Способ получения хлора и щелочи

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (П)24 Б. С 25 В 1/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ ВТОРСКОМУСВИДЕТЕЛЬСТ(71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В,И. Ленина и Первомайский химический завод (53.) 621 е 3.035.443 сб 61,418.11088.8) (56) 1. Якименко Л.М. Производство хлора, каустической соды и неоргани . ческих хлорпродуктов. М., "Хймйя", 1974, с. 266.2. Патент,СВВ В 4055476,кл. 204-98, 25.10.7 Ф (прототип).(54)(57) 1 е СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И ЩЕЛОЧИ электролизом с Фильтрующей диафрагмой, включающий введение катализатора в питающий рассол, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью поф вышения чистоты продуктов, в качест-. ве катализатора используют порошок углеродного материала с размерами частиц 1-500 мкм и ввопят его. в количестве 30-650 г на м диаФраГмы.2, Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й .с я тем, что в качестве углеродного материала используют активированный антрацит, активированный уголь или ацетиленовую сажу.Изобретение относится к электро- химическим производствам и может быть использованопри получении хлора и щелочи в диафрагменных электро лизерах для снижения содержания хлората в получаемом продукте. 5Известен способ получения хлора и щелочи электролизом с фильтрующей диафрагмой, согласно которому получают продуктсодержащий 0,4 - 1,5 г/л хлората натрия 1 3. 10Известен также способ получения, хлора и щелочи электролизом с фильтрующей диафрагмой, включающий введение катализатора в питающий рассол. В качестве катализатора используют тонкоизмельченный металлический никель или его соединения.: Последние периодически добавляют н водный раствор галогенида щелочного металла, подаваемого на электролиз для снижения содержания хлората в получаемом продукте. Так для снижения содержания хлората до 0,3 г/л никель добавляют в количестве 0,6-1,5 мг на см диафрагмы при периодичности ввода 15-30 сут Г 2.3.Известный способ не позволяет получить продукт с низким содержа нием хлората, Так, при концентрации гидроокиси натрия в католите 135 г/л содержание хлората натрия составляет 30 0,4 г/л. Кроме того, использование в качестве катализатора дорогого и дефицитного никеля или его соединений удорожает процесс.Цель изобретения - снижение со держания хлоратов в получаемой щелочи и. повышение экономичности процесса.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения хлора и щелочи электролизом с фильт рующей диафрагмой, включающему введение катализатора в питающий рассол, в качестве катализатора используют порошок углеродного материала с размерами частиц 1-500 мкм и вводят :45 его в количестве 30-650,г на м диа 2 фрагмы.Причем в качестве углеродНого ма- . териала используют актинированный антрацит, активированный уголь илиацетиленовую сажу.Порошки углеродного материала, обладая высокой удельной поверхностью порядка 40-178 м /г.против20,5-1 м /г у никеля, имеют более2. нысокую каталитическую активность, чея никель, что вызывает более интенсивное разложение,гипохлоритов, а следовательно, и более резкое снижение содержания.хлоратов в продукте. Предпочтительно использовать 60 активированйый антрацит, активированный уголь или ацетиленовуюсажу, так как они обладают наибольшей каталитической активностью, ДИсперС- ность катализатора - 1 - 500 мкм, 65 особенно 1-50 мкм, обеспечивает равномерное распределение катализаторан объеме электролита.Способ осуществляется следующимобразом.В водный раствор галогенида щелочного металла добавляют порошокуглеродного материала, например активированного антрацита, активированйого угля, ацетиленовой сажи и дртщательно перемешивают до полученияоднородной суспензии, после чегонаправляют на электролиз в диафрагменный электролизер, Применяют порошок углеродного материала дисперсностью 1-500 мкм, предпочтительно1-. 