Способ получения хлора и раствора гидроксида натрия Советский патент 1988 года по МПК C25B1/46 

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

Целью изобретения является увеличение выхода по току хлора и гидрок- сида натрия, а также снижение содержания кислорода в хлоргазе и концентрации натрия в растворе гидроксида натрия за счет обеспечения возможности работы каждого электролизера серии в оптимальном режиме.

Пример 1. В промышленном электролизере БГК-50/25, оснащенном анодами ОРТА и асбестовой диафрагмой, проводят электролиз раствора хлорида натрия с концентрацией 300 г/дм , со- держап(его 0,05 г/дм NaOH, при токовой нагрузке 50 кА, плотности тока 1450 А/м и температуре 90 С. Раствор хлорида натрия подают в электролизер со скоростью 600 . При этом про- текаемость диафрагмы составляет 12 дм /кА-ч, выход по току гидроокси- да натрия 91,5%, выход по току хлора 91,0%, содержание кислорода в хлоргазе 2,3 об.%, концентрация хлората натрия в растворе гидроксида натрия 0,57 г/дм при концентрации последне- го 120 г/дм .

Питание электролизера осуществляют путем смешения двух потоков растворов хлорида натрия, один из которых содержит соляную кислоту, а другой не содержит, а соотношение подаваемых в электролизер потоков поддерживают по формуле

( 00- ВТ-К):

: --- (100- ВТ-К). q-F

де V и V - соответственно объемы неподкисленного и подкисленного растворов хлорида натрия, дм ;

q - протекаемость диафрагмы, дм /А -ч;

F - число Фарадея, равное

26,8 А.Ч/Г-ЭКВ; ВТ - вьгход по току гидроксида натрия при электролизере неподкисленного раствора хлорида натрия, %;

D - коэффициент, равный

0,304 при концентрации

0

5

5 О

А иА

с.о„

0

5

0

5

0

5

соляной кислоты в подкисленном потоке 12 г/дм 0,0243 - при концентрации соляной кислоты 15 г/дм и 0,0182 - при концентрации соляной кислоты 20 г/дм ; К - коэффициент, равный

2А(, при использовании металлооксидных анодов и равный 2(Ао + А .Q )- -2,6 при использовании графитовых анодов; соответственно содержание кислорода и углекислого газа в анодном газе при электролизе неподкисленного раствора хлорида натрия, об.%. Один из потоков, используемых для питания электролизеров, представляет собой применяемый обычно в промьгашен- ности 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 содержания 12 г/дм соляной кислоты растворов хлорида натрия. Это соотношение равно 1:0,582- 1,73. .

Не изменяя общего расхода раствора хлорида натрия, с учетом полученного соотношения в электролизер подают 380 дм /ч неподкисленного и 220 дм /ч подкисленного раствора хлорида натрия. При этом выход по току гидрооксида натрия возрастает до 98,5%, вьгход по току хлора - до 98,8%, содержание кислорода в хлоргазе снижается до 0,7 об.%, концентрация хлората натрия в растворе гидрокспда натрия - до 0,15 г/дм при концентрации гидрокси- да натрия 122 г/дм .

Пример2. В гтромышленном 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, ипотности тока 1450 А/М и температуре 90 С. Раствор хлорида натрия подают в элек31 /,

тролизер со скоростью 720 дм /ч. При этом протекаемость диафрагмы составляет 1А,4 дм /кА-ч, ныход по току 95,5%, содержание кислорода R хлоргал зе 0,9 об.%, содержание углекислого газа в хлоргазе 1,3 об.%, концентрация гидроксида натрия .100 г/дм , концентрация хлората натрия в растворе гидроксида натрия 0,29 г/дм .

После снятия показателен электро- .лиза по формуле определяют необходимое соотношение потоков неподкисленного и подкисленного до содержания 1 2 г/дм соляной кислотой растворов хлорида натрия. Это соотношение равно 8,23: 1 . Не изменяя общего расхода раствора хлорида натрия, с учетом полученного соотношения в электролизер подают бАОдм /ч неподкисленного и 80 дм /ч подкисленного растворов хлорида натрия. Выход по току гидроксида натрия возрастает до 98,5%, выход по току хлора до 98,7%, содержание кислорода и углекислого газа в хлоргазе снижается соответственно до 0,1 и 1,0 об.%, концентрация хлората натрия снижается до 0,12 г/дм при концентрации гидроксида натрия 104 г/дм .

Результаты испытаний предложенного 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. 1, иллюстрируют сравнительные данные по эффективности предложенного способа.

При ведении процесса по предложенному способу (примеры 1-7, 10, 11) как в случае использования анодов ОРТА, так и графитового анода наблюдается 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 рассчётным 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 проЬ

дуктов электролиза и значительно улучшить их качество (пр1гмеры 10 и 13). При эксплуата1щи электролизеронч

диафрагмы имеют различную протекаемость и однородность, что связано с невозможностью их точного воспроиз- волства, а также с изменением их свойств во времени.

Учитывая, что в цехе эксплуатируются электролизеры с paзoичf ым 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

йудет ниже, чем при индивидуальном подкислении электролизеров.

Формула изобретения

Способ получения хлора и раствора гидроксида натрия путем электролиза раствора хлорида натрия, подкисленного соляной кислотой, в серии электролизеров с диафрагмой, отличаю Ц я и с я тем, что, с целью увеличения выхода по току и гидроксида натрия, снижения содержания кислорода в хлоргазе и хлората натрия в растворе гидроксида натрия за счет

обеспечения возможности работы каждого 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,:V

l --5- (100- BT-K)J :

q.F

: -5- (100- ВТ-К),

где V и V - соответственно объемы неподкисленного и подкисленного растворов хлорида натрия, дм ; q - протекаемость диафрагмы, дм /А-ч; F - число Фарадея, равное

26,8 А.Ч/Г-ЭКВ.; ВТ - выход по току гидроксида натрия при электроли

51407996

эе неподкислениого раствора хлорида натрия, %;

- коэффициент, равньй

0,0304, при концентра- ции соляной кислоты в подкисленном потоке 12 г/дм , 0,0243 при 15 г/дм и 0,0182 при концентрации соляной ю кислоты 20 г/дм ;

- коэффициент, равньй

2А

Ог

при использовании

,

металлооксидных анодов и равный 2()- -2,6 при использовании графитовых анодов; соответственно содержание кислорода и углекислого газа в анодном газе при электролизе не- неподкисленного раствора хлорида натрия, об,%.

т о л и п t

Изобретение относится к производству хлора, водорода и гидрокси- да 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

Таблица 2

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

Продолжение табл.2