Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Значения интересующих нас показателей определяются по близлежащим кривым разных величин. Так, в нашем примере температура электролиза t2 — = 93,5 °С; количество испаренной воды S = 0,75 кг/кг NaOH; концентрация NaOH в католите 127 г/л; концентрация NaGl в католите 187,5 г/л; плотность католита Yk — 1,224 кг/л.
Аналогично можно решать различные задачи теплового баланса электролизера.
Рис. 2-32. Тепловая диаграмма диафрагменного электролизера: А -~ граница области выпадения соли из католита при 20 0C; В — то же, при 100 °С
В электролизерах с ртутным катодом необходимо рассчитывать тепловой баланс отдельно для электролизера и разлагателя, хотя они связаны между собой циркуляцией ртути. В электролизере приход энергии составляется из физического тепла, приносимого рассолом и ртутью, поступающей из разлагателя, и электрической энергии, затрачиваемой на электролиз.
Расход энергии включает тепловой эффект процесса разложения хлорида натрия с выделением хлора и образованием амальгамы натрия, и тепло, уносимое с амальгамой, анолитом, хлором и насыщающими его парами воды и теряемое через стенки в окружающую среду.
Основным способом регулирования температуры является поддержание заданного напряжения на электролизере путем опускания анодов по мере их срабатывания и изменение температуры рассола, подаваемого на питание. ( -
В процессе разложения амальгамы выделяется большое количество тепла, повышается температура. Основная доля потерь тепла в разлагателе приходится на испарение воды. В, мощных агрегатах потери тепла за счет теплоотдачи через стенки невелики, но происходит большой унос паров воды и ртути с водородом из разлагателя. Чтобы уменьшить унос ртути и стабилизировать работу разлагателей, их снабжают индивидуальными обратными холодильци-ками для водорода.
V
V
г
Использование восстановительной спсссбнссти амальгам щелочных металлов
ц-
ч
В производстве хлора и каустической соды по методу электролиза с ртутным катодом амальгама натрия используется только для получения гидроокиси щелочного металла и водорода. При этом водород часто не находит полезного применения, особенно в связи с загрязнением газа парами ртути.
Энергия, выделяемая при разложении амальгамы, фактически расходуется лишь на повышение температуры в разлагателе. Это позволяет интенсифицировать процесс разложения и уменьшить размеры разлагателя и загрузку ртути.
Вопрос об использовании энергии разложения амальгамы с целью получения электрической энергии или снижения затрат электрической энергии на процесс электролиза рассматривался ранее.
Восстановительная способность амальгам щелочных металлов может быть использована для проведения реакций восстановления, причем возможности этого процесса велики. Высокое значение перенапряжения выделения водорода на ртути и амальгамах щелочных металлов позволяет проводить с помощью амальгам процессы, окислительно-восстановительный потенциал которых ниже, чем
ВОДЫ.
Разработано много процессов, основанных на использовании восстановительной способности амальгам для получения как неорганических [234 — 236], так и многих органических продуктов [234, 236, 237].
Многие из этих процессов нашли применение в промышленности, однако ни один из них не может быть сравним по масштабам с процессом получения каустической соды электролизом с ртутным катодом.
Ниже приведены некоторые из таких процессов.
Получаемый продукт Реакция получения
Сульфид натрия Na2S4 + 6Na^- 4Na2S
Дитионит натрия 2SO2 + 4Na-»- Na2S2O4
Хлорит натрия ClO2 + 2Na->- NaClO2
Перекись натрия O2 + 2Na-»- Na2O2
Азобензол C6H5NO2 -> C6H5N3
Диметилгидразин (CH3)2N—NO-* (CHg)2NHNH2
Пинакон (CHs)2CO^ (СН3)2СОН—СОН—СОН—СОН—(CH3)2
<2-сорбит Восстановление а-глюкозы
Некоторые из этих и аналогичных процессов применяются лишь сравнительно в небольшом масштабе в промышленности. Представляет большой интерес использование амальгамы для получения крупнотоннажных продуктов, так как это могло бы существенно улучшить экономические показатели процесса электролиза с ртутным катодом.
Неоднократно рассматривался вопрос о получении металлического натрия, используя амальгаму в качестве исходного сырья.
Предлагалось получать натрий разделением ртути и натрия путем разгонки амальгамы [238], а также электролизом в неводных электролитах, в котором амальгама натрия из электролизеров с ртутным катодом должна служить анодом. В качестве электролита могут применяться смеси солей с низкой температурой плавления [239, 240], а также алюминийалкидные или боралкидные соединения [241]. Однако сообщений о промышленном применении этих способов переработки амальгамы натрия на металлический натрий не было опубликовано.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пасманик М. И., С а с с-Т и с о в с к и й Б. А., Якименко Л. М. Производство хлора и каустической соды. Справочник. M., «Химия», 1966.
^2. Справочник химика. Т. I, П. M., Госхимиздат, 1963; т. III, 1964.
3. Справочник по содовой промышленности (Сода когё бокецу то букку). Изд. фирмы «Ниппон Сода», Токио, 1960.
