SU1206341A1 - Method of producing chlorine and solution of alkali metal hydroxide - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к электро химическому производству, в част- ности к получению хлора и щелочей мембранному методу , и позвол ет получать раствор щелочей с содержанием примесей на уровне продукта, получаемого по методу с использованием ртутного катода, и отказатьс  от использовани  дорогой и дефицитной ртути, решает задачи охраны окружающей среды.The invention relates to electrochemical production, in particular to the production of chlorine and alkalis by the membrane method, and allows to obtain a solution of alkalis with an impurity content at the level of the product obtained by the method using a mercury cathode, and to refuse to use expensive and scarce mercury, decides environmental protection tasks.

- По известному способу получени  хлора и гидроокиси щелочного металла злектролизом раствора хлорида щелочного металла в электролизере с ионообменной мембраной, раздел ющей католит и анолит, процесс электролиза ведут без подачи воды в катодное пространство и поддерживают концентрацию гидроокиси щелочного металла в католите 44-60 мас. но операци  по поддержанию заданно концентрации гидроокиси в католите требует специального оборудовани  и реактивов, что усложн ет процесс Дл  поддержани  указанной концентрации гидроокиси через католит пропускают инертный газ, или добавл ют твердую щелочь, или провод т частичную упарку раствора. Процесс в целом характеризуетс  повьшенным .расходом энергии.- According to a known method of producing alkali metal chlorine and hydroxide by electrolyzing an alkali metal chloride solution in an electrolyzer with an ion exchange membrane separating catholyte and anolyte, the electrolysis process is carried out without feeding water into the cathode space and maintaining an alkali metal hydroxide concentration in the catholyte 44-60 wt. but the operation of maintaining a given concentration of hydroxide in catholyte requires special equipment and reagents, which complicates the process. To maintain the specified concentration of hydroxide, an inert gas is passed through the catholyte, or solid alkali is added, or a partial evaporation of the solution is carried out. The process as a whole is characterized by a higher energy consumption.

Цель изобретени  - упрощение процесса путем исключени  приемов, обеспечивающих принудительное поддержание заданной концентрации гидроокиси в католите, и снижение расхода энергии.The purpose of the invention is to simplify the process by eliminating techniques that ensure the maintenance of a given concentration of hydroxide in catholyte, and reducing energy consumption.

Пример. Термостатированна   чейка дл  измерений имеет анодную камеру объемом 1 л, в которой креп т съемный катодный стакан. Анодную камеру снабжают перфорированным окисно-рутениевым анодом и перед измерени ми заполн ют раствором соли необходимой концентрации. Катодный стакан снабжают перфорированным катодом из нержавеющей стали и заполн ют 2 мл щелочи требуемой концентрации . Ионообменную мембрану с рабочей поверхностью 12,56 см закрепл ют в катодном стакане, выполненном из титановых и фторопластовых нарезных втулок.Example. The thermostatted measuring cell has an anode chamber with a volume of 1 l, in which a removable cathode tube is attached. The anode chamber is provided with a perforated ruthenium oxide anode and is filled with a salt solution of the required concentration before measurements. The cathode cup is supplied with a perforated stainless steel cathode and filled with 2 ml of alkali of the desired concentration. An ion exchange membrane with a working surface of 12.56 cm is fixed in a cathode beaker made of titanium and fluoroplastic rifled sleeves.

При измерени х поддерживают токовую нагрузку 1,26 А, что соответствует плотности тока на мембране 1000 А/м. Дл  поддержани  посто нноWhen measuring, a current load of 1.26 A is maintained, which corresponds to a current density on the membrane of 1000 A / m. To maintain constant

00

5five

го состава анолита во врем  электролиза осуществл ли непрерьшный проток, анолита, дл  чего в анодную камеру из напорной бутыли с посто нной скоростью подаетс  раствор соли (рассол). Скорость подачи рассола (концентраци  5,5 моль/л) выбираетс , исход  из требуемой концентрации анолита, и составл ет дл  первого опыта 44 мл/ч, второго - 53 мл/ч, третьего - 96 мл/ч, четвертого - 32 мп/ч, п того - 44 мл/ч, шестого - 96 мл/ч и седьмого - 24 мл/ч.During the electrolysis, the anolyte was continuously injected with an anolyte, for which a salt solution (brine) is fed into the anode chamber from a pressure bottle at a constant rate. The brine feed rate (concentration 5.5 mol / l) is selected based on the required anolyte concentration, and is 44 ml / h for the first test, 53 ml / h for the second, third for 96 ml / h, 32 mp / h, p of that - 44 ml / h, sixth - 96 ml / h and the seventh - 24 ml / h.

Отобранный анолит сливают в сбор- 5 ную емкость. Точность поддержани  концентрации анолита во врем  электролиза составл ет 0,05 моль/л. При каждой заданной концентрации соли в анолите устанавливаетс  соответствующа  ей концентраци  щелочи в католите .The selected anolyte is poured into a collection container. The accuracy of maintaining the anolyte concentration during electrolysis is 0.05 mol / L. At each predetermined salt concentration in the anolyte, an appropriate concentration of alkali in the catholyte is established.

