Способ получения хлора и щелочи Советский патент 1983 года по МПК C25B1/16 

4 Ю 4 Изобретение относится к электрохимическим производствам и может быть использовано при получении хло ра ч щелочи в диафрагменных электро лизерах для снижения содержания хло рата в получаемом продукте. Известен способ получения хлора и щелочи электролизом с фильтрующей диафрагмой, согласно которому получают продукт, .содержащий 0,4 г/л хлората натрия til. Известен также способ получения хлора и щелочи электролизом с фильт рующей диафрагмой, включающий введе ние катализатора в питающий рассол. В качестве катализатора используют тонкоизмельченный металлический никель или его соединения..--Последни периодически добавляют в водный рас вор галогенида щелочного металла,i подаваемого на электролиз для сниже ния содержания хлората в получаемом продукте. Так,, для снижения содержания хлората до 0,3 г/л никел добавляют в количестве 0,6-1,5 мг на см диафрагмы при периодичности ввода 15-30 сут C2J. Известный способ не позволяет получить продукт с низким содержанием хлората. Так, при концентрации гидроокиси натрия в католите 135 г/ содержание хлората натрия составляе 0,4 г/л. Кроме того, использование в качестве катализатора дорогого и дефицитного никеля или его соединений удорожает процесс. X. Цель изобретения - снижение содержания хлоратов в получаемой вделоч и. повыщение экономичности процесса. Поставленная, цель достигается тем, что согласно способу получения хлора и щелочи электролизом с фильт рующей диафрагмой, включающему введение катализатора в питающий рассол в качестве катализатора используют порошок углеродного материала с,. размерами частиц 1-500 мкм и вводят его в количестве 30-650 .г на м- ди фрагмы. Причем в качестве углеродного ма териала используют активированный антрацит, активированный уголь или ацетиленовую сажу. Порошки углеродного материала, обладая высокой удельной поверхностью порядка 40-178 м /г против 0,5-1 у никеля, имеют более высокую каталитическую активность, чей никель, что вызывает более интенсивное разложение гипохлоритов, а следовательно, и более резкое снижение содержания.хлоратов в продукте. Предпочтительно использовать активированный антрацит, активированный УГОЛЬ или ацетиленовуюсажу, так.как они обладают наибольшей каталитичесЬой аг тивностью. Дйсйёр HOCTfe катализатора - 1 - 500 мкм, особенно 1-50 глкм, обеспечивает равномерное распределение катализатора в объеме электролита. . Способ осуществляется следующим образом. В водный раствор галогенида щелочного металла добавляют порошок углеродного материала, например активированного антрацита, активированного угля, ацетиленойой сажи и др., тщательно перемешивают до получения однородной суспензии, после чего направляют на электролиз в диафрагменный электролизер. Применяют порошок углеродного материала дисперсностью 1-500 мкм, предпочтительно 1г50 мкм. После первоначальной добавки катализатора электролизер работает на обычном водном растворе галогенида щелочного металла, а в получаемом при электролизе католите контролируют содержание хлоратов. Дальнейший ввод углеродного катализатора в электролизер осуществляют периодически, причем в тот период работы электролизера, когда концент раДия хлоритов в католите превышает допустимую норму (0,3 г/л). . Периодичность ввода в зависимости от концентрации хлоратов в католите и концентрации самого католита меняется и может колебаться от 15 до 60 суток. Разовый ввод добавки углеродного материала также изменяется в зависи мости от содержания хлоратов в като« лйте и составляет 30-650 г/м поверх ности диафрагмы. Повторный ввод углеродного катализатора производят в .количестве, меньшем первоначального, поскольку в электролизере обычно остается какое-то количество порошка углеродного мaтeриала.. Ввод добавки углеродного материала производят ИЛИ в отдельные электроли- зеры, в. которых содержание хлоратов превышает норму ,3 г/л), или в це. на всю серию электролизеров. При м е р 1. Электролиз проводят в .лабораторном электролизере, разделенном на анодную и катодную камеры асбестовой насосной диафрагмой, нанесенной на катодную сетку. В .