CN106191912A - 一种制备氯气的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备氯气的方法，包括以下步骤：S1、将精制的饱和氯化钠溶液加入到预热器中进行预热，预热温度为47℃～63℃；S2、将预热后的饱和氯化钠溶液转移到电解槽阳极室中，而阴极室则通入蒸馏水，并打开电源通电，当电路的电流达到5.3KA时，向阳极室中加入酸，并保持阴极室的pH值为2～3；S3、将电解槽的温度升高至58℃～67℃，并进行保温通电反应；S4、打开阳极室电极端的真空泵进行抽气，保持阳极室的压力为47.35×103Pa～53.41×103Pa；S5、将抽出的气体通过盘管输送至带有干燥剂的干燥器中进行干燥，干燥完成后的氯气输送至储罐中储存起来。通过这个方法不仅提高了氯气的产量，也可以有效防止氯气再次溶于水中，而且产生的水蒸气较少，有利于提高氯气的纯度。
Description
技术领域
本发明涉及化工原料生产领域，特别涉及一种制备氯气的方法。
背景技术
氯是一种非金属元素，属于卤族之一。氯气常温常压下为黄绿色气体，化学性质十分活泼，具有毒性。氯以化合态的形式广泛存在于自然界当中，对人体的生理活动也有重要意义。同时，氯被用于许多日用产品。例如，它用于生产安全的饮用水、用于生产纸制品、 用于纺织品生产、用于石油产品和化学制品、医药、杀菌剂、杀虫剂、食物、溶剂和清洁剂、油漆、塑料制品、致冷液、氯代甲烷、乙二醇、氯仿、四氯化碳和许多其它产品。
现有技术中，氯气的生产主要是通过氯碱工业中的电解饱和氯化钠溶液来获得的。虽然，这个过程中氯气产生量比较的多，但同时也有不少的氯气会再次溶解在氯化钠溶液中，并产生次氯酸根离子，而次氯酸根离子又比较容易发生自身分解产生氧气，从而不仅就会造成氯气不纯，而且也会造成大量能源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备氯气的方法，其制备出来的氯气纯度较高，且能源浪费比较的少。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种制备氯气的方法，包括以下步骤：
S1、将精制的饱和氯化钠溶液加入到预热器中进行预热，预热温度为47℃～63℃；
S2、将预热后的饱和氯化钠溶液转移到电解槽阳极室中，而阴极室则通入蒸馏水，并打开电源通电，当电路的电流达到5.3KA时，向阳极室中加入酸，并保持阴极室的pH值为2～3；
S3、将电解槽的温度升高至58℃～67℃，并进行保温通电反应；
S4、打开阳极室电极端的真空泵进行抽气，保持阳极室的压力为47.35×103Pa～53.41×103Pa；
S5、将抽出的气体通过盘管输送至带有干燥剂的干燥器中进行干燥，干燥完成后的氯气输送至储罐中储存起来。
首先，对饱和氯化钠溶液进行预热，这样可以使饱和氯化钠溶液中的离子在进入到电解槽之前就具备较高的能量，从而在刚开始电解的过程中，溶液也能够具有良好的导电性能，从而就有助于降低能耗，同时，饱和氯化钠溶液也能够迅速地发生电解，提高了氯气产生的效率。
由于产生的氯气又比较容易再次溶解到水中生产盐酸和次氯酸，而酸的加入可以使氯气和水的反应向逆方向进行，从而大大减少了氯气溶解在水中的量。
而且将电解槽中的溶液温度升至58℃～67℃，且对阳极室进行抽气处理，这样一方面可以降低氯气在溶液中的溶解力，另一方面也可以打破氯气在溶液中和在溶液液面上方的平衡，从而加快了氯气的产出，进一步降低了氯气再次溶解在水中的含量。
再者，在抽气的过程中，将阳极室中的压力控制在47.35×103Pa～53.41×103Pa，这样避免了在58℃～67℃的时候，水发生大量的沸腾产生水蒸气而混入到氯气中，造成氯气纯度不高的问题。
作为优选，S2中加入的酸为31%的盐酸。
在这里加入的酸为盐酸，这样相当于同时加入了氯离子和氢离子，从而在保证氯气不会大量溶解于水中并与水发生反应的同时，也可以有效地提高氯气的产量。
作为优选，S5中盘管的轴向成水平设置。
作为优选，盘管的下半部分浸没于蓄水池的常温水中。
将盘管的轴向设置成水平状态，且其下半部分浸没在水中，从而当被抽出的氯气沿着盘管经过盘管下半部分的时候，会被大幅度的冷却，从而混合在氯气中的水蒸气就会冷凝下来，留在盘管的最低处，从而，有效地提高了氯气的纯度。
作为优选，盘管管内的最低处设有氯化钙固体。
由于氯化钙固体是一种干燥剂，当冷凝下来的水滴触碰到它的时候就会迅速地被其干燥，从而也就降低了冷凝后的水滴被再次蒸发的可能性。并且用氯化钙固体在此作为干燥剂也可以避免产生新的杂质混入到氯气中，同时，也降低了冷凝后的水滴与氯气反应的可能性。