Полученные данные представлены в табл. 1.The data obtained are presented in Table. one.

Как видно из табл. 1, напр жение на электролизере при практическом осуществлении предлагаемого способа с получением гидроокиси натри  составл ет 3,6-3,9 В (опыты 1-3) и 4,0 В по известному способу (опыт 4), с получением гидроокиси кали  составл ет 3,3-3,6 В (опыты 5 и 6) по предлагаемому способу и 3,6 В (опыт 7) по известному способу. Незначительный выигрыш по напр жению при электролизе хлорида кали  определ етс  специфической особенностью раствора гидроокиси кали , дл  которого максимум электропроводности находитс  именно в области средних значений концентрации - от 30 до 40 мас.%, а не более высоких концентраций . В среднем предлагаемый способ обеспечивает снижение напр жени  на электролизере на О,1 В.As can be seen from the table. 1, the voltage on the electrolyzer in the practical implementation of the proposed method of producing sodium hydroxide is 3.6-3.9 V (experiments 1-3) and 4.0 V by a known method (experiment 4), to obtain potassium hydroxide 3.3-3.6 V (experiments 5 and 6) by the proposed method and 3.6 V (experiment 7) by a known method. The insignificant gain in voltage during the electrolysis of potassium chloride is determined by the specific feature of potassium hydroxide solution, for which the maximum conductivity is precisely in the range of average concentrations - from 30 to 40 wt.%, And not higher concentrations. On average, the proposed method provides a reduction in voltage on the electrolyzer at 0, 1 V.

Предлагаемый способ также обеспечивает повьшение качества xjlopa за счет повышени  концентрации хлорида щелочного металла в анолите.The proposed method also improves the quality of xjlopa by increasing the concentration of alkali metal chloride in the anolyte.

В табл. 2 приведены данные по качеству хлора в зависимости от концентрации хлорида в анолите в услови х описанного примера.In tab. Table 2 shows the quality of chlorine as a function of the chloride concentration in the anolyte under the conditions of the example described.

Как видно из приведенных вAs can be seen from in

табл. 2 данных, за счет увеличени tab. 2 data, by increasing

концентрации хлорида в анолите су5 щественно улучшаетс  качество хлора.The chloride concentration in the anolyte significantly improves the quality of chlorine.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает упрощение процесса и снижение расхода энергии.,Thus, the proposed method provides a simplified process and reduced energy consumption.,

00

5five

00

5five

00

Хлорид щелочного металлаAlkali Metal Chloride

Концентраци  соли в аноли- те, моль/лSalt concentration in anolyte, mol / l

NaCiNaCi

NaCINaCI

NaClNaCl

NaClNaCl

КС ICOP I

КС ICOP I

КСThe cop

4,4 4,64.4 4.6

. 4.0. 4.0

4,4 5,0 3,54.4 5.0 3.5

Таблиц a- 2iTables a- 2i

Концентраци  Содержание хло- хлорида в ано- ра в анодном лита, моль/л газе, об.% Concentration Chloride chloride content in the anora in the anodic litas, mol / l gas, vol.%

4,0984,098

-,4 98,7- 4 98.7

4,699,04,699,0

5,599,85,599,8

Составитель Т. Барабаш Редактор Н.Яцола Техред А.Бабинец- Корректор М.МаксимишинецCompiled by T. Barabash. Editor N. Yatsola Tehred A. Babinets - Proofreader M. Maksimishinets

Заказ 8656/28 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРOrder 8656/28 Circulation Subscription VNIIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектна , 4Filial PPP Patent, g, Uzhgorod, st. Project, 4

Таблица 1Table 1

%%

Напр жение. на электролизере , ВVoltage. on the electrolyzer, V

3.6 3,7 3,9 4,0 3,3 3,6 3,63.6 3.7 3.9 4.0 3.3 3.3 3.6

Claims (1)

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА ИMETHOD FOR PRODUCING CHLORINE AND РАСТВОРА ГИДРООКИСИ ЩЕЛОЧНОГО МЕТАЛЛА электролизом раствора хлорида щелочного металла в электролизере с ионообменной мембраной, разделяющей католит и анолит, при концент рации гидроокиси щелочного металла в католите 44-60 мас.%, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса путем исключения приемов, обеспечивающих принудительное поддержание заданной концентрации гидроокиси в католите, и снижения расхода энергии, процесс ведут, при поддержании концентрации хлорида щелочного металла в анолите 4,4-5,5 моль/л.ALKALI METAL HYDROXIDE SOLUTION by electrolysis of a solution of alkali metal chloride in an electrolyzer with an ion exchange membrane separating catholyte and anolyte, at a concentration of alkali metal hydroxide in catholyte 44-60 wt.%, Characterized in that, in order to simplify the process by eliminating the techniques that provide forced maintaining a given concentration of hydroxide in catholyte, and reducing energy consumption, the process is carried out while maintaining a concentration of alkali metal chloride in the anolyte 4.4-5.5 mol / l. S ωS ω