Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 7-10 показана принципиальная схема производства хлората натрия [81] с применением выпарки. В качестве сырья используется природная соль. Сюда же на стадию приготовления
электролита подается обратная соль, выделяемая в процессе выпарки, и маточники от кристаллизации хлората натрия. Полученные раствор очищают от ионов кальция добавлением раствора соды и от ионов магния — добавлением щелочи. В случае необходимости электролит очищают от сульфатов осаждением хлористым или углекислым барием. Для осветления и фильтрации рассола может быть использована такая же аппаратура, как и при очистке рассола в производстве хлора и каустической соды. К чистому рассолу добавляют хроматы натрия или калия и соляную кислоту.
При применении чистой соли, полученной выпаркой очищенного рассола или другим каким-либо способом, стадия очистки рассола упрощается.
Готовый электролит следующего примерного состава: 280 г/л NaGl, 40—80 г/л NaClO3, 3—6 г/л Na2Cr2O7 при рН 6—7 пропускают через каскад из 4—6 электролизеров, включенных последовательно по электрическому току и по току жидкости. При прохождении электролита концентрация хлорида натрия в нем снижается, а концентрация хлората возрастает.
Состав электролита, вытекающего из последнего электролизера каскада, зависит от степени превращения хлорида в хлорат. При применении графитовых анодов остаточное содержание хлорида натрия обычно составляет не менее 100—120 г/л. В этих условиях содержание хлората натрия 350—375 г/л. Часто для снижения расхода графитовых анодов и повышения выхода по току доводят остаточное содержание NaGl до 130—150 г/л.
В процессе электролиза, вследствие частичного выделения хлора, увеличивается значение рН, поэтому для поддержания оптимальных условий в электролизеры подают 10%-ный раствор соляной кислоты. Содержание активного хлора в электролите, вытекающем из каскада электролизеров, обычно составляет около 3—4 г/л.
Основное количество гипохлоритов превращается в хлораты за счет самоокисления хлорноватистой кислоты в сборнике электролита. Для ускорения процесса по реакциям (7-8) и (7-9) электролит подогревают. Затем его подщелачивают и проводят химическое обесхлоривание добавлением восстановителей (формиата натрия, карбамида или других реагентов).
Для выделения хлората натрия в твердом виде растворы упаривают в двухступенчатой выпарной системе. Раствор поступает вначале во второй корпус выпарной системы, находящийся под вакуумом и обогреваемый соковым паром после первого корпуса. Здесь концентрация NaClO3 увеличивается примерно до 500 г/л. Затем раствор перекачивается в первый корпус выпарной системы, обогреваемый свежим паром. Выпадающий при выпаривании хлорид натрия отделяют от раствора на центрифугах и возвращают в цикл для приготовления исходного электролита.
В результате упарки получают растворы, содержащие около 900—950 г/л хлората натрия и 80—90 г/л NaCl. При 90—100 0C эти растворы насыщены по хлориду натрия и близки к насыщению
по хлорату натрия. После фильтрования и отделения взвешенных частиц графита и других примесей раствор поступает на кристаллизацию.
На рис. 7-10 показан вакуум-кристаллизатор, где охлаждение кристаллизуемого раствора осуществляется за счет испарения влаги в вакууме. Могут применяться и другие типы кристаллизаторов, в частности с охлаждением рассолом.
Кристаллы хлората натрия отделяют от раствора на центрифугах или фильтрах и, в случае необходимости, подвергают осушке. Маточные растворы возвращаются в цикл для приготовления исходного электролита.
Некоторые потребители с успехом применяют влажный хлорат натрия. При использовании хлората натрия для получения двуокиси хлора предпочитают его перевозить и хранить в виде пульпы в насыщенном растворе соли.
Получаемый в процессе электролиза водород промывают от примеси хлора раствором щелочи и тиосульфата натрия в насадочных колоннах, от брызг щелочи — водой и подают на каталитическую очистку от кислорода. После охлаждения и конденсации избыточной влаги чистый водород может быть направлен потребителям.
Применяют также технологические схемы производства хлората натрия без выпарки электролитических щелоков (рис. 7-11). При этом в процессе электролиза необходимо получать значительно более концентрированные растворы, содержащие 500—550 г/л и более хлората натрия. Для кристаллизации твердого хлората натрия из таких растворов необходимо применять рассольное охлаждение.
Исходный электролит, поступающий на питание каскада электролизеров, получают донасыщением чистой поваренной солью маточных растворов после кристаллизации хлората натрия. Электролит содержит —200 г/л NaCl, —340 г/л NaClO3 и 3—8 г/л Na2CrO4. Поддержание рН = 5,6-s-5,8 в электролизерах каскада осуществляется добавлением 10%-ной соляной кислоты.
Из каскада электролизеров получают растворы при рН = 5,8 ч--f-6,2, содержащие 520—540 г/л NaClO3, 100—110 г/л NaCl, 3— •8 г/л Na2CrO4 и ~3 г/л NaClO.
Ниже приведен примерный состав электролита по электролизерам в четырех- и шестиступенчатом каскаде (в г/л):
