Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Предлагали также проводить электрохимическое восстановление активного хлора на катоде в диафрагменной электролизере, на аноде которого должен был выделиться хлор [55, 56].
Принципиальная схема рассольного цикла при работе на природной соли показана на рис. 4-16. Схема предусматривает трех-
ступенчатое дехлорирование анолита вакуумированием, продувкой воздухом и обработкой сульфидом натрия. В большинстве случаев ограничиваются двухступенчатой схемой обесхлоривания анолита: вакуумированием или отдувкой на первой стадии и химическим обесхлориванием — на второй. Там, где не требуется полного
4Cl2 + Na2S + 4H2O = Na2SO4+8HCl 3Cl2 + Na2S + 3H2O = Na2SO3 + 6НС1* Cl2+ Na2S = 2NaCl+ S
(4.10) (4.11) (4.12)
С+2Cl2 + 2H2O = CO2 + 4Ha
(4.13)
свойствам
док.
обесхлоривания, иногда ограничиваются только первой стадией физического обесхлоривания и на донасыщении подают анолит,, содержащий 30—50 мг/л активного хлора.
Показанная на схеме стадия фидьтрации осадка HgS мало эффективна, осадок HgS практически не отделяется на фильтре, смешивается со гяламами очистки и пропадает. Поэтому на многих
Рис. 4-16. Принципиальная схема рассольного цикла в Производстве хлора в электролизерах с ртутным катодом на природной соли:
I — осушитель хлора; 2 — холодильник хлора; 3 — склад — растборитель соли; 4 — осветлитель рассола; 5 — фильтр для рассола; 6 — напорный бак; 7 — аппарат для химического обесхлоривания; 8 — аппарат для отдувки хлора воздухом; 9 — вакуумная колонна; 10 — вакуум-насос; 11 — электролизер; 12 — разлагатель; 13 — ртутный насос; 14 — башня отмывки водорода водой; 15 — башня отмывки H2 щелочью; 16 — башня промывки h4 хлорной водой; 17 — аппарат для сепарации щелочи от водорода; 18 — аппарат для сепарации анолита от хлора.
предприятиях для снижения потерь ртути отказались от химического обесхлоривания сульфидом натрия и ограничиваются лишь вакууми-рованием или отдувкой воздухом. При этом всю аппаратуру и коммуникации отделения очистки выполняют из коррозионно-стойких материалов. При работе по такой схеме потери ртути сокращаются, так как содержащаяся в анолите в виде сулемы ртуть проходит без
изменения стадию очистки рассола и возвращается вновь на электролиз.
Предложено точно дозировать сульфид натрия в количестве, необходимом только для восстановления активного хлора без образования сульфидов ртути [56], однако такое точное дозирование затруднительно в промышленных условиях. Полное обесхлорива-ние анолита без оса'ждения ртути может быть осуществлено на активированном угле.
При работе без осаждения ртути сульфидом натрия производство становится более чувствительным к отравлению амальгамными ядами, так как они не выводятся с сульфидами.
Дальнейшее усовершенствование схемы заключается в проведении частичной очистки рассола от кальция. Поскольку присутствие солей кальция само по себе не приводит к нарушению процесса электролиза, возможна работа на рассоле с значительным содержанием кальция — до 1,1 — 1,5 г/л — при обеспечении надежной очистки от магния, железа и других примесей.
Растворимость сульфата кальция в насыщенных растворах поваренной соли снижается с ростом концентрации сульфата натрия, как это видно из рис. 4-17. Изменяя концентрацию Na2SO4 в рассоле, можно регулировать содержание кальция в насыщенном по GaSO4 рассоле.
Работа на рассоле, насыщенном CaSO4, позволяет предотвратить переход в раствор кальция из соли, если он содержится в ней в виде ангидрита. Если же кальций находится в поваренной соли в виде хлорида, необходимо подавать дополнительно сульфат натрия для связывания кальция в виде CaSO4. Если в поваренной соли имеется избыток ионов SO4" по сравнению с содержанием кальция» следует добавлять CaCl2 в количестве, эквивалентном избытку ионов SO*".
Работа цеха электролиза на растворе, насыщенном CaSO4, очень неустойчива вследствие возможного выделения кристаллов гипса при местном повышении температуры и возрастания чувствительности процесса электролиза к влиянию примесей магния, железа и амальгамных ядов. Поэтому на некоторых отечественных заводах работают с неполной очисткой рассола от кальция. Перед донасыще-нием к анолиту добавляют раствор CaCl2. Тогда в насыщенном по CaSO4 растворе, содержащем 7—8 г/л S0|", исключена возможность растворения примесей ангидрита, присутствующего в поваренной соли. После донасыщения кальций частично осаждается содой, чтобы получать рассол с насыщением по ангидриту примерно на
Содержание Na2SO4, г/л
Рис. 4-17. Растворимость сульфата кальция в насыщенных растворах NaCl в присутствии сульфата натрия:
1 — при 20 0C; 2 — при 40 0C; 3 — при 60 0C; 4 — при 80 °С.
80—85%. При этом концентрация ионов Ca2+ может поддерживаться не более 1,0—1,2 г/л без нарушения работы электролиза [57]. При высоком содержании сульфата натрия в исходном рассоле ионы SO*' могут частично осаждаться хлористым кальцием с последующей очисткой всего потока рассола от Ca2+ и Mg2+. Такая схема очистки применяется на некоторых заводах в Японии [58].