作为优选，所述S5中的干燥剂为98%的浓硫酸溶液。
利用98%的浓硫酸来干燥氯气，基本上可以除去氯气中混杂的水蒸气。
作为优选，S4中刚开始被抽出的气体需要进行排空处理，排空时间持续15min～20min。
由于，刚开始抽出的气体主要是以空气为主，这样与后来产生的氯气混合储存于储罐中时，会大大降低氯气的纯度。
作为优选，S2中在将预热好的饱和氯化钠溶液加入到阳极室中时，需要点开阳极室中的搅拌桨，搅拌桨的转速为40～50rpm。
由于氯气刚产生的时候，气泡会附着在电极的表面，从而不仅容易造成氯气的再次溶解，同时也会在电极表面产生气膜，降低电极的导电性能，而搅拌桨的转动，可以促使阳极室中的溶液进行低速的流动，使得氯气气泡更容易从电极上脱落下来，从而在提高氯气的产量的同时，也有利于降低能耗的浪费。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.对阳极室进行抽气处理，这样可以将产生的氯气迅速地抽离电解槽，从而保证了氯气快速地产生，也降低了氯气再次溶解到水中可能性；
2.通过盘管输送氯气，并用常温水对氯气进行冷凝，从而可有效取出氯气中混杂的水蒸气；
3.利用氯化钙对氯气进行干燥，可以有效地除去冷凝的水滴，并且也不会将新的杂质掺入到氯气中。
附图说明
图1是制备氯气的流程图。
图中，1、预热器；2、电解槽；3、真空泵；4、盘管；5、蓄水池；6、干燥器；7、储罐；8、搅拌桨。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
实施例一、
首先，将精制的饱和氯化钠溶液以流量为200m3/h加入到预热器1中进行预热，预热温度为47℃～63℃；
然后，将预热后的饱和氯化钠溶液转移到电解槽2阳极室中，在阴极室中加入蒸馏水，并打开电源通电，当电路的电流达到5.3KA时，向阳极室中加入31%盐酸，并保持阳极室的pH值为2～3，并打开阳极室的搅拌桨8进行搅拌，搅拌的转速为40～50rpm；
再者，将电解槽2的温度升高至58℃，并进行保温通电反应；
同时，打开阳极室电极端的真空泵3对阳极室进行抽气处理，并保持阳极室的压力为47.35×103Pa，在此过程中，对最初抽出的气体进行15min的排空处理；
最后，通过下半部分浸没在蓄水池5的常温水中的盘管4将氯气通入装有98%硫酸的干燥器6中，进行干燥，干燥的后的气体输送至储罐7中储存；
通过对储罐7中氯气的检测得到，氯气的产率为97.6%，氯气的纯度为99.1%。
实施例二、
首先，将精制的饱和氯化钠溶液以流量为200m3/h加入到预热器1中进行预热，预热温度为47℃～63℃；
然后，将预热后的饱和氯化钠溶液转移到电解槽2阳极室中，在阴极室中加入蒸馏水，并打开电源通电，当电路的电流达到5.3KA时，向阳极室中加入31%盐酸，并保持阳极室的pH值为2～3，并打开阳极室的搅拌桨8进行搅拌，搅拌的转速为40～50rpm；
再者，将电解槽2的温度升高至67℃，并进行保温通电反应；
同时，打开阳极室电极端的真空泵3对阳极室进行抽气处理，并保持阳极室的压力为53.41×103Pa，在此过程中，对最初抽出的气体进行20min的排空处理；
最后，通过下半部分浸没在蓄水池5的常温水中的盘管4将氯气通入装有98%硫酸的干燥器6中，进行干燥，干燥的后的气体输送至储罐7中储存；
通过对储罐7中氯气的检测得到，氯气的产率为98.4%，氯气的纯度为99.6%。
实施例三、
首先，将精制的饱和氯化钠溶液以流量为200m3/h加入到预热器1中进行预热，预热温度为47℃～63℃；
然后，将预热后的饱和氯化钠溶液转移到电解槽2阳极室中，在阴极室中加入蒸馏水，并打开电源通电，当电路的电流达到5.3KA时，向阳极室中加入31%盐酸，并保持阳极室的pH值为2～3，并打开阳极室的搅拌桨8进行搅拌，搅拌的转速为40～50rpm；
再者，将电解槽2的温度升高至62.5℃，并进行保温通电反应；
同时，打开阳极室电极端的真空泵3对阳极室进行抽气处理，并保持阳极室的压力为50.38×103Pa，在此过程中，对最初抽出的气体进行17min的排空处理；
最后，通过下半部分浸没在蓄水池5的常温水中的盘管4将氯气通入装有98%硫酸的干燥器6中，进行干燥，干燥的后的气体输送至储罐7中储存；
通过对储罐7中氯气的检测得到，氯气的产率为98.1%，氯气的纯度为99.3%。
实施例四、
首先，将精制的饱和氯化钠溶液以流量为200m3/h加入到预热器1中进行预热，预热温度为47℃～63℃；
