Способ получения хлора и раствора гидроксида натрия

 

Изобретение относится к производству хлора, водорода и гидроксида щелочного металла в серии электролизеров с фильтрующей диафрагмой и позволяет улучшить качество получаемых продуктов электролиза и повыv сить их выход по току за счет обеспечения возможности работы камеры каждого электролизера серии в оптимальном режиме. Питание электролизеров серии осуществляют путем смешения двух потоков растворов хлорида. натрия, один из которых содержит соляную кислоту. Соотношение подаваемых в каждый электролизер потоков поддерживают по формуле V( : Vj L1 - D/p-F (100 - ВТ - К) : D/R-F

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (SD 4 С 25 В 1/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3998872/23-26 (22) 02. 01. 86 (46) 07,07. 88. Бюл. N- 25 (72) В.Л.Кубасов, В,Б.Воробьева, И.А. Ивантер и Э.А.. Дружинин (53) 661.418.1(088.8) (56) Зимин В.М., Камарьян Г.М., Мазанко A. Ф. Хлорные электролизеры.И.: Химия, 1984, с. 139. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И PACTВОРА ГИДРОКСИДА НАТРИЯ (57) Изобретение относится к производству хлора, водорода и гидроксида щелочного металла в серии электролизеров с фильтрующей диафрагмой и позволяет улучшить качество получаемых продуктов электролиза и повысить их выход по току за счет обеспечения возможности работы камеры KBK дого электролиэера серии в оптимальном режиме. Питание электролизеров серии осуществляют путем смешения двух потоков растворов хлорида, натрия, один из которых содержит соляную кислоту. Соотношение подаваемых в каждый электролизер потоков поддерживают по формуле V : Ч = (1

„„BU„,, 1407996 А1 — D/8 F (100 — BT — К)): D/P F (100 — ВТ вЂ” К), где V u V соответственно объемы неподкисленного н подкисленного растворов хлорида натрия дм g — протекаемость

Ф Э диафрагмы, дм /А ч; F — число Фарадея, равное 26,8 Авч/г-экв; ВТ вЂ” выход по току гндроксида натрия при электролизе неподкисленного раствора хлорида натрия, Х; D — коэффициент, равный 0,0304 при концентрации соляной кислоты в подкисленном потоке 12 г/дм ; 0,0243 при 15 г/дм и 0,0182 при 20 н/дм ; К вЂ” коэффициент, равный 2АО при использовании металлооксидных анодов и 2(Ас 3

+ А о ) — 2,6 при использовании грасо, фитовмх вводов; А и а — содврва- . во а

% ние в анодном газе соответственно - С" кислорода и углекислого газа при электролизе неподкисленного раствора хлорида натрия, об.7.. Изобретение может быть использовано в хлор- В ной промышленности для получения.хло- вф ра и раствора гндроксида натрия в электролизерах с фипьтрукицей диафрагмой. 2 табл.

1407996!

Ч: V = 1 — --- (100 — ВТ вЂ” K)

D и q.F

D. (100 — ВТ вЂ” К)

q ° F

) соответственно объемы 45 неподкисленного и подгде V, и Ч кисленного растворов хлорида натрия, дм ; протекаемость диафрагдмЗ /А число Фарадея, равное

26,8 Л ч/r-экв; вьжод по току гидроксида натрия при электролизере неподкисленного раствора хлорида натрия, 7; коэффициент, равный

0,304 при концентрации

50 ВТ

Изобретение относится к производству хлора, водорода и гидрооксида щелочного металла в серии электролизеров с фильтрующей диафрагмой.

Целью изобретения является увели5 чение выхода по току хлора и гидроксида натрия, а также снижение содержания кислорода в хлоргазе и концентрации натрия в растворе гидроксида натрия эа счет обеспечения возможности работы каждого электролиэера серии в оптимальном режиме.

Пример 1. В промышленном электролизере БГК-50/25, оснащенном анодами ОРТА и асбестовой диафрагмой, проводят электролиэ раствора хлорида натрия с концентрацией 300 г/дм, содержащего 0,05 г/дм ИаОН, при токо— вой нагрузке 50 кА, плотности тока 20

1450 А/м и температуре 90 С. Раствор хлорида натрия подают в электролизер со скоростью 600 дм /ч. При этом протекаемость диафрагмы составляет

12 дм /кА ч, выход по току гидроокси- 25 да натрия 91,57, выход по току хлора

91,07, содержание кислорода в хлоргазе 2,3 об.7, концентрация хлората натрия в растворе гидроксида натрия

0,57 г/дм при концентрации последне- 30 го 120 г/дм .

