北京)化工機械廠和東岳集團氯堿裝置,實現(xiàn)市場化應用和國產(chǎn)化替代。 東岳集團宣布完全自主研發(fā)的國產(chǎn)氯堿工業(yè)用的氯堿離子膜實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,制約我國氯堿工業(yè)安全健康發(fā)展的瓶頸由此告破;而自主研發(fā)的交換膜燃料電池用氯堿離子膜也成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,標志著我國成功攻克了氫燃料電池的瓶頸技術。
東岳離子膜在原料、中間體、功能單體、聚合物、功能膜、測試方法、工程技術、裝備技術等方面已經(jīng)獲得授權發(fā)明專利140余項。
氯堿離子膜,既全氟離子膜,是交換膜燃料電池和氯堿工業(yè)中最核心的技術材料。但用于交換膜燃料電池和氯堿工業(yè)的氯堿離子膜不是同一種。
氯堿離子膜是一種特殊的陽離子選擇性透過膜,主要應用于氯堿工業(yè)。在2010年6月30日前,全世界只有美國杜邦和日本旭化成等極少數(shù)公司擁有此項技術,并對其他國家進行技術封鎖,在世界形成壟斷,價格昂貴,每平方米進口價近萬元。
在歷經(jīng)8年科研攻關,于 2010年6月30日,山東東岳集團100%國產(chǎn)化的全氟離子膜,在萬噸級氯堿裝置上一次通電成功,打破了美國、日本長期對該項技術的壟斷。標志著我國成為全球第三個擁有氯堿離子膜核心技術和生產(chǎn)能力的國家;而同時,我國自主研發(fā)的交換膜燃料電池用氯堿離子膜也在東岳集團問世,使我國成為第二個可以自主研發(fā)生產(chǎn)交換膜燃料電池用氯堿離子膜的國家。
離子交換樹脂是一類具有離子交換功能的高分子材料。在溶液中它能將本身的離子與溶液中的同號離子進行交換。按交換基團性質(zhì)的不同,離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂兩類。 陽離子交換樹脂大都含有...
3.1 鹽水一次精制 從控制上看,鹽水一次精制回路控制以單回路控制為主,比較簡單。設備控制上最復雜的是過濾工序,國內(nèi)一般采用戈爾過濾器,多以設備自帶的PLC控制為主,浙大中控WebField系列的DC...
為什么氯堿工業(yè)中用陽離子交換膜? 不用陰離子? 不用交換膜不行?
首先我們要明白離子交換膜的作用,是為了阻礙某種離子的通過,另外一種離子可以通過的膜,然后為什么要用呢,發(fā)現(xiàn),如果我們不用,得到的產(chǎn)物不純,有氯化鈉,作用是防止氯離子通過要讓鈉離子去陰極,和氫氧根形成氫...
氯堿離子膜的工藝屬于高尖端技術機密,無從獲得,也不可能公布。因此,在此只能簡單介紹其宏觀構成及其原材料。
膜的構造
我國自主研發(fā)的氯堿離子膜,與美國和日本的樹脂擠出成膜法不同,屬于樹脂溶解鑄膜法。
氯堿離子膜主要由網(wǎng)布和膜組成,網(wǎng)布主要是為了增加強度,膜是關鍵材料,膜的核心材料是磺酸樹脂和羧酸樹脂,是膜的核心技術。
氯堿離子膜技術最核心的有兩部分,第一部分是單體部分,第二部分是樹脂部分。
膜的主要原材料
離子膜的原材料是螢石,螢石主要成分是氟化鈣,屬不可再生的戰(zhàn)略資源,是發(fā)展氟化工的源頭。
全球螢石資源儲量約6億噸,我國儲量就占了54%,居全球第一。
氯堿離子膜的特性及發(fā)展趨勢
由于離子膜電解法因兼有環(huán)保和節(jié)能等特性,采用離子膜電解法是當今世界最先進的燒堿生產(chǎn)工藝。離子膜電解槽和離子膜是氯堿裝置的核心裝置,而其中發(fā)揮關鍵作用的是安裝在電解槽上的全氟磺酸羧酸離子膜(簡稱全氟離子膜)。
全氟離子膜的發(fā)展趨勢是超薄、增強、摻雜自濕化、各向同性,而在這四方面樹脂溶解鑄膜法均比傳統(tǒng)的樹脂擠出成膜法具有非常明顯的天然優(yōu)勢。
格式:pdf
