СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОЛИТА Российский патент 2000 года по МПК C25B1/36 

Изобретение относится к производству хлора и гидроксида натрия методом электролиза раствора хлорида натрия с ртутным катодом и может быть использовано в процессе регенерации обедненного электролита, так называемого анолита. Последний содержит в среднем 260 г/л хлорида натрия, 0,3 - 0,5 г/л активного хлора и до 10 - 20 мг/л ртути в виде ее хлоридов.

Известен способ обработки анолита, включающий отдувку растворенного хлора воздухом и обработку анолита натриевой солью сероводородной кислоты, в частности сульфидом натрия, при контролируемом окислительно-восстановительном потенциале с полным осаждением ртути в виде мелкодисперсного осадка сульфида ртути, который отфильтровывают через фильтр, состоящий из слоев частиц антрацита, флинта и алюминия. Осадок с фильтра удаляют путем продувки воздухом и затем промывки водой (пат. СССР N 402200, кл. C 01 D 3/16, 1973). Недостаток способа состоит в сложности регенерации слоистого фильтра.

Известен другой способ регенерации электролита, включающий подкисление, обесхлоривание, подщелачивание, донасыщение отработанного электролита и фильтрование суспензии, в котором, с целью сокращения потерь ртути, обесхлоривание проводят до концентрации активного хлора, равной 400 - 100 мг/л (авт. св. СССР N 679647, кл. C 25 B 1/36, 1979). Недостатком способа является высокая коррозионная активность электролита, требующая защиты оборудования от коррозии. Кроме того, в процессе донасыщения технической солью в раствор переходят примеси, что осложняет дальнейшую очистку.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является промышленный способ регенерации электролита производства хлора и гидроксида натрия с ртутным катодом, включающий обработку обедненного по хлориду натрия электролита (анолита) соляной кислотой до содержания 0,1-0,2 г/л HCl с последующим вакуумированием для удаления основного количества элементарного хлора (содержание элементарного хлора снижается до 30 - 50 мг/л), затем раствором гидроксида натрия и раствором сульфида и/или гидросульфида натрия в стехиометрическом количестве по отношению к оставшемуся элементарному хлору для полного удаления последнего, добавление раствора хлорида кальция для уменьшения растворения содержащегося в технической соли сульфата кальция, донасыщение электролита путем растворения технического хлорида натрия и содовую очистку для удаления части ионов кальция (Якименко Л.М., Производство хлора, каустической воды и неорганических хлорпродуктов, М., "Химия", 1974, с. 220-221, 223-224).

В известном способе предусмотрено полное обесхлоривание анолита, но при этом происходит образование коллоидного осадка сульфида ртути, фильтрование которого затруднительно. Этот осадок теряется со шламами на стадиях донасыщения и очистки анолита. Потери ртути составляют 120 - 150 г на 1 т получаемого едкого натра. Из-за значительного количества шлама и малого относительного содержания в нем ртути регенерация последней сложна, требует организации специального технологического процесса. Таким образом, недостатком известного способа является потеря ртути со шламом.

Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанного недостатка.

Поставленная задача решается тем, что в способе регенерации электролита производства хлора и гидроксида натрия с ртутным катодом, включающем обработку обедненного по хлориду натрия электролита (анолита) соляной кислотой с последующим вакуумированием для удаления основного количества элементарного хлора, затем раствором гидроксида натрия и раствором серосодержащей соли натрия для удаления оставшегося элементарного хлора, добавление раствора хлорида кальция, донасыщение анолита путем растворения технического хлорида натрия и содовую очистку, в качестве серосодержащей соли натрия используют тиосульфат натрия.

Тиосульфат натрия берут в количестве предпочтительно 0,56 кг на 1 кг оставшегося элементарного хлора, определенного методом иодометри.

Для удаления амальгамных ядов из циркулирующего анолита периодически, по мере необходимости, кратковременно осуществляют регенерацию анолита по известному способу, т.е. с использованием гидросульфида натрия, например, 1 раз в месяц в течение суток.

При использовании тиосульфата натрия практически вся содержащаяся в анолите ртуть остается в виде растворимых хлоридов и с регенерированным рассолом возвращается в электролизер, где выделяется на катоде в виде металла и смешивается с материалом ртутного катода.