Питание электролизера осуществляют путем смешения двух потоков растворов хлорида натрия, один из которых содержит соляную кислоту, а другой не

35 содержит, а соотношение подаваемых в электролизер потоков поддерживают по формуле соляной кислоты в подкиспенном потоке 12 г/дм

0,0243 — при концентрации соляной кислоты

15 г/дм и 0,0182 — при концентрации соляной кислоты 20 г/дм ;

К вЂ” коэффициент, равный

2А при использовании металлооксидных анодов и равный 2(Aо + AсО ) 0 — 2,6 при использовании графитовых анодов;

A и А — соответственно содержао, со ние кислорода и углекислого газа в анодном газе при электролизе неподкисленного раствора хлорида натрия, об.7.

Один из потоков, используемых для питания электролизеров, представляет собой применяемый обычно в промышленности очищенный раствор хлорида натрия с концентрацией 300-320 г/дм, в котором содержание гидроксида натрия лимитировано до 0,05-0, 1 г/дм .

Второй поток — это тот же раствор хлорида натрия, в который введена соляная кислота до 12-30 г/дм .

После снятия показателей электролиза по формуле определяют необходимое соотношение потоков неподкисленного и подкисленного до cnëåðæàíèÿ 12 г/дм соляной кислоты растворов хлорида натрия. Это соотношение равно 1:0,5821,73.

Не изменяя общего расхода раствора хлорида натрия, с учетом полученного соотношения в электролизер подают

380 дм /ч неподкисленнаго и 220 дм /ч подкисленного раствора хлорида натрия.

При этом выход по току гидрооксида натрия возрастает до 98,57., выход по току хлора — до 98,8ь, содержание кислорода в хлоргазе снижается до

0,7 об.7., концентрация хлората натрия в растворе гидроксида натрия — до

0,15 г/дм при концентрации гидроксида натрия 122 г/дм .

Пример 2. В промышленном электролизере БГК-50 с графитовыми анодами и асбестовой диафрагмой проводят электролиз раствора хлорида натрия с концентрацией 300 г/дм, содержащего 0,05 г/дм гидроксида натрия, при токовой нагрузке 50 кА, плотности тока 1450 А/М и температуре 90 С.

Раствор хлорида натрия подают в элек140 79 н (100 — Вт — К), D

q F

50 где < и соответственно объемы неподкисленного и подкисленного раствоз. ров хлорида натрия, дм протекаемость диафрагмы, дм /A.ч;

F — - число Фарадея, равное

26,8 А.ч/г-экв.;

ВТ вЂ” выход по току гидроксида натрия при электролитролизер со скоростью 720 дм /ч. При этом протекаемость диафрагмы состав— ляет 14,4 дм /кА ° ч, выход по току

95,5Х, содержание кислорода в хлорга зе 0,9 об.7., содержание углекислого газа в хлоргазе 1,3 об.7, концентрация гидроксида натрия .100 г/дм, концентрация хлората натрия в растворе гидроксида натрия О, 29 г/дм .

После снятия показателей электро,лиза по формуле определяют необходимое соотношение потоков неподкисленного и подкисленного до содержания 12 г/дм з соляной кислотой растворов хлорида нат- 18 рия. Это соотношение равно 8,23:1. Не изменяя общего расхода раствора хлорида натрия, с учетом полученного соотно3 /ч щения в электролизер подают 640 дм /ч неподкисленного и 80 дм /ч подкисленного растворов хлорида натрия. Выход по току гидроксида натрия возрастает до 98,57, выход по току хлора до

98,77., содержание кис.чорода и углекислого газа в хлоргазе снижается соответственно до 0,1 и 1,0 об.7., концентрация хлората натрия снижается до

0,12 г/дм при концентрации гидроксида натрия 104 г/дм .

Результаты испытаний предложенного 3Q способа электролиза приведены в табл. 1.

В табл. 2 указаны материалы анода и диафрагмы, а также концентрация соляной кислоты в кислом потоке, используемые при проведении электролиза растворов хлорида натрия (примеры 1 " 13).

Примеры, приведенные в табл. иллюстрируют сравнительные данные по 4О эффективности предложенного способа.

При ведении процесса по предложенному способу (примеры 1 — 7, 10, 11) как в случае использования анодов

ОРТА, так и графитового анода наблю- 4> дается улучшение всех определяемых показателей электролиза: снижается содержание кислорода в хлоргазе и хлората натрия в электрощелочи, повышается выход по току щелочи и хлора.

Увеличение доли кислого потока по сравнению с рассчЕтным не позволяет значительно повысить выход по току гидроксида натрия, а иногда приводит и к снижению выхода по току гидроксида натрия (табл. 1, примеры 8 и 12).

Снижение доли кислого потока по сравнению с расчетным не позволяет существенно повысить выход по току процуктов электролиза и значительно ул чшить их качество (примеры 10 и 13).

При эксплуатации электролизеров диафрагмы имеют различную протекаемость и однородность, что связано с невозможностью их точного воспроизволства, а также с изменением их свойств но времени.

