Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Первая промышленная установка по получению хлора электролизом соляной кислоты пущена в 1958 г. [29]. В последние годы построены установки по электролизу соляной кислоты
19 заказ 843 ,289
производительностью до НО т/сут хлора. Сообщается об эксплуатации и строительстве установок'по электролизу соляной кислоты в ФРГ, Италии, США и других странах [40—47].
Электролизеры для соляной кислоты допускают изменение нагрузки в широких пределах. С увеличением нагрузки увеличивается плотность тока (и соответственно напряжение на ячейке) и удельный расход электроэнергии на 1 т хлора. Ниже приведена зависимость напряжения на ячейке и удельного расхода электроэнергии [48] от плотности тока:
выход электро- Выход электро-
Плотность Напряже- энергии, Плотность Напряже- энергии,
тока, кА/м* ниє, В кВт-ч/т Cl2 тока, кА/м2 ние, B кВт-ч/т Cl2
0,8 1,85 1445 2,8 2,32 1815
1,2 1,95 1520 3,2 2,42 1890
1,6 2,04 . 1595 3,6 2,52 1965
2,0 2,14 1665 4,0 2,62 2040
2,4 2,23 1740
Ряд фирм поставляет установки для злектролиза соляной кислоты, мало отличающиеся между собой по схеме и конструкции электролизеров.
В рекламном проспекте фирмы «Уде» приводятся следующие показатели биполярного электролизера, состоящего из 30 ячеек:
Нагрузка, А 2000 3000
Анодная плотность тока, А/м2 ...... 1540 2300
Напряжение на ячейке, В ........ 2,0 2,3
Выход по току, %.......... . 98 98 >
Концентрация соляной кислоты, %
поступающей в электролизер..... 30 30
отводимой из электролизера ..... 20 20
Температура в электролизере, °С..... 70 70
Расход постоянного тока, кВт ч/т Cl2 . . 1635 1850
Содержание примесей в хлоргазе, объемн. %
водорода .............. 0,5 0,5
двуокиси углерода......... 0,05 0,05
хлористого водорода......... Следи
і
Водород до промывки содержит не более 2% хлора. После промывки чистота водорода возрастает до 99,5%, промытый водород содержит только следы хлора и хлористого водорода. Общий вид электролизера приведен на рис. 5-3.
Электролизеры для соляной кислоты выпускает также фирма «Де-Нора» [49—51]. Промышленные электролизеры имеют 40 и более ячеек. Рамы электролизера выполняют из фаолита, диафрагмы — из импрегнированной поливинилхлоридной ткани, электроды — из графита. Трубопроводы изготовляют из фаолита или поливинил-хлорида. В электролизер подают 33%-ную охлажденную соляную кислоту, из электролизера отводят отработанную 18 % -ную HCl, которая вместе с промывной жидкостью из колонн для хлора и во-
ч
дорода поступает на донасьпцение абгазным хлористым водородом и после охлаждения вновь возвращается на электролиз.
Примеси метиленхлорида вызывают набухание [29] волокон поливинилхлоридной диафрагмы. Высокомолекулярные органические
Рис. 5-3. Общий вид электролизера фирмы «Уде»
2000
7Ш
& WOO ¦SOO
соединения мало растворимы в кислоте, легко отделяются в результате отстаивания и, по-видимому, не вызывают затруднений при проведении электролиза. Хлор и водород, выходящие из электролизера, промывают охлажденной разбавленной соляной кислотой для улавливания паров хлористого водорода и воды и затем сушат обычными способами. Напряжение на электролизере из 35 ячеек в зависимости от нагрузки приведено на рис. 5-4.
Общий вид электролизера Де-Нора изображен [291 на рис. 5-5. Электролизер Де-Нора биполярный фильтр-прессного типа. Комплект ячеек зажимается между двумя крайними стяжными плитами с помощью упорных винтов. Свежая кислота подводится в каждую ячейку через нижний распределительный канал. Газы (водород и хлор) собираются в верхних газосборных каналах и после отделения в сепараторах от брызг кислоты отводятся из злектролизеров. Подвод тока
к крайним монополярным электродам — аноду и катоду — осуществляется через графитовые стержни, присоединяемые сверху к графитовой плите монополярного электрода.
На рис. 5-6 показано устройство ячейки в случае применения монолитного анода, а на рис. 5-7 — насыпного кускового анода.
б
**0 60 во WO
Напряжение на электро -лизере, В
L
Рис. 5-4. Зависимость напряжения на электролизере фирмы «Де Нора» из 35 ячеек от нагрузки.
19
291
Рис. 5-5. Схема электролизера фирмы «Де Нора» на 40 ячеек:
1 — биполярные ячейки; 2 — монополярный катодный элемент; 3 — монополярный анодный элемент; 4 — подвод тока к\ катоду; 5 — подвод тока к аноду; 6 — стяжная плита; 7 — упорный винт; 8 — рама для стяжки электролизера.
кислоты
5 6
Рис. 5-6. Биполярная ячейка электролизера с монолитным анодом:
J — рама ячейки; 2 — диафрагма; 3 — канал Для подвода кислоты; 4 — катодные графитовые выступы; 5 — графитовая разделяющая плита; 6 анодные графитовые выступы; 7 — канал для отвода водорода; 8 — канал для отвода хлора.
7
3 2
H
Рис. 5-7. Биполярная ячейка электролизера с кусковым насыпным анодом:
1 — рама ячейки; 2 графитовая разделяющая плита; 3 — катодные графитовые выступы; 4 — насыпной кусковой анод; 5 — канал для подвода кислоты; 6 — канал для отвода хлора; 7 — канал для отвода водорода; 8 — диафрагма.
