SU878202A3

SU878202A3 - Способ электролиза водного раствора хлорида натри

Info

Publication number: SU878202A3
Application number: SU752114572A
Authority: SU
Inventors: Секо Маоми; Огава Синсаку; Есида Мунео; Емияма Акира; Такемура Рейдзи; Оно Хироси
Original assignee: Асахи Касеи Когио Кабусики Кайся (Фирма)
Priority date: 1974-12-10
Filing date: 1975-03-07
Publication date: 1981-10-30
Also published as: JPS5168477A; JPS5232865B2

Description

Изобретение относится к электрохимическим производствам, в частнос ти к электролизу раствора хлорида натрия с применением ионообменных мембран, и может быть применено при электролитическом получении хлора, водорода и каустической соды с низким содержанием примесей.

Известен способ электролиза водного раствора хлорида натрия в электролизере, разделенном катионообменной мембраной на анодное и катодное пространства, при этом давления в газовой фазе анодного и ранства равны fl].

катодного прости

Недостатком известного способа является относительно высокое напряжение на электролизере, что приводит к повышенным энергозатратам на электролиз.

Цель изобретения - снижение напряжения на электролизере.

Поставленная цель достигается тем что в способе электролиза водного.

раствора хлорида натрия в электроли- _ зере,разделенном катионообменной мембраной на анодное и катодное пространства, давление в газовой фазе катодного пространства поддерживают на 0,2-5 м 30 вод.ст. выше, чем в газовой фазе анодного пространства.

При этом мембрана приближается к аноду, а пузырьки выделяющегося хлора не дают мембране вплотную прижаться к нему.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежом.

Электролиз водного раствора хлори^ да натрия осуществляют в биполярной ячейке. В электролизере используют катионообменную мембрану 1 из перфторированного сополимера. Анод 2 состоит из листа титана толщиной 1,5 мм со штампованными отверстиями (пористость 60%), покрытого смесью из 55 мол.% окиси рутения, 40 мол.% окиси титана и 5 мол.% окиси циркония. Катод 3 состоит из перфорированного стального листа с пористостью 60% толщиной 1,6 мм. Анод 2 и катод 3 имеют размеры 1,2x2,4 м и расположены вертикально параллельно друг другу на расстоянии 2 мм. Разделительная стенка 4 выполнена из стального листа толщиной 9 мм, плакированного титановым листом толщиной 1 мм. Пространство между анодом 2 и титановой стороной 5 разделительной стенки электрически соединяют путем привар878202 ки к титановому листу ребра б толщиной 4 мм, шириной 25 мм и длиной

1,2 м и сзади анода образуется анодная камера 7. Ребро 6 располагают вертикально и снабжают десятью отверстияМи диаметром 10 мм для улучшения горизонтального смешивания газов или анолита. Пространство между катодом 3 и железной стороной 8 анода электрически соединяют приваркой к железному листу .ребра 9 толщиной 6 мм, шириной 45 мм и длиной 1,2 м' и получают катодную камеру 10 в чАсти пространства сзади катода шириной 45 мм.Ребро 9 располагают вертикально и снабжают десятью отверстиями диаметром 10 мм для улучшения горизонтального перемешивания газов или католита. Периферии анодной камеры 7 и катодной камеры 10 окружают железной рамой 11 толщиной 16 мм. Части железной рамы, находящиеся в контакте с анолитом,. Q6-2Q лицовывают титановым листом толщиной 2 мм. Железную раму 11 снабжают впускными 12 и выпускными 13 патрубками анолита тл впускными 14 и выпускными 15 патрубками для католита. 74 такие ячейки собирают в электролизер типа фильтр-пресса. На рабочую железную раму 11 укладывают набивку 16 для поддержания расстояния между электрот дами 2 мм и предупреждения течи.

Католит и анолит подают со скоростью 600 л/ч в каждую ячейку. Концентрация едкого натра на выходе 5 н. Температура электролиза 90°С, нагрузка на электоолизер 14,2 кА, плотность тока 5 кА/мт Выделяющийся на аноде хлор и выделяющийся на катоде водород, большей частью, проходят на обратную по отношению к мембране сторону электродов.

Разницу между давлением в газовой фазе катодного и анодного пространства регулируют путем изменения давления в анолитном и католитном коллекторах и измеряют ртутным манометром, одновременно определяют напряжение на ячейках электролизера.

Результаты измерений приведены в таблице.

Прцмечани е.Энак + поназывает, что давление в газовой фа- ** зе катодного пространства вьоие, чем в газовой фазе анодного пространства.

После разборки электролизера видимых изменений мембран не обнаружено.

Из данных, приведенных в таблице, следует, что при разнице давлений в газовой фазе катодного и анодного пространства менее 0,2м вод.ст, напряжение на электролизере возрастает. Увеличение разницы давлений выше 5^: м вод.ст. вызывает опасность механического разрушения мембраны и элементов электролизера.

При осуществлении предлагаемого способа желательно проводить подкисление анолита соляной кислотой до pH 3,5 или ниже, что обеспечивает высокий выход по току хлора. При pH 2,0£0,2 после 120 ч электролиза ионов хлорноватой кислоты не обнаружено, а содержание кислорода в хлоргазе составило 0,39%.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет достичь снижения напряжения на ячейке электролизера до 0,05-0,25 В и, тем самым, снизить затраты электроэнергии на электролиз.

