年产30万吨氢氧化钠毕业设计讲解文档格式.docx

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40.01

化学品类别

无机强碱

密度

2.130g/cm3

危险品运输编号

UN18248/PG2

CAS登录号

1310-73-2

沸点

1388°

C（1663K）

熔点

318°

C（591K）

外观

片状或颗粒

英文名

Sodiumhydroxide

安全性描述

腐蚀品

.

外文名

Sodiumhydroxide（lye、causticsoda）

化学式

NaOH

管制信息

受管制

碱性

强碱性

别称

烧碱、火碱、苛性钠、哥士的

水溶性

111g（20°

C）

闪点

176-178°

C

分子量

39.9971

EINECS登录号

215-185-5

危险性符号

36/38-35-34

氢氧化钠（sodiumhydroxide）（腐蚀），也称苛性苏打，俗称火碱、烧碱、苛性钠，为白色固体。

该品根据《危险化学品安全管理条例》受公安部门管制。

1.2相关用途

氢氧化钠氢氧化钠的用途十分广泛，在化学实验中，除了用做试剂以外，由于它有很强的吸水性和潮解性，还可用做碱性干燥剂。

氢氧化钠在国民经济中有广泛应用，许多工业部门都需要氢氧化钠。

使用氢氧化钠最多的部门是化学药品的制造，其次是造纸、炼铝、炼钨、人造丝、人造棉和肥皂制造业。

另外，在生产染料、塑料、药剂及有机中间体，旧橡胶的再生，制金属钠、水的电解以及无机盐生产中，制取硼砂、铬盐、锰酸盐、磷酸盐等，也要使用大量的烧碱。

化学工业[2]

氢氧化钠的特性决定了这一产品在大量的化学反应中是不可缺少的重要物质。

氢氧化钠是生产聚碳酸酯，超级吸收质聚合物，沸石，环氧树脂，磷酸钠，亚硫酸钠和大量钠盐的重要原材料之一。

吸收二氧化碳气体

中性，碱性气体中混有CO₂可用下面的反应除杂

CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O

纸浆和造纸

氢氧化钠在造纸工业中发挥着重要的作用。

由于其碱性特质，它被用于煮和漂白纸页的过程。

食品工业

氢氧化钠可以被广泛使用于下列生产过程：

容器的清洗过程；

淀粉的加工过程；

羧甲基纤维素的制备过程；

谷氨酸钠的制造过程。

人造纤维和纺织

在纺织工业中，氢氧化钠被用于纤维的最终处理和染色。

主要用途：

丝光处理法人造纤维。

冶金术

氢氧化钠被用于处理铝土矿，在铝土矿中含有氧化铝，铝金属即存在于氧化铝中。

由于工艺技术的提高，氧化铝（矾土）是世界上使用第二多的金属。

氢氧化钠还被用于生产锌合金和锌锭。

肥皂和洗涤

氢氧化钠一直被用于传统的生活用途，直到今天，肥皂、香皂和其它种类的洗涤用品对烧碱的需求量依然占烧碱的15%左右。

肥皂：

制造肥皂是烧碱最古老和最广泛的用途，在制造肥皂的过程中，烧碱被用来中和脂肪酸。

洗涤剂：

氢氧化钠被用于生产各种洗涤剂，甚至如今的洗衣粉也是由大量的烧碱制造出来的，烧碱被用于硫化反应后对过剩的发烟硫酸进行中和。

食品生产

在食品生产中，氢氧化钠有时被用来加工食品。

氢氧化钠甚至是一道名菜的必要调料。

注意，此时氢氧化钠的使用是严格控制的；

而一些不法商贩会过量使用氢氧化钠从而使食品更“好看”，但这样的食品能致病。

1.3相关性质

物理

氢氧化钠为白色半透明，结晶状固体。

其水溶液有涩味和滑腻感。

密度：

2.130g/cm³

熔点：

318.4℃,沸点：

1390℃

溶解性：

极易溶于水、甲醇、乙醇以及甘油。

（氢氧化钠具有吸水性和潮解性）

氢氧化钠在水中的溶解度如下：

氢氧化钠溶解度

温度（°

溶解度（g）

42

10

51

20

109

30

119

40

129

50

145

60

174

70

299

80

314

90

329

100

347

分子量：

40.01

化学

氢氧化钠氢氧化钠于水中会完全解离成钠离子与氢氧根离子，所以它具有碱的通性。

它能与指示剂发生反应：

氢氧化钠溶液通常遇石蕊试液变蓝，遇酚酞试液变红

它可与任何质子酸进行酸碱中和反应，以盐酸为例：

NaOH+HCl=NaCl+H₂O

同样，其溶液能够与盐溶液发生复分解反应：

NaOH+NH₄Cl=NaCl+NH₃·

H₂O

2NaOH+CuSO₄=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄

2NaOH+MgCl₂=2NaCl+Mg（OH）₂↓

另外，于许多的有机反应中，氢氧化钠也扮演着催化剂的角色，其中，最具代表性的莫过于皂化反应：

RCOOR'

