Способ получения хлора и раствора гидроксида натрия и электролизер для его осуществления

1781326 А 1 союз соеетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 В 1/46 ОСУДАР СТ ВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР). 1ИЗОБРЕТЕН ИтЕЛЬСтаУг ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ С. (22) (46 (71 ижени к технологи ств, в частно оксида натри Иэлектсти кдиафр обретение относитсохимических произволучению хлора и гидагменным методом,трукция яты следнод, ический - перфоется повыше лектрохимиче ью изобретения явля чества получаемого э ние 4648449/2608.02.89) Государственный научно-исследовательский и проектный институт хлорной промышленности с опытным заводом (72) А.Ф,Мазанко, В,В,Банников, Л.Н,Вальков, В,И. Дюмулен, А, Ф. Золотов и Т,А,Усова (56) Патент СССР3 Ф 660597, кл. С 25 В 1/46, 1979.(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И РАС- ТВОРА ГИДРОКСИДА НАТРИЯ И ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Предлагаемое техническое решение относится к технологии получения хлора и гидроксида натрия диафрагменным методом и позволяет повысить качество электрощело- . чи путем снижения содержанйя в ней хлорита натрия. В известном способе получения хлора и гидроксида натрия электролизом водного раствора хлорида натрия в электролизере с твердым катодом и фильтрующей диафрагмой при периодическом выделении в электролизер катализаторов разрушение гидрохлорита натрия (соединений никеля, кобальта, железа) происходит электрбхимически, путем растворения в анолите электролизера анода, выполненного из металла катализатора при плотности тока 0,1 - 0,8 А/см, имеющего электрический контакт с 2анодом электролйзера, причем растворение осуществляют в. течение 0,5 - 2,0 ч с перио-дйчностью 1 раз в 24 - 36 ч, при соотношении токовой нагрузки на.аноде изметалла каталйзатоа аноде хлорного электролизера 0;1 10 - 0,3 10, Для реализации способа предложен электролизер, содержащий кор-.пус с размещенным на нем.анодом, като- дом, крышку, на которой размещены штуцеры для подачи реагейтов, отводы получаемых продуктов и устройство для дозировкикатализаторов разложения гипохлорита, имеющее цилиндрический корпус с открытым верхним и нижним основанием, причем нижнее основание установлено выше верхнего края анода и ниже уровня анолита в электролизере, а в корпусе З размещен титановый стержень, являющий- у ся токоподводом, в нижней части которого установлен полый перфорированный ци- ( линдр, с размещенным в немметаллом катализатора, снабженный сьемным днищем и имеющим на внешней стороне резьбу, на которой размещено кольцо, с возможно- д :стью перемещения по резьбе, а высота кольца больше или равна высоте р перфорированной части цилиндра, причем токоподвод имеет электрический контакт с анодом электролизера, 2 с.п.ф-лы, 1 ил. ски гидроксида натрия за счет сн содержания в нем хлората натрия,На чертеже представлена конс предлагаемого устройства, где прин дующие обозначения; 1 - корпус, 2 3 - катод, 4 - штуцер, 5 - цилиндр корпус, 6 - стержень-токоподвод, 73 1781326 4рированный цилиндр с размещенной в нем 0,1 10 или увеличении более 0,3 10 з засыпкой металла катализатора, 8 - съем- содержание хлората натрия в электрощелоное днище, 9 - кольцо чи достигает регламентного (0,35 г/л) имеетПредлагаемое устройство работает сле- место рост напряжения .на электролизередующим образом. , 5 (примеры 3,9). Выход за заявляемые предПри повышении содержания хлората елы времени и периодичности растворениянатрия выше регламентного в корпус 1 по- анода из металла катализатора также при"мещают титановый стержень 6 сразмещен- водит к ухудшению показателей процессаным на нем перфорированным цилйндром 7 (примеры 3; 4, 10).с засыйкой металла катализатора, т.е. тита Использование предлагаемого устрой- новый стержень и контактирующая с ним ства для введения катализаторов разложезасыпка имеют электрический контакт с . ния гйпохлорита натрия в электролизер анодом электролизера; при погружении обеспечивает легкость и простоту в сочетаперфорированного"цилиндра "в анолйт за- нйи с точностью дозировки." сыпка, поляризованная анодно, начинает 15 Перемещением кольца вдоль перфорирастворяться и образующиеСя при этом со рованной части цилиндра обеспечиваетсяединения металлов. катализаторов через регулировка токовой нагрузки растворенияперфорацию вцилиндрепоступаютванод- металла катализатора за счет изменения ное-пространство электролизера, где они суммарной поверхности отверстий, черезОсущестВляЮт КаталитичЕСкИй Распад гипокоторые осуществляется перенос тока меж хлоританатрия; приводя кумбньшейиюско- ду растворяемым металломи катодом хлоррости образования хлората натрия, ногоэлектролизера.