任務(wù)3：精制鹽水電解

子任務(wù)1：精制鹽水電解生產(chǎn)過程

知識(shí)點(diǎn)1：離子膜電解槽電解基本概念淄博職業(yè)學(xué)院職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《離子膜燒堿生產(chǎn)操作》課程任務(wù)3：精制鹽水電解

子任務(wù)1：精制鹽水電解生產(chǎn)過程

知識(shí)點(diǎn)精制鹽水的電解仿真流程圖精制鹽水的電解仿真流程圖能熟練掌握離子膜電解生產(chǎn)工藝流程；能認(rèn)知離子膜電解生產(chǎn)工藝流程；理解掌握離子膜電解槽內(nèi)的鹽水電解的機(jī)理；能敘述離子膜電解鹽水的工藝流程；能熟練掌握離子膜電解生產(chǎn)工藝流程；理解掌握離子膜電解槽內(nèi)的鹽精制鹽水電解生產(chǎn)工作任務(wù)把合格的精制鹽水通過電解的方法生產(chǎn)30%NaOH，同時(shí)副產(chǎn)Cl2、H2。圖3-1離子膜電解槽精制鹽水電解生產(chǎn)工作任務(wù)把合格的精制鹽水通過電解的方法精制鹽水電解工藝流程簡圖圖3-2精制鹽水電解工藝流程簡圖精制鹽水電解工藝流程簡圖圖3-2精制鹽水電解工藝流程簡圖電解過程的基本定律電解過程是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程。當(dāng)以直流電通過熔融態(tài)電解質(zhì)或電解質(zhì)水溶液時(shí)，即產(chǎn)生離子的遷移和放電現(xiàn)象。圖3-4電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)裝置圖3-3離子的遷移電解過程的基本定律電解過程是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程。當(dāng)電解過程的基本定律1.法拉第第一定律G=KQ=KItG——電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量，g或kg；Q——通過的電量，A·s或A·h；K——電化當(dāng)量；g/A·hI——電流強(qiáng)度，A；t——通電時(shí)間，s或h。要提高電解生成物的產(chǎn)量，則要增大電流強(qiáng)度或延長電解時(shí)間。電解過程的基本定律1.法拉第第一定律電解過程的基本定律2.法拉第第二定律

當(dāng)直流電通過電解質(zhì)溶液時(shí)，電極上析出（或溶解）1克當(dāng)量的任何物質(zhì)，所需要的電量是恒定的，在數(shù)值上約等于96500C，稱為1法拉第（用F表示）。即1F=96500C=96500A·s=26.8A·h當(dāng)電解食鹽水溶液時(shí)，1A·h的電量理論上可生成的各產(chǎn)物的質(zhì)量為：電解過程的基本定律2.法拉第第二定律實(shí)例計(jì)算3-1現(xiàn)有電槽10臺(tái)，運(yùn)行電流強(qiáng)度為16000A，求理論上每日可生產(chǎn)多少噸燒堿、氯氣和氫氣?

解：根據(jù)法拉第定律：G＝KItn得NaOH的理論產(chǎn)量：Cl2的理論產(chǎn)量：H2的理論產(chǎn)量：

電解過程的基本定律實(shí)例計(jì)算3-1現(xiàn)有電槽10臺(tái)，運(yùn)行電流強(qiáng)度為16幾個(gè)重要的概念解讀

1.電流效率電流效率越高，電流損失越小，同樣的電量獲得的電解產(chǎn)物越多。現(xiàn)代氯堿廠，電流效率一般為95%～97%。

幾個(gè)重要的概念解讀1.電流效率電流效率越幾個(gè)重要的概念解讀

實(shí)例計(jì)算

某氯堿廠電解車間有20臺(tái)電解槽在位運(yùn)行，電解槽的運(yùn)行電流強(qiáng)度為16000A,一晝夜可生產(chǎn)電解堿液34.6噸，其NaOH含量為32%（wt%），試求陰極電流效率η。解：NaOH的實(shí)際產(chǎn)量為34.6×0.32＝11.072（t）