+NaOH=RCOONa+R'

OH

之所以氢氧化钠于空气中容易变质，是因为空气中含有二氧化碳：

2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

倘若持续通入过量的二氧化碳，则会生成碳酸氢钠，俗称为小苏打，反应方程式如下所示：

Na₂CO₃+CO₂+H₂O=2NaHCO₃

同样，氢氧化钠能够与像二氧化碳等酸性氧化物发生如上反应：

2NaOH+SO₂（微量）=Na₂SO₃+H₂O

NaOH+SO₂（过量）=NaHSO₃（生成的Na₂SO₃和水与过量的SO₂反应生成了NaHSO₃）

氢氧化钠对玻璃制品有轻微的腐蚀性，两者会生成硅酸钠（sodiumsilicate），使得玻璃仪器中的活塞黏着于仪器上。

如果以玻璃容器长时间盛装热的氢氧化钠溶液，会造成玻璃容器损坏。

两性金属会与氢氧化钠反应生成氢气，1986年，英国有一油罐车误装载重量百分率浓度为25%的氢氧化钠水溶液，氢氧化钠便与油罐壁上的铝产生化学变化，导致油罐因内部压力过载而永久受损，反应方程式如下所示：

2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑

氢氧化铝为一相当常用于除去水中杂质的胶状凝聚剂，因过渡金属的氢氧化物大都不太溶于水，故于自来水中添加明矾可促使过渡金属以氢氧化物的形式沉淀析出，再利用简单的过滤设备，即可完成自来水的初步过滤。

明矾的制备也牵涉到氢氧化钠的使用：

6NaOH+2KAl（SO₄）₂=2Al（OH）₃+K₂SO₄+3Na₂SO₄

1.4制作方法实验室法

（1）氢氧化钠钠盐与氧化钙反应

可以用一些碳酸氢钠（小苏打）和一些氧化钙（生石灰）（一般的食品包装袋中用来做吸水剂的小袋子中有，例如海苔包装中）。

把生石灰放于水中，反应后变为石灰浆（氢氧化钙溶液、熟石灰），把碳酸氢钠（或碳酸钠）的固体颗粒（浓溶液也行）加入石灰浆中，为保证产物氢氧化钠的纯度，需使石灰浆过量，原因：

参考氢氧化钙和碳酸钠的溶解度。

搅拌加快其反应，待其反应一会儿后，静置片刻，随着碳酸钙的沉淀，上层清液就是氢氧化钠溶液，小心倒出即可。

CaO+H₂O=Ca（OH）₂

2NaHCO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH+3H₂O（推荐）

Ca（OH）₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH

（2）钠与水反应

取一块金属钠，擦去表面煤油，刮去表面氧化层，放入盛有水的烧杯中。

反应化学方程式：

2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑

工业法

2NaCl+2H₂O=通电=H₂↑+Cl₂↑+2NaOH（前提是有离子膜）

氢氧化钠在工业中是制氯气过程的副产物。

电解饱和食盐水直至氯元素全部变成氯气逸出，此时留在溶液里的只有氢氧化钠一种溶质。

反应方程式为：

2NaCl+2H₂O→2NaOH+Cl₂↑+H₂↑

1.5测定相关

实验室测

氢氧化钠方法名称：

氢氧化钠—氢氧化钠的测定—中和滴定法。

应用范围：

该方法采用滴定法测定氢氧化钠的含量。

该方法适用于氢氧化钠。

[3]

方法原理：

供试品加新沸过的冷水适量使溶解后，放冷，用水稀释至刻度，摇匀，精密量取25mL，加酚酞指示液3滴，用硫酸滴定液（0.1mol/L）滴定至红色消失，记录消耗硫酸滴定液（0.1mol/L）的容积（mL），加甲基橙指示液2滴，继续加硫酸滴定液（0.1mol/L）至显持续的橙红色，根据前后两次消耗硫酸滴定液（0.1mol/L）的容积（mL），算出供试量中的碱含量（作为NaOH计算）并根据加甲基橙指示液后消耗硫酸滴定液（0.1mol/L）的容积（mL），算出供试量中Na₂CO₃的含量。

试剂：

1.水（新沸放冷）

2．硫酸滴定液（0.1mol/L）

3．酚酞指示液

4．甲基橙指示液：

取甲基橙0.1g，加水100mL使溶解，即得。

试样制备：

1.硫酸滴定液（0.1mol/L）

配制：

取硫酸6mL，缓缓注入适量的水中，冷却至室温，加水稀释至1000mL，摇匀。

标定：

取在270～300℃干燥恒重的基准无水碳酸钠约0.3g，精密称定，加水50mL使溶解，加甲基红-溴甲酚绿混合指示液10滴，用本液滴定至溶液由绿色变为紫红色时，煮沸2分钟，冷却至室温，继续滴定至溶液颜色有绿色变为暗紫色。

