Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Содержание, г/л
NaCl ................Не менее
310
Na2SO4,...............Не более 6
Na2CO3...............0,3—0,4
NaOH ...............0,05—0,10
Содержание, мг/л, не более
Ca2+................ 5
Mg2+................ 1
Прозрачность «по кресту», мм, не менее . . 1200
Рассол, подаваемый в электролизеры с ртутным катодом, не должен содержать примесей амальгамных ядов, в,первую очередь ванадия, хрома, молибдена и титана. Загрязнение рассола амальгамными ядамвмдроверяется так называемой амальгамной пробой pacedТла: то'объему водорода, выделяемого при разложении амальгамы в определенных условиях [26, 27].
СГдрутой сторОТьг^рассол для электролиза с ртутным катодом не обязательно очищать от примесей кальция,, так как при использовании графитовых анодов соли кальция- не мешают процессу электролиза. О^ггнашэ^э^^ амальгамных^ддов.
гпецифические требования, предъявляемые к рассолу для электролиза с ртутным катодом, обусловлены значительно большим удельным расходом рассола (около 35 м3 на 1 т каустической соды) по сравнению с расходом при электролизе на твердом катоде (около 9 м3 на 1 т каустической соды), а также тем, что на стадию приготовления и очистки рассола при электролизе с ртутным катодом поступает отработанный анолит, содержащий активный хлор и соли ртути. Поэтому схемы приготовления и очистки рассола для ртутного и диафрагменного методов электролиза различны.
На всех хлорных заводах нашей страны применяется содово-каустический метод очистки рассола от'примесей Ga и Mg, основанный на образовании малорастворимых осадков CaCO3 и Mg (0H)2.
При содово-каустической очистке протекают следующие химические реакции;
CaCl2-T-Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl (4.1)
CaSO4+Na2C O3 = С аС O3 + Na2SO4 (4.2)
Ca(HC03)2+2Na0H = CaCO3-rNaaC03 + 2H20 (4.3)
MgCl2+2NaOH = Mg(OH)2+2NaCl (4.4)
MgS04+2NaOH = Mg(OH)2+Na2S04 (4.5)
¦і
Для осаждения Mg обычно используется щелочь, остающаяся в обратной соли.цеха выпарки электролитических щелоков. При небольшом содержании Mg избыток щелочи переводят в соду путем !карбонизации обратного рассола.
При известково-содовом способе для проведения реакций (4.3)— (4.5) вместо NaOH применяется раствор известкового молока. Изве-стково-содовый способ очистки применяется в содовой промышленности и использование его целесообразно при высоком содержании Lмагния в рассоле. При кооперировании производства хлора и соды ^ Часто применяют рассол, полученный после известково-содовой очистки с доочисткой его за счет подогрева до 50—60 °С и последую-^1? щей фильтрации.
* Разрабатывался также метод очистки рассола от примесей с помощью ионообменных смол [28—30]. При этом происходит обмен между ионом натрия катионита и ионами^ Ca2+ и Mg2+
^
J2R—Na+Ca*+ = R2Ca + 2Na+
(4.6)
'Vt..-"
¦ j
к
Отработанный катионит регенерируется промывкой соляной кислотой и переводится в натриевую' форму щелочью
R2Ca + 2HCl= 2R—H + CaCl2 R-H +NaOH = R-Na+H2O
(4.7) (4 8)
I Расход реагентов на регенерацию катионита зависит от содержания в рассоле кальция и магния и степени полезного использования обменной емкости катионита, так как он пропорционален общей емкости ионита по Na+, Ca2+ и Mg2+.
Ионообменная очистка рассола не получила применения в хлорной промышленности вследствие повышенного расхода реактивов, недостаточной механической прочности смол и трудйЪсти утилизации стоков.
Растворимость образующегося при очистке карбоната кальция снижается с повышением концентрации поваренной соли в рассоле [31 ] ж сильно зависит от избытка соды. Ниже приведены данные С. С. Шрай-бмана о влиянии избытка соды в рассоле на остаточное содержание
*г -
г.. ,
¦ ¦ '
4-І
- V
кальция:
[Избыток соды, мг/л
100 200 300
Содержание кальция, мг/л при 20^C при 40 0G
35,0 16,0 9,0
20 8,0 5,0
Избыток соды, мг/л
400 500 600
Содержание кальция, мг/л при 20 °С при 40 °С
8,0
7,5 7,0
4,0
3,5
3,5
Ниже показана зависимость остаточного в рассоле от избытка NaOH [32]:
со дер жанйя ма гния
-Ц
Избыток NaOH, мг/л
0
50 100 200
С о д е р ш~а ниє магния, мг/л
при 25 0
9
1,5 1,4
при 50 °С
10,7 2,5
Не обнаружено Не обнаружено
- і і
Обычно при очистке рассола содово-каустическим методом избыток соды составляет 300—500 мг/л и едкого натра 50—100 мг/л; а остаточное содержание ионов кальция и магния равно 4—5 мг/л [4]. Дальнейшее увеличение избытка соды и NaOH нерационально, так как при этом качество очистки рассола не улучшается.
Реакция химического взаимодействия солей кальция и магния с добавляемыми реактивами протекает практически мгновенно после перемешивания очищаемого раствора с реактивами.
Процесс образования твердых осадков CaCO3 и Mg (OH)2, укрупнения их и отстаивания зависит от многих факторов и протекает во времени. Наибольшее влияние на характер образующихся осадков и скорость их отстаивания оказывает соотношение получаемых гидроокиси магния и карбоната кальция. Рассолы с высоким отношением Mg : Ca при очистке образуют плохо уплотняющиеся и медленно отстаивающиеся осадки, как это можно видеть из данных, приведенных в табл. 4-6.
