Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
В табл. 7-6 приведены показатели работы некоторых описанных в литературе конструкций электролизеров.
-.
ПРОИЗВОДСТВО ХЛОРАТА КАЛИЯ
Хлорат калия KClO3 (калиевая соль хлорноватой кислоты HClO3) был открыт в 1786 г. французским химиком Бертоле и получил название бертолетовой соли. Молекулярный вес хлората калия 122,55. Бертолетова соль образует бесцветные моноклинические пластинчатые кристаллы, плотность 2,344 г/см3 и температура плавления 370 °С. Бертолетова соль пожаро- и взрывоопасна: при нагревании до 400 °С разлагается с выделением кислорода. В присутствии некоторых окислов (MnO2, Fe2O3 и др.) хлорат калия разлагается
с выделением кислорода уже при 150—200 °С, с органическими и легко окисляющимися веществами образует чувствительные к механическим воздействиям (трению, удару) и нагреванию взрывчатые смеси. Чувствительность к взрыву возрастает в присутствии бромата калия. Смеси бертолетовой соли с аммонийными солями, аминами, гидразинами могут самовозгораться при хранении.
Бертолетова соль — токсическое вещество, при введении в организм действует на кровь, переводя гемоглобин крови в метгемо-глобин, и приводит к образованию тромбов из продуктов распада красных кровяных телец.
Бертолетова соль применяется в производстве спичек и в пиротехнике. Ранее она использовалась как компонент в производстве взрывчатых веществ.
Технические требования к бертолетовой соли [133] приведены ниже:
,Содержание, % 1-й сорт 2-й сорт
KClO3 в пересчете на сухое вещество, не менее 99,85 99,6
Примеси, не более
влага................ 0,05 0,05
нерастворимые в воде вещества . . . 0,01 0,04
хлориды в пересчете на CaCl2 .... 0,03 0,05
сульфаты в пересчете на CaSO4 . . . 0,025 0,04
KBrO3 ............... 0,008 0,025
щелочи в пересчете на CaO...... 0,01 0,02
органические вещества........ 0,005 0,01
тяжелые металлы .......... 0,0005 0,005
Fe ................. 0,002 0,004
Бертолетова соль упаковывается аналогично хлорату натрия. Влажная бертолетова соль, содержащая до 7% влаги, может упаковываться в сухотарные деревянные бочки, выложенные оберточной бумагой.
В производстве спичек применяется так называемая пудрирован-ная соль, получаемая размолом кристаллов бертолетовой соли.
Таблица 7-7* Растворимость КСЮз в* воде
Растворимость
Растворимость
Температура, 0C
ь
Сн
О
2о
Температура, °С
4
О
0
1,021
10
1,033
20
1,045
25
1,051
30
1,058
40
1,073
50
1,092
3,3 5,2 7,3 8,6 10,1 13,9 18,5
3,21 5,01 6,96 8,0 9,3 12,1 15,6
60 70 80 90 100 104
1,115 1,139 1,169 1,192 1,219 1,230
23,8
30,2
37,6
46,0
56,75
60,0
19,4 23,4 27,4 31,6 35,9 37,6
При размоле остаток на сите 01 должен составлять не более 10% для 1-го сорта и не более 55% для 2-го.
Остаток на сите 0056 должен быть соответственно не более 23% для продукта 1-го сорта и 95% — для 2-го сорта.
Растворимость бертолетовой соли в воде приведена в табл. 7-7.
В присутствии KCl растворимость бертолетовой соли снижается. Ниже приведена растворимость KClO3 в водных растворах KCl при 20 °С:
KCl, г/л,
KClOs1 г/л
«2°
KCl, г/л
KClO3, г/л
4°
0
77,1
1,050
130
23,5
1,103
10
58,0
1,050
140
22,5
1,108
20
49,0
1,050
150
21,5
1,113
30
43,0
1,050
160
21,0
1,119
40
39,5
1,054
170
20,5
1,124
50
36,5
1,058
180
20
1,130
60
34,0
1,064
190
20
1,135
70
32,0
1,070
200
20
1,140
80
30,0
1,075
210
20
1,145
90
28,0
1,081
220
20
1,156
100
¦27,0
1,086
240
20
1,161
110
25,5
1,091
250
20
1,168
120
24,5
1,098
Растворимость в системе KCl—KClO3—H2O изучена подробно для широкого интервала температур [134].
Хлорат калия может быть получен при электролизе водных растворов хлористого калия. Процессы, протекающие при этом, аналогичны описанным выше при получении хлората натрия.
Изучалось влияние температуры, добавок CaCl2 [135] и значения рН [136] на выход KClO3 при электролизе растворов хлористого калия.
Особенности электрохимического способа получения хлората калия обусловлены значительно более низкой растворимостью KClO3 в воде и растворах KCl по сравнению с хлоратом натрия.
Для получения более концентрированных растворов хлората калия проводят электролиз при повышенных температурах, однако при использовании графитовых анодов наблюдается их усиленное разрушение. Поэтому в электролизерах для получения KClO3 ранее применяли преимущественно магнетитовые аноды или аноды из платиновых металлов. Даже в этих условиях концентрацию KClO3 в электролитических щелоках не увеличивают более 150—200 г/л, чтобы избежать кристаллизации твердой соли в охлаждаемых частях электролизеров, коммуникаций и арматуры.
Изучали электролиз растворов хлористого калия на графитовых анодах, покрытых слоем двуокиси свинца [137].
Так же, как и при производстве хлората натрия, электролиз может осуществляться периодически или непрерывно. В последнем случае применяют проток электролита через каскад из 4—6 электролизеров. В электролитических щелоках, вытекающих из электролизеров, разрушают гипохлорит и хлорноватистую кислоту нагреванием,
