RU2154125C1 - Способ получения хлората натрия - Google Patents
Способ получения хлората натрия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2154125C1 RU2154125C1 RU99124694/12A RU99124694A RU2154125C1 RU 2154125 C1 RU2154125 C1 RU 2154125C1 RU 99124694/12 A RU99124694/12 A RU 99124694/12A RU 99124694 A RU99124694 A RU 99124694A RU 2154125 C1 RU2154125 C1 RU 2154125C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolysis
- chlorate
- chloride
- chlorine
- solution
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области производства хлората натрия, широко используемого в различных областях промышленности. Электролиз раствора хлорида натрия осуществляют сначала в хлорных диафрагменных электролизерах. Образующиеся хлоридно-щелочные растворы и электролитический хлор-газ смешивают с получением хлорид-хлоратного раствора. Полученный раствор смешивают с маточником стадии кристаллизации и направляют на бездиафрагменный электролиз с последующей выпаркой хлорид-хлоратных растворов и кристаллизацией хлората натрия. Продукты диафрагменного электролиза могут частично отводиться для получения из хлор-газа соляной кислоты для подкисления хлоратного электролиза и использования хлоридно-щелочных растворов для орошения санитарных колонн. Технический результат - понижение расхода электроэнергии и возможность организации автономного производства. 1 з.п.ф-лы.
Description
Изобретение относится к области производства хлората натрия, широко используемого в различных областях промышленности. Мировое производство хлората натрия достигает нескольких сот тысяч тонн в год. Хлорат натрия применяется для получения двуокиси хлора (отбеливатель), хлората калия (бертолетова соль), хлоратов кальция и магния (дефолианты), перхлората натрия (полупродукт для производства твердого ракетного топлива), в металлургии при переработке урановой руды и т.д.
Известен способ получения хлората натрия химическим способом, при котором растворы гидроксида натрия подвергаются хлорированию с получением хлората натрия. По своим технико-экономическим показателям химический способ не выдерживает конкуренции с электрохимическим, поэтому в настоящее время практически не употребляется (Л.М.Якименко "Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов", Москва, из-во "Химия", 1974, с. 366).
Известен способ получения хлората натрия путем электролиза раствора хлорида натрия в каскаде бездиафрагменных электролизеров с получением хлорид-хлоратных растворов, из которых кристаллический хлорат натрия выделяется методом выпарки и кристаллизации (K.Wihner, L.Kuchler "Chemische Technologie", Bd.1, "Anorganische Technologie", s.729, Munchen, 1970; Л.М.Якименко, Т. А.Серышев "Электрохимический синтез неорганических соединений, Москва, из-во "Химия", 1984, стр. 35-70).
Этот способ наиболее близок к предлагаемому изобретению.
Основная технологическая стадия, бездиафрагменный электролиз растворов хлорида натрия, протекает с выходом по току 85-87%.
Процесс ведут на окисно-рутениевых анодах при температуре 70-80oC, pH 7 при постоянном подкислении электролита 10%-ным раствором соляной кислоты.
Перед подачей на стадию выделения твердого продукта электролит подщелачивают до избытка щелочи 1 г/л с добавлением восстановителя для разрушения коррозионно- активного гипохлорита натрия, всегда присутствующего в продуктах электролиза.
Побочным анодным процессом при электролизе хлоридных растворов является выделение Cl2, что не только снижает выход по току, но и требует очистки электролизных газов в санитарных колоннах, орошаемых раствором щелочи.
Осуществление процесса поэтому связано с существенным расходом соляной кислоты и щелочи: на 1 т хлората натрия тратится ~120 кг 31% соляной кислоты и 44 кг 100% NaOH.
По этой же причине хлоратные производства организуются там, где есть хлорный электролиз, поставляющий каустическую соду и электролитический хлор и водород для синтеза соляной кислоты, в то время как зачастую имеется потребность в автономном производстве хлората натрия в точках, удаленных от хлорных производств. Но и там, где хлорное производство и хлоратный электролиз расположены рядом, при остановках и отключениях хлорного электролиза по тем или иным причинам происходит и вынужденное отключение хлоратного электролиза,
Таким образом, известный способ имеет существенные недостатки: большие энергетические затраты (не очень высокий выход по току) и невозможность организации автономного производства.