перемещая кольцо 9 по резьбе можно. изме- ., Подключение токоподводящего стержнять количество открытых отверстий перфо- : ня к аноднойшине позволяет с одной сторорации и, тем самым; регулировать ток, 25 ны, отказаться от использования идущий на растворение металла"катализа- дополнительного источника питания и, с тора, После окончания растворения титано-.. другой стороны, полезно использовать ка-вый стержень с закрепленным на нем тодный процесс, так как в этом случае он -цилиндром вынимают, а верхнее отверстие сводится к образованию щелочи на катоде 7 закрывают пробкой : ,. 30 электролизера. ,П р и м е р. В диафрагменный электро- Таким образом предлагаемый способлизер подают раствор хлорида натрия в ко- позволяет улучшить. качество получаемого личестве 100 мл/ч, при: этом получают гидроксида натрия за счет снижения содерщелочь,содержащую 150 г/л ЙаОН.,0,42 г/л жания в немхлората натрия, не ухудшая .МаСОз. .;: .:.:.: .:, :,: . 35 остальные показатели. процесса, а испольПосле введения в рассол соединений зование предлагаемого устройства обеспеникеля за счет электрохимическогораство-чивает простую и дешевую реализацию ренияникелевого анода при плотности тока "-заявленного способа без сложного специ,1 А/см втечение 1 чи соотношениитоко- ального оборудования и дополнительных вой нагрузки на аноде из-никеля - аноде 40 химических реагентов.хлорного"электролизера 0,2 10 былийол- Ф.ормул а изоб ретен и я ученыпродукты следующего состава: МаОН 1. Способ получения хлора и раствора 150 г/л; йаСЮз 0,21 г/л; С 2 98,2 фЯ;02 1,8 О. гидроксида натрия в диафрагменном элекгПоказатели работы электролизера и со- ролизере при периодическом введении встав католита при других параметрах прове электролизер соединений металлов группы дения процесса приведены в таблице 1, железа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сКак видно из представленных данных, целью повышенйя качества щелочи за счетпри использовании данного способа пОло- умейьшения содержания в ней хлората нажительный эффект снижение хлората на- трия, соединения металлов группы железа трия в щелочи) достигается только в 50 вводят электрохимически путем растворе- заявленных интервалах;,. ния в анолитеанода, выполненного из меПривыходезапределызаявлейнйхпа- талла группы железа, при плотности токараметров либо не достигается цель изобре,1-0,8 А/см, имеющего электрический тения, либо наблюдаетсяувеличение контакт с анодом электролизера, причемнапряжения на электролизере, : 55 растворение осуществляют в течениеТак при повышении или снижении плот,5-2,0 ч с периодичностью 1 раз в 20-36 ч : ности тока выше заявленных значений; на- при соотношении силы токов на аноде изблюдается рост напряжения на, металла группы железа и аноде электролиэлектролизере (примеры 2, 9), при уменьше- зера 0,1 10 з - 0,3 10 з.нии отношения токовых нагрузок менее5 1781326 62. Электролизер для получения хлора и лизера и выполненныгмв виде вертикально- раствора гидроксида натрия, содержащий го цилиндра, внутри которого установлены корпус с размещенйым на нем анодом; ка- кольцо и перфорированный цилиндр с разтодом, крышку, на которой размещены шту- мещенным в нем металлом группы железа, цера для подачи реагентов, отводаСоединенныйстйтановымстержйем,имею- получаемых продуктов, о т л и ч а ю щ и й с я 5 щим электрический. контакт с анодом электтем, что, с целью повышения качества пол-" ролизера, причем за счет резьбового учаемой щелочи за счет уменьшенияв ней соединейия кольцо имегет возможность верхлората натрия, электролизер снабжен уст- тикального йеремещения а высота его больройством для дозировки металлов группы: ше или равна. высоте перфорированной железа, размещенным на крышке электро части цилиндра. Ые а ее ага Влияние параметров электролиза йа состав католитеа игнапрямение, е Фе ага Ф ееФ г г а е ФееОтнощениетоковйхнагрузокх О г е гПринеыание Напрякение,В Состав католита Периодичность,1/ч Плотность Время, ч Ю пп Ф ее е гаге Ф1 ап11 аС 10 тока, я/смз га Г а а г Фу еФ аг Без катализатора аФ 150 : .0,423,3152" 0,34 3,4 Прототип Скат = 10 иг/л, раз всутки Металл катализатор - никель2 0,05 1,0 24 0,2.150 0,28 3,40,1 0,3 24 0,05 .150 0,35 З,Э4 О, 1,О8 0,2. 52 . 0,34 3,45 0,1 0,4 24 0,3 :150 0,28 3,36 0,2 2,0 240,1:150 0,26 3,37 0,5 1,5 30 0,2 150 0,27 3,38 О 8 О 5 36 .:О150 О 27 3 39 1,0 1,0 36 0,4 153 0,35 3,410 0,8 215 40 Оэ 2 150 Оэ 37 Э.ЗМеталл катализатор - мелево1 0,2 . 2,0 24 О, . 1500,34Металл катализатор - кобальт240,11500,24 3;Э12 02 2,0аае га ФгФП р и м е ч а н и е; Данные по с. 5 с т.оставу католита приведены усредненные за 5 сут. 3,3, при ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Га, 101 Заказ 4257 ВНИИПИ Гос Составитель И, Рудикэ Техред М,Моргентал Корректор -Л. Филь ТиражПодписноетвенного комитета по изобретениям и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская. наб., 4/5