Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Тем не менее в ближайшее десятилетие электрохимические методы производства хлора и каустической соды, по-видимому, сохранят главную роль [49].
Быстрый рост хлорной промышленности сопровождался развитием техники производства хлора и каустической соды на всех стадиях производственного процессе.
Основные принципы конструирования электролизеров с твердым и ртутным катодами, разработанные ранее, широко применяются и сейчас в промышленной практике, но* в уровне техники процесса электролиза водных растворов поваренной соли и в аппаратурном оформлении этого процесса в последнее время произошли большие изменения. Они заключаются в интенсификации процесса электролизе за счет повышения электродной плотности тока, укрупнении размеров электролизеров и другого оборудования, в повышении компактности, надежности и устойчивости их в работе за счет использования новых типов конструкций аппаратов, новых электродных и коррозионно-стойких конструкционных материалов, разработки методов оптимизации условий проведения процесса. -
Интенсификация процесса электролиза за счет повышения электродной плотности тока экономически целесообразна, если она не сопровождается значительным повышением напряжения на
электролизере и соответственно увеличением расхода электроэнергии.
Из всех составляющих напряжения на электролизере при повышении плотности тока в наибольшей степени возрастает потеря напряжения на преодоление сопротивления электролита, поэтому
разработка способов снижения этих потерь во многом определяла степень интенсификации, достигаемую в практической работе.
В -методе электролиза с ртутным катодом при горизонтальном расположении анодов были разработаны способы улучшения отвода пузырьков выделяющегося хлора из зоны прохождения тока, а также технически удобные приемы регулирования расстояния между электродами за счет опускания анодов по мере их срабатывания в процессе электролиза. Это позволило в течение последних 10—15 лет перейти к использованию в электролизерах с графитовыми анодами плотности тока 7—10 кА/м2 вместо 2—5 кА/м2 без существенного увеличения напряжения на электролизере.
Для метода электролиза с твердым катодом и диафрагмой, где применяется вертикальное расположение анодов, нет рациональных методов регулирования межэлектродного расстояния. Это обстоятельство, а также отсутствие диафрагмы, приспособленной для работы с высокими плотностями тока, ограничивало интенсификацию процесса в электролизерах с твердым катодом. В промышленных конструкциях электролизеров ?c твердьїм катодом плотность тока не превышает 1,3—1,5 кА/м2.
Тенденция к укрупнению единичной мощности аппаратов в сильной степени проявляется также и в производстве хлора и каустической соды. В электролизерах с ртутным катодом нагрузка выросла от 15—30 кА в сороковых годах, до 100—150 кА в шестидесятые годы [50] и в настоящее время достигла 300—500 кА в конструкции последних электролизеров [51, 52]. Благодаря применению повышенных плотностей тока и разработке новых технических решений сильно сократилось количество ртути для первоначального заполнения электролизеров.
Вместо горизонтальных широко применяются вертикальные конструкции разлагателей, что сокращает необходимый для производства запас ртути, уменьшает необходимую производственную площадь и улучшает работу электролизера.
При электролизе с твердым катодом увеличение нагрузки на электролизере не было таким большим, как в способе с ртутным катодом, однако за последние 10—15 лет она возросла на электролизерах этого типа от 25—30 до 50—60 кА. До последнего времени в процессах электролиза с диафрагмой использовались электролизеры типа БГК (в нашей стране) и электролизеры Хукер и Даймонд (за рубежом).
Работа по укрупнению электролизеров с диафрагмой продолжается. Для создания очень мощных электролизеров такого типа используются принципы секционных и биполярных конструкций [2].
Свойства графитовых анодов во многом определяли конструкцию применяемых электролизеров, режим их работы и ряд технических решений по производству хлора в целом. Поэтому внимание исследователей и инженеров было направлено на разработку более стойких с хорошими конструктивными свойствами анодных материалов. С развитием промышленного производства титана работы по
созданию малоизнашивающихся анодов нашли свое практическое разрешение.
Из многочисленных предложений и вариантов по созданию анодов на титановой основе с нанесенным на нее активным слоем наибольший интерес представляют аноды с активным слоем из смешанных окислов рутения и титана, условно называемые металлическими анодами. Такие аноды в последние годы находят большое применение в промышленности как для метода электролиза с ртутным катодом, так и в электролизерах с диафрагмой [53]. В электролизерах с ртутным катодом такие аноды позволяют увеличить плотность тока до 12—15 кА/м2 без повышения напряжения и даже с некоторым снижением его против практически имеющегося на электролизерах с графитовыми анодами. Помимо этого, стабильные во времени размеры анодов исключают необходимость периодического опускания анодов, что позволяет упростить конструкцию электролизеров.