Таким образом, известный способ имеет существенные недостатки: большие энергетические затраты (не очень высокий выход по току) и невозможность организации автономного производства.
Задачей предлагаемого изобретения является создание способа получения хлората натрия электролизом растворов хлорида натрия с пониженными энергетическими затратами.
Поставленная задача решается предложенным способом, при котором сначала хлорид натрия перерабатывается в хлорных диафрагменных электролизерах с получением газообразного хлоргаза и электролитических щелоков состава 120-140 г/л NaOH и 160-180 г/л NaCl, которые затем в полных объемах или частично подвергают взаимодействию между собой с получением хлорид-хлоратного раствора 50-60 г/л NaClO3 и 250-270 г/л NaCl, направляемого на бездиафрагменный электролиз.
Процесс хлоратного бездиафрагменного электролиза осуществляют при подкисленнии соляной кислотой. Полученный при этом хлоратный раствор, содержащий и хлорид натрия, направляют на стадии выпарки, а затем кристаллизации хлората. Маточник со стадии кристаллизации вместе с продуктами взаимодействия щелочи и хлора от диафрагменного электролиза направляют на бездиафрагменный хлоратный электролиз. Перед подачей на стадию выделения твердого продукта электролит подщелачивают до избытка щелочи 1 г/л с добавлением восстановителя для разрушения гипохлорита натрия.
При частичном отведении продуктов электролиза хлорных диафрагменных электролизеров хлор используется для получения соляной кислоты, применяемой для подкисления хлоратного электролиза, а щелочь используется для орошения санитарных колонн при очистке электролизных газов.
При такой схеме 30-35 г хлорида натрия из 300-310 г, содержащихся в каждом литре исходного раствора, перерабатывается в условиях хлорного электролиза. Такая схема обуславливает снижение энергетических затрат, т.к. выход по току хлорного электролиза выше, а напряжение на электролизерах ниже, чем в хлоратном электролизе, и при проведении частично электрохимического окисления хлорида натрия в хлорат в условиях хлорного электролиза улучшаются показатели всего процесса в целом.
Кроме того, при использовании описываемой схемы снижаются затраты на охлаждение электролиза, т. к. хлорные электролизеры в охлаждении не нуждаются.
Заметим, что более глубокое срабатывание хлорида в условиях хлорного электролиза, чем оговорено (около 10%), приводит к невозможности сбалансировать технологическую схему по хлоридам, хлоратам и воде и потому не имеет смысла.
В рамках предложенной схемы возможно получение дополнительного эффекта при подаче на хлоратный электролиз растворов с увеличенной по NaClO3 концентрацией, получаемых из более концентрированных по NaОH, чем диафрагменные щелока, растворов щелочи, для хлорирования которых может утилизироваться хлор, содержащий инерты.
Электрощелока хлорного электролиза могут смешиваться с хлор-газом не полностью, а частично. При этом часть электрощелоков диафрагменного электролиза, не направленная на хлорирование, отводится для использования в санитарных колоннах, а эквивалентная часть электролитического хлора может быть использована для синтеза соляной кислоты.
Направление электрощелоков из диафрагменных электролизеров в санитарные колонны, а электролитического хлор-газа на получение соляной кислоты решает проблему автономного хлоратного производства, так как поставка щелочи и кислоты со стороны уже не будет требоваться. Доля хлорида натрия, перерабатываемая в хлорных электролизерах, определяется тем, будут ли полученные продукты использоваться только для получения в результате их взаимодействия хлорид-хлоратных щелоков, после смешения с маточником со стадии кристаллизации на бездиафрагменный электролиз, или электрощелока хлорных электролизеров будут использоваться только для подщелачивания, а электролитический хлор - для синтеза хлорной кислоты для подкисления в схеме хлоратного электролиза, или часть продуктов будет использоваться в одном направлении, а часть в другом.