大?。?span id="npojm6b" class="single-tag-height">85KB
頁數(shù): 1頁
評分: 4.5
2012年10月13日,位于江西省贛州市章貢區(qū)水西有色冶金基地的廈門德利集團贛州氯堿制造有限公司投資2.5億元的離子膜法燒堿項目正式竣工投產(chǎn)。該項目投產(chǎn)后,燒堿產(chǎn)量可達5萬t/a,實現(xiàn)年銷售收入1.7億元。
格式:pdf
大?。?span id="ufil9jt" class="single-tag-height">85KB
頁數(shù): 9頁
評分: 4.7
一、工藝流程簡介 燒堿目前以離子膜工藝為主。 按流程順序分為一次鹽水、 二次鹽水精制、 電 解、淡鹽水脫氯、 Cl 2處理、H2處理等工序。核心工序是二次鹽水精制和電解部 分。 鹽水一次精制的主要目的是控制懸浮物 (SS)與各種雜質(zhì)離子的含量在要求 的范圍內(nèi),為鹽水二次精制作準備。鹽水二次精制最主要部分是螯合樹脂塔, , 使粗鹽水經(jīng)過樹脂塔后除去二價陽離子。 部分工藝在二次精制中鹽水進螯合樹脂 塔之前設置碳素管或其它類型過濾器, 以進一步降低鹽水中的懸浮物的含量。 電 解部分是燒堿制備流程的關鍵工序,符合電解要求指標的精制鹽水流經(jīng)電解槽 時,在一定直流電作用下, 離子經(jīng)離子交換膜的發(fā)生遷移, 最終在陰極液相形成 燒堿,陽極液相產(chǎn)生淡鹽水,陰極氣相生成 H2,陽極氣相生成 Cl 2。 二、離子交換膜法電解制堿的主要生產(chǎn)流程 工藝流程圖 精制的飽和食鹽水進入陽極室;純水(加入一定量的 NaOH
80年代初,先進的離子膜可在 4000A/m的電流密度下運轉,電流效率為95%~96%;可以直接生產(chǎn)濃度為35%的氫氧化鈉,離子膜的使用壽命約為2年。由于離子膜法具有較多的優(yōu)點,今后新建的氯堿生產(chǎn)裝置一般將采用離子膜法?,F(xiàn)有的水銀法或隔膜法氯堿廠也會有一部分在技術改造時轉換為離子膜法。2100433B
1、燒堿質(zhì)量高,可滿足化纖、制藥等行業(yè)對高純燒堿的質(zhì)量要求。
2、減少能源消耗。
3、無污染,離子膜法氯堿生產(chǎn)沒有廢物,不存在水銀法制堿的汞污染和隔膜法制堿的石棉廢物等污染問題。
4、產(chǎn)物氯氣純度高,通常氯氣純度>99%,是很好的有機氯生產(chǎn)原料。
5、產(chǎn)物氫氣純度高通常氫氣純度>99%,可直接用于要求高純氫的場合。
中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會公告2007年第74號
為遏制氯堿行業(yè)盲目擴張趨勢,促進產(chǎn)業(yè)結構升級,規(guī)范行業(yè)發(fā)展,依據(jù)國家有關法律法規(guī)和產(chǎn)業(yè)政策要求,我委會同有關部門制定了《氯堿(燒堿、聚氯乙烯)行業(yè)準入條件》,現(xiàn)予以公告。
各有關部門在對氯堿生產(chǎn)建設項目進行投資管理、土地供應、環(huán)境評估、信貸融資、電力供給等工作中要以本準入條件為依據(jù)。
附件:氯堿(燒堿、聚氯乙烯)行業(yè)準入條件
中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會
二〇〇七年十一月二日
附件:
氯堿(燒堿、聚氯乙烯)行業(yè)準入條件
為促進氯堿行業(yè)穩(wěn)定健康發(fā)展,防止低水平重復建設,提高行業(yè)綜合競爭力,依據(jù)國家有關法律法規(guī)和產(chǎn)業(yè)政策,按照"優(yōu)化布局、有序發(fā)展、調(diào)整結構、節(jié)約能源、保護環(huán)境、安全生產(chǎn)、技術進步"的可持續(xù)發(fā)展原則,對氯堿(燒堿、聚氯乙烯)行業(yè)提出以下準入條件。
一、產(chǎn)業(yè)布局