每1mL硫酸滴定液（0.1mol/L）相当于10.60mg的无水碳酸钠。

根据本液消耗量与无水碳酸钠的取用量，算出本液的浓度，即得。

注1：

“精密称取”系指称取重量应准确至所称取重量的千分之一，“精密量取”系指量取体积的准确度应符合国家标准中对该体积移液管的精度要求。

变质检验

1．样品中滴加过量稀盐酸若有气泡产生，则氢氧化钠变质。

原理：

2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

2HCl+Na₂CO₃=2NaCl+CO₂↑+H₂O

（空气中含有少量的二氧化碳，而敞口放置的NaOH溶液能够与CO₂反应

HCl中的氢离子能够与碳酸根离子反应生成气体）

注：

HCl会优先与NaOH反应生成NaCl和H₂O。

因为NaOH是强碱，而Na₂CO₃是水溶液显碱性。

2．样品中加澄清石灰水，若有白色沉淀生成，则氢氧化钠变质。

Na₂CO₃+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+2NaOH

3.样品中加氯化钡，若有白色沉淀生成，则氢氧化钠变质。

Na₂CO₃+BaCl₂=BaCO₃↓+2NaCl

4、部分变质：

①加入BaCl₂或BaNO₃，有沉淀产生，证明有Na₂CO₃产生，待沉淀完全静止后，取上层清液于试管内，滴加无色酚酞溶液，酚酞变红，则证明有NaOH。

注：

不滴加NH₄Cl，Na₂CO₃溶于水后呈碱性是因为会有OH¯

根离子，NH₄+与OH¯

跟结合也会有刺激性气味，故不能。

②在NaOH中加入氯化钙，若有白色沉淀生成，则说明NaOH变质。

加入无色酚酞，若无色酚酞不变色，则说明完全变质。

若无色酚酞变红，说明部分变质。

1.6关于储存

固体氢氧化钠装入0.5毫米厚的钢桶中严封，每桶净重不超过100公斤；

塑料袋或二层牛皮纸袋外全开口或中开口钢桶；

螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶（罐）外普通木箱；

螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶（罐）外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱；

镀锡薄钢板桶（罐）、金属桶（罐）、塑料瓶或金属软管外瓦楞纸箱。

包装容器要完整、密封，有明显的“腐蚀性物品”标志。

铁路运输时，钢桶包装的可用敞车运输。

起运时包装要完整，装载应稳妥。

运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏，防潮防雨。

如发现包装容器发生锈蚀、破裂、孔洞、溶化淌水等现象时，应立即更换包装或及早发货使用，容器破损可用锡焊修补。

严禁与易燃物或可燃物、酸类、食用化学品等混装混运。

运输时运输车辆应配备泄漏应急处理设备。

不得与易燃物和酸类共贮混运。

1.7环境影响

健康危害:

侵入途径：

吸入、食入。

健康危害：

该品有强烈刺激和腐蚀性。

粉尘或烟雾会刺激眼和呼吸道，腐蚀鼻中隔，皮肤和眼与NaOH直接接触会引起灼伤，误服可造成消化道灼伤，粘膜糜烂、出血和休克。

环境危害

危险特性：

该品不会燃烧，遇水和水蒸气大量放热，形成腐蚀性溶液。

与酸发生中和反应并放热。

具有强腐蚀性。

燃烧（分解）产物：

可能产生有害的毒性烟雾。

1.8应急处理

氢氧化钠泄漏

隔离泄漏污染区，周围设警告标志，建议应急处理人员戴好防毒面具，穿化学防护服。

不要直接接触泄漏物，用清洁的铲子收集于干燥洁净有盖的容器中，以少量NaOH加入大量水中，调节至中性，再放入废水系统。

也可以用大量水冲洗，经稀释的洗水放入废水系统。

如大量泄漏，收集回收或处理无害后废弃。

防护措施

呼吸系统防护：

必要时佩带防毒口罩。

眼睛防护：

戴化学安全防护眼镜。

防护服：

穿工作服（防腐材料制作）。

手防护：

戴橡皮手套。

其它：

工作后，淋浴更衣。

注意个人清洁卫生。

急救措施

皮肤接触：

可用5～10%硫酸镁溶液清洗。

眼睛接触：

立即提起眼睑，用3%硼酸溶液冲洗。

就医。

吸入：

迅速脱离现场至空气新鲜处。

必要时进行人工呼吸。

食入：

少量误食时立即用食醋、3～5%醋酸或5%稀盐酸、大量橘汁或柠檬汁等中和；

给饮蛋清、牛奶或植物油并迅速就医，禁忌催吐和洗胃。

灭火方法：

雾状水、砂土、二氧化碳灭火器。

1.9产业信息

氢氧化钠根据中国产业洞察网统计，2013年国内烧碱新增产能将在300～350万吨，根据实际扩产情况，实际投产产能在200万吨，产能扩张增速呈下降态势。

由于2012年国内PVC、液氯市场行情持续低迷、需求不旺，产能无法充分释放。

从全球市场来看，2012年以来，美国氯碱开工率逐步回升，2012年12月开工率达88%，美国氯碱产品出口强劲反弹，同时随着东北地区的日本、韩国烧碱装置逐步恢复，国内烧碱出口所面临的压力进一步加大。