然后，将预热后的饱和氯化钠溶液转移到电解槽2阳极室中，在阴极室中加入蒸馏水，并打开电源通电，当电路的电流达到5.3KA时，向阳极室中加入31%盐酸，并保持阳极室的pH值为2～3，并打开阳极室的搅拌桨8进行搅拌，搅拌的转速为40～50rpm；
再者，将电解槽2的温度升高至58℃，并进行保温通电反应；
同时，打开阳极室电极端的真空泵3对阳极室进行抽气处理，并保持阳极室的压力为53.41×103Pa，在此过程中，对最初抽出的气体进行17min的排空处理；
最后，通过下半部分浸没在蓄水池5的常温水中的盘管4将氯气通入装有98%硫酸的干燥器6中，进行干燥，干燥的后的气体输送至储罐7中储存；
通过对储罐7中氯气的检测得到，氯气的产率为97.9%，氯气的纯度为99.3%。
实施例五、
首先，将精制的饱和氯化钠溶液以流量为200m3/h加入到预热器1中进行预热，预热温度为47℃～63℃；
然后，将预热后的饱和氯化钠溶液转移到电解槽2阳极室中，在阴极室中加入蒸馏水，并打开电源通电，当电路的电流达到5.3KA时，向阳极室中加入31%盐酸，并保持阳极室的pH值为2～3，并打开阳极室的搅拌桨8进行搅拌，搅拌的转速为40～50rpm；
再者，将电解槽2的温度升高至62.5℃，并进行保温通电反应；
同时，打开阳极室电极端的真空泵3对阳极室进行抽气处理，并保持阳极室的压力为47.35×103Pa，在此过程中，对最初抽出的气体进行20min的排空处理；
最后，通过下半部分浸没在蓄水池5的常温水中的盘管4将氯气通入装有98%硫酸的干燥器6中，进行干燥，干燥的后的气体输送至储罐7中储存；
通过对储罐7中氯气的检测得到，氯气的产率为98.2%，氯气的纯度为99.2%。
实施例六、
首先，将精制的饱和氯化钠溶液以流量为200m3/h加入到预热器1中进行预热，预热温度为47℃～63℃；
然后，将预热后的饱和氯化钠溶液转移到电解槽2阳极室中，在阴极室中加入蒸馏水，并打开电源通电，当电路的电流达到5.3KA时，向阳极室中加入31%盐酸，并保持阳极室的pH值为2～3，并打开阳极室的搅拌桨8进行搅拌，搅拌的转速为40～50rpm；
再者，将电解槽2的温度升高至67℃，并进行保温通电反应；
同时，打开阳极室电极端的真空泵3对阳极室进行抽气处理，并保持阳极室的压力为50.38×103Pa，在此过程中，对最初抽出的气体进行15min的排空处理；
最后，通过下半部分浸没在蓄水池5的常温水中的盘管4将氯气通入装有98%硫酸的干燥器6中，进行干燥，干燥的后的气体输送至储罐7中储存；
通过对储罐7中氯气的检测得到，氯气的产率为97.8%，氯气的纯度为99.2%。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种制备氯气的方法，包括以下步骤：
S1、将精制的饱和氯化钠溶液加入到预热器（1）中进行预热，预热温度为47℃～63℃；
S2、将预热后的饱和氯化钠溶液转移到电解槽（2）阳极室中，而阴极室则通入蒸馏水，并打开电源通电，当电路的电流达到5.3KA时，向阳极室中加入酸，并保持阴极室的pH值为2～3；
S3、将电解槽（2）的温度升高至58℃～67℃，并进行保温通电反应；
S4、打开阳极室电极端的真空泵（3）进行抽气，保持阳极室的压力为47.35×103Pa～53.41×103Pa；
S5、将抽出的气体通过盘管（4）输送至带有干燥剂的干燥器（6）中进行干燥，干燥完成后的氯气输送至储罐（7）中储存起来。
2.根据权利要求1所述的一种制备氯气的方法，其特征在于：S2中加入的酸为31%的盐酸。
3.根据权利要求1所述的一种制备氯气的方法，其特征在于：S5中盘管（4）的轴向成水平设置。
4.根据权利要求3所述的一种制备氯气的方法，其特征在于：盘管（4）的下半部分浸没于蓄水池（5）的常温水中。
5.根据权利要求4所述的一种制备氯气的方法，其特征在于：盘管（4）管内的最低处设有氯化钙固体。
6.根据权利要求1所述的一种制备氯气的方法，其特征在于：所述S5中的干燥剂为98%的浓硫酸溶液。
7.根据权利要求1所述的一种制备氯气的方法，其特征在于：S4中刚开始被抽出的气体需要进行排空处理，排空时间持续15min～20min。
8.根据权利要求1所述的一种制备氯气的方法，其特征在于：S2中在将预热好的饱和氯化钠溶液加入到阳极室中时，需要点开阳极室中的搅拌桨（8），搅拌桨（8）的转速为40～50rpm。
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