(一)新建氯堿生產(chǎn)企業(yè)應靠近資源、能源產(chǎn)地,有較好的環(huán)保、運輸條件,并符合本地區(qū)氯堿行業(yè)發(fā)展和土地利用總體規(guī)劃。除搬遷企業(yè)外,東部地區(qū)原則上不再新建電石法聚氯乙烯項目和與其相配套的燒堿項目。
(二)在國務院、國家有關部門和省(自治區(qū)、直轄市)人民政府規(guī)定的風景名勝區(qū)、自然保護區(qū)、飲用水源保護區(qū)和其他需要特別保護的區(qū)域內(nèi),城市規(guī)劃區(qū)邊界外2公里以內(nèi),主要河流兩岸、公路、鐵路、水路干線兩側,及居民聚集區(qū)和其它嚴防污染的食品、藥品、衛(wèi)生產(chǎn)品、精密制造產(chǎn)品等企業(yè)周邊1公里以內(nèi),國家及地方所規(guī)定的環(huán)保、安全防護距離內(nèi),禁止新建電石法聚氯乙烯和燒堿生產(chǎn)裝置。
二、規(guī)模、工藝與裝備
(一)為滿足國家節(jié)能、環(huán)保和資源綜合利用要求,實現(xiàn)合理規(guī)模經(jīng)濟,新建燒堿裝置起始規(guī)模必須達到30萬噸/年及以上(老企業(yè)搬遷項目除外),新建、改擴建聚氯乙烯裝置起始規(guī)模必須達到30萬噸/年及以上。
(二)新建、改擴建電石法聚氯乙烯項目必須同時配套建設電石渣制水泥等電石渣綜合利用裝置,其電石渣制水泥裝置單套生產(chǎn)規(guī)模必須達到2000噸/日及以上?,F(xiàn)有電石法聚氯乙烯生產(chǎn)裝置配套建設的電石渣制水泥生產(chǎn)裝置規(guī)模必須達到1000噸/日及以上。鼓勵新建電石法聚氯乙烯配套建設大型、密閉式電石爐生產(chǎn)裝置,實現(xiàn)資源綜合利用。
(三)新建、改擴建燒堿生產(chǎn)裝置禁止采用普通金屬陽極、石墨陽極和水銀法電解槽,鼓勵采用30平方米以上節(jié)能型金屬陽極隔膜電解槽(擴張陽極、改性隔膜、活性陰極、小極距等技術)及離子膜電解槽。鼓勵采用乙烯氧氯化法聚氯乙烯生產(chǎn)技術替代電石法聚氯乙烯生產(chǎn)技術,鼓勵干法制乙炔、大型轉化器、變壓吸附、無汞觸媒等電石法聚氯乙烯工藝技術的開發(fā)和技術改造。鼓勵新建電石渣制水泥生產(chǎn)裝置采用新型干法水泥生產(chǎn)工藝。
三、能源消耗
(一)新建、改擴建燒堿裝置單位產(chǎn)品能耗標準
新建、改擴建燒堿裝置單位產(chǎn)品能耗限額準入值指標包括綜合能耗和電解單元交流電耗,其準入值應符合以下要求。
新建、改擴建燒堿裝置產(chǎn)品單位能耗限額準入值
產(chǎn)品規(guī)格
質(zhì)量分數(shù)(%)
綜合能耗準入值
(千克標煤/噸)
電解單元交流電耗準入值
(千瓦時/噸)
≤12個月
≤24個月
≤36個月
≤12個月
≤24個月
≤36個月
離子膜法液堿≥30.0
≤350
≤360
≤370
≤2340
≤2390
≤2450
離子膜法液堿≥45.0
≤490
≤510
≤530
離子膜法固堿≥98.0
≤750
≤780
≤810
隔膜法液堿≥30.0
≤800
≤2450
隔膜法液堿≥42.0
≤950
隔膜法固堿≥95.0
≤1100
注1:表中離子膜法燒堿綜合能耗和電解單元交流電耗準入值按表中數(shù)值分階段考核,新裝置投產(chǎn)超過36個月后,繼續(xù)執(zhí)行36個月的準入值。
注2:表中隔膜法燒堿電解單元交流電耗準入值,是指金屬陽極隔膜電解槽電流密度為1700 A/m2的執(zhí)行標準。并規(guī)定電流密度每增減100 A/m2 ,燒堿電解單元單位產(chǎn)品交流電耗減增44千瓦時/噸。
(二)現(xiàn)有燒堿裝置單位產(chǎn)品能耗標準
現(xiàn)有燒堿生產(chǎn)裝置單位產(chǎn)品能耗限額指標包括綜合能耗和電解單元交流電耗,其限額值應符合以下要求。
