ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролитические хлорные ванны из "Общая химическая технология Том 1" В настоящее время эксплуатируется большое число ванн различных систем, устройство которых непрерывно совершенствуется. [c.574] Во всех ваннах, работающих по диафрагменному методу с графитовыми или графитированными анодами и железными катодами, на аноде всегда выделяются хлор и примеси 1) кислорода, выделившегося в результате разряда ионов 0Н 2) воздуха, засосанного через неплотности коммуникации 3) двуокиси углерода, получившейся в результате взаимодействия кислорода с углеродом анода, и 4) водорода, частично проникшего из катодного пространства через поры диафрагмы. [c.574] На катоде всегда выделяется водород с примесью воздуха, а в растворе образуется едкая щелочь, остается неразложившаяся поваренная соль и присутствуют небольшие количества хлорноватистокислых и хлорноватокислых солей. [c.574] В ваннах с ртутным катодом щелочь не загрязнена хлорноватистокислыми и хлорноватокислыми солями, так как устранена возможность взаимодействия анодных продуктов электролиза с катодными (стр. 570). [c.574] Для достижения минимального расхода электроэнергии в электролите должно содержаться 305—310 г/л Na l температура электролита в ваннах поддерживается обычно в пределах 60—75°, а в отдельных конструкциях и до 90°. Графитовые аноды располагаются чаше всего вертикально сечение их обычно прямоугольное. Катоды, как правило, имеют форму железных сеток или перфорированных (дырчатых) железных листов. Применение железа в качестве катода объясняется тем, что перенапряжение для выделения водорода на нем сравнительно невелико. [c.574] В качестве диафрагмы в большинстве промышленных ванн применяется асбестовый картон. Современные ванны работают с проточным электролитом, протекающим от анода к катоду. Для уменьшения утечки электричества раствор поваренной соли вводят в ванны через специальные прерыватели струй. Через подобные же прерыватели осуществляется и вывод из ванн щелока. Корпуса большинства современных ванн изготовляются из стали, зачастую в комбинации с асбоцементными или керамическими деталями. [c.574] Ванны для электролиза располагают сериями. Отдельные ванны включаются в серию последовательно. Число ванн, соединяемых последовательно, зависит от напряжения на клеммах генератора постоянного тока. Рабочее напряжение в сети электролиза обычно поддерживается в 240 в. При таком напряжении число ванн, последовательно включенных в серию, доходит до 70. Серия располагается в два ряда. В последние годы освоена работа ванн для получения хлора при напряжении в сети постоянного тока в 600—800 в, которое, повидимому, сравнительно легко может быть повышено до 1000 в. Столь высокое напряжение в сети позволяет значительно упростить электрооборудование хлорных заводов, но одновременно требует не только увеличения числа ванн в сериях, но и специальных приемов изоляции ванн и трубопроводов, обеспечиваюш,их безопасность работы. [c.575] Подводка тока к ваннам осушествляется шинами или гибкими кабелями, изготовленными из алюминия, с омедненными контактами. Во избежание утечки электричества в землю, ванны устанавливают на фарфоровых или стеклянных изоляторах. [c.575] Каждая ванна оборудована трубопроводами для подачи раствора. хлористого натрия и отвода хлора, водорода и едкого натра. Трубопроводы для отвода хлора керамические, остальные трубопроводы — стальные. В большинстве случаев в анодном и катодном пространствах ванн поддерживается небольшой вакуум (несколько миллиметров водяного столба). Чтобы воздух не проникал внутрь ванн (во избежание образования гремучей смеси, разбавления газа и т. п.), все стыки тщательно замазывают замазкой, стойкой по отношению к хлору и способной выдерживать температуру до 90°. [c.575] Работы по рационализации конструкций ванн для электролиза поваренной соли ведут преимущественно в направлении снижения расхода электроэнергии на единицу продукции путем сближения электродов и максимального развития их поверхности, увеличения производительности ванн за счет повышения температуры электролита, уменьшения площади, занимаемой ванной, и т. п. [c.575] Ванны с