氯氣在廣泛的用途,它是塑料、橡膠、合成纖維、農藥的重要原料,在造紙、紙漿工業、有機氯溶劑、水處理中也有大量應用。工業生產氯氣主要采用電解食鹽(NaCl)法,電解時除生產氯氣外,還生產氫氣、燒堿(NaOH)。氯氣生產儲存過程中潛在很大的爆炸危險,必須認真研究其危險特性,采取有針對性的防爆措施,才能保證安全生產。
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一、氯氣生產原理及工藝流程
食鹽電解生產氯氣、氫氣和燒堿的方法分隔膜法、水銀法和離子交換膜法。
1、隔膜法電解
隔膜式電解槽由陰極組、陽極組、槽蓋和槽底組成。食鹽水溶液電解過程中,陽極上的反應2Cl-+2e-→Cl2↑; 陰極上的反應2H2O+2e-→H2↑+2OH-;總反應:2H2O+2Cl2↑+H2↑+2OH-。由陽極產生氯氣,陰極產生氫氣和氫氧根,氫氧根則與鈉離子結合生成氫氧化鈉。
2、 水銀法電解
水銀電解槽由電解室和解汞室組成,在電解室制得氯氣,解汞室制得氫氣和氫氧化鈉。電解室中陽極上的反應與隔膜法電解相同,汞陰極上的反應Na++nHg+e-→NaHg。生成的鈉汞齊流入解汞室,與水反應生成氫氧化鈉和氫氣,汞則送電解室循環使用。解汞室的化學反應:NaHgn+H2O→NaOH+1/2H2+nHg。由于水銀法存在的汞污染問題,這種方法不再發展。但該法在電解法制氯氣過程中起了非常重要的作用。
3、離子交換膜法電解
在離子交換膜電解槽中,陽離子交換膜將陽極室和陰極室隔開,該膜只允許陽離子(Na+)通過進入陰極室,而陰離子(Cl-)則不能通過。在陽極和陰極上所發生的反應與一般隔膜法電解相同。
4、工藝流程
隔膜法、水銀法和離子交換膜法電解工藝原理相同,工藝流程有差別。簡要工藝過程如圖1所示。

圖
1 氯氣生產的工藝流程