Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
этих процессов увеличивают, а другие, наоборот, снижают кислотность анолита. Основным процессом, приводящим к повышению кислотности анолита, является разряд молекул воды с выделением кислорода, т. е. процесс, приводящий к потере выхода по току и окислению анодов
H2O —>'i/202 + 2H+ + 2e (2.10)
Такое же положение наблюдается при разряде ионов СЮ" и окислении их до ClO3"* в соответствии с выражением (2.22).
Увеличению кислотности способствуют также процессы хлорирования органических веществ, присутствующих в графите и применяемых для пропитки анодов, или поступающих с рассолом в виде примесей
RH + Gl2 = RCl + HCl (2.43)
На этом основаны предложения по снижению удельного расхода графита за счет добавления к рассолу 0,05—2,2 г/л легко окисляющихся органических соединений с целью понижения рН электролита. Однако органические примеси не должны содержать соединений азота во избежание образования NCI3 [98].
Наконец, при гидролизе хлора, растворенного в анолите, происходит повышение кислотности рассола за счет образования соляной и хлорноватистой кислот.
Все процессы, приводящие к повышению концентрации ионов H+, связаны с эквивалентным снижением выхода хлора по току. В дальнейшем, при поступлении анолита в катодное пространство, происходит также эквивалентное снижение выхода щелочи по току.
Кислотность анолита может также поддерживаться за счет подачи на питание электролизера кислого рассола. Такой способ регулирования кислотности применяется при электролизе с ртутным катодом и неоднократно предлагался и проверялся как в опытных, так и в производственных условиях для электролиза с твердым катодом и диафрагмой. При питании электролизеров с твердым катодом кислым рассолом столкнулись с явлениями усиленного разрушения асбестовых волокон диафрагмы, выщелачивания из них магния и осаждения гидроокиси магния в толще диафрагмы. Пока, насколько известно, проводившиеся в этом направлении опыты не позволили добиться увеличения выхода по току и снижения удельных'затрат графита. Однако работы в этом направлении не прекращаются. Предложено проводить электролиз с добавлением к анолиту до 20% HCl (в расчете на выделяющийся^слор) [99]. При этом необходимо также применять кислотостойкую диафрагму.
Расход кислоты в анодном пространстве электролизеров с твердым катодом определяется прежде всего затратами ее на нейтрализацию ионов ОН", поступающих в анодное пространство.
. В электролизерах с ртутным катодом количество ионов ОН", попадающих в электролит, определяется разрядкой молекул воды на катоде или разложением амальгамы в электролизере. При загрязнении электролита амальгамными ядами эти процессы могут активизироваться.
WO
>>95
г
-о
- В электролизерах с твердым катодом попадание щелочи в анодное пространство может происходить главным образом за счет участия ионов ОН" в переносе тока при повышении степени конверсии NaCl более 50—55%.
При питании электролизера щелочным рассолом значительное количество кислоты расходуется на нейтрализацию едкого натра и соды, содержащихся в рассоле., В балансе кислоты в анодном пространстве существенное значение имеет ее вынос с электролитом из анодного пространства, а в электролизерах с твердым катодом — также за счет участия ионов H+ в переносе тока. Обе эти статьи расхода кислоты из анодного пространства, естественно, возрастают с увеличением кислотности анолита и в электролизерах с твердым катодом приводят к соответствующему расходу щелочи на нейтрализацию кислоты в катодном пространстве.
Кислотность анолита устанавливается в электролизере в результате одновременного протекания перечисленных выше процессов. В электролизере, работающем с высоким выходом по току, всегда устанавливается более низкое значение рН, чем в электролизере с пониженным выходом по току.
При проведении электролиза с платиновыми анодами или анодами, содержащими активное покрытие из металлов платиновой группы, вследствие большого перенапряжения выделения кислорода по сравнению с графитовым анодом реакция (2.10) протекает с очень малой относительной скоростью. В анодном пространстве устанавливается значительно более высокое значение рН, чем при тех же условиях в электролизере с графитовыми анодами.
Таким образом, показатель кислотности анолита отражает совокупность процессов, протекающих в электролизере и влияющих на выход по току и скорость разрушения графитовых анодов.
Для электролизеров с твердым катодом зависимость износа анодов от концентрации щелочи в католите и выхода по току одинакова по характеру. Данные о зависимости износа анодов от выхода по току [83], степени,превращения хлорида в гидроокись и концентрации NaCl в анолите [84] приведены на рис. 2-12 и 2-13.
При абсолютном увеличении износа (за единицу времени) удельный расход графита с ростом плотности тока снижается, что обусловлено увеличением потенциала анода с ростом плотности тока и изменением относительных скоростей разряда ОН" и Cl" . При очень высоких плотностях тока наблюдается явление распыления графита.