从国内竞争市场来看，国内行业集中度仍然偏低。

由于我国历史形成的条块分割、地区保护，使得我国中小氯碱企业偏多，地区分布不均。

烧碱行业是高能耗行业，耗电量巨大，加之氯碱运输成本上涨，具有区域优势及拥有煤、电、原盐等原料优势的企业可大幅提升生产效率，增强盈利能力。

当今行业内产能过剩问题凸显，产业整合加剧，具有规模优势和成本优势的企业将更加凸显。

产业洞察研究资料《中国烧碱产业发展趋势研究报告》显示2012年底，国内烧碱产能已达到3736万吨，较上年增长9.48%；

国内烧碱产量2698.6万吨，较上年增长9.4%，负荷率72.2%。

而下游聚氯乙烯2012年仅增长1.7%，低迷的市场需求直接抑制了烧碱的产量增速及利润空间。

密度（20℃）

NaOH的质量分数g/cm（g/100g溶液）

物质的量浓度（mol/L）

1.000

0.159

0.0393

1.005

0.602

0.151

1.010

1.045

0.264

1.015

1.49

0.378

1.020

1.94

0.494

1.025

2.39

0.611

1.030

2.84

0.731

1.035

3.29

0.851

1.040

3.745

0.971

4.20

1.097

1.050

4.655

1.222

1.055

5.11

1.347

1.060

5.56

1.474

1.065

6.02

1.602

1.070

6.47

1.731

1.075

6.93

1.862

1.080

7.38

1.992

1.085

7.83

2.123

1.090

8.28

2.257

1.095

8.74

2.391

1.100

9.19

2.527

1.105

9.645

2.664

1.110

10.10

2.802

1.115

10.555

2.942

1.10其他信息

商品参考信息

分析纯，净含量500g含量（NaOH）：

不少于96%

sodalye;

whitecauCAS:

1310-73-2;

8012-01-9

EINECS:

215-185-5化学式:

分子量:

杂质最高含量

碳酸盐（以Na₂CO₃计）：

1.5%氯化物：

0.005%

硫酸盐：

0.005%总氮量（N）：

0.001%

磷酸盐（PO₄）：

0.001%硅酸盐（SiO₃）：

0.01%

铝（Al）：

0.002%钾（K）：

0.05%

钙（Ca）：

0.01%铁（Fe）：

重金属（以Pb算）：

0.003%2

氢氧化钠溶液浓度测定

可直接测量氢氧化钠溶液浓度，

测量范围：

（Brix）0.0至38.0%

温度：

9.0至99.9℃

溶解值：

（Brix）0.1%

0.1℃

测量准确度：

（Brix）±

0.2%

±

1°

C环境温度10至40℃

测量温度：

10至100℃

（自动温度补偿）样本量：

0.3毫升

测量时间：

3秒

电源：

2×

AAA电池

国际保护等级：

IP65无尘且对喷射水柱具防护作用

尺寸重量:

55（W）×

31（D）×

109（H）毫米,100公克（不含零件的重量）

主要应用于纺织印染服装、染料化工、涂料油墨、表面处理、水质分析、环境保护、食品卫生、玩具安全、电子电器、印刷纸品包装和科研院校等领域。

指标

实际

氢氧化钠NaOH

≥

99.0

99.30

98.0

98.80

96.0

96.50

95.0

95.8

碳酸钠Na₂CO₃

≤

0.90

0.40

1.0

0.5

1.4

0.50

1.6

0.70

氯化钠NaCl

0.15

0.03

0.6

0.2

2.8

2.60

3.2

3.1

氧化铁Fe₂O₃

0.005

0.002

0.008

0.003

0.01

0.02

第2章烧碱的制备原理

2.1烧碱的制备原理

离子交换膜（IEM或IM）是对溶液中离子有选择性透过的高分子材料膜氯碱电解槽选用的是阳离子交换膜，它能使阳离子（Na+）通过，而排斥带负电的阴离子（CL-）。

离子交换膜电解与普通隔膜电解的比较图1-1。

Cl-不透过离子交换膜，阴极室得到的是不含NaCL、高纯度的烧