[发明专利]电解后除碳的阳离子隔膜电解槽串联装置及其应用

说明书

本发明属于纯碱制造领域，特别涉及电解后除碳的阳离子隔膜电解槽串联装置及其应用。所述的电解后除碳的阳离子隔膜电解槽串联装置包括第一电解槽、第二电解槽、化盐车间、第一氯气净化器、氨气解吸塔、气体分离塔、稀NaOH储罐、氢气净化器、第二氯气净化器、两碱分离器、石灰乳槽、焙烧窑和按照工艺相连接的管道。将制碱时沉淀了碳酸氢钠的母液导入电解后除碳的阳离子隔膜电解槽串联工艺，能够实现无碱渣制碱，同时既可以生产火碱又可以生产氯气、氢气。所述的电解后除碳的阳离子隔膜电解槽串联工艺既实现氯化钠的100％利用，又不产生碱渣，保护了环境。

技术领域

本发明属于纯碱制造领域，特别涉及一种电解后除碳的阳离子隔膜电解槽串联工艺及其应用。

背景技术

纯碱作为重要的基础化工原料，广泛应用于冶金、化工、建材等行业。2017年中国大陆纯碱产量为2677.1万吨，位居世界第一。制碱工艺包括：联碱法、氨碱法和天然碱法。

目前，氯化钠是一种价廉易得的获取钠离子的原料。在联碱法(侯德榜法)中，氯化钠中的氯，进入了氯化铵产品。在氨碱法中，氯化钠中的氯，进入了碱渣。在一定的历史时期，联碱法(侯德榜法)的氯化铵产品对农业生产起了极大的促进作用，但是，氯化铵并不适用于碱性土壤和许多的忌氯作物，尽管氯化铵在其他部门有所消费，但是总体而言，氯化铵的产能过剩，联碱法(侯德榜法)不再是一种清洁生产工艺。氨碱法(Solvay法)中，碳酸氢钠母液中的铵，先被苛化，然后蒸出，氨循环使用。在氨碱法(Solvay法)的整个循环中，除一部分的挥发损失外，氨在氨碱法(Solvay法)中作为催化剂存在。但是，铵的苛化蒸出需要产生大量碱渣。每生产1吨纯碱，至少产生1.05吨的碱渣(至少1.05吨氯化钙，不计入氯化钙溶于水中对水和土壤的污染，下同)。碱渣的产生，一方面带来了能源资源的浪费，另一方面碱渣带来了严重的污染隐患。

综上所述，联碱法(侯德榜法)和氨碱法(Solvay法)制备纯碱时，原料氯化钠只有钠进入了产品，氯化钠的利用率只有39.3％。

发明内容

为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供了一种电解后除碳的阳离子隔膜电解槽串联工艺。在电解后除碳的阳离子隔膜电解槽串联工艺内，沉淀出碳酸氢钠的母液先后在两个电解槽内分别进行电解。所述的电解后除碳的阳离子隔膜电解槽串联工艺克服了现有技术的不足，杜绝了纯碱生产过程中碱渣的产生，既实现了纯碱生产过程中氯化钠的全组分利用，又保护了环境。

为达此目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明的第一方面，提供一种电解后除碳的阳离子隔膜电解槽串联装置，其包括第一电解槽1、第二电解槽2、化盐车间7、第一氯气净化器8、氨气解吸塔9、气体分离塔10、稀NaOH储罐11、氢气净化器12、第二氯气净化器13、两碱分离器14、石灰乳槽15、焙烧窑16和按照工艺相连接的管道。

优选地，所述的第一电解槽1是阳离子隔膜电解槽。

优选地，所述的第一电解槽1的阴极室4通入制碱工艺中沉淀了碳酸氢钠的母液，阳极室3通入制碱工艺中精制后的盐水。制碱工艺中沉淀碳酸氢钠的化学反应方程式如下，碳酸氢钠沉淀是因为混合液中碳酸氢钠的含量多，而碳酸氢钠的溶解度小。沉淀了碳酸氢钠的母液中含有氯化铵、氯化钠、碳酸氢钠三种盐。

CO₂+NH₃+NaCl+H₂O→NaHCO₃↓+NH₄Cl

优选地，所述的第一电解槽1的阴极室收集的混合气，进入到气体分离塔10。第一电解槽1的阴极室收集的混合气是氢气和氨气的混合气。在气体分离塔10内，氢气和氨气的分离满足工业上的使用要求。