Способ получения хлора и гидроокиси щелочного металла Советский патент 1980 года по МПК C25B1/46 

I. Изобретение относится к электролизу водных растворов хлоридов щелочных металлов диафрагменным методом и может быть использовано при получении хлора и щелочей. В современном электролитическом производ стве хлора и щелочей диафрагменным методом с анодами постоянных размеров применяют диафрагму из хризотил-асбеста, работающую в. агрессивных средах при температуре 80-97 С. В анодное пространство электролизера вводят рассол с концентращ1ей 340-315 г/л хлористого натрия, а из катодного пространства электролизера отбирают часть электролитических щелоков, Содержащих 100-135 г/л едкого натра, 170-200 г/л хлористого натрия и 0,15-030 г/л хлората натрия. Из анодного пространства элект ролизера выводят хлоргаз с содержанием 9798 об.% хлора, 1,5-3,0 об.% водорода и из катодного пространства - родородгаз. Известны способы увеличения срока службы асбестовой диафрагмы в процессе электролиза с анодами из графита путем изменения высоты уровня анолита над католитом. При этом регулируется фильтрующая способность диафрагМЫ 1 .Недостаток способа заключается в том,, что его можно применять до тех пор, пока уровень анолита не превысит уровня католита в электролизере на 300 мм рассола, после чего такое регулирова1ше становится невозможным. Наиболее близким к изобретению техническим peuteimeM является способ, согласно которому при нежелательнол увеличеши протекаемости диафрагмы заливают в анолит пульпу, приготовленную из хризотил-асбеста и рассола 2). Недостатком этого способа является то, что указанная масса быстро оседает на дно электролизера. При работе с анодами постоянных размеров эффекта улзчшения показателей электролиза не наблюдается или это происходит лишь кратковременно. Цель изобретения - стабилизация свойств диафграмы, улучшение показателей электролиза при работе электролизера с анодами постоянных размеров. Б тех случаях, когда появляется высокая протекаемость католита, повышается содержание водорода в хлоргазе более, чем 0,5 об.%, a также когщентрация хлората натрия в католите. Цельдостигается тем, что в анодное пространство электролизера В1зодят вещество, стойкое в прощтстах электролиза, выбранное из rpymibi, включающей продзжты разложе1щя антофиллит- или хризотил-асбеста в щелочной среде, коллоидный или мелкодисперсный графи Гйдратйрованную двуокись кремния или смеси. Добавку вводят в анолит электролизера в коли честве 0,5-4,0 г/л. Указанные добавки покрывают поверхность днафраглс. тоМим слоем и занолняют щели и места размыва, которые йе оказывают влияйия Hk электрическое сопротивление диафрагмы Щ)и необходимости анолйт перемёщивают инерт ным газом в течение 1-2 мин, чтобы диспергировать осевшие на дно электролизера добавки или вторично добавляют порцию соответствующих добайок в аноЛйт.. Пример 1. Электролит осуществляют непрерьгено в лабораторном электролизере с осажденной хризотил-асбестбвой диафрагмой йри ялотности тока 1300 а/м, температуре 80°С. В качестве айода служиттитзновая сетка покрытая активной массой из окислов титана и рутения. В K&4ectBe, применяю сетку из низкоушеродистой стали. , , Приготовляют следуюидам образом. В раствор с 50 г/я едкого натра загружают антофшшит-асбест. На I кг асбеста берут 1,5 кг едкого натра в виде раствора. Массу асбеста выдерживают в этом растворе 24 ч. Затем её разбавляют рассолом до концентрации 50 г/л асбеста. После этого подготовленную массу нейтрализуют соляной кислотой до рН7,5 Подготовленную масбу ввод.чт в электролизер в количестве 2 г/л. После вйедешя Добавки концентрациящелочи возрастает с 87,2 до 119,7 г/л, содер ка те хлоратов в катоОТтё и водорода в хлоргазе снижается соответственно с 0,14 до 0;09 г/л и от OJ65 до 0,13%. Выход по току унешгчивается с 90,4 до 96,9%. Пример 2. Электролиз ведут в таком же электролизере и в тех же условиях по примеру 1./ Добавку приготовляют по методике, как указано в примере , с той лищь разницей, что вместо антофиллйт-асбёста берут хризЬтиласбесг. Полученную добавку вводят в электро.