現(xiàn)有燒堿裝置單位產(chǎn)品能耗限額
產(chǎn)品規(guī)格
質(zhì)量分數(shù)(%)
綜合能耗限額
(千克標煤/噸)
電解單元交流電耗限額
(千瓦時/噸)
離子膜法液堿≥30.0
≤500
≤2490
離子膜法液堿≥45.0
≤600
離子膜法固堿≥98.0
≤900
隔膜法液堿≥30.0
≤980
≤2570
隔膜法液堿≥42.0
≤1200
隔膜法固堿≥95.0
≤1350
注:表中隔膜法燒堿電解單元交流電耗限額值,是指金屬陽極隔膜電解槽電流密度為1700A/m2的執(zhí)行標準。并規(guī)定電流密度每增減100A/m2 ,燒堿電解單元單位產(chǎn)品交流電耗減增44千瓦時/噸。
(三)新建、改擴建電石法聚氯乙烯裝置,電石消耗應小于1420千克/噸(按折標300升/千克計算)。新建乙烯氧氯化法聚氯乙烯裝置乙烯消耗應低于480千克/噸。
(四)推廣循環(huán)經(jīng)濟理念,提高氯堿行業(yè)能源利用率。按照國家有關規(guī)定和管理辦法,建設熱電聯(lián)產(chǎn)、開展直購電工作,提高能源利用效率。
四、安全、健康、環(huán)境保護
新建、改擴建燒堿、聚氯乙烯裝置必須由國家認可的有資質(zhì)的設計單位進行設計和有資質(zhì)單位組織的環(huán)境、健康、安全評價,嚴格執(zhí)行國家、行業(yè)、地方各項管理規(guī)范和標準,并健全自身的管理制度。電石法聚氯乙烯生產(chǎn)裝置產(chǎn)生的廢汞觸煤、廢汞活性炭、含汞廢酸、含汞廢水等必須嚴格執(zhí)行國家危險廢棄物的管理規(guī)定,嚴格監(jiān)控。
新建、改擴建燒堿、聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)必須達到國家發(fā)展改革委發(fā)布的《燒堿/聚氯乙烯清潔生產(chǎn)評價指標體系》所規(guī)定的各項指標要求。電石法聚氯乙烯生產(chǎn)企業(yè)必須要有電石渣回收及綜合利用措施,禁止電石渣堆存、填埋。
五、監(jiān)督與管理
(一)按照國家投資管理有關規(guī)定,嚴格新建、改擴建燒堿、聚氯乙烯項目的審批、核準或備案程序管理,新建、改擴建燒堿、聚氯乙烯項目必須嚴格按照國家有關規(guī)定實行安全許可、環(huán)境影響評價、土地使用、項目備案或核準管理。
(二)新建、改擴建燒堿、聚氯乙烯生產(chǎn)裝置建成投產(chǎn)前,要經(jīng)省級及以上投資、土地、環(huán)保、安全、質(zhì)檢等管理部門及有關專家組成的聯(lián)合檢查組,按照本準入條件要求進行檢查,在達到準入條件之前,不得進行試生產(chǎn)。經(jīng)檢查未達到準入條件的,應責令限期整改。
(三)對不符合本準入條件的新建、改擴建燒堿、聚氯乙烯生產(chǎn)項目,國土資源管理部門不得提供土地,安全監(jiān)管部門不得辦理安全許可,環(huán)境保護管理部門不得辦理環(huán)保審批手續(xù),金融機構不得提供信貸支持,電力供應單位依法停止供電。地方人民政府或相關主管部門依法決定撤銷或責令暫停項目的建設。
(四)各省(區(qū)、市)氯堿行業(yè)主管部門要加強對氯堿生產(chǎn)企業(yè)執(zhí)行本準入條件情況進行督促檢查。中國石油和化學工業(yè)協(xié)會和中國氯堿工業(yè)協(xié)會要積極宣傳貫徹國家產(chǎn)業(yè)政策,加強行業(yè)自律,協(xié)助政府有關部門做好行業(yè)監(jiān)督、管理工作。
六、附則
(一)本準入條件適用于中華人民共和國境內(nèi)(臺灣、香港、澳門地區(qū)除外)所有類型的氯堿生產(chǎn)企業(yè)。
(二)本準入條件自2007年12月1日起實施,由國家發(fā)展和改革委員會負責解釋。國家發(fā)展和改革委員會將根據(jù)氯堿行業(yè)發(fā)展情況和國家宏觀調(diào)控要求進行修訂。