качестве анода используйт окисно-рутениевый титановый анод в виде перфорированной пластины, катодом служит стальная сетка, используемая в промышленных электролизерах БГК-50/25. Рабочая поверхность анода - 35 см , рабочая поверхность катода и диафрагмы - 40 см2. в анодную камеру в начале электролиза вводят при перемешивании 200 мл очищенного рассола пова-. ренной соли, содержащего 310 г/лNaci и. О ,3 г/л МздСО, ,при избыточной щелоЧ ности .0,1 г/л и 1 г порошка активированного антрацита фракцией менее 50 мкм. Добавку активированного антрацита вводят из расчета 25 мг/см поверхности диафрагмы или 5 г/л анолита. В катодное пространство з§ливают 100 мл очищенного рассола поваренной соли. Перепад уровней между анолйтом составляет 80 мм. Непрерывная подача рассола в анодную камеру производится со скоростью 53 мл/ч. Нагрузка на электролизере - 5,1А, анодная плотность тока - 14бОА/м2, катодная плотность тока - 1280 А/м, Температура электролита в.. электролизере - 05°С, Напряжение на электроли зере - 3,5 В, Непрерывный отвод като лита --53 мл/ч. За 10 ч электролиза получают 530 католита следующего состава, г/л: гидроокись натрия 140; хлорид натрия 180; хлорат натрия О,10;.гипохлорит натрия - отсутствует. Выход по току по щелочи составляет 97%, полученный хлоргаз содержит 98% хлора, 1,2% кислорода и 0,8% дву окиси углерода, Пример 2. Электролиз проводя на том же лабораторном электроливере что и в иримере 1. В .качестве электролита используют очищенный рассол поваренной соли, содержащий 310 г/л NaC и 0,4 г/л NaэСОз, при и э быточ ной щелоч ностй 0,1 г/л. В 200 мл указанного рассола вводят при перемешиваний 0,5 г порош ка активированного угля фракцией л менее 50 мкм из расчета 12,5 мг/,смдиафрагмы. Суспензию заливают в анод ную камеру, В катодную камеру заливают 100 мл рассола Перепад уровней между анолйтом и католитом составляет 90 мм, непрерывная подача раСсоЛа поваренной соли в анодное пространст во производится со скоростью 57 мп/ч Нагрузка на электролизере, анодйая и катодная плотности тока, напряжени на электролизере такое же, как и в примере 1, Температура электролита в электролизере - 80°С, Непрерывный отвод католита из электролизера соетавляет 57 мл/ч,. За 10 ч электролиза получают 570 мл католита следующего состава г/л: . 130, NaC2 185$. ЫаСЮз 0,08; ISaCeo - отсутствует. П р и м е р 3, Электролиз проводя на том же лабораторном электролизере что и в примере 1, Для электролиза используют очищенный рассол таквго же состава, как в примере 2, В 200 мл рассола вводят 2,5 г активированного антрацита фракций: менее 50 мкм - 70% и 50-500 мкм - 30%, Смесь тщательно перемешивают, после чего суспензию заливают в анодную камеру. Активированный антрацит вводят.из расчета 62 мг/см диафрагмы, В катодную камеру заливают 100 мл очищенного рассола, перепад уровней между анолйтом и католитом - 60 мл, непрерывная подача рассола -в анодное пространство производится.со скоростью 45 мл/ч. Нагрузка на электролизере - 5,lA, Анодная плотность тока - 14бОА/м2, катодная плотность тока - 1280А/м, температур; ра электролита в электролизере - 85°С, напряжение на электролизере -. 3,4В, непрерывный отвод католита в среднем составляет 45 мл/ч. За 10 ч электролиза получают 460 .мл католита, содержащего, г/л: NaOH 160; NaCI 176; NaCPOg 0,15; NaClO - отсутствует, И р и м е р 4, Электролиз проводят на том же лабораторном электролизере, что и в примере 1, Для электролиза используют очищенный рассол, как в иримере 2. В 200 мл рассола вводят 0,12 г ацетиленов.ой сажи, перемешивают и заливают полученную суспензию в анодную камеру электролизера. Сажу в вводят из расчета 3,0 мг/см диафрагмы,. В катодную камеру заливают 100- мл рассолау перепад уровней между анолйтом и католитом поддерживают 80 мм, непрерывная подача очищенного рас- . сола в анодное пространство 53 мл/ч. Нагрузка на электролизере - 5,1, анодная плотность тока - 1460А/М , катодная плотность тока - 1280 А/м , температура электролита в электролизере - , напряж.ение на электролизере - 3,5В, непрерывный отвод католита в среднем составляет бЗ-мл/ч, За 10 ч электролиза получают ... 530 4Л католита состава, г/л: NaOH 140;NaCB 180; 0,20; INaClO - отсутствует. Для получения сравнительных данны 4 параллельно в таком же лабораторном диафратменном электролизере проводят электролиз очищенного рассола : без катализатора и с добавкой никелевого катализатора, В таблице показано влияние добавок ката 1изатора на содержание хлората Натрия в католите.