Преимуществами предложенного способа являются:
1) снижение энергетических затрат за счет проведения начальной стадии электролиза с большим выходом по току и при меньшем напряжении, чем в обычном хлоратном электролизе: выход по току 92-94% и напряжение 3,2 В в хлорном электролизе против 85-90% и 3,4 В и выше соответственно в хлоратном;
2) возможность получения одновременно с основным продуктом - хлоратом натрия - щелочных растворов, необходимых по технологической схеме для подщелачивания и орошения санитарных колонн;
3) возможность использования хлора, получаемого в хлорных электролизерах, для получения на месте соляной кислоты для подкисления хлоратного электролиза.
1) снижение энергетических затрат за счет проведения начальной стадии электролиза с большим выходом по току и при меньшем напряжении, чем в обычном хлоратном электролизе: выход по току 92-94% и напряжение 3,2 В в хлорном электролизе против 85-90% и 3,4 В и выше соответственно в хлоратном;
2) возможность получения одновременно с основным продуктом - хлоратом натрия - щелочных растворов, необходимых по технологической схеме для подщелачивания и орошения санитарных колонн;
3) возможность использования хлора, получаемого в хлорных электролизерах, для получения на месте соляной кислоты для подкисления хлоратного электролиза.
Пример
В опытном электролизере ведут хлорный диафрагменный электролиз раствора хлорида натрия концентрации 300 г/л на окисно-рутениевых анодах при плотности тока 1000 А/м2 и температуре 90oC. Полученные электролитические щелока, содержащие 140 г/л NaOH и 175 г/л NaCl, смешивают с анодным хлор-газом и получают хлорид-хлоратный раствор состава 270 г/л NaCl и 50 г/л NaClO3. Этот раствор подают далее на бездиафрагменный хлоратный электролиз, проводимый в каскаде из 4 электролизеров с окисно-рутениевыми анодами при плотности тока 1000 А/м2 и температуре 80oC с получением конечного раствора следующего состава: 105 г/л NaCl и 390 г/л NaClO3.
В опытном электролизере ведут хлорный диафрагменный электролиз раствора хлорида натрия концентрации 300 г/л на окисно-рутениевых анодах при плотности тока 1000 А/м2 и температуре 90oC. Полученные электролитические щелока, содержащие 140 г/л NaOH и 175 г/л NaCl, смешивают с анодным хлор-газом и получают хлорид-хлоратный раствор состава 270 г/л NaCl и 50 г/л NaClO3. Этот раствор подают далее на бездиафрагменный хлоратный электролиз, проводимый в каскаде из 4 электролизеров с окисно-рутениевыми анодами при плотности тока 1000 А/м2 и температуре 80oC с получением конечного раствора следующего состава: 105 г/л NaCl и 390 г/л NaClO3.
Таким образом, из одного 1 л исходного хлоридного раствора нарабатывается с учетом 10% уменьшения объема раствора за счет уноса паров воды с электролизными газами и испарения 355 г хлората натрия, из которых 50 г (14,1%) получилось после смешения продуктов хлорного диафрагменного электролиза, а 305 (85,9%) наработано в процессе хлоратного электролиза.
Напряжение на хлорном электролизере было 3,3 В при выходе по току 93%.
Среднее напряжение на хлоратном электролизере составило 3,4 В при выходе по току 85%.
Удельный расход электроэнергии W (кВт•ч/т), вычисленный по данным эксперимента по формуле
W = 1000•E/m•BT,
где E - напряжение на ячейке (B);
m - электрохимический эквивалент (г/А•ч);
BT - выход по току в долях единицы,
составил для хлорного электролиза 2517 кВт•ч/т, а для хлоратного - 5996 кВт•ч/т, что с учетом доли хлората, выработанного в результате смешения продуктов хлорного электролиза, дает 5404,9 кВт•ч/т.
W = 1000•E/m•BT,
где E - напряжение на ячейке (B);
m - электрохимический эквивалент (г/А•ч);
BT - выход по току в долях единицы,
составил для хлорного электролиза 2517 кВт•ч/т, а для хлоратного - 5996 кВт•ч/т, что с учетом доли хлората, выработанного в результате смешения продуктов хлорного электролиза, дает 5404,9 кВт•ч/т.
Расход электроэнергии без применения хлорного электролизера составил на этой же установке 6150 кВт•ч/т.
