Способ контроля работы электролизера Советский патент 1980 года по МПК C25B15/00 

1

Изобретение относится к химической промыш ленности, в частности, к получению хлора и соды каустической электролизом в ваНнах с. ртутным катодом.

Современное производство хлора и соды каус.,тической ртутным методом представляет собой сершо из нескольких десятков последовательно включенных электролизеров, хлор из которых поступает в общий коллектор. При нарушениях технологического режима отдельных электролизеров (обрывы анодов, зашламление катода, нарушение Ш1ркуляции ртути и т.п.) в них образуется, наряду с хлором, повышенное количество водорода, что увеличивает его содержание в хлоре на коллекторе. При содержанго водорода в хлоре более 4% создается взрывоопасная ситуация, уменьшается выход товарного хлора в отделении сжижения, увеличивается количество абгазов.

Контроль за содержанием водорода в хлбре проводится обычно ежесменно силами аппаратчиков с помощью переносното газоанализатора типа ОРСа и требует до 5 мин на каждое определение. При норме обслужив;шия около 25

электролизеров на человека, на проведение всех анализов потребуется около 2 ч. Следовательно, быстрое определение электролизеров с повышенным содержанием водорода в хлоре является весьма затруднительным, что не позволяет нормализовать работу всего отделения электролизеров.

Известен хроматографи1еский метод определения содержания водорода в хлоре, заключающийся в том, что анализируемый газ непрерывно или порциями пропускают через хроматографическую колонку и анализируют известным способом с непрерывной выдачей данных на показывающий и регистрирующий приборы (Анализатор японской фирмы Хитачи). Вввду сложности и дороговизны прибора его устанавЛ1шают только на коллектор хлоргаза, а использование его совместно с системой газовой коммутации для отдельных электролизеров является нерентабельным.

Известен способ определения водорода в хлоре с помощью переносного газоанализатора, принцип действия которого заключается в следующем: порцию газа отмеривают с помощью

газовой бюретки, затем газ переводят в поглотигельный сосуд, где из него поглощается хлор и углекислота,. а оставшиеся непоглощенными водород, азот, кислород смешиваются с воздухом и дожта-аготся на электроспкрали. По уменьшению объема газовой смеси рассчитывается концентрация водорода в хлоре 1 .

Недостатком способа является его трудоемкость и длительность, так что в принщте аппаратчикуДЛЯ определения одной ванны в группе с повышенным содержанием водорода может понадобиться до 2 ч времени.

Целью настоящего изобретен1«1 является сокращение времени определения электролизера с повышенным содержанием водорода в хлоргазе в фуппе..

Поставленная цель достигается тем, что подобную ванну обнаруживают путем измерения рН среды электролита в выходном кармм е электролизера с помощью индикатора рН. В основе метода лежит реакция разложешш воды сопровождающая процесс образования водорода на ртутном катоде: . . . - НгО.Н

При этом злектролит подщелачивается. Процесс подщелачивания злектролита сопровождается его подкислением при растворении и гидролизе хлора:

2NaOH + СЬ- -2NaCI Oj

На фиг. 1 дана зависимость рН электролита на выходе из электролизера от рНэлектролита на входе в электролизер. Из представленной зависимости следует, что в интервале рН 4-10 исходного электролита в условиях гвдролиза хлора, рН электролита на выходе является

величиной постоянной и составляет 3,65. Если учесть, что подщелачивание исходного злектролита эквивалентно выделению водорода на катоде электролизера, то установившееся значение рН электролита в условиях идеального перемешивания практически не зависэт от концентрации водорода в хлоре.

На фиг. 2 представлена схема электролизера Схема включает: I - ртутный затвор, 2 вход слабой амальгамы, 3 - выход отработаннего рассола, 4 - выход крепкой амальгамъ, 5 - гидрозатвор, б - выходной карман.

В реальных условиях не вся образовавшаяся в результате разряда ионов водорода щелочь взаимодействует с хлором, некоторая часть ее в виде ламинарной пленки на поверхности амальгамы скользит, сползает вниз в выходной карман 6, где в условиях недостатка хлора подщелачивает злектролет. Поэтому, чем выше концентрация водорода в хлоре, тем более щелочная среда создается в выходящем электролите.

Известно 2, что при электролизе хлоридов с ртутным катодом, рН призлектродного

слоя, измеренного с помощью микроэлектрода, составляет 12-14, однако в глубине раствора из-за гидролиза хлора рН равно приблизительно 3. Следовательно, в нестационарных условиях толщина щелочной пленки зависит от . концентрации водорода, а следовательно, и рН среды на выходе из электролизера. Факторами, способствующими поэый1ению рН в глубине раствора выходного кармана являпотся следующие:,.

1.недостаток зОтора,

2.перемешивание злектролита пузырьками водорода, вьщеляющимися в выходном кармане ванны ввиду каталитического разложения амальгамы графетовой крощкой,

3.сокращение поверхности амальгам за счет увеличения ее толщины, что наряду с уменьшением скорости ее движения приводит к увеличению толщинь щелочной пленки и ее размыву.

Пример. Универсальную индикатор1гую бумагу в виде сухой полоски смачивают с помощью стеклянной палочки или пипетки электролитом из выходного кармана электролизера. При этом сразу же сравнивают цвет образовавшегос.ч пятна со шкалой и оценивают рН среды. Оценивать рН среды путем окунания бумажки непосредственно в электролит кармана нежелательно, так как в условиях высокой температуры и наличия хлора происходит обесцвечивание индикатора. Поэтому даже при переносе капли раствора на индикаторную бумагу с помощью стек: 1янной палочки распознавание цвета окраски нужно производить быстро.

На нормально действующем электролизере при рН среды равйым 3, концентрашш водорода в хлоре составляет 1-1,5%, при рН 6 концентрация водорода около 2%, при рН 9 около 3%, при рН 11 - более 4% водорода в хлоре. Следовательно, данный электролизер требует остановки для нормализации его работы.

Время, необходимое для проведения анализа на одной ванне по заявленному способу, составляет 5-15 с, а при анализе серии из 25 ванн 2-6 мин (без учета перехода от ванны к ванне, снятия крышки с кармана электролизера).

Таким образом, при возникновении аварийного положения, вызванного опасным повышением концентрации водорода в хлоргазе на коллекторе из-за сильного водорожения отдельных ванн в группе, последние могут быть выявлены в течение нескольких минут с целью принятия необходимых мер для нормализации их работы.

Предложенный способ легко осуществить с помощью индикаторной бумаги или раствора индикатора, приливаемого в стаканчик с испьпуемым раствором, не требует использования сложных приборов, сокращает время на проведение анализов в 20 раз.

Способ прошел испытания на Волгоградском химкомбинате им. 5б-летия Октября и внедрение предполагается на зтом же предприятии IB 1978,г.

Формула, изобретения

Способ контроля работы электролизера, включающего корпус и выходной карман, прннолучении хлора и каустической соды ртутным методом, заключающийся в определении кон- рК уст.

центрации, водорода аналитическим методом , отличающийся тем, что, с целью сокращения времени на проведЬние анализа, концентрацию водорода определяют по величине значения рН злектролита в выходном карманг

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бабко А. К. Пятницкий И. В. Количественный анализ . М., 1968.

2. Ротинян А. И. и др. Теория и практик. амальгамных процессов .-Тезисы докладов на Всесоюзной конференции, Алма-Ата, 1966, с. 65 (прототип).