NaOH的理論產(chǎn)量＝幾個(gè)重要的概念解讀實(shí)例計(jì)算某氯堿廠電解車間有20臺(tái)電幾個(gè)重要的概念解讀

（1）理論分解電壓E理電解過程發(fā)生所必須的最小外加電壓稱為理論分解電壓。它在數(shù)值上等于陰陽兩極的可逆平衡電位之差。陰陽兩極的電極電位可由能斯特方程求得：25℃時(shí)，

2.槽電壓及電壓效率幾個(gè)重要的概念解讀（1）理論分解電壓E理2.槽電幾個(gè)重要的概念解讀

——平衡電極電位，V；

——標(biāo)準(zhǔn)平衡電極電位，V；

n——電極反應(yīng)中的得失電子數(shù)；α氧化態(tài)、α還原態(tài)——分別表示與電極反應(yīng)相對(duì)應(yīng)的氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)的活度。

（2）超電壓E超由于實(shí)際電解過程并非可逆，存在濃差極化、電化學(xué)極化(由于電極上電荷轉(zhuǎn)移步驟進(jìn)行緩慢而引起的極化)，使電極電位偏離平衡時(shí)的電極電位。其偏離平衡電極電位的值稱為超電壓。幾個(gè)重要的概念解讀——平衡電極電位，V；幾個(gè)重要的概念解讀過電位雖然消耗一部分電能，但在電解技術(shù)上有很重要的應(yīng)用。由于過電位的存在，可使電解過程按著預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行。陽極上發(fā)生的是氧化過程，電極電位越低的越易失電子。由于過電位的存在，使得在陽極上放電的是Cl-而不是OH-，獲得的是氯氣而不是氧氣。幾個(gè)重要的概念解讀過電位雖然消耗一部分電能，但在電解技術(shù)上有表3-1

25℃時(shí)H2、O2、Cl2在不同材質(zhì)電極上和不同電流密度下的過電位

超電壓的大小與電極反應(yīng)的性質(zhì)、電流密度、電極材料等因素有關(guān)。Cl2、H2、O2在不同材料的電極上和不同電流密度下的過電位見表3-1所示。幾個(gè)重要的概念解讀表3-125℃時(shí)H2、O2、Cl2在不同材質(zhì)電極上和不同（3）槽電壓E槽電解時(shí)電解槽的實(shí)際分解電壓稱為槽電壓。（4）電壓效率：

理論分解電壓與槽電壓的比稱為電壓效率。電壓效率提高電壓效率的一個(gè)很重要的措施是降低槽電壓。一般氯堿廠的電解槽的電壓效率在60%～65%之間。

幾個(gè)重要的概念解讀降液超理槽EEEEES+++=（3）槽電壓E槽（4）電壓效率：電壓效率提高

3.電能消耗幾個(gè)重要的概念解讀W——消耗的電能，kW·h；

Q——電量，A·h；I——電流強(qiáng)度，A；

t——運(yùn)行時(shí)間，h；

V——槽電壓，V。

3.電能消耗幾個(gè)重要的概念解讀W——消耗的電能，kW·幾個(gè)重要的概念解讀實(shí)例計(jì)算3-4試計(jì)算生產(chǎn)1000kgNaOH，理論上需要消耗的電能為多少kW·h?（已知NaOH的理論分解電壓等于2.3V）解：NaOH的電化當(dāng)量等于1.492g/(A·h)

生產(chǎn)1000kgNaOH所需要的電量為：

幾個(gè)重要的概念解讀實(shí)例計(jì)算3-4試計(jì)算生產(chǎn)100幾個(gè)重要的概念解讀

在實(shí)際生產(chǎn)中，電能的消耗取決于槽電壓外，還應(yīng)考慮電流效率：

實(shí)例計(jì)算

已知電解槽的槽電壓為3.20V，電流效率等于96.5%。試求生產(chǎn)1000kg氫氧化鈉需要消耗多少kW·h?解：·幾個(gè)重要的概念解讀在實(shí)際生產(chǎn)中，電能的消耗幾個(gè)重要的概念解讀在離子膜法電解生產(chǎn)中，電流密度為4000～6000A/m2。降低電能消耗采取的措施。

