Электросинтез хлорной кислоты (стр. 4 из 4)
Известно, что используются в основном монополярные ящичные электролизеры с платино-титановыми анодами и графитовыми катодами. При применении электролизеров без диафрагмы выделяющийся на катоде водород загрязняется хлором и кислородом в количествах, превышающих взрывобезопасные пределы. В этом случае газы в электролизере следует разбавлять инертными газами.
При использовании электролизеров с диафрагмой их конструкция усложняется, а напряжение на электролизере возрастает. Однако вследствие разделения анодного и катодного пространств получаемые водород и хлор достаточно чистые и могут быть использованы; облегчаются создание безопасных условий работы и защита окружающей среды от вредных газовых выбросов.
Рис. 8 Хлоратный электролизер Ангела:
1 — графитовые аноды; 2 — катоды; 3 — катодная рама;
4 — корпус электролизера; 5 — крышка.
Сообщается о применении для получения хлорной кислоты электролизеров фильтр-прессного типа с биполярным включением электродов. Рамы электролизера, изготовленные из поливинилхлорида, снабжены диафрагмой из сетки, выполненной из полимерных материалов. Аноды покрыты платиновой фольгой, катоды — серебряные. Электролизер на нагрузку 5 кА работал при плотности тока 2,5 кА/м и напряжении на ячейке 4,4 В; выход по току составил около 60%.
Предложено также получать хлорную кислоту анодным окислением водных растворов хлоратов в трехкамерном электролизере (рис. 9)с двумя ионообменными мембранами. При применении платиновых или платино-титановых анодов в анодном пространстве можно получить достаточно чистую 2 н. кислоту, а в катодном пространстве — раствор щелочи. При этом в качестве катода можно использовать обычную сталь.
Хотя хлорная кислота, полученная электрохимическим окислением растворов НС1 или С12 в НС104, используется для производства различных перхлоратов, часто с успехом применяется также и обратный процесс — получение хлорной кислоты из перхлоратов щелочных