50 мкм,После первоначальной добавки катализатора электролизер работает наобычном водном растворе галогенидащелочного металла, а в получаемомпри электролизе католите контролируют содержание хлоратов,Дальнейший ввод углеродного катализатора в электролизер осуществляютпериодически, причем в тот периодработы электролизера, когда концентраЦия хлоритов в католите превышаетдопустимую норму (0,3 г/л).Периодичность ввода в зависимости от концентрации хлоратов н католите и концентрации самого католитаменяется и может колебаться от 15 до60 суток.Разовый ввод добавки углеродногоматериала также изменяется в зависимости от содержания хлоратов в катофлите и составляет 30-650 г/м поверхуности. диафрагмы.Повторный внод углеродного катализатора производят н .количествв, меньшем первоначального, поскольку в электролизере обычно остается какое-токоличество порошка углеродного материала.Ввод добавки углеродного материалапроизводят или в отдельные электроли-зеры, в. которых содержание хлоратонпренышает норму (0,3 г/л), или в це.",пом на всю серию электролизеров.П р и м е р 1. Электролиз пронодятн .лабораторном электролизере, разделенном на анодную и катодную камерыасбестовой насосной диафрагмой, нанесенной на катодную сетку, В .качествеанода используют окисно-рутениевыйтитановый анод в виде перфорированной пластины, катодом служит стальная сетка, используемая в промышленных электролизерах БГК-БО/25. Рабочая поверхность анода " 35 см , ра;2бочая поверхность катода и диафрагмы - 40 смх. В анодную камеру в начале электролиза вводят при перемешивании 200 мл очищенного рассола поваренной соли, содержащего 310 г/л БаС 2и 0,3 г/л Юа СО,при избыточной щелоч-ности .0,1 г/л и 1 г порошка активированного антрацита фракцией менее50 мкм. Добавку активированного антрацита вводят из расчета 25 мг/смповерхности диафрагмы или 5 г/л анолита, В катодное пространство заливают 100 мл очищенного рассола ловаренной соли. Перепад уровней междуанолитом составляет 80 мм. Непрерывная подача рассола в анодную камерупроизводится со скоростью 53 мл/ч.Нагрузка на электролизере, - 5,1 А, 10анодная плотность тока - 1460 А/м 2,катодная плотность тока - 1280 А/м 2,Температура электролита в электролизере - Э 5 С. Напряжение на электролизере - 3,5 В. Непрерывный отвод като.лита - 53 мл/ч,За 10 ч электролиза получают 530 млкатолита следующего состава, г/л:гидроокись натрия 140 хлорид натрия180; хлорат натрия 0,10 .гипохлоритнатрия - отсутствует,Выход по току по щелочи составляет 97, полученный хлоргаз содержит98 хлора, 1,2 кислорода и 0,8 двуокиси углерода. 25П р и м е р 2. Электролиэ проводятна том же лабораторном электролизере,что и в примере 1.В качестве электролита используюточищенный рассол поваренной соли,содержащий 310 г/л БаС 2 и 0,4 г/лБаСОЗ, при избыточной щелочности0,1 г/л. В 200 мл указанного рассолавводятри перемешивании 0,5 г порошка активированного угля фракциейменее 50 мкм из расчета 12,5 мг/смдиафрагмы, Суспензию заливают в анодную камеру. В катодную камеру заливают 100 мл рассола. Перепад уровнеймежду анолитом и католитом составля.ет 90 мм, непрерывная подача рассолаповеренной соли в анодное пространст во производится со скоростью 57 мл/ч.Нагрузка на электролизере, анодная.и катодная плотности тока, напряжениена электролиэере такое же, как и впримере 1. Температура электролитав электролизере - 80 С, Непрерывныйотвод католита из электролизера.сос-"тавляет 57 мл/ч.За 10 ч электролиза получают 570 мл 5 Окатолита следующего состава г/лЫаОЯ 130; ЮаСЙ 185;. БаС 203 0,08;. МаСРО - отсутствует.П р и м е р 3. Электролиз проводятна том же лабораторном электролизере, 55что и в примере 1. Для электролизаиспользуют очищенный рассол такого же состава, как в примере 2, В 200 мл рассола вводят 2,5 г активированного антрацита фракций: менее 50 мкм - 70 и 50-500 мкм - 30. Смесь тщательно перемешивают, после чего суспензию заливают в анодную камеру. Активированный антрацит вводят.