Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
65
\
¦
•
\
<
\
О
Потерн
5 Ю
массы, z
Рис. 2-12. Влияние выхода по току на потери в массе анода.
fit
Примеси сульфатов снижают стойкость графитовых анодов [94]. При концентрации SO4" более 5 г/л износ увеличивается примерно на 2,5 кг графита на 1 т щелочи на каждые 10 г/л Na2SO4 [87, 95]. Для объяснения механизма влияния сульфатов на износ анода высказано предположение [92], что за счет абсорбции ионов SO^"
30
25
ZO
1 15
«» 10
о
1 -1
-
і і
/
/
J\
/
Г
I
UO 80 120 Степень превра*
щения t %
а
=Г 5 1 *
w 3
о
-
¦
-
/ /
/
/
18
16
>
IU
*
I
IZ
10
в
6
50 70 90 110
Температура, °С б
3
*
1
Л)
S *
^ 3
2OO 2UO ZdO 320 Концентрация NaCI, г/л
-
^Z
(x.
;
/
/
р-
/
/
во
5O
UO
30 § ZO^
10
O7OU 0у0в O1IZ O1IO
Плотность тока, А/смг d г
Рис. 2-13. Зависимость износа графитовых анодов от степени превращения хлорида в гидроокись при 80 РС (а), от концентрации хлорида натрия в анолите при 80 ?С (б), от температуры (в) и от плотности тока при 80?С (в):
J — г/1000 (А-ч); 2 — степень разрушения ва 518 ч испытания, %.
на поверхности графита тормозится процесс разрядки ионов Cl-и ОН" и создаются условия для разрядки молекул воды и выделения кислорода с относительно более высокой скоростью.
Вследствие пористости графита процесс электролиза проходит не только на наружной поверхности электрода, но и частично на поверхности пор в глубине электрода [88]. Потенциал и соответственно плотность тока в порах анода быстро снижаются от наружной
H
поверхности в глубину электрода. Это приводит к тому, что на поверхности пор, расположенных в глубине электрода, изменяется соотношение скоростей электрохимического выделения хлора и кислорода в пользу последнего.
Для снижения износа графитовых анодов стремятся избегать попадания ионов ОН" из катодного пространства в анодное, не допускать повышения рН анолита и концентрации ионов SO*" в электролите, а также работать при возможно высокой концентрации хлористого натрия в анолите. В электролизерах с ртутным катодом стремятся также работать на рассоле, не содержащем амальгамных ядов.
Увеличение стойкости графитовых анодов достигается за счет пропитки их различными материалами, например льняным или тунговым маслом. В последние годы для пропитки используют 15— 25%-ный раствор масла в легколетучем растворителе, например четыреххлористом углероде. При такой пропитке износ графита сокращается примерно в 1,4 раза [100, 101]. Предложены также и другие пропитывающие материалы.
Фирма «Ниппон Карбон» сообщила о новом способе пропитки графитовых анодов определенными полимерами винила [102], что позволяет сократить износ графита в 2 раза по сравнению с непро-питанным при плотностях тока 8,6—10 кА/м3. Однако, по многим наблюдениям, с повышением плотности тока эффект пропитки графита снижается, что объясняют вытеснением процесса электролиза из мелких пор на поверхность графитового анода [103].
Недостатки пропитки электродов заключаются в некотором повышении потенциала анода (при плотности тока около 1 кА/м2 на 50—100 мВ) и выделении в процессе электролиза продуктов хлорирования масла, которые, осаждаясь на диафрагме, изменяют ее'протекаемость и сокращают срок службы. Промывка такой диафрагмы, как правило, не эффективна, поэтому для восстановления нормальной работы электролизера необходима замена ^диафрагмы.
Действие пропитки можно объяснить тем, что пропитывающий материал, образуя пленку, защищает места контакта зерен материала графитового анода, снижая при этом скорость механического разрушения анодов. Однако сокращение работающей поверхности анода из-за образования пленки приводит к росту действительной плотности тока и повышению потенциала графитового анода. Последнее особенно существенно в условиях работы при высоких плотностях тока, как это имеет место при электролизе с ртутным катодом.
Исследования показали, что при применении пропитанных анодов изменяется соотношение выделяющихся на аноде хлора и кислорода в пользу хлора. Выход хлора по току возрастает (затраты тока на выделение кислорода снижаются). Несколько увеличивается содержание свободного кислорода в хлоргазе за счет уменьшения количества образующейся CO2.
В соответствии со сказанным о влиянии пропитки на стойкость анодов, импрегнирование электродов приводит к сокращению,
главным образом, механического износа анода за счет уменьшения осыпания зерен графита.
Если скорость химического износа в результате пропитки сокращается в 1,2—1,4 раза, то скорость механического износа для хорошо пропитанных электродов снижается в 1,8—2,4 раза. Соотношение химического и механического износа для непропитанных электродов составляет обычно около 1,2, а для хорошо пропитанных электродов оно увеличивается до 1,8—2,0.