Таким образом, снижение энергетических затрат составило 12,1%.
Claims (2)
1. Способ получения хлората натрия путем электролиза раствора хлорида натрия с последующей выпаркой хлорид-хлоратных растворов и кристаллизацией хлората натрия с возвратом маточника стадии кристаллизации в процесс, отличающийся тем, что сначала электролиз раствора хлорида натрия осуществляют в хлорных диафрагменных электролизерах с получением щелочно-хлоридных растворов и электролитического хлор-газа, которые смешивают с получением хлорид-хлоратного раствора и направляют после смешения с маточником стадии кристаллизации на бездиафрагменный электролиз.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукты диафрагменного электролиза отводят частично для получения из хлор-газа соляной кислоты для подкисления хлоратного электролиза и использования хлоридно-щелочных растворов для орошения санитарных колонн.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99124694/12A RU2154125C1 (ru) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | Способ получения хлората натрия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99124694/12A RU2154125C1 (ru) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | Способ получения хлората натрия |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2154125C1 true RU2154125C1 (ru) | 2000-08-10 |
Family
ID=20227317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99124694/12A RU2154125C1 (ru) | 1999-11-24 | 1999-11-24 | Способ получения хлората натрия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2154125C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8034227B2 (en) | 2005-06-30 | 2011-10-11 | Akzo Nobel N.V. | Chemical process |
CN115142076A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-10-04 | 浙江红狮环保股份有限公司 | 一种铝灰制备氯酸钠的技术 |
-
1999
- 1999-11-24 RU RU99124694/12A patent/RU2154125C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
US 4702805 A,. 27.10.1987. * |
ЯКИМЕНКО Л.М., СЕРЫШЕВ Т.А. Электрохимический синтез неорганических соединений. - М.: Химия, 1984, с. 35 - 70. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8034227B2 (en) | 2005-06-30 | 2011-10-11 | Akzo Nobel N.V. | Chemical process |
CN115142076A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-10-04 | 浙江红狮环保股份有限公司 | 一种铝灰制备氯酸钠的技术 |
CN115142076B (zh) * | 2022-07-28 | 2024-02-20 | 浙江红狮环保股份有限公司 | 一种铝灰制备氯酸钠的技术 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU651359B2 (en) | Chlorine dioxide generation from chloric acid | |
US4456510A (en) | Process for manufacturing chlorine dioxide | |
US5198080A (en) | Electrochemical processing of aqueous solutions | |
US3539486A (en) | Method of electrolytically producing alkaline chlorates | |
US5122240A (en) | Electrochemical processing of aqueous solutions | |
CZ284465B6 (cs) | Způsob výroby oxidu chloričitého | |
CA1074726A (en) | Method of producing chlorine dioxide from hydrogen chloride | |
CA2121628C (en) | Process for the production of alkali metal chlorate | |
US4294815A (en) | Process of producing chlorine dioxide and, if desired, chlorine | |
RU2154125C1 (ru) | Способ получения хлората натрия | |
US5851374A (en) | Process for production of chlorine dioxide | |
EP0532535B1 (en) | Electrochemical production of acid chlorate solutions | |
JPH06158373A (ja) | アルカリ金属塩素酸塩の製造方法および装置 | |
US4159929A (en) | Chemical and electro-chemical process for production of alkali metal chlorates | |
US3442778A (en) | Preparation of chemicals for kraft pulping and bleaching and apparatus therefor | |
RU1836493C (ru) | Способ получени диоксида хлора | |
CA2116427C (en) | Acidity control in chlorine dioxide manufacture | |
RU2005102827A (ru) | Способ получения хлората щелочного металла | |
KR830000185B1 (ko) | 과산화염소의 제조 방법 | |
CA2018507C (en) | Electrochemical processing of aqueous solutions | |
RU2236485C1 (ru) | Способ получения диоксида хлора | |
RU2057821C1 (ru) | Способ получения раствора гипохлорита щелочного металла и электролизер для его осуществления | |
US3464901A (en) | Production of chlorates | |
RU2125120C1 (ru) | Способ проведения электролиза водного раствора соли | |
RU2361966C2 (ru) | Способ проведения электролиза водного раствора соли |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20041125 |