Способ электролиза водного раствора хлорида натрия Советский патент 1981 года по МПК C25B1/16 

Изобретение относится к электрохимическим производствам, в частности к электролизу раствора хлорида натрия с применением ионообменных мембран, и может быть применено при электролитическом получении хлора, водорода и каустической соды с низким содержанием примесей. Известен способ электролиза водного раствора хлорида натрия в элект ролизере , разделенном катионообменной мембраной на анодное и катодное пространства, при этом давления в га зовой фазе анодного и катодного прос ранства равны Tl. Недостатком известного способа яв ляется относительно высокое напряжение на электролизере, что приводит к повышенным энергозатратам на электролиз . Цель изобретения - снижение напряжения на электролизере. Поставленная цель достигается тем что в способе электролиза водного, раствора хлорида натрия в электролизере, разделенном кат ионообменной мемб раной на анодное и катодное пространства, давление в газовой фазе катодного пространства поддерживают на 0,2-5 м вод.ст. выше, чем в газовой фазе анодного пространства. При этом мембрана приближается к аноду, а пузырьки выделяющегося хлора не дают мембране вплотную прижаться к нему. Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом. Электролиз водного раствора хлори да натрия осуществляют в биполярной ячейке. В электролизере используют катионообменную мембрану 1 из перфторированного сополимера. Анод 2 состоит из листа титана толщиной 1,5 мм со штампованными отверстиями (пористость 60%), покрытого смесью из 55 мол.% окиси рутения, 40 мол.% окиси титана и 5 мол.% окиси циркония. Катод 3 состоит из перфорированного стального листа с пористостью 60% толщиной 1,6 мм. Анод 2 и катод 3 имеют размеры 1,2x2,4 м и расположены вертикально параллельно друг другу на расстоянии 2 мм. Разделительная стенка 4 выполнена из стального листа толщиной 9 мм, плакированного титановым листом толщиной 1 мм. Пространство между анодом 2 и титановой стороной 5 разделительной стенки электрически соединяют путем приварки к титановому листу ребра б толщиной 4 мм, шириной 25 мм и длиной 1,2 м и сзади анода образуется анодная Kcwiepa 7. Ребро 6 располагают вер тикально и снабжают десятью отверстия tfH дигилетром 10 мм для улучшения горизонтального смешивания газов или ан лита. Пространство между катодом 3 и железной стороной 8 анода электрически соединяют приваркой к железному листу „ребра 9 толщиной 6 мм, шириной 45 мм и длиной 1,2 м и получают катодную камеру 10 в чисти пространства сзади катода шириной 45 мм.Ребро 9 располагают вертикально и снабжают десятью отверстиями диаметром 10 мм для улучшения горизонта;1ьн6го перемешивания газов или католита. периферии анодной камеры 7 и катодной камеры 10 окружают железной рамой 11 толщиной 16 мм. Части железной рамы, находящиеся в контакте с анолитом,. об лицовывают титановым листом толщиной 2 мм. Железную раму 11 снабжают впуск ными 12 и выпускными 13 патрубками анолита ивпускными 14 и выпускными 15 патрубками для католита. 74 такие ячейки собирают в электролизер типа фильтр-пресса. На рабочую железную раму 11 укладывают набивку 16 для поддержания расстояния между электрог дами 2 мм и предупреждения течи. Католит и анолит подают со ско- ростью 600 л/ч в каждую ячейку. Концентрация едкого натра на выходе 5 н Температура электролиза 90°С, нагруз ка на электоолизер 14,2 кА, плотност тока 5 кА/мт Выделяюй1ийся на аноде хлор и выделяющийся на катоде водород, большей частью, проходят на обратную по отношению к мембране сторо ну злектродов. Разницу между давлением в газовой фазе катодного и анодного пространст ва регулируют путем изменения давления в анолитном и католитном коллекторах и измеряют ртутным манометром, одновременно определяют напряжение на ячейках электролизера. Результаты измерений приведены в таблице. Пррмечани е.Знак + показывает, что давление в газовой фазе катодного пространства выше, чем в газовой фазе анодного пространства После разборки электролизера види мых изменений мембран не обнаружено. Из данных, приведенных в таблице, следует, что при разнице давлений в газовой фазе катодного и анодного пространства менее 0,2м вод.ст, напряжение на электролизере возрастает. Увеличение разницы давлений выше 5-м вод.ст. вызывает опасность механического разрушения мембраны и элементов электролизера. При осуществлении предлагаемого способа желательно проводить подкисление анолита соляной кислотой до рН 3,5 или ниже, что обеспечивает высокий выход по току хлора. При рН 2,OiO,2 посЛе 120 ч электролиза ионов хлорноватой кислоты не обнаружено, а содержание кислорода в хлоргазе составило 0,39%. Таким образом, предлагаемый способ позволяет достичь снижения напряжения на ячейке электролизера до 0,05-0,25 В и, тем самым, снизить затраты электроэнергии на электролиз. Разница давлений в Напряжение на газовой фазе катодячейке электроного и анодного лизера, В пространства, м вод.ст. 3,7-3,9 Формула изобретения Способ электролиза водного раствора хлорида натрия в электролизере , разделенном катионообменной мембраной на анодное и катодное пространство,отличающий с я тем, что с целью снижения напряжения на электролизере, давление в газовой фазе катодного пространства поддерживают на 0,2-5 м вод.ст. выше, чем в газовой фазе анодного пространства. Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ 2260771, кл. С 25 В 13/08, 12.07.73 (прототип)1