Способ получения хлора и раствора гидроксида натрия и электролизер для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК C25B1/46 

Изобретение относится к технологии электрохимических производств, в частности к получению хлора и гидрсксида натрия диафрагменным методом.

Целью изобретения является повышение качества получаемого электрохимически гидроксида натрия за счет снижения содержания в нем хлората натрия.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого устройства, где приняты следующие обозначения: 1 - корпус, 2 - анод, 3 - катод, 4 - штуцер, 5 - цилиндрический корпус, 6 - стержень-токоподвод, 7 - перфорированный цилиндр с размещенной в нем засыпкой металла катализатора, 8 - съемное днище, 9 - кольцо.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При повышении содержания хлората натрия выше регламентного в корпус 1 помещают титановый стержень 6 с размещенным на нем перфорированным цилиндром 7 с засыпкой металла катализатора, т.е. тита- новый стержень и контактирующая с ним засыпка имеют электрический контакт с анодом электролизера; при погружении перфорированного цилиндра в анолйт засыпка, поляризованная анодно, начинает растворяться и образующиеся при этом со единения металлов катализаторов через перфорацию в цилиндре поступают в анодное пространство электролизера, где они осуществляют каталитический распад гипо- хлорита натрия, приводя к уменьшению ско- рости образования хлората натрия, перемещая кольцо 9 по резьбе можно изменять количество открытых отверстий перфорации и, тем самым, регулировать ток, идущий на растворение металла катализатора. После окончания растворения титановый стержень с закрепленным на нем цилиндром вынимают, а верхнее отверстие 7 закрывают пробкой.

П р и м е р. В диафрагменный электролизер подают раствор хлорида натрия в количестве 100 мл/ч, при этом щелочь, содержащую 150 г/л NaOH, 0,42 г/л NaCIOs.

После введения в рассол соединений никеля за счет электрохимического растворения никелевого анода при плотности тока 0,1 А/см2 в течение 1 ч и соотношении токовой нагрузки на эноде из никеля - аноде хлорного электролизера 0,2 10 были получены продукты следующего состава: NaOH 150г/л;ЫаСЮзО,21г/л;С1298,2%;021,8%.

Показатели работы электролизера и состав католита при других параметрах прове- дения процесса приведены в таблице 1.

Как видно из представленных данных, при использовании данного способа положительный эффект (снижение хлората натрия в щелочи) достигается только в заявленных интервалах.

При выходе за пределы заявленных параметров либо не достигается цель изобретения, либо наблюдается увеличение напряжения на электролизере.

Так при повышении или снижении плотности тока выше заявленных значений, наблюдается рост напряжения на электролизере (примеры 2,9), при уменьшении отношения токовых нагрузок менее

0,1 или увеличении более 0,3 содержание хлората натрия в электрощелочи достигает регламентного (0,35 г/л) имеет место рост напряжения на электролизере (примеры 3,9). Выход за заявляемые пределы времени и периодичности растворения анода из металла катализатора также приводит к ухудшению показателей процесса (примеры 3, 4, 10).

Использование предлагаемого устройства для введения катализаторов разложения гипохлорита натрия в электролизер обеспечивает легкость и простоту в сочетании с точностью дозировки.

Перемещением кольца вдоль перфорированной части цилиндра обеспечивается регулировка токовой нагрузки растворения металла катализатора за счет изменения суммарной поверхности отверстий, через которые осуществляется перенос тока между растворяемым металлом и катодом хлорного электролизера.

Подключение токоподводящего стержня к анодной шине позволяет с одной сторо- ны, отказаться от использования дополнительного источника питания и, с другой стороны, полезно использовать ка- тодный процесс, так как в этом случае он сводится к образованию щелочи на катоде электролизера.

Таким образом предлагаемый способ позволяет улучшить качество получаемого гидроксида натрия за счет снижения содержания в нем хлората натрия, не ухудшая остальные показатели процесса, а использование предлагаемого устройства обеспечивает простую и дешевую реализацию заявленного способа без сложного специального оборудования и дополнительных химических реагентов.

Формула изобретения

1. Способ получения хлора и раствора гидроксида натрия в диафрагменном электролизере при периодическом введении в электролизер соединений металлов группы железа, отличающийся тем, что, с целью повышения качества щелочи за счет уменьшения содержания в ней хлората натрия, соединения металлов группы железа вводят электрохимически путем растворения в анолите анода, выполненного из металла группы железа, при плотности тока 0,1-0,8 А/см2, имеющего электрический контакт с анодом электролизера, причем растворение осуществляют в течение 0,5-2,0 ч с периодичностью 1 раз в 20-36 ч при соотношении силы токов на аноде из металла группы железа и аноде электролизера 0,1- 103-0,3- 103.

2. Электролизер для получения хлора и раствора гидроксида натрия, содержащий корпус с размещенным на нем анодом, катодом, крышку, на которой размещены штуцера для подачи реагентов, отвода получаемых продуктов, отличающийся тем, что, с целью повышения качества получаемой щелочи за счет уменьшения в ней хлората натрия, электролизер снабжен устройством для дозировки металлов группы железа, размещенным на крышке электро0

лизера и выполненным в виде вертикального цилиндра, внутри которого установлены кольцо и перфорированный цилиндр с размещенным в нем металлом группы железа, соединенный с титановым стержнем, имеющим электрический контакте анодом электролизера, причем за счет резьбового соединения кольцо имеет возможность вертикального перемещения, а высота его больше или равна высоте перфорированной части цилиндра.

Предлагаемое техническое решение относится к технологии получения хлора и гид- роксида натрия диафрагменным методом и позволяет повысить качество электрощелочи путем снижения содержания в ней хлорита натрия. В известном способе получения хлора и гидроксида натрия электролизом водного раствора хлорида натрия в электролизере с твердым катодом и фильтрующей диафрагмой при периодическом выделении в электролизер катализаторов разрушение гидрохлорита натрия (соединений никеля, кобальта, железа)происходит электрохимически, путем растворения в анолите электролизера анода, выполненного из металла катализатора при плотности гока 0,1-0,8 А/см2, имеющего электрический контакт с анодом электролизера, причем растворение осуществляют в течение 0,5-2,0 ч с периодичностью 1 раз в 24-36ч, при соотношении токовой нагрузки на аноде из металла катализатора аноде хлорного электролизера 0,1 10-0,3 . Для реализации способа предложен электролизер, содержащий корпус с размещенным на нем анодом, катодом, крышку, на которой размещены штуцеры для подачи реагентов, отводы получаемых продуктов и устройство для дозировки катализаторов разложения гипохлорита, имеющее цилиндрический корпус с открытым верхним и нижним основанием, причем нижнее основание установлено выше верхнего края анода и ниже уровня анолита в электролизере, а в корпусе размещен титановый стержень, являющийся токоподводом, в нижней части которого установлен полый перфорированный цилиндр, с размещенным в нем металлом катализатора, снабженный съемным днищем и имеющим на вне Шней стороне резьбу, на которой размещено кольцо, с возможностью перемещения по резьбе, а высота кольца больше или равна высоте перфорированной части цилиндра, причем токоподвод имеет электрический контакт с анодом электролизера. 2 с.п ф-лы, 1 ил. сл VI 00 KD О

Влияние параметров электролиза на состав кэтояита и напряжение

Металл катализатор - никель

Примечание: Данные по составу католита приведены усредненные за $ сут.