Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Применяемые на практике асбестовые диафрагмы не отличаются идеальной равномерностью протекания по всей площади. Поэтому практически достигаемые выходы по току ниже теоретически возможных.
Скорость протекания электролита через диафрагму зависит от давления фильтрации. При горизонтальном расположении диафрагмы давление при фильтровании жидкости через диафрагму будет одинаковым по всей площади диафрагмы.
При вертикальном расположении диафрагмы в случае незаполненного катодного пространства давление фильтрации увеличивается от верхних точек диафрагмы к нижним почти линейно с высотой. Некоторое отступление от линейности обусловлено неодинаковым газонаполнением анолита по высоте. В электролизерах с заполненным катодным пространством зависимость давления фильтрации от высоты более сложная.
В процессе работы протекают сложные физико-химические процессы взаимодействия асбестовой диафрагмы с электролитом, происходит набухание волокон асбеста, сжатие и деформация под влиянием давления. Кроме того, на диафрагме могут отлагаться твердые частички графита, гидроокиси магния и железа, карбоната кальция, а также продукты хлорирования масла, используемого для пропитки анодов. Эти процессы приводят к изменению свойств диафрагмы [64—66].
Протекаемость диафрагмы изменяется особенно сильно в первое время после начала фильтрования. В зависимости от условий в период от нескольких дней до 1—2 нед. .происходит так называемое формирование диафрагмы, после чего ее свойства в течение длительного времени остаются примерно постоянными. При этом вследствие набухания волокон свойства диафрагмы медленно меняются [67]. В результате протекания процессов изменения структуры асбестовой диафрагмы и постепенного загрязнения ее графитовым шламом, гидроокисями магния, железа, солями кальция и другими примесями протекаемость диафрагмы уменьшается и по истечении определенного времени становится недостаточной для поддержания концентрации щелочи в допустимых пределах. Чтобы избежать резкого снижения выхода по току, необходимо произвести смену или регенерацию диафрагмы.
Для регенерации диафрагму промывают водой. Предложена также промывка ее кислотой [68], однако при этом возможно разрушение диафрагмы и коррозия стальных деталей электролизеров. Для увеличения срока службы и восстановления оптимальной протекаемости диафрагм предложено обрабатывать их оксикарбоновыми кислотами [69], а также добавлять к рассолу поверхностно-активные добавки, например изопропиловый спирт, дизтиленгликоль, зтил-целлозольв и др. [70].
Несмотря на длительное использование асбестовых диафрагм в практике промышленного производства хлора и каустической соды, процессы, происходящие при длительной эксплуатации таких диафрагм, изучены еще недостаточно.
Протекаемость жестких диафрагм увеличивается с ростом давления фильтрации в очень широких пределах.
Исследования, проведенные Лифатовой, Кришталиком и др. [64—66], показали, что протекаемость свежей асбестовой диафрагмы после ее формирования увеличивается с ростом давления фильтрации только в пределах изменения давления от 0 до примерно 300 мм жидкостного столба. При дальнейшем повышении давления протекаемость практически более не растет.
При увеличении давления на уже сформировавшуюся диафрагму ее протекаемость на короткий срок возрастает, а затем постепенно снижается и принимает значение, нормальное для увеличенного давления. Если диафрагма сформировалась прц определенном давлении и затем переведена на работу при более низком давлении, ее протекаемость оказывается ненормально низкой. С другой стороны, при изменении направления фильтрации жидкости через диафрагму ее фильтрующая способность увеличивается.
Специфическая зависимость протекаемости асбестовых диафрагм от давления связана с деформацией волокон асбеста под влиянием давления фильтрации, что приводит к снижению пористости диафрагмы, уменьшению среднего диаметра пор и изменению коэффициента протекаемости. Деформация волокон асбестовой диафрагмы под влиянием давления фильтрации в основном имеет неупругий характер. Это подтверждается зависимостью протекаемости диафрагмы от максимального давления фильтрации, приложенного ранее к диафрагме. При упругих деформациях протекаемость диафрагмы целиком определялась бы приложенным в данный момент давлением фильтрации и не зависела' бы от ранее испытанного диафрагмой давления.
Если в диафрагме волокна асбеста жестко связаны друг с другом, как, например, в абсолатексной диафрагме, деформация асбестовых волокон затруднена и протекаемость этих диафрагм зависит, так же как и жестких, от давления фильтрации в широком интервале давлений.
При изменении плотности тока протекаемость уже сформировавшейся диафрагмы меняется. Строгой зависимости между этими величинами не наблюдается, поэтому изменение плотности тока приводит к изменению концентрации щелочи вкатолите [71]. Если плотность тока меняется по высоте диафрагмы, то влияние плотности тока на протекаемость в различных точках диафрагмы будет проявляться по-разному. При этом протекаемость диафрагмы может отличаться от ее протекаемости при равномерном распределении плотности тока.
