Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Процесс электролиза необходимо проводить в условиях, препятствующих превращению полученного гипохлорита натрия и хлорноватистой кислоты в хлорат как по электрохимическому, так и по химическому » механизму, а также по возможности снижающих потери на катодное восстановление гипохлорита. Для снижения скорости превращения гипохлорита в хлорат по химическому механизму электролизу необходимо подвергать нейтральные растворы NaCl при низкой температуре. Необходимо ограничить перемешивание
электролита, чтобы не нарушать кислый прианод-ный слой электролита, в котором образуется малодиссоциированная хлорноватистая кислота.
При повышении плотности тока возрастает доля тока, расходуемая на образование гипохлорита.
Повышение концентрации NaGl в электролите способствует снижению потенциала выделения хлора и таким образом увеличивает! выход гипохлорита по току, однако приводит к возрастанию расхода; поваренной соли.
Если проводить электролиз периодическим способом, для каждог® из выбранных режимов электролиза будет сначала наблюдаться рост концентрации гипохлорита до определенной величины, по достижении которой становятся равными скорости образования и потерь активного хлора на катодное восстановление, преобразование в хлорат и химическое разложение гипохлорита.
Уровень предельной концентрации увеличивается с понижением температуры, ростом концентрации NaGl и плотности тока, зависит от рН, конструкции электролизера и анодного материала.
Для снижения катодного восстановления обычно применяют добавки солей кальция, поскольку примеси солей хрома нежелательны в процессе отбелки.
Рис. 7-7. Зависимость выхода по току и удельных расходов электроэнергии и NaCl от концентрации гипохлорита натрия:
1 — выход по току; 2 — удельный расход NaCl; з — удельный расход электроэнергии.
Выход гипохлорита по току, удельный расход электроэнергии и хлорида натрия на 1 кг активного хлора в растворе изменяются при всех прочих равных условиях в зависимости от концентрации образующегося гипохлорита натрия и NaGl в применяемом рассоле.
На рис. 7-7 показано изменение этих параметров в зависимости от концентрации NaGlO при исходной концентрации NaGl в рассоле около 15%.
Даже при малых концентрациях гипохлорита натрия (10—15 г/л) расход электроэнергии примерно в 2 раз^, a NaGl в 6—10 раз выше, чем при химическом методе получения гипохлорита натрия из каустической соды и элементарного хлора. Поэтому электрохимический способ получения гипохлорита натрия не нашел широкого применения в промышленности, онч имеет важное техническое значение лишь как одна из стадий производства хлоратов электрохимическим способом.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА
*
Промышленное производство хлората натрия электрохимическим способом оЬутцествляется по разнообразным технологическим схемам, многие из которых зависят от местных условий производства или патентных соображений и не представляют особого интереса. Ниже будут рассмотрены лишь некоторые основные технологические схемы производства.
Периодические схемы производства
Если раствор хлорида натрия длительное время подвергать электролизу в электролизере без диафрагмы в условиях, благоприятствующих образованию-хлоратов, то в результате концентрация NaGl будет непрерывно снижаться за счет конверсии его в хлорат, а концентрация хлората — возрастать.
В начале электролиза в электролите, состоящем из чистого раствора поваренной соли, начнет увеличиваться концентрация гипохлорита, пока не достигнет стационарного состояния, а концентрация NaGl будет снижаться за счет окисления до гипохлорита, а затем до хлората. При изменении состава электролита меняются и электрохимические показатели процесса электролиза. Так, с понижением концентрации NaGl в растворе уменьшается выход хлората по току, причем особенно сильно при концентрации NaGl менее-100—120 г/л. При изменении концентрации GlO" и GlOj изменяются потери тока на катодное восстановление. Ход изменения состава электролита и расхода тока на целевой, побочные и вредные процессы приведен на рис. 7-8 и 7-9.
При периодической схеме в процессе электролиза происходит снижение выхода хлората натрия по току. При соблюдении оптимального режима по рН раствора и температуре имеется возможность вести процесс в течение всего цикла с выходами по току, близкими к оптимальным.
Конец процесса определяется в зависимости от материала анода. Для графитовых анодов обычно процесс прекращают при снижении концентрации поваренной соли до 100—120 г/л, так как при дальнейшем проведении процесса наблюдается сильное снижение выхода хлората по току и резкое увеличение износа графитовых анодов.
На анодах из перекиси свинца, платины или других металлов этой группы может достигаться более глубокая конверсия NaGl в NaClO3 без сильного снижения выхода по току.
После прекращения- электролиза растворы из электролизеров сливаются, затем их вновь заполняют раствором NaCl и снова ведут процесс электролиза.
«г
-.г
I
Время, V
Рис. 7-8. Изменение состава электролита при периодическом электролизе:
