Способ электролиза водного раствора хлорида натрия

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

<>878202 (61) Дополнительный к патенту— (22) Заявлено 07.0375 (21) 2114572/23-26 (23) Приоритет— (32) 10,12.74 (31) 141745/74 (33) Япония

Опубликовано 30.1081,Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 3р1р81 (5 f)М. ((Л.

С 25 В 1/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

661.418.1 (088.8) Иностранцы наоми Секо, Синсаку Огава, Мунео Есида, Аки

Рейдзи Такемура и Хироси Оно (Япония) (72) Авторы изобретения

С31,К а Емияма,"

Иностранная фирма

"Асахи Касеи Когио Кабусики Кайся" (Япониг) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДНОГО РАСТВОРА

ХЛОРИДА НАТРИЯ

Изобретение относится к электрохимическим производствам, в частности к электролизу раствора хлорида натрия с применением ионообменных мембран, и может быть применено при электролитическом получении хлора, водорода и каустической соды с низким содержанием примесей.

Известен способ электролиза вод- l0 ного раствора хлорида натрия в электролизефе, разделенном катионообменной мембраной на анодное и катодное пространства, при этом давления в газовой фазе анодного и катодного прост ранства равны (1) .

Недостатком известного способа является относительно высокое напряжение на электролизере, что приводит к повышенным энергозатратам на элект- 2О ролиз.

Цель изобретения — снижение напряжения на электролизере.

Поставленная цель достигается тем, что в способе электролиза водного. раствора хлорида натрия в электролизере, разделенном катионообменной мембраной на анодное и катодное пространства, давление в газовой фазе катодного пространства поддерживают на 0,2-5 м вод.ст. выше, чем в газовой фазе анодного пространства.

При этом мембрана приближается к аноду, а пузырьки выделяющегося хлора не дают мембране вплотную прижаться к нему .

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом.

Электролиз водного раствора хлорида натрия осуществляют в биполярной ячейке. В электролизере используют катионообменную мембрану 1 из перфторированного сополимера. Анод 2 состоит из листа титана толщиной 1,5 мм со штампованными отверстиями (пористость 60%), покрытого смесью из

55 мол.% окиси рутения, 40 мол.% окиси титана и 5 мол.% окиси циркония.

Катод 3 состоит из перфорированнрго стального листа с пористостью 60% толщиной 1,6 мм. Анод 2 и катод 3 имеют размеры 1,2х2,4 м и расположены вертикально параллельно друг другу на расстоянии 2 мм. Разделитель.-. ная стенка 4 выполнена из стального листа толщиной 9 мм, плакированного титановым листом толщиной 1 мм. Пространство между анодом 2 и титановой стороной 5 разделительной стенки электрически соединяют путем привар878202 ки к титановому листу ребра 6 толщиной 4 мм, шириной 25 мм и длиной

1,2 м и сзади анода образуется анодная камера 7. Ребро 6 располагают вертикально и снабжают десятью отверстиями диаметром 10 мм для улучшения горизонтального смешивания газов или анолита. Пространство между катодом 3 и железной стороной 8 анода электрически соединяют приваркой к железному листу, ребра 9 толщиной 6 мм, шириной

45 мм и длиной 1,2 м и получают катодную камеру 10 в части пространства сзади катода ширйной 45 мм. Ребро 9 располагают вертикально и снабжают десятью отверстиями диаметром 10 мм для улучшения горизонтального пере-, 15 мешивания газов или католита. Периферии анодной камеры 7 и катодной камеры 10 окружают железной рамой 11 толщиной 16 мм. Части железной рамы, находящиеся в контакте с анолитом, об-щ лицовывают титановым листом толщиной

2 мм. Железную раму 11 снабжают впускными 12 и выпускными 13 патрубками анолита и впускными,14 и выпускными

15 патрубками для католита. 74 такие ячейки собирают B электролизер типа фильтр-пресса. На рабочую железную раму 11 укладывают набивку 16 для поддержания расстояния между электро-. дами 2 мм и предупреждения течи.

Католит и анолит подают со ско- Э ростью 600 л/ч в каждую ячейку. Концентрация едкого натра на выходе 5 н.

Температура электролиза 90 С, нагрузка на электролизер 14,2 кА, плотность тока 5 кА/мЪ Выделяющийся на аноде ЗЗ хлор и выделяющийся на катоде водород, большей частью, проходят на обратную по отношению к мембране сторону электродов.

Разницу между давлением в газовой щ фазе катодного и анодного пространства регулируют путем изменения давления в анолитном и католитном коллекторах и измеряют ртутным манометром, одновременно определяют напряжение на ячейках электролиэера.

Результаты измерений приведены в таблице.

П р и м е ч а н и е.Знак "+" показывает, что давление в газовой фазе катодного пространства выше, чем в газовой фазе анодного пространства.

После разборки электролиэера видимых изменений мембран не обнаружено.

Иэ данных, приведенных в таблице следует, что при разнице давлений в газовой. фазе катодного и анодного пространства менее 0,2 м вод ст, напряжение на электролизере возрастает. Увеличение разницы давлений выше 5:м вод.ст. вызывает опасность механического разрушения мембраны и элементов электролизера.

При осуществлении предлагаемого способа желательно проводить подкисление анолита соляной кислотой до рН 3,5 или ниже, что обеспечивает высокий выход по току хлора. При рН 2,0i0,2 после 120 ч электролиза ионов хлорноватой кислоты не обнаружено, а содержание кислорода в хлоргазе составило 0,39%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет достичь снижения напряжения на ячейке электролизера до

0,05-0,25 В и, тем самым, снизить затраты электроэнергии на электролиз.

Разница давлений в газовой фазе катодного и анодного пространства, м вод ст. апряжение на чейке электроизера, В

4,11

3,7-3,9

3,72

3,65

3,65

3,65

+0,2

+1,0

+2,0

+5,0

Формула изобретения

Способ электролиза водного раствора хлорида натрия в электролизере, разделенном катионообменной мембраной на анодное и катодное пространство, отличающийся тем, что с целью снижения напряжения на электролиэере, давление в газовой фазе -. катодного пространства поддерживают на 0,2-5 м вод.ст.выше, чем в газовой фазе анодного пространства.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 9 2260771, кл. С 25 В 13/08, 12.07.73 (прототип).

878202

Составитель О. Ромашин

Редактор Е.Дичинская Техред С.Мигунова Корректор У.Пономаренко

Заказ 9664/88 Тираж 707 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4