Разница давлений в газовой фазе катодного и анодного пространства, м вод.ст.	Напряжение на ячейке электролизера, В
-1	4,11
0	3,7-3,9
+0,2	3,72
+1,0	3,65
+2,0	3,65
+5,0	3,65

Claims

Изобретение относитс к электрохимическим производствам, в частности к электролизу раствора хлорида натри с применением ионообменных мембран, и может быть применено при электролитическом получении хлора, водорода и каустической соды с низким содержанием примесей. Известен способ электролиза водного раствора хлорида натри в элект ролизере , разделенном катионообменной мембраной на анодное и катодное пространства, при этом давлени в га зовой фазе анодного и катодного прос ранства равны Tl. Недостатком известного способа в л етс относительно высокое напр жение на электролизере, что приводит к повышенным энергозатратам на электролиз . Цель изобретени - снижение напр жени на электролизере. Поставленна цель достигаетс тем что в способе электролиза водного, раствора хлорида натри в электролизере , разделенном кат ионообменной мемб раной на анодное и катодное пространства , давление в газовой фазе катодного пространства поддерживают на 0,2-5 м вод.ст. выше, чем в газовой фазе анодного пространства. При этом мембрана приближаетс к аноду, а пузырьки выдел ющегос хлора не дают мембране вплотную прижатьс к нему. Предлагаемый способ иллюстрируетс чертежом. Электролиз водного раствора хлори да натри осуществл ют в бипол рной чейке. В электролизере используют катионообменную мембрану 1 из перфторированного сополимера. Анод 2 состоит из листа титана толщиной 1,5 мм со штампованными отверсти ми (пористость 60%), покрытого смесью из 55 мол.% окиси рутени , 40 мол.% окиси титана и 5 мол.% окиси циркони . Катод 3 состоит из перфорированного стального листа с пористостью 60% толщиной 1,6 мм. Анод 2 и катод 3 имеют размеры 1,2x2,4 м и расположены вертикально параллельно друг другу на рассто нии 2 мм. Разделительна стенка 4 выполнена из стального листа толщиной 9 мм, плакированного титановым листом толщиной 1 мм. Пространство между анодом 2 и титановой стороной 5 разделительной стенки электрически соедин ют путем приварки к титановому листу ребра б толщиной 4 мм, шириной 25 мм и длиной 1,2 м и сзади анода образуетс анодна Kcwiepa 7. Ребро 6 располагают вер тикально и снабжают дес тью отверсти tfH дигилетром 10 мм дл улучшени горизонтального смешивани газов или ан лита. Пространство между катодом 3 и железной стороной 8 анода электрически соедин ют приваркой к железному листу „ребра 9 толщиной 6 мм, шириной 45 мм и длиной 1,2 м и получают катодную камеру 10 в чисти пространства сзади катода шириной 45 мм.Ребро 9 располагают вертикально и снабжают дес тью отверсти ми диаметром 10 мм дл улучшени горизонта;1ьн6го перемешивани газов или католита. периферии анодной камеры 7 и катодной камеры 10 окружают железной рамой 11 толщиной 16 мм. Части железной рамы, наход щиес в контакте с анолитом,. об лицовывают титановым листом толщиной 2 мм. Железную раму 11 снабжают впуск ными 12 и выпускными 13 патрубками анолита ивпускными 14 и выпускными 15 патрубками дл католита. 74 такие чейки собирают в электролизер типа фильтр-пресса. На рабочую железную раму 11 укладывают набивку 16 дл поддержани рассто ни между электрог дами 2 мм и предупреждени течи. Католит и анолит подают со ско- ростью 600 л/ч в каждую чейку. Концентраци едкого натра на выходе 5 н Температура электролиза 90°С, нагруз ка на электоолизер 14,2 кА, плотност тока 5 кА/мт Выдел юй1ийс на аноде хлор и выдел ющийс на катоде водород , большей частью, проход т на обратную по отношению к мембране сторо ну злектродов. Разницу между давлением в газовой фазе катодного и анодного пространст ва регулируют путем изменени давлени в анолитном и католитном коллекторах и измер ют ртутным манометром, одновременно определ ют напр жение на чейках электролизера. Результаты измерений приведены в таблице. Пррмечани е.Знак + показывает , что давление в газовой фазе катодного пространства выше, чем в газовой фазе анодного пространства После разборки электролизера види мых изменений мембран не обнаружено. Из данных, приведенных в таблице, следует, что при разнице давлений в газовой фазе катодного и анодного пространства менее 0,2м вод.ст, напр жение на электролизере возрастает . Увеличение разницы давлений выше 5-м вод.ст. вызывает опасность механического разрушени мембраны и элементов электролизера. При осуществлении предлагаемого способа желательно проводить подкисление анолита сол ной кислотой до рН 3,5 или ниже, что обеспечивает высокий выход по току хлора. При рН 2,OiO,2 посЛе 120 ч электролиза ионов хлорноватой кислоты не обнаружено , а содержание кислорода в хлоргазе составило 0,39%. Таким образом, предлагаемый способ позвол ет достичь снижени напр жени на чейке электролизера до 0,05-0,25 В и, тем самым, снизить затраты электроэнергии на электролиз. Разница давлений в Напр жение на газовой фазе катод чейке электроного и анодного лизера, В пространства, м вод.ст. 3,7-3,9 Формула изобретени Способ электролиза водного раствора хлорида натри в электролизере , разделенном катионообменной мембраной на анодное и катодное пространство ,отличающий с тем, что с целью снижени напр жени на электролизере , давление в газовой фазе катодного пространства поддерживают на 0,2-5 м вод.ст. выше, чем в газовой фазе анодного пространства. Источники информации,. прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ 2260771, кл. С 25 В 13/08, 12.07.73 (прототип)1