на тему (стр. 2 из 2)

В электролизерах с ртутным катодом на аноде в небольшой степени протекает процесс разрядки гидроксил-ионов с выделением газообразного кислорода, что понижает выход по току основного продукта

(16)

Уменьшить степень протекания реакции (16) можно путем увеличения плотности тока и концентрации NaCl в питающем рассоле.

Разложение образовавшейся амальгамы протекает в отдельном аппарате — разлагателе

Освобождающаяся ртуть возвращается в электролизер.

В электролизерах с ртутным катодом можно получать чистую каустическую соду концентрацией 42—50% (масс).

Принципиальная схема горизонтального электролизера с ртутным катодом представлена на рис. 1, б.

Мембранный метод получения NaOH и хлора появился сравнительно недавно, но за рубежом он применяется достаточно широко, особенно в Японии. Развитию мембранного метода способствовало освоение производства устойчивых к агрессивным средам ионообменных мембран. Для мембранного метода электролиза характерны меньший удельный расход электроэнергии, получение чистого едкого натра и отсутствие загрязнений окружающей среды.

Принципиальная схема работы электролизера с катионообменной мембраной представлена на рис. 1, в. В этих электролизерах устанавливают стальные катоды, графитовые или металлические аноды, а вместо диафрагмы — катионообменную мембрану. В лабораторных условиях этим методом получают чистый едкий натр с содержанием NaCl менее 0,1% (масс.) при плотности тока 1 кА/м2 и напряжении 5,8—6,5 В. Концентрация получаемого едкого натра составляет 35% (масс.)

Принципиальная схема получения едкого натра и хлора в электролизерах с твердым катодом

Принципиальная схема получения едкого натра и хлора в электролизерах с ртутным катодом

Технологические схемы получения едкого натра электролитическим способом - основная аппаратура производства

В нашей стране для промышленного, получения едкого натра и хлора применяются диафрагменные электролизеры с металлическими анодами, например БГК-50/25 и БГК-ЮО (рис. 3) и биполярные диафрагменные электролизеры, например ХБ1-50 и ХБ1-75 на линейную нагрузку соответственно 50 и 75 кА (рис.4). На рис. 5 показан электролизер Р-101, а на рис. 6 — горизонтальные электролизеры типа БГК-Р-101-Н. На рис. 96 приведены общий вид и техническая характеристика мембранного монополярного электролизера.

В электролизерах БГК-50/25 с металлическими анодами (см. рис. 92) установлены малоизнашивающиеся аноды, изготовленные из титана со специальным покрытием. По своим габаритам эти электролизеры одинаковы с широко распространенными на отечественных хлорных заводах электролизерами БГК-17/25 с графитовыми анодами. Замена последних на БГК-50/25 позволила вдвое увеличить мощность хлорного производства при прочих равных условиях.

Электролизеры БГК-ЮО предназначены для установки на крупных заводах мощностью 200—300 тыс. т хлора в год. Основными технико-экономическими показателями работы электролизеров БГК-50/25 и БГК-ЮО являются соответственно: нагрузка 50 и 100 кА, производительность по хлору 1,522 и 3,044, по щелочи 1,72 и 3,44 и по водороду 0,075 и 0,09 т/сут; среднее напряжение 3,4 и 3,45 В, расход электроэнергии постоянного тока

Принципиальная схема установки мембранного электролизера для получения едкого натра, хлора и водорода

Рис. 3. Общий вид электролизера БГК-50

1- днище- 2-рама; 3 — корпус с катодной гребенкой; 4 - шина катодного комплекта; 5 —крышка; 6 — трубопровод для рассола; 7 — хлорный коллектор; « — трубопровод для водорода; 9 — анодная шина

на 1 т хлора 2680—2720 кВт-ч, на 1 т электрощелочи 2380 и 2380 кВт-ч; рабочие температуры в электролизерах одинаковы и составляют 90—95 °С, выход по току 96%. Перед подачей на электролиз рассол должен быть очищен от солей Са2+ и Mg + обычным содово-каустическим