вертикальной диафрагмой. В настоящее время наиболее распространены ванны с вертикально расположенными диафрагмами и анодами. [c.575] Прототипом всех систем ванн с вертикальными диафрагмами является ванна с цементной диафрагмой, впервые пущенная в эксплуатацию в 1890 г. Работа на этой ванне проводилась с неподвижным электролитом с накоплением щелочи). На аноде выделялся хлор, а на катоде образовывались щелочь и водород. Анодное пространство отделялось от катодного пористой цементной перегородкой — диафрагмой. По мере прохождения электролиза возрастало содержание щелочи в католите при одновременном падении содержания Na l как в катодном, так и в анодном пространствах. [c.575] Из ванн с вертикальным расположением анодов и асбестовой диафрагмы в настоящее время значительное распространение как в СССР, так и за рубежом получили цилиндрические ванны. [c.576] Электрический ток подводится к анодной шине при помощи медных пауков 7. Второй конец паука прикреплен к катодной шине 3 второй ванны, благодаря чему осуществляется последовательное включение ванн, в цепь. [c.577] Концентрированный раствор Na l (305—310 г/л) непрерывно поступает в ванну через автоматический стеклянный питатель 8, поддерживающий постоянный уровень раствора в ванне. Газообразный хлор отводится из анодного пространства в общий керамический коллектор и далее направляется на осушку от влаги. Водород из катодного пространства отводится в коллектор водорода. Образующаяся в катодном пространстве щелочь вместе с частью неразложенной поваренной соли непрерывно вытекает из ванны в сборник разбавленного щелока, откуда поступает на выпаривание. [c.577] Рабочее напряжение на ванне доходит до 3,8 в, выход по току 92—95%, концентрация хлора 95—96%, в электролитическом щелоке содеря ится 100—ПО г/л NaOH. Расход электроэнергии около 3000 квт-ч на 1 т 100%-ного хлора. [c.577] Для увеличения нагрузки описанная выше цилиндрическая ванна была в дальнейшем реконструирована путем установки второго дополнительного внутреннего катода. Внутренний катод расположен концентрически по отношению к внешнему катоду. Благодаря тому что аноды расположены между катодами, работают обе поверхности анодов. Это позволяет значительно увеличить на них нагрузку при сохранении того же напряжения и той же плотности тока. [c.577] В описанных ваннах выход по энергии составляет менее 50% даже в том случае, если ванны питают горячим раствором хлористого натрия. Это объясняется большой потерей тепла, уносимого газами и жидкими продуктами электролиза, а также теплоотдачей аппаратуры в окружающую среду. [c.577] В ванне с осажденной диафрагмой удалось повысить использование энергии до 66%. Это достигнуто, во-первых, повышением температуры электролита до 85—92° и снижением потерь тепла за счет теплоотдачи в окружающую среду и, во-вторых, снижением плотности тока на катоде (плотность тока почти в два раза меньше, чем в цилиндрической ванне). Одновременно достигнуто дальнейшее сокращение площади пола, занимаемой ванной. [c.577] Схема вапны с осажденной диафрагмой показана на рис. 258. Ванна состоит из бетонного прямоугольного днища 1, крышки 2 и катодной рамы 3. Через днище пропущен медный или стальной стержень 4 (анодная шина), служащий для питания ванны электрическим tokoim. На дне ванны установлены параллельно в 30 рядов графитовые аноды 5. Каждый ряд состоит из трех пластин размером 680 X 240 X 30 мм. Стержень 4 и аноды залиты слоем свинца 6, что обеспечивает хороший электрический контакт между ними. Для предохранения свинца от действия кислого анолита поверхность его покрыта двойным слоем из цемента и смолы. На смонтированном таким образом дне установлена прямоугольная катодная рама 3, сделанная из швеллерной балки. К раме приварена в виде параллельных карманов толстая железная сетка. К катодной раме болтами присоединяется питающая электрическим током катодная шина (на схеме е показано). Катодную раму устанавливают таким образом, чтобы ряды графитовых анодов помещались как раз в промежутках между катодными карманами. Сверху на катодную раму укладывают крышку ванны. Дно ванны, катод и крышку прочно стягивают болтами 8. [c.577] Вернуться к основной статье