Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
за счет применения двойного подвода тока к аноду: комбинирования нижнего и верхнего подводов или применения бокового токоподвода.
.Вторая причина, вызывающая неравномерность распределения плотности тока по высоте электродов заключается в изменении удельного сопротивления электролита вследствие различного его газонаполнения по высоте электролизера.
В зависимости от способа подвода тока к электродам влияние обоих этих факторов может или суммироваться, или частично компенсировать друг друга. При нижнем токоподводе к анодам влияние
Рис: 2-10. Схема электролизера с одной (а) и с двумя (б) фильтрующими диафрагмами:
1 — катод; 2 — катодная диафрагма; 3 — анод; 4 — анодная диафрагма.
обоих факторов складывается, и неравномерность распределения плотности тока по высоте электродов будет максимальной. Нижние части поверхности электродов будут работать с максимальной плотностью тока, верхние — с минимальной. При верхнем токоподводе к анодам увеличение газонаполнения анолита в верхней части электролизера будет частично компенсировать влияние сопротивления анода. При комбинированном подводе тока для нижней части анода влияние этих факторов будет суммироваться, а для верхней части частично компенсировать друг друга.
Способ с двумя фильтрующими диафрагмами. На рис. 2-10 приведены схемы электролизера с одной и двумя фильтрующими диафрагмами. В электролизере с двумя фильтрующими диафрагмами рассол подается в среднее пространство между диафрагмами и фильтруется как в катодное, так и в анодное пространство электролизера. При соблюдении необходимой скорости протекания рассола через катодную диафрагму представляется возможность предотвратить попадание щелочи в среднее пространство за счет участия ионов OH-в переносе тока подобно тому, как это имеет место в способе с одной фильтрующей диафрагмой. При этом, в отличие от метода с одной фильтрующей диафрагмой, к катоду поступает раствор хлорида щелочного металла, не содержащий растворенного хлора, что исключает потери выхода по току за счет попадания кислого анолита к катоду.
- l i 1
.v"
При движении рассола через диафрагму в анодное пространство Ї можно поддерживать концентрацию хлорида щелочного металла в анолите на желаемом уровне. Кроме того, движение потока рассола через анодную диафрагму навстречу электролитическому переносу ионов водорода позволяет предотвратить или уменьшить попадание H+ в среднее пространство электролизера. Поэтому при применении двух фильтрующих диафрагм можно теоретически получить более высокий выход по току по сравнению с методом с одной фильтрующей диафрагмой. Практически реализация такого способа разделения электродных продуктов связана с усложнением процесса и аппаратуры.
В качестве катодной диафрагмы может быть использована обычная асбестовая диафрагма. Применялась ткань из белого канадского асбеста. Для анодной диафрагмы, омываемой с анодной стороны кислым анолитом, необходимо использовать кислотостойкие диафрагмы (ткань из кислотостойкого голубого капского асбеста).
При работе с двумя диафрагмами значительно труднее осуществить регулирование скорости протекания рассола через катодную и анодную диафрагмы, что, естественно, усложняет конструкцию самого электролизера. Введение второй диафрагмы и дополнительного среднего пространства приводит к увеличению расстояния между электродами, потерь напряжения на преодоление омического сопротивления электролита и диафрагм и увеличению общего напряжения на электролизёре. Наконец, серьезным затруднением является необходимость донасыщения кислого анолита, вытекающего из анодного пространства, подобно тому, как это делается в методе электролиза с ртутным катодом.
Способ разделения с двумя фильтрующими диафрагмами использовался в электролизерах Гауса, Циба — Монтей [76], Финлей [77] и др., однако теоретически возможные преимущества этого способа разделения электродных продуктов не удалось получить ни в одном из известных вариантов таких конструкций.
Аноды
До последнего времени в промышленности в качестве материала для изготовления анодов электролизеров применялись преимущественно графитированные материалы.
В начале развития электрохимического метода производства хлора и каустической соды, когда технология получения искусственного графита еще не была реализована в промышленности, в качестве анодного материала использовались угольные блоки и в меньшей степени — отливки из магнетита. Значительное применение в качестве анодного материала находила также платина как в чистом виде, так и в виде платиноиридиевого сплава.
Однако угольные аноды малостойки в условиях электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов, магнетитовые аноды обладают повышенным потенциалом выделения хлора и низкой электропроводностью, недостаточно стойки при электролизе и
неудобны в обработке. Электроды из платины и сплавов платины с иридием имели высокую стойкость в условиях электролиза, что соответствовало требованиям, предъявляемым к малоизнагпивающимся анодам. Однако конструктивно эти аноды были сложны, а высокая стоимость дефицитных металлов платиновой группы делала зти аноды малоэкономичными. Поэтому платиновые аноды, так же как угольные и магнетитовые, в производстве хлора и каустической соды были полностью вытеснены графитовыми анодами.
