Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Графитовые аноды имеют серьезные недостатки, осложняющие проведение процесса электролиза. Графитовое аноды подвергаются в процессе электролиза разруртению. В электролизерах с твердым катодом и диафрагмой расход анодов на 1 т хлора при правильном ведении процесса составляет 3,5—6,0 кг [78] и в методе с ртутным катодом соответственно 2—3 кг [23]. Вследствие износа анодов электролизеры с твердыми катодами и диафрагмой работают с изменяющимся в течение тура работы напряжением и в переменном температурном режиме. В электролизерах с^^У1ны^^^одоз1,.тре-буется частое регулирование межэлектродного расстояния по жере износа анодов.
Для замены изношенных анодов в электролизерах требуется затрата большого количества труда и материалов для ремонта. Продукты разрушения графита загрязняют хлор и каустическую соду, ускоряют забивку пор диафрагмы и приводят к повышенному выделению водорода в электролизерах с ртутным катодом.
Работы по улучшению качества графитовых анодов, разработке способов их импрегнирования и оптимизации процесса электролиза дали возможность только несколько снизить удельные расходы графитовых анодов, однако не смогли устранить перечисленные выше недостатки.
Поэтому в последние годы вновь возрос интерес к замене графита различными малоизнашивающимися анодами для электролиза хлоридов щелочных металлов с целью получения хлора и каустической соды. Основой для этого послужили успехи в производствах таких металлов, как титан или тантал, которые могут служить в качестве токоподводящей основы для активного покрытия, например, из металлов или окислов металлов платиновой группы, не подвергающихся коррозионному разрушению при анодной поляризации в растворах хлоридов щелочных металлов [79]. Это позволяет использовать в качестве анода тонкий слой активного покрытия, гальванически (или каким-либо другим путем) осажденный на титановом или танталовом электроде. Более подробно о малоизнашивающихся анодах будет изложено ниже.
Технология изготовления угольных и графитовых анодов описана в литературе [80—82]. Искусственный графит обладает свойствами, которые делают этот материал пригодным для использования в качестве анодного материала в ряде злектрохимических процессов. Графитовые аноды обладают удовлетворительной химической стойкостью, сравнительно хорошей электропроводностью и высокой
70
>
§
I 1
1
I -
¦
¦
I
1
J L
. I
механической прочностью. Графит отличается от угольных электродов высокой степенью чистоты, значительно меньшим содержанием золы и кристаллической структурой. Большинство примесей улетучивается в процессе графитирования при температуре около 2200 °С.
Искусственный графит поддается механической обработке, изделиям из графита можно придать геометрическую форму, необходимую и удобную для конструирования анодного блока электролизера.
Перенапряжение выделения хлора на графитовых анодах сравнил тельно невелико. В условиях работы промышленных хлорных электролизеров оно практически мало отличается от перенапряжения выделения хлора на платиновых анодах (если процесс на платиновых анодах вести при низких значениях рН) и существенно ниже (на 0,3—0,5 В), чем на магнетитовых анодах.
В зависимости от условий ведения процесса электролиза (рН анолита, концентрация щелочи, концентрация хлористого натрия и сульфатов в анолите, температура электролиза, качество анодов и др.) графитовые аноды подвергаются значительному разрушению [83—97], их расход колеблется в пределах от 2 до 10—12 кг графита на 1 т хлора. , Разрушение графитовых анодов опре-'деляется в основном скоростью окисления графита кислородом, выделяющимся на аноде одновременно с хлором, а также при воздействии гипохлорита и хлорноватистой кислоты, образующихся при гидролизе хлора, на материал анода.
Окисление графита с образованием двуокиси углерода и небольших количеств окиси углерода приводит также к нарушению связи между отдельными зернами графита и механическому осыпанию частиц анода.
Исследования [90] показали, что скорость износа графита резко уменьшается при цовышении кислотности анолита от нуля до 0,01 г-экв/л и при дальнейшем возрастании содержания кислоты остается практически неизменной. Полученная зависимость приведена на рис. 2-11.
Кислотность анолита определяет условия разрядки кислорода при неизменной концентрации хлорида. При содержании кислоты более 0,01 г-экв/л выделение кислорода связано с разрядом молекул воды и практически не усиливается с изменением кислотности. Высказано предположение, что при разрядке молекул воды происходит интенсивное сгорание графита, тогда как при разрядке ионов ОН" преимущественно выделяется элементарный кислород [91].
В промышленном электролизере кислотность анолита определяется совместным протеканием нескольких процессов. Одни из
O9O 7' O9OZ ОрЗ
Содержание кислоты) и.
Рис. 2-11. Зависимость износа анодов от кислотности анолита:
1 — новые аноды; 2 — аноды, бывшие в эксплуатации.
