По составу электролитической щелочи определим степень превращения хлорида натрия за один проход через электролизер:
φ=αкNaOH/ (αкNaOH+(MNaOH/MNaCl ·αкNaCl)), (2.21)
где Mi, i Î {NaOH, NaCl}- молекулярная масса i-го компонента, кмоль.
Зная степень превращения соли и состав рассола,определим его расход:
Gp=IεNaClηCl2/φαpNaCl. (2.22)
При известных Ар и Gр определены все составляющие потока рассола (gрi) , а значит и сам поток (Gp), так как температура рассола (tр) является измеряемым и регулируемым входным параметром.
2.3. Описание технологического процесса
2.3.1. Получения электролитической щелочи
Процесс получения электролитической щелочи, хлора и водорода состоит из следующих основных стадий:
1) Очистка рассола.
2) Отстой, нейтрализация, подогрев и подкисление рассола.
3) Электролиз раствора хлорида натрия.
4) Охлаждение и сушка хлоргаза.
5) Транспортировка хлора.
6) Охлаждение и транспортировка водорода.
Важнейшей вспомогательной операцией является ремонт и сборка электролизеров.
2.3.2. Очистка рассола
Применяемый для производства хлора, водорода и электролитической щелочи сырой рассол представляет собой насыщенный раствор хлорида натрия в воде. Сырой рассол содержит растворимые соли кальция и магния в виде сульфатов, хлоридов и гидрокарбонатов, а также содержит механические примеси.
Химические и механические примеси отрицательно действуют на работу электролизеров: снижают протекаемость диафрагмы, увеличивают износ анодов, снижают выход по току. Поэтому сырой рассол подвергается очистке для снижения содержания примесей до допустимых величин.
Очистка сырого рассола от солей кальция и магния производится по содово-каустическому методу в аппаратах непрерывного действия - осветлителях "КС-300". Метод заключается в том, что едким натром бикарбонаты переводят в карбонаты и осаждают магний, кальций осаждают кальцинированной содой.
В процессе очистки рассола протекают следующие реакции:
СаСl2 + Nа2СО3 ------® СаСО3¯ + 2NаСl
СаSО4 + Nа2СО3 ------® СаСО3¯ + Nа2SО4
МgСl2 + 2NаОН ------ ® ¯Мg(ОН)2 + 2NаСl
МgSО4 + 2NаОН ------® ¯Мg(ОН)2 + Nа2SО4
Са(НСО3)2 + 2NаОН ------® ¯СаСО3 + Nа2СО3 + 2Н2О
Растворимость СаСО3 и Мg(ОН)2 в воде незначительна, поэтому карбонат кальция и гидроокись магния выпадают в осадок. Для полноты осаждения необходим некоторый избыток щелочи и соды, что способствует снижению растворимости выпавших в осадок веществ.
2.3.3. Отстой, нейтрализация, подогрев и подкисление рассола
Рассол после осветлителей содержит в себе избытки щелочи и соды, а также взвешенные примеси высадившихся в осветлителе осадков Мg(ОН)2 и СаСО3. Поэтому рассол подвергается отстою от твердых примесей.
Отстоянный рассол подвергается нейтрализации от избытка щелочи, так как он приводит к загрязнению хлоргаза кислородом, а также снижает выход по току. Нейтрализация проводится соляной кислотой:
NаОН + НСl ------® NаСl + Н2О
Для увеличения выхода по току электролитического хлоргаза предусмотрена схема подкисления очищенного рассола соляной кислотой для более полного удаления из него избытка щелочи (по приведенной выше реакции) и соды:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2
Выделившийся углекислый газ отдувается из рассола при помощи сжатого воздуха.
С целью увеличения электропроводности рассола и снижения побочных процессов и реакций при электролизе очищенный рассол перед подачей в электролизеры подогревается до температуры 70-90 °С.
2.3.4. Электролиз раствора хлорида натрия
При электролизе водных растворов хлорида натрия на электродах протекают следующие основные процессы:
на аноде разряжаются ионы хлора и выделяется газообразный хлор:
2Сl- - 2е = Сl2
на катоде в щелочном растворе происходит разряд молекул воды:
Н2О + е = ОН- + Н+
Атомы водорода после рекомбинации выделяются в виде молекулярного водорода:
2Н+ = Н2
Оставшиеся в растворе гидроксильные ионы образуют с ионами натрия щелочь:
Nа+ + ОН- -----® NаОН
Суммарная реакция электролиза:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.