Учитывая, что в цехе эксплуатируются электролизеры с разоичным пробегом диафрагмы, с разной протекаемостью и выходом по току продуктов электролиза, при общем подкислении цеха для одних электролизеров вводимое количество кислоты может быть избыточным, для других недостаточным и поэтому выход по току хлора и гидроксида натрия для цеха при общем подкислении будет ниже, чем при индивидуальном полкислении электролизеров.

Формула изобретения

Способ получения хлора и раствора гидроксида натрия путем электролиза раствора хлорида натрия, подкисленного соляной кислотой, в серии электролизеров с диафрагмой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения выхода по току хлора и гидроксида натрия, снижения содержания кислорода в хлоргазе и хлората натрия в растворе гидроксида натрия за счет обеспечения возможности работы каждаго электролизера серии в оптимальном режиме, питание каждого электролизера серии осуществляют путем смещения двух потоков растворов хлорида натрия, один из которых содержит соляную кислоту в количестве 12-30 г/дм, а соотношение подаваемых в каждый электролизер потоков поддерживают по формуле

V :Ч = 1 — --- (100 — ВТ вЂ” K) D

1 а q.F

1407 99б таблица I птноиение потоков Ч >V>

Питание электролиэеров двунп котокани такие электролиэеров э!елочиэа> растворон

Ь онцентрациа Со 8»>coII по току, электр<ще- в 2 почи, гlдн s ае>- - Наов С1

2 гн» aOII НаС10 О

P де рвание клоргае > o6.2 теКонцентрацин Содервени в электроде- в клоргалочи, г/дн se> об.2

Расчетное

Внкод по току, Пректи ческое тв

МаОН МаС10

/кА>

91,5 91,0 1, 715 1,73

95,3 95>5 8,23 8,00

1 20 0,57 2 3

100 0 29 0,9

148 057 2Э

153 О, 79 2,4

122 0 15 0 7

98,5 9Ь,5

1,30!

0 12 0,1

0>12 1,4

10 985 9Ь7

91,5 91,0

91>0 90,3

87,0 86>8

84,6 83,4

93, 7 93, 5

9I 5 91,0

l,222

1,450

1,00

0,653

5,779

1, 715

1,30

150

96,5 97, !

1,50

157

216

96>Э 97,2

9Э,7 95,0

92,8 9Э,S

190 1, 15 3,7

200 1>50 4 5

1,0

0,670

120 0,62 2,2

120 0,57 2,3

120 О 57 2 3

100 О 35 1 8

133 0,39 1,9

5,80 123

0,090 160

98,0 98 5

89,5 98 О

93 ° О 95,0

98,3 98,4

96,4 96,7

91,5 92,0

91,5 91,0

95, I 94,9

91,1 91,5

l, 715

8,756

4,217

4,217!

4,0!

S> 73

4,06

16,4

102

2,06

135

1,3

133 О 39 1 ° 9 2 06 91,1 9! 5

130

2,!

IЭ 10 8 IЭЭ О 39 1 9 2 06 91 5 91,1 4 217 О 20 140 О 09 О 2 О 8 87 О 98 7

Таблица 2

Асбесто- 12 0,0304 вая

1 ОРТА

12 0,0304

2 Графит

3 ОРТА

Асбополимерная

12 0,0304

15 0,0243

1 12>0

2 144

3 9,23

9,42

5 7,58

6 7,20

7 12,0

8 12 ° О

9 12>0

10 I 4,4

11 10,8

12 10,8 зе неподкисленного раствора хлорида натрия, Т;

D — коэффициент, равный

0,0304, при концентрации соляной кислоты в подкисленном потоке

12 г/дм > 0,0243 при

15 г/ дм и 0,0182 при концентрации соляной кислоты 20 г/дм ;

К вЂ” коэффициент, равный

2АО при использовании

02. металлооксидных анодов и равный 2(AO+АСо )Оо С02

-2,б при использовании графитовых анодов;

А и А — соответственно содерл а0 СО ние кислорода и углекислого raза в анодном газе при электролизе ненеподкисленного раствора хлорида натрия, об>7..

О ° 15 1,0

0,51 2,0

0>45 2,5

0,23 0,5

0>26 0,8

0,52 2,1

0,09 0,8

О, l2 1,

0,37 1,8

1407996

Продолже ние табл. 2

20 0,0182

Асбестовая

20 0,0182

20 0,0182

Полимерная

12 0,0304

Асбестовая

0,0304

0,0304

12

12

* Электролиэ проводят на электролизере с горизонтальным расположением электродов при токовой нагрузке 8,0 А, плотности тока 2,0 кА/м .

Составитель Т. Барабаш

Техред М.Ходанич Корректор Г. Решетник

Редактор Г. Волкова

Заказ 3277/30 Тираж 621 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Е-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

11 Графит

12

0,0304

0,0304

0,0304