Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
77
43,3
100
102
87
-
44,0
Растворимость в системах NaClO3 — NaCl и KClO3 — KCl приведена в работе [16].
К техническому хлорату натрия предъявляются требования, приведенные в табл. 7-4 [17].
Твердый хлорат натрия упаковывают в мешки из полиэтиленовой пленки толщиной 150—200 мкм или из поливинилхлоридной пленки, вкладываемые в стальные барабаны емкостью 100 л. Разрешается упаковка в мешки из хлориновой ткани с вкладышем из полиэтиленовой пленки. При этом масса хлората в одном мешке до 50 кг. Хлорат натрия перевозят также в виде пульпы в насыщенном
Марки
Содержание, % (не более)
твердый
жидкий
А
В
Хлораты в пересчете на'NaClO8
для твердого продукта (в пересчете на сухое
вещество), не менее
99,5
99,0
0,3
0,1 0,04 0,01 0,015 0,06
0,7 0,3 0,10 0,05 0,015 3,0
45—65 0,7 0,3
0,20 0,05 0,015 Н. Н.
растворе в стальных цистернах [18] с верхним сливом. Цистерны загружаются на 80 ±5% номинального объема.
При перевозке и хранении хлората натрия в виде пульпы резко снижаются требования пожарной охраны и техники безопасности по сравнению с твердым хлоратом натрия. Поэтому все потребители, которые используют хлорат натрия в виде растворов, переходят на его хранение и транспортирование в виде пульпы. При заполнении и опорожнении цистерны используют зависимость растворимости хлората натрия в воде от температуры: повышая ее, растворяют твердую фазу и перекачивают раствор.
Хлорат натрия в промышленности получают преимущественно электролизом водных растворов поваренной соли в электролизерах без диафрагмы. Хотя электрохимическое производство хлората натрия существует уже около 80 лет, исследования процессов образования хлоратов при электролизе водных растворов хлоридов щелочных металлов все время продолжаются. Ранее были установлены основные зависимости электрохимического окисления водных растворов хлоридов щелочных металлов до хлоратов в основном на платиновых анодах [19—23].
Затем в связи с применением графита в качестве анодного материала продолжались исследования механизма процесса и технологии получения хлоратов [24—31]. В- последние годы продолжаются работы [32—44] по исследованию механизма и кинетики процесса получения хлората натрия окислением растворов поваренной соли в процессе электролиза.
Первоначально в производстве хлоратов применялись платиновые, а затем магнетитовые аноды. В дальнейшем в производстве хлоратов с успехом стали использовать графитовые аноды. В настоящее время большое внимание уделяется процессу получения хлората на анодах из перекиси свинца, а также на титановых анодах, покрытых активным слоем металлов платиновой группы или их окислов.
/
Замена материала анода всегда была связана с разработкой новой технологии и определением оптимальных условий ведения процесса.
Процесс образования хлоратов при электролизе определяется влиянием многих факторов: материала электродов (в основном анодов), концентрации хлорида и хлората, значения рН электролита, электродной и объемной плотности тока, температуры, добавок к электролиту и др.
При электролизе концентрированного раствора хлористого натрия без разделения электродных продуктов хлорат натрия образуется как в результате химического взаимодействия в растворе первичных продуктов электролиза, так и их электрохимического окисления.
Первичные процессы на электродах приводят к образованию на аноде хлора и на катоде щелочи с выделением водорода
2С1- —2е=С12 (7.1)
2H2O + 2е = 2OH- + H2 (7.2)
В результате смешения анодных и катодных продуктов на первой стадии в зависимости от рН образуются гипохлориты или хлорноватистая кислота
С12 + 20Н- = СЮ- + С1- + Н20 (7.3)
ч
Cl2 + ОН- = HClO + Cl- ' (7.4)
Последняя мало диссоциирована, поэтому концентрация ионов СЮ" в такой системе зависит от рН раствора [45].
При получении хлората натрия по электрохимическому механизму происходит разрядка ионов СЮ" на аноде
+ л
С10- — е-^ClO (7.5)
Превращение ClO в ионы хлората можно схематически изобразить суммарным уравнением:
6С10 + ЗН20 2С10ї+6Н++4С1- + 1,502 (7.6)
ч
На образование одного грамм-иона СЮ" по реакциям (7.1) —-(7.3) необходимо затратить 2 Ф электричества, а на его разряд на аноде по реакции (7.5) — еще один Ф. Всего для образования двух грамм-ионов ClOj по реакциям (7.1) и (7.6) необх^имо затратить 18 Ф электричества, из которых 6 Ф расходуется на выделение кислорода, и выход хлората по току по такой схеме не превысит 66,6%. >
Процесс электрохимического окисления ионов СЮ" в ClO3 может быть представлен в виде
6С10- + 6OH- + Qe^ 2СЮз + 4Cl- + 3H2O + 1,5O2 (7.7)
Доля, приходящаяся на электрохимический процесс, в общем процессе образования хлората зависит от концентрации ионов гипохлорита вблизи анода. Ее можно уменьшить, изменяя рН электролита, его температуру, удельный объем электролита на единицу
24» 371
нагрузки, а также ограничивая или затрудняя диффузию ионов гипохлорита к аноду.
Образовавшиеся в растворе гипохлорит и хлорноватистая кислота взаимодействуют между собой с получением хлората по химическому механизму
