Способ электролиза водного раствора хлористого натрия с ионноообменной диафрагмой Советский патент 1975 года по МПК C01B7/06 C01D1/06 B01K3/00 

I

Изобретение относится к технологии процесса электролиза водного раствора хлористого натрия с ионообменной диафрагмой для получения щелочи, водорода и хлора.

Известен способ электролиза водного раствора хлористого натрия в четырехкамерном электролизере, в котором анод и катод разделены ионообменной мембраной и двумя асбестовыми диафрагмами. В качестве анолита используют раствор хлористого натрия, католитом служит раствор щелочи. Концентрация гидроокиси натрия в католите составляет до 55-60%, концентрация хлористого натрия в анолите - 270-290 г/л.

Недостатками известного способа являются: низкий выход по току (35-40%), повышенное напряжение на электролизере (4,0-4,1 В при плотности тока 500 А/м) и значительное содержание хлорида натрия в концентрированном каустике (до 2 г/л).

С целью устранения указанных недостатков предложен способ, по которому концентрацию хлористого натрия в анолите поддерживают в пределах 120-250 г/л и концентрацию гидроокиси натрия в католите поддерживают в пределах 31-43%, предпочтительно 36-38%. При этом единственным источником воды для

2

католита является вода, транспортируемая через ионообменную диафрагму.

Предложенный способ позволяет получить 36%-ный раствор гидроокиси натрия при выходе по току 80%, содержание хлорида натрия в растворе гидроокиси не более 0,1 - 0,5 г/л, гипохлорит и хлорат полностью отсутствуют. Напряжение на электролизере 2,6В при плотности тока 500 А/м.

Практическое осуществление предложенного способа иллюстрирует следующий пример. П р и м е р. Электролизер содержит катодную камеру со стальным сетчатым катодом и анодную камеру с титановым анодом, покрытым смесью окислов титана и рутения с мольным соотношением 2TiO2: RuOa. Катодная и анодная камеры разделены катионообменной мембраной ,,Nafion du Pont, имеющей толщину 0,508 мм, гелевое содержание воды 25% и

эквивалентный вес 1150. Катодная камера содержит 36%-ный раствор каустической соды. В анодную камеру подают раствор хлористого натрия с величиной ,0. Электролиз ведут при анодной плотности

1500А/.м, при 85°С. Подаваемый рассол содержит 303 г/л NaCl и вводится в анодную камеру со скоростью мл/мин. Средняя концентрация анолита 287 г/л NaCl. В этих условиях анолит переливается со скоростью 340 мл/мин, в то время как скорость потока из катодной камеры составляет 3,4 мл/мин. Концентрация гидроокиси натрия в католите быстро увеличивается, со скоростью приблизительно 4% в день, при этом большая часть цикла происходит в пределе 41-54% гидроокиси натрия. Средний выход по току за этот период операции составляет 40,4%. Второй производствепный цикл является идентичным, за исключением того, что в анодную камеру подают рассол, имеющий концентрацию 160 г/л NaCl, со скоростью 300 мл/мин, что дает среднюю концентрацию анолита 134 г/л NaCl. В этих условиях измеряют скорость переливания анолита- 276 мл/мин и скорость потока католита приблизительно равна 12 мл/мин. Продукт представляет собой 36%-ный раствор гидроокиси натрия, электролизер работает с выходом по току 79,8%. В другом цикле испытаний были получены аналогичные результаты при использовании аналогичной мембраны толщиной 0,508 мм, содержащей 25% гелевой воды, при средней концентрации анолита 150 г/л NaCl и концентрации католита 36% NaOH, а также при использовании мембраны толщиной 0,1016мм, имеющей плетеную подложку ,,Teflon и содержащую 25% гелевой воды, при средней концентрации анолита 220 г/л NaCl и концентрации католита 37% NaOH. Фор м у л а изобретения Способ электролиза водного раствора хлористого натрия с ионообменной диафрагмой и с использованием раствора хлористого натрия в качестве анолита и раствора гидроокиси натрия в качестве католита, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода по току, снижения напряжения на электролизере и повыщения чистоты каустика, коннентрацию хлористого натрия в анолите поддерживают в пределах 120-250 г/л и концентрацию гидроокиси натрия в католите поддерживают в пределах 31-43%, предпочтительно 36-38%.