Рис. 4. Общий вид биполярного электролизера Гленор

Рис. 5. Электролизер Р-101

1 — гуммированная рама; 2 — контактный угол; 3— анодная шина; 4 — крышка; 5 — то-коподвод к аноду; 6 — уплотнение анода; 7 — анод; Я — днище; 9— катодная шина; 10— изоляторы; //—гидрозатвор входного кармана; 12 — труба для подачи ртути; 13 — коробка входного кармана; 14 — конусный ртутный насос; 15 — опора насоса; 16 — электродвигатель; 17 — штуцер для ввода рассола; — крышка входного кармана; 19 — разла-гатель; 20 — крышка люка разлагателя; 21 — крышка выходного кармана; 22 — коробка выходного кармана; 23 — гидрозатвор выходного кармана; 24 — трубы для подачи амальгамы в разлагатель; 25 — штуцер для отвода хлора и анолита

Биполярные электролизеры ХБ1-50 и ХБ1-75 (рис. 93) имеют асбестовые диафрагмы и малоизнашивающиеся титановые аноды. Они предназначены для оснащения мощных хлорных производств. Достоинства биполярных электролизеров — более высокие мощности по сравнению с монополярными, равномерное распределение тока по ячейкам и др.

Основные технико-экономические показатели работы биполярных электролизеров ХБ1-50 и ХБ1-75 соответственно составляют: ток на ячейку 50 и 75 кА, число ячеек 8 и 12, напряжение на одной ячейке 3,55 и 3,55 В, плотность тока (анодная) 1580 и 1580 А/м2, выход по току 96 и 96%, производительность (в т/сут) по хлору 12,7 и 27,39, по щелочи 13,76 и 30,96, по водороду 0,36 и 0,81, удельный расход электроэнергии (в кВт-ч) на 1 т хлора 2800 и 2800 и на 1 т NaOH 2480 и 2480. Биполярный электролизер позволяет получить относительно чистые продукты: хлоргаз 97—99% (по объему), щелочь концентрацией 120—140 г/л. На работу биполярного электролизера активное влияние оказывает качество рассола, поэтому отклонений от регламента при его очистке допускать нельзя.

Электролизер БГК-Р-Ю1-Н с ртутным катодом (рис. 95) позволяет получать чистую каустическую соду концентрацией до 760 г/л. «Ртутная» каустическая сода содержит основного вещества до 99,7% (по массе) ( — 0,3% Na2C03), поэтому она пригодна по степени чистоты для производства искусственного волокна.

Рис. 6. Мембранный монополярный электролизер для получения хлора и каустической соды

Основные технико-экономические показатели работы электролизера БГК-Р-Ю1-И: нагрузка 100—125 кА, максимальная 150 кА, плотность тока на катоде номинальная 6700, максимальная 8000 А/м2, среднее напряжение 4,3—4,5 В, закладка ртути 2200 кг, выход по току, считая на NaOH, 96%, содержание водорода в хлоргазе не более 0,7% (об.).

Мембранный монополярный электролизер (рис. 96) позволяет получать чистую каустическую соду концентрацией 20—40% (масс), хлоргаз с содержанием кислорода менее 2% (об.) при отсутствии водорода и водород чистотой 100%. К достоинствам электролизера относится также отсутствие в системе ртути, малая чувствительность к колебаниям нагрузки и относительно низкий расход электроэнергии. Собирается электролизер по принципу фильтр-пресса из чередующихся анодных и катодных элементов, разделенных мембранами. В зависимости от числа ячеек электролизер может иметь нагрузки 25, 50, 75 и 100 кА. Основные технико-экономические показатели работы мембранного электролизера: ток на электролизер 50 000 А, плотность тока 2,5 кА/м2, напряжение 92 В, расход электроэнергии на 1 т 100%-ной каустической соды — 3120 кВт-ч, выход по току по щелочи 85, по хлору 96, по водороду 100%. В мембранных электролизерах используются металлоксидные аноды на основе титана и катионообменные мембраны на основе перфторуглерод-ных полимеров, к которым присоединены ионообменные группы S03H и (или) СООН.

Для нормальной работы мембранного электролизера требуется глубокая очистка сырого рассола — обычная и с применением ионообменных смол. Содержание Ca2++Mg2+ в очищенном рассоле должно б