Это подтверждается проведенными экспериментами.

Пример
Опыты проводят с обедненным по хлориду натрия электролитом (анолитом), полученным в промышленном производстве хлора и гидроксида натрия с ртутным катодом. После слива с электролизера анонит, содержащий 0,2 г/л элементарного хлора, подкисляют соляной кислотой до содержания 0,2 г/л HCl и направляют на вакуумирование при температуре 60^oC для удаления основного количества элементарного хлора. После вакуумирования анолит содержит 35,5 мг/л элементарного хлора, а также 7,7 мг/л ртути. Для опыта берут 300 мл такого анолита, добавляют 4 мл 4%-ного раствора гидроксида натрия и тиосульфат натрия в виде 1,5%-ного водного раствора. Анолит анализируют на содержание элементарного хлора (чувствительность анализа 2 мг/л). К обесхлоренному таким путем анолиту добавляют 0,33 мл раствора хлорида кальция с концентрацией 182 г/л по кальцию, и в этом анолите растворяют 57,2 г технического хлорида натрия для донасыщения. Полученный рассол отфильтровывают от осадка на вакуумной воронке и анализируют на содержание ртути. Осадок промывают водой, взятой в количестве 200 мл, и анализируют на содержание ртути. Далее 250 мл полученного рассола подвергают содовой очистке путем обработки раствором кальцинированной соды с концентрацией 66,5 г/л по карбонату натрия, взятым в количестве 2 мл, с последующей фильтрацией. Полученный фильтрат является регенерированным электролитом. Осадок на фильтре промывают (200 мл). В фильтрате, промывной воде и осадке определяют содержание ртути. По содержанию ртути в исходном анолите и в полученных осадках рассчитывают степень возвращения ртути на электролиз. Результаты опыта - в таблице (оп. N 1).

Проведен еще ряд опытов для уточнения приемлемых и предпочтительных количеств тиосульфата натрия для обработки анолита. Конкретные условия и результаты опытов - в таблице (опыты 2 - 12).

Анализ осадка процесса содовой очистки показал, что содержание ртути в указанном осадке незначительно (менее 5 мкг на 1 опыт, что составляет около 0,2% от исходного количества ртути в анолите), поэтому при расчете результатов опытов эта величина не учитывалась.

Из представленных результатов видно, что при обработке анолита тиосульфатом натрия в процессе удаления элементарного хлора перед операцией донасыщения потери ртути со шламом существенно снижаются. Основная часть ртути сохраняется в регенерированном электролите. Степень возвращения ртути на электролиз во всех проведенных опытах достаточно высокая, однако полное удаление элементарного хлора достигается при добавлении тиосульфата натрия в количестве не менее стехиометрического, т.е. 0,56 кг на 1 кг элементарного хлора.

Изобретение относится к производству хлора и гидроксида натрия электролизом раствора хлорида натрия с ртутным катодом и может быть использовано в процессе регенерации обедненного по хлориду натрия электролита (анолита). Анолит обрабатывают соляной кислотой и вакуумируют, удаляя основное количество растворенного элементарного хлора, добавляют тиосульфат натрия, затем добавляют хлорид кальция, донасыщают анолит путем растворения технического хлорида кальция и проводят содовую очистку. Технический результат: этот способ позволяет снизить потери ртути со шламами процессов донасыщения и содовой очистки, в связи с этим уменьшается экологическая вредность указанных шламов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ регенерации электролита производства хлора и гидроксида натрия электролизом раствора хлорида натрия с ртутным катодом, включающий обработку обедненного по хлориду натрия электролита - анолита соляной кислотой с последующим вакуумированием для удаления основного количества элементарного хлора, затем раствором гидроксида натрия и раствором серосодержащей соли натрия для удаления оставшегося элементарного хлора, добавление раствора хлорида кальция, донасыщение анолита путем растворения технического хлорида натрия и содовую очистку, отличающийся тем, что в качестве серосодержащей соли натрия используют тиосульфат натрия. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тиосульфат натрия берут в количестве 0,56 кг на 1 кг оставшегося элементарного хлора.