33,28 ¦ 100 ...
Для хлора выход по току равен:
31,54 • 100
v0 —' = 91,4%*.
^ 34,51
Тепловой баланс электролизера (за 1 час).
Приход тепла:
1) С рассолом. Количество рассола 14 л; уд. вес его
1,176; уд. теплоемкость 0,81 (см. рис. 10); температура 54° С.
Отсюда
7, -- 14 • 1,176 • 0,81 • 54 ¦= 720 ккал.
2) Доставляется электроэнергией. Принимаем, что теоретическая э. д. с. на разложение NaCl, включая и побоч- ные электрохимические процессы (см. реакции 2а и 3а), равна
2,3 в **, напряжение на клеммах ванны равно 3,6 в. Следователь- но, подводимая в ванну электроэнергия эквивалентна:
0,239-3,6 • 925 ¦ 3600 оосс
---¦ 2865 ккал тепла. ч* 1000
Из этого количества энергии выделяется в электролите в виде тепла:
0,239 • 92R C,6 — 2,3) ¦ 3600 1ЛОГ а. = — — : = 1035 ккал.
42 1000
Остальные 2865—1035=1830 ккал расходуются на электролиз, из которых 1830 • 0,964 = 1764 ккал являются, считая по щелочи, полезно затраченными.
* Следовательно, хлора на вторичные процессы, которые нами здесь не учитьшаются, расходуется больше, чем NaOH.. При желании, имея полный состав аполита, католита и газов, можно более подробно учесть как вто- ричные, так и побочные реакции в процессе электролиза. Они будут зависегь от конкретных условий ведения последнего.
** Эту величину э. д. с. можно подсчитать более точно (см. пример 1).
2Ь* 387
3) Тепло, получаемое за счет вторичных процессов (реакции .см. выше) *:
2NaOH -f Cla = NaClO + NaCl + Н2О + 22320 (образуется
0,043 г-моль NaClO).
НСlOз + NaOH = NaClO. 4- Н2О -|- 13 020 (образуется
0,035 г-моль NaClOs),
С + О2 -= СОа 4- 98 000 (образуется 0,112 г-моль СО2),
2NaOH + СО, = Na,CO:, + Н,О 4- 17 640 (образуется за счет этой реакции 0,064 г-моль Na2CO3),
NaHCO3 + NaOH = Na,CO:i 4- H2O + 9020 (нейтрализуется
0,066 г-моль NaHCO3),
Отсюда тепловой эффект за счет указанных процессов составит:
<73 = 0,001- B2320 ¦ 0,043-1- 13 020 • 0,035 + 98 000 • 0,112 4
+ 17 640 ¦ 0,064 + 9020 ¦ 0,066) ^ 14 ккал
Итого приход тепла:
Qnp,«. = 720 "I" 1035 + 14 = 1769 ккал.
Расход тепла:
1) С католитом. Количество католита 13л или (плотность его 1,22 кг/л) 13- 1,22=15,86 кг. Из этого количества 13-0,105 =
= 1,365 кг составляет NaOH, 2,34 кг NaCl, 0,013 кг Na2CO3 и остальные 12,142 кг Н2О; температура «атолита 64° С. Теплоем- кость растворов отдельных компонентов католита берем из табл. 14. Подсчет величины q^ производим по правилу смешения:
<74 = A,365 • 0,78+2,34- 0,206 + 0,013 ¦ 0,2728 +
+ 12.142 ¦ 1,0N4 --876 ккал.
2) С хлор-газом. Количество хлор-газа 360 л, средние мо- лекулярные теплоемкости при 63,5° С равны для Сс1 =7,70;
С„2 =6,91; СОг =7,04; CCOi =9,22; 'CNj =6,82 (см. табл. 8 и 10).
Отсюда
^IX ¦ 63'5<0'98 ¦ 7>7 + °.°03 ¦ 9-22 -I-
+ 0,0004 ¦ 7,04 + 0,002 ¦ 6,91 + 0,011 ¦ 6,82) --. 8 ккал.
* Теплоты образования всех соединений, кроме СОг, берем для реакции в растворе (см. табл. 17); теплотой растворения СО2 пренебрегаем, так как
•она составляет незначительную величину.
388
3| С водородом. Количество водорода 380 л; средняя мо- лекулярная теплоемкость его СНг =6,91 ккал\кг-м.олъ. Отсюда
qR — • 63,5 ¦ 6,91 ¦-- 7 ккал.
46 1000-22,4
4) С водяными парами. Всего влаги уходит 0,360-
•0,04+ 0,380-0,02 = 0,0216 кг или -¦-'—-- =0,0012 кг,-моль; моле-
18,0 кулярная теплоемкость Н2О при 63,5° равна 7,85; уд. теплота ис- парения при той же температуре
560 ккал (см. рис. 24, стр. 124). приход
Отсюда С рассолом ^Л.
q7 - 0,0012 • 7,85 • 63,5 -;
+ 0,0216 • 560 =--: 13 ккал.
Итого расход тепла
<?расх. -" 876+ 8 + 7-1-13 -
= 904 ккал.
Разность между приходом теп- ла (Q1) и его расходом (Q2) со- ставит тепловые потери (q^) в окружающую среду:
q& -- 1769 - 904 = 865 ккал.
Лжаутбо
Х\
Побочные реакции 0,8Х
Итого 100%
"ПбЗккал
Расход :
С католитом 49.5%
С хлор - газом 0.У/. с вамровш 0А7, с водяными парами 0.1'Z
Теплопотери 18,9Т.
Итого 100% .
Рис. 38. Схема теплового балан- са электролизера (к примеру 4)
Сведем результаты теплового баланса в таблицу (см. также рис. 38).
Статья прихода
1. С рассолом . . .
2. Джоулево тепло
3. Тепло побочных реакций
Итого
Количсстио
ккал час
720
1035
И
1769
Статья расхода
Количество
ккал час
40,7
58.5
0,8
100,0
1. С. католитом . .
2. С хлор-газом . .
3. С подородом . .
4. С водяными пара- ми
5. Теплопотери . .
Итого
876
8
7
13
865
1769
49,5
0,5
0,4
0,7
48,9
100,0
Расход электроэнергии определится из следующего. Установка дает
360 -0,98
22,4
- = 15,75 г-моль CL
389 или
70,95 • 15,75 , .,_ . п,
= 1,117 кг/час С12.
1000
При этом расходуется электроэнергии:
925 ¦ 3,6
= 3,33 квт-ч,
1000
3,33
1000 что составит
= 2,98 квт-ч на 1 кг хлора.
1 ,117
ЗАДАЧИ
12. Установка по электролизу поваренной соли (получение хлор-газа) имеет мощность в 416 кВт при числе ванн, равном 52; напряжение на зажи- мах каждой ванны 4 В. Подсчитать: а) ампераж; б) суточную производитель- ность установки при выходе по току, равном 90%
Ответ, а) 2000 а; б) 2980 кг С12 и 3360 кг NaOH в сутки.
13. Подсчитать теоретический расход электроэнергии для получения 1 кг карборунда электротермическим путем, если: а) реакция при выплавке карбо- рунда SiO2 + ЗС —*¦ SiC 4- 2СО; б) карборунд выходит из печи при темпера- туре 2100° С; средняя удельная теплоемкость его при этой температуре рав- на 0,113; в) газы (СО) выходят из печи при температуре 1400° С.
Ответ. 4,8 квт-ч.
14. Определить расход
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.