幾個(gè)重要的概念解讀在離子膜法電解生產(chǎn)中，電流密度為40工作任務(wù)總結(jié)本節(jié)課主要完成了以下工作任務(wù)：1.電解生產(chǎn)裝置工藝流程介紹；2.電解的相關(guān)概念學(xué)習(xí)，如電解、電極電位、理論分解電壓、超電壓、電解液電壓和導(dǎo)電材料電壓降等3.電解過程中電解產(chǎn)量、電耗以及電解效率的計(jì)算。作業(yè)：P174⑤、⑥工作任務(wù)總結(jié)本節(jié)課主要完成了以下工作任務(wù)：任務(wù)3：精制鹽水電解

子任務(wù)1：精制鹽水電解生產(chǎn)過程

知識(shí)點(diǎn)1：離子膜電解槽電解基本概念淄博職業(yè)學(xué)院職業(yè)教育應(yīng)用化工技術(shù)專業(yè)教學(xué)資源庫《離子膜燒堿生產(chǎn)操作》課程任務(wù)3：精制鹽水電解

子任務(wù)1：精制鹽水電解生產(chǎn)過程

知識(shí)點(diǎn)精制鹽水的電解仿真流程圖精制鹽水的電解仿真流程圖能熟練掌握離子膜電解生產(chǎn)工藝流程；能認(rèn)知離子膜電解生產(chǎn)工藝流程；理解掌握離子膜電解槽內(nèi)的鹽水電解的機(jī)理；能敘述離子膜電解鹽水的工藝流程；能熟練掌握離子膜電解生產(chǎn)工藝流程；理解掌握離子膜電解槽內(nèi)的鹽精制鹽水電解生產(chǎn)工作任務(wù)把合格的精制鹽水通過電解的方法生產(chǎn)30%NaOH，同時(shí)副產(chǎn)Cl2、H2。圖3-1離子膜電解槽精制鹽水電解生產(chǎn)工作任務(wù)把合格的精制鹽水通過電解的方法精制鹽水電解工藝流程簡圖圖3-2精制鹽水電解工藝流程簡圖精制鹽水電解工藝流程簡圖圖3-2精制鹽水電解工藝流程簡圖電解過程的基本定律電解過程是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程。當(dāng)以直流電通過熔融態(tài)電解質(zhì)或電解質(zhì)水溶液時(shí)，即產(chǎn)生離子的遷移和放電現(xiàn)象。圖3-4電解飽和食鹽水實(shí)驗(yàn)裝置圖3-3離子的遷移電解過程的基本定律電解過程是電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程。當(dāng)電解過程的基本定律1.法拉第第一定律G=KQ=KItG——電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量，g或kg；Q——通過的電量，A·s或A·h；K——電化當(dāng)量；g/A·hI——電流強(qiáng)度，A；t——通電時(shí)間，s或h。要提高電解生成物的產(chǎn)量，則要增大電流強(qiáng)度或延長電解時(shí)間。電解過程的基本定律1.法拉第第一定律電解過程的基本定律2.法拉第第二定律

當(dāng)直流電通過電解質(zhì)溶液時(shí)，電極上析出（或溶解）1克當(dāng)量的任何物質(zhì)，所需要的電量是恒定的，在數(shù)值上約等于96500C，稱為1法拉第（用F表示）。即1F=96500C=96500A·s=26.8A·h當(dāng)電解食鹽水溶液時(shí)，1A·h的電量理論上可生成的各產(chǎn)物的質(zhì)量為：電解過程的基本定律2.法拉第第二定律實(shí)例計(jì)算3-1現(xiàn)有電槽10臺(tái)，運(yùn)行電流強(qiáng)度為16000A，求理論上每日可生產(chǎn)多少噸燒堿、氯氣和氫氣?