Cl 1 -Не вводится 2 Никель, соли

1,5-7,7

никеля

в пересчете

на никель

riopoDJoK активированного

3-65 антрацита

Порошок ак-- : тивированного угля

Ацетиленовая сажа Как видно из таблицы, при осуществ лении диафрагменного электролиза вод ного раствора хлорида -.поваренной соли с добавкой порошка углеродного материала получают гидроокись натрия с низким содержанием хлората натрия, не превышающим 0,3 г/л даже при концентрации гидроокиси натрия в католите 150-160 г/л, тогда как при таких же концентрациях гидроокиси натрия в католите содержание хлората натрия в гидроокиси натрия, полученной без добавки катализатора, составляет 0,9-1,2 г/л, ас добавкой никелевого катализатора 0,65-0,85 г/л. Применение порошков, размер час-, тиц которых выходит за рамки предлагаемых значений, а также введение их в количествах менее 30 г/м приводит к увеличению содержания хлоратов до уровня известного способа. Использование в хлорной промышленч ности предложенного способа получения гидроокиси щелочного металла обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества:получение достаточно чистой в отношении хлоратов гидроокиси щелочного металла

0,4 0,7 , 0,9 1,2

0,25 0,43 0,65 0,85

0,08 0,10 0,13 0,15

0,08 0,11 0,14 0,16

0,10 0,20 0,25 0,30 непосредственно в процессе диа фрагменного электролиза, не прибегая к опера Л циям по ее дополнительной очистке в специальных очистных установках возможность производства гидроокиси щелочного металла с низким содержанием хлоратов при высоких концентрациях . гйдроокисей щелочных металлов, вплоть до 160 г/л, в католите, что значительно расширяет область использования получаемой гидроокиси щелочного металла,, способствует экономии пара и интенсификации процесса последующей после электролиза стадии выпарки католита. . По предварительным расчетам, ож1 даемый экономический эффект дляцеха диафрагменного электролиза проИзвЪдительностью 150 тыс..-т гидроокиси щелочного металла в год составит 1,2 млн. руб. по сравнению с промаое ленным диафрагменным методом без добавки катализатора, и около 300 тыс. руб. по сравнению с известным спосо брм за счет снижения стоимости катализатора, уменьшения расхода пара и повышения производительности при выпарке католита.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И ЩЕЛОЧИ электролизом С фильтрующей диафрагмой, включаю1ций введение катализатора в питаюйщй рассол, о т л иЧающийся тем, что, с целью о« вышения чйстотй продуктов, в качес - . ве Катализатора используют порошок углеродного материала с размерами частиц 1-500 мкм и вводят его. в количестве 30-650 г на м диафрагмы. 2. Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что в качестве углеродного материала используют активированный антрацит, активированный уголь или ацетиленовую сажу.