из расчета 62 мг/см диафрагмы, В катодную каме 2ру заливают 100 мл очищенного рассола, перепад уровней между анолитом и католитом - 60 мл, непрерывная подача рассола в анодное пространство производится со скоростью 45 мл/ч. Нагрузка на электролизере - 5,1 А. Анодная плотность тока - 146 ОА/м 2, катодная плотность тока - 1280 А/м , температу;: ра электролита в электролизере - 85 оС, напряжение на электролизере -. 3,4 В, непрерывный отвод католита в среднем составляет 45 мл/ч.За 10 ч электролиза получают 460,мл католита, содержащего, г/л: БаОН 160; ИаС 2 176; ИаС 203 0,15; БаС 10 - отсутствует.П р и м е р 4. Электролиз проводят на том же лабораторном электролизере, что и в примере 1. Для электролиза используют очищенный рассол, как в примере 2. .В 200 мл рассола вводят 0,12 г ацетиленовой сажи, перемешивают и заливают полученную суспензию в анодную камеру электролизера. Сажу вводят из расчета 3,0 мг/см 2 диафрагмы. В катодную камеру заливают 100 мл рассола, перепад уровней между анолитом и католитом поддерживают 80 мм, непрерывная подача очищенного рас-, сола в анодное пространство 53 мл/ч. Нагрузка на электролизере - 5,1, анодная плотность тока - 1460 А/м2 катодная плотность тока - 1280 А/м температура электролита в электролизере - 85 С, напряжение на электролиэере - 3,5 В, непрерывный отвод католита в среднем составляет 53" мл/ч.За 10 ч электролиза получают 530 мл католита состава, г/лгИаОН 140;МаС 2 180; ВаС 203 0,20;БаС 10 - отсутствует.Для получения сравнительных данных параллельно в таком же лабораторном диафрагменном электролйзере проводят электролиз очищенного рассола без катализатора и с добавкой никелевого катализатора.В таблице показано влияние добавок катализатора на содержание хлоратанатрия в католите,,43 Предла гаемы Порошок активированногоайтрацита 3-6 орошок ак-ивированногогля 5 0,0 14 О,Ацетиленовасажа 25 0,3,10 Как видно иэ таблицы, при осуществлении диафрагменного электролиза вод" ного раствора хлорида - поваренной соли с добавкойпорошка углеродного материала получают гидроокись натрия с низким содержанием хлората натрия, не превышающим 0,3 г/л даже при концентрации гидроокиси натрия в като- лите 150-160 г/л, тогда как при таких же концентрациях гидроокиси натрия в католите содержание хлората натрия в гидроокиси натрия, полученной без добавки катализатора, составляет 0,9-1,2 г/л, а с добавкой никелевого катализатора 0,65-0,85 г/л.Применение порошков, размер частиц которых выходит за рамки предлагаемых значений, а также введение их в количествах менее 30 г/м привод т к увеличению содержания хлоратов д уровня известного способа. 45Использование в хлорной промышлен" ности предложенного способа получения. гидроокиси щелочного металла обеспечивает по сравнению с известными спо- собами следующие преимущества:получе р ние достаточно чистой в отношении хлоратов гидроокиси щелочного металла 40 и оСоставитель О. РомашинКорректор С. ИекмаТех ед С,Мигунова Половка,едакт аказ 5139/30 Тираж 643 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Ж"Патент", г. Ужгород, ул. Проектна филиал вестный 13 Не вводится Известный2Никель, соникелянепосредственно в процессе диафрагменного электролиза, не прибегая к опера, циям по ее дополнительной очистке в специальных очистных установках;возможность производства гидроокиси щелочного металла с низким содержанием хлоратов при высоких концентрациях . гидроокисейщелочных металлов, вплоть до 160 г/л, в католите, что значитель но расширяет область использования получаемой гидроокиси щелочного металла,. способствует экономии пара и интенсификации процесса последующей после электролиза стадии выпарки католита..По предварительным расчетам, ожидаемый экономический эффект дляцеха диафрагменного электролиза производительностью 150 тыст гидроокиси щелочного металла в год составит 1,2 млн. руб, по сравнению с цромыы. ленным диафрагменным методом без добавки катализатора, и около 300 тыс. руб. по сравнению с известным способом за счет снижения стоимости катализатора, уменьшения расхода пара и повышения производительности при выпарке католита.