解：根據(jù)法拉第定律：G＝KItn得NaOH的理論產(chǎn)量：Cl2的理論產(chǎn)量：H2的理論產(chǎn)量：

電解過程的基本定律實(shí)例計(jì)算3-1現(xiàn)有電槽10臺(tái)，運(yùn)行電流強(qiáng)度為16幾個(gè)重要的概念解讀

1.電流效率電流效率越高，電流損失越小，同樣的電量獲得的電解產(chǎn)物越多。現(xiàn)代氯堿廠，電流效率一般為95%～97%。

幾個(gè)重要的概念解讀1.電流效率電流效率越幾個(gè)重要的概念解讀

實(shí)例計(jì)算

某氯堿廠電解車間有20臺(tái)電解槽在位運(yùn)行，電解槽的運(yùn)行電流強(qiáng)度為16000A,一晝夜可生產(chǎn)電解堿液34.6噸，其NaOH含量為32%（wt%），試求陰極電流效率η。解：NaOH的實(shí)際產(chǎn)量為34.6×0.32＝11.072（t）

NaOH的理論產(chǎn)量＝幾個(gè)重要的概念解讀實(shí)例計(jì)算某氯堿廠電解車間有20臺(tái)電幾個(gè)重要的概念解讀

（1）理論分解電壓E理電解過程發(fā)生所必須的最小外加電壓稱為理論分解電壓。它在數(shù)值上等于陰陽兩極的可逆平衡電位之差。陰陽兩極的電極電位可由能斯特方程求得：25℃時(shí)，

2.槽電壓及電壓效率幾個(gè)重要的概念解讀（1）理論分解電壓E理2.槽電幾個(gè)重要的概念解讀

——平衡電極電位，V；

——標(biāo)準(zhǔn)平衡電極電位，V；

n——電極反應(yīng)中的得失電子數(shù)；α氧化態(tài)、α還原態(tài)——分別表示與電極反應(yīng)相對(duì)應(yīng)的氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)的活度。

（2）超電壓E超由于實(shí)際電解過程并非可逆，存在濃差極化、電化學(xué)極化(由于電極上電荷轉(zhuǎn)移步驟進(jìn)行緩慢而引起的極化)，使電極電位偏離平衡時(shí)的電極電位。其偏離平衡電極電位的值稱為超電壓。幾個(gè)重要的概念解讀——平衡電極電位，V；幾個(gè)重要的概念解讀過電位雖然消耗一部分電能，但在電解技術(shù)上有很重要的應(yīng)用。由于過電位的存在，可使電解過程按著預(yù)先的設(shè)計(jì)進(jìn)行。陽極上發(fā)生的是氧化過程，電極電位越低的越易失電子。由于過電位的存在，使得在陽極上放電的是Cl-而不是OH-，獲得的是氯氣而不是氧氣。幾個(gè)重要的概念解讀過電位雖然消耗一部分電能，但在電解技術(shù)上有表3-1

25℃時(shí)H2、O2、Cl2在不同材質(zhì)電極上和不同電流密度下的過電位

超電壓的大小與電極反應(yīng)的性質(zhì)、電流密度、電極材料等因素有關(guān)。Cl2、H2、O2在不同材料的電極上和不同電流密度下的過電位見表3-1所示。幾個(gè)重要的概念解讀表3-125℃時(shí)H2、O2、Cl2在不同材質(zhì)電極上和不同（3）槽電壓E槽電解時(shí)電解槽的實(shí)際分解電壓稱為槽電壓。（4）電壓效率：

理論分解電壓與槽電壓的比稱為電壓效率。電壓效率提高電壓效率的一個(gè)很重要的措施是降低槽電壓。一般氯堿廠的電解槽的電壓效率在60%～65%之間。

幾個(gè)重要的概念解讀降液超理槽EEEEES+++=（3）槽電壓E槽（4）電壓效率：電壓效率提高

3.電能消耗幾個(gè)重要的概念解讀W——消耗的電能，kW·h；

Q——電量，A·h；I——電流強(qiáng)度，A；

t——運(yùn)行