Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
ч
Таблица 2.20. Снижение выхода по току (в %) за счет хлора, поступающего в катодное пространство с анолитом [111]
Концентрация, вес. %
Температура электролиза, %
NaCl в
NaOH в
20
40 .
60
80
анолите .
католите
20
6
5,45
3,45
1,78
0,78
8
4,09
2,59
1,34
0,59
-
10
3,27
2,07
1,07
0,39
12
2,72 -
1,72
0,89
0,39
25
6
3,48
1,97
1,01
0,47
8
2,61
1,47
0,76
0,35
-
10
2,06
1,18
0,61
0,28
12
1,74
0,93
0,51
0,23
Указанные потери резко снижаются с ростом рабочей температуры электролиза и повышением концентрации поваренной соли В анолите и щелочи в католите. В современных промышленных электролизерах, работающих при высокой температуре, эти потери не превышают 1%.
При очень высокой скорости противотока электролита, когда концентрация щелочи в католите низка, потеря выхода по току из-за поступления в катодное пространство растворенного в анолите хлора увеличиваются. При уменьшении скорости противотока возрастает концентрация щелочи в католите и снижаются потери выхода по току. Это наблюдается до тех пор, пока скорость фильтрации электролита не станет равной или близкой к скорости электромиграции ионов ОН". При дальнейшем снижении скорости фильтрации электролита ионы ОН" будут попадать из католита в анодное пространство тем в большей степени, чем больше разница между скоростью движения ионов ОН~ и скоростью фильтрации ,электролита через диафрагму. Снижение выхода по току будет расти при уменьшении скорости противотока. Таким образом, выход по току будет зависеть от скорости противотока анолита или, в конечном счете, от концентрации щелочи в катодных щелоках.
Сказанное выше иллюстрируется данными Ангела [200], приведенными на рис. 2-29, о зависимости выхода по току при электролизе раствора поваренной соли с концентрацией 5,45 г-экв/л в электролизерах с горизонтальной диафрагмой от концентрации получаемой щелочи. С уменьшением скорости противотока и ростом концент-
Я'
2
рации щелочи выход по току медленно увеличивается и достигает максимального значения при концентрации щелочи около 3,8 г-экв/л. В этих условиях скорость противотока близка к скорости электромиграции ионов 0Н~. При дальнейшем снижении скорости противотока и росте концентрации щелочи выше 3,8 г-экв/л выход по току резко падает за счет попадания ионов ОН" в анодное пространство. При этом в католите возрастает концентрация хлората вследствие взаимодействия щелочи и хлора в анолите.
В этих рассуждениях концентрацию щелочи можно заменить степенью превращения Ctn хлорида в гидроокись. Тогда максимальный выход по току достигается при Ctn = 0,50 — 0,55.
Если электролиз проводился при повышенных температурах (90—100 *С), то испарение влаги
и унос паров воды с хлором и водородом может существенно изменять концентрацию щелочи и хлорида в католите и искажать характер зависимости выхода по току от концентрации щелочи. При использовании степени превращения хлорида в гидроокись изменение концентрации солей в католите за счет испарения влаги не отражается на зависимости, определяющей выход по току.
О о
S 100
0 12 3^56
Концентрация NaOH В католите, н.
Рис. 2-29. Зависимость выхода по току от концентрации щелочи в католите при электролизе 6,45 н. раствора поваренной соли с горизонтальной диафрагмой:
7— выход по току; 2 — содержание гипохлорита; 3 — содержание хлората.
%
<3 80
О
•
mm
-:-
8 о V ^
о о°"-*^^с
ґ
о
^ о
¦
о-1
—2
О
80
700
180
120 ПО 160
Концентрация NaOH > г/л
Рис. 2-30. Зависимость выхода по току от концентрации щелочи в католите в электролизерах с вертикальной диафрагмой:
2 — электролизеры с обычной асбестовой диафрагмой; 2 — электролизеры с асболатексной диафрагмой.
200
Зависимость выхода по току от концентрации щелочи в католите подтверждена и уточнена результатами большого числа определений этой величины при различной концентрации щелочи. На рис. 2-30 показана зависимость выхода по току от концентрации щелочи в католите в электролизерах типа БГК [78, 225, 226].
При изменении концентрации щелочи от 70—80 г/л примерно до 155 г/л (около 3,8 г-экв/л) выход по току возрастает в незначи-
тельной степени. Для практических целей в этом интервале концентрации щелочи можно принять выход по току величиной постоянной и равной примерно 0,98. При концентрации щелочи выще 155 г/л выход по току снижается.
Разброс экспериментальных данных затрудняет установление точного характера зависимости выхода по току от концентрации щелочи для этого участка кривой. Для практических условий при концентрации щелочи до 200 г/л с достаточной точностью можно принять линейную зависимость выхода по току (выраженного в долях единицы) от концентрации щелочи с угловым коэффициентом —0,29 * 10"2.
Исходя из принятых выше допущений выход по току для концентраций щелочи ниже 155 г/л будет равен 0,98, а для более высоких концентраций будет определяться из выражения
