Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Состав электролита,
і
г/л
Плотность
тока, А/м2
Увеличение потенциала при росте плотности тока
HGI
GuGl2
HgCI2
250
1500
от 250 до 1500 А/м2
230
—840
—920
80
230
50
--
—270
—360
90
230
500
-50
90
40
230
50
500
40
90
50
1.0
1
0,2 C9-O
-о?
l-Ofi
Uj
-10
Плотность тока ,А/м2 250 500 750 WOO 1250 1500
_J_I_I__J_I_!_
хлористого никеля можно проводить с более низким напряжением на ячейке, чем прямой электролиз соляной кислоты.
В табл. 5-5 приведены измеренные значения катодного потенциала на графитовых электродах для прямого электролиза соляной
кислоты и электролиза солянокислых растворов хлоридов меди и
ртути [1]. • -
Переход к электролизу хлоридов меди и ртути сильно снижает действительное значение катодного потенциала. При электролизе хлоридов ртути абсолютное значение роста катодного потенциала с повышением плотности тока меньше, чем при электролизе соляной кислоты или хлоридов меди.
Зависимость анодного и катодного потенциалов от плотности тока при различных вариантах электролиза соляной кислоты на графитовых электродах приведена на рис. 5-11 [1]. Анодный потенциал выделения хлора для прямого электролиза соляной кислоты и электролиза солянокислых растворов меди и ртути практически одинаков. Значения катодного потенциала существенно изменяются при переходе от одного процесса к другому.
При добавлении хлоридов металлов к раствору соляной кислоты ее электропроводность снижается, причем для хлористой меди в большей степени, чем при добавлении хлористой ртути. Снижение удельной электропроводности растворов соляной кислоты в присутствии хлоридов металлов можно объяснить образованием комплексных соединений. Более низкая электропроводность растворов, приме*
--q^-/—г\---О---Г)—
О---О---О'
Рис. 5-11. Зависимость анодного (Еа) и катодного (Ек) потенциалов от плотности тока на графитовых электродах:
J — при электролизе хлорида ртути;
2 — при электролизе хлорида меди;
3 — при электролизе соляной кислоты.
няемых при косвенных методах электролиза соляной кислоты, несколько ухудгпает их энергетические показатели.
При электролизе водных растворов двухвалентной меди суммарный процесс при электролизе может быть представлен в виде [70]:
2CuCIj—> 2CuCl+Cl2+2* (5.1)
H
Раствор соли одновалентной меди вне электролизера окисляется вновь до двухвалентной по реакции:
2CuCl +2HCl+1/аОа —у 2СиС12 + Н20 (5.2)
При соответствующем режиме электролиза на катоде не происходит выделение водорода, что позволяет отказаться от диафрагмы и упростить конструкцию электролизера. В этих условиях графитовые аноды достаточно стойки [71]. Однако при снижении содержания соляной кислоты в электролите до 13% графитовые аноды размягчаются, быстро растрескиваются и разрушаются. Присутствие в электролите хлорной меди увеличивает стойкость анодов при тех же концентрациях соляной кислоты.
Взаимодействие между хлористой медью, образующейся на катоде, и выделяющимся на аноде хлором может быть предотвращено путем применения фильтрующей диафрагмы. Однако подбор материала для диафрагмы затрудняется тяжелыми условиями ее работы. Если использовать пористый полый графитовый катод, то, создавая постоянный проток злектролита через стенки пористого катода, можно обойтись без проточной диафрагмы. Эффективность такого способа разделения электродных продуктов зависит, от пористости применяемого графитового катода, скорости протекания электролита через стенки катода и катодной плотности тока. Для катода с определенной пористостью с увеличением скорости протекания электролита через стенку катода выход по току повышается до определенного оптимального значения. При дальнейшем увеличении протекаемости выход по току снижается. Это связано с заметной растворимостью хлора в электролите и попаданием его вместе с электролитом в катодное пространство. Повышение плотности тока приводит к увеличению выхода по току. При плотности тока около 4,3 кА/м2 и оптимальной протекаемости электролита получен выход по току 90% [71].
С повышением температуры электролиза растет электропроводность электролита и снижается растворимость хлора.4 Поэтому целесообразно вести процесс электролиза при повышенной температуре. Однако при температуре выше 80—85 °С давление паров хлористого водорода над электролитом и унос HCl с хлоргазом сильно возрастают. На опытной установке при плотности тока 1,1 кА/м2 расход электроэнергии составил всего 880 кВт-ч/т Cl2, т. е. примерно в 2 раза меньше, чем при прямом электролизе [19].
При проведении процесса при плотности тока^ около расходные коэффициенты на 1 т хлора составляют [201:
4000 А/м2
Электроэнергия, кВт •4 постоянного тока переменного тока
Пар, т .......
Вода, м3 ......
Хлористый водород, т
Хлористая медь, кг . .
Серная кислота, кг
1760 170
1,25 342
1,04 1,8
30
Электро- А лит ґ Хлор
Электро- б ^ "*лит W -
Состав электролита, поступающего в электролизер после окисления: 15% CuCl2 и 20% HCL Электролит, вытекающий из электролизера, додержит 10,2% CuCl2, 3,7% CuCl и 20,2% HCl. Электролиз проводится при 80—85 °С с выходом по току 82%.