лизер в тех же количествах, как показано в примере 1. После вйедега1я добавки когщентрация щело чи в католите возрастает от 32 г/л до 124,2 г/л содержание хлората в католите и водорода в хлоргазе снижается соответственно от 0,13 до 0,08 г/л и от 135 до 0,28 об.%. Выход щелочи по току увеличивается с 92,8 до 95,6%. Пример 3. Электролиз ведут в том же электролизере и при тех же условиях, как указано в примере 1. Добавку претотовляют следующим образом, В 52 г/л раствора едкого натра загружают ангофиллит-асбест. На 1 кг атофиллит-асбеста берут 1,5 кг едкого натра в виде раствора. Массу асбеставыдерживают в растворе щелочи 24 ч. После этого остйточную щелочь нейтраяизуют раствором соляной/кислоты рН 7,3. Затем в эту массу загружают 1 icr графита. (просев через сито № ).Включают электролизер в электрическую цепь. Добавку разбавляют рассолом 1:10 и после этого вводят в электролизер в количестве 2 г/л. После введения добавК: концентрация 1делочй в катоЛйте возрастает с 83,5 до 125,4 г/л, а содержакие хлората в католите и водорода в хлоргазе сьшжается соо-геетственно от 035 до 0,13 г/л и от 0,83 до 0,215 об.%. Выход щелоШ по току 91,0-96,2%. Пример 4. Электролиз ведут в таком же электролизере и при тех же условия)с, как указано в примере 1. -.... Добавку приготовляют следующим образом. 4 кг мелкодисперсного графита (просев через сито № 60) засыпают в 10 л рассола при перемешивании. Выдерживают графит в рассоле до полного смачившшя, затем вводят в анолит электролизера из расчета 4 г/л. После введения добавки концентрация щелочи в католите возррстает. с 493 До 111,6 г/л, асодержание. хлЬрата в като.ли1е и водорода в хлоргазе снижается от 0,93- дО 0,17 г/л и отi,23 до 0,13 об.%. Выход щелочи по току 90,8-96,1%. , П р и м ё р 5. Электролиз веду в таком . же электролизере и в тех же условиях, как указано в примере 1. Добавку приготовляют следующим образом. В 55,0 г/л раствора едкого натра загружают хризотил-асбест. На 1 кг хризотил-асбеста берут 1,0 кг едкого натра в виде раствора и добав кг жидкого стекла, разбавленного водой в 3 раза. MacSy ac6ecfa выдерживают в растворе щелочи 24 ч, потом остаточную щелочь нейтрализуют раствором соляной кислоты .до рН 7,2. Добавку разбавляют рассолом 1:10 и вводят в электролйзер из расчета 2 г/л хризотил-асбеста и 0,5 г/л Оз.После введения добавки концешрация щелочи в католите возрастает, с 73,0 до 112,0 г/л, а концентрация. хлоратов в католите и водорода в хлоргазе снижается соответственно от 0,55 до 0,11 г/л и от до 030 об.%. Выход щелочи по току 80,5 - 96%. Применение данного способа электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов в электролизере с диафрагмой дает возможност продлить срок службы асбестовой диафрагмы при работе электролизера с металлоокисными анодами от 5-7 месяцев до 1,0 - 1,2 года. Добавка в антолит при расстройствах режима позволяет обеспечить получение устойчивых показателей электролиза. Формула изобретения 1. Способ получения хлора и тйдроокнсп щелочного металла в электролизере с диафрагмой на основе асбеста, включающий введение в анолит, добавки, стойкой в условиях электролиза, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью )тзеличения срока службы диафрагмы, повышения вь1хода по току и чистоты продук V , - тов, в качестве добавки используют вещество, выбранное из грзтпы, содержащей гидратированную двуокись кремния. Мелкодисперсный или коллоидный графит, продукты разложения антофиллит - или хризотил-асбеста в щелочной среде или их смеси. 2. Способ по П.1,отличающийся тем, что добавку вводят в количестве 0,54,0 г/л, Источники информации, 1финятые во внимание при экспертизе 1.файннштейн С. Я, Производство хл9Еа методом диафрагменного электролиза. М-Л., Химия, 1964, с. 185. 2,МХП СССР. Электролизер Б1К-62. Сборник инструкций та монтажу и эксплуатации КБ 101. 112. НЭ, 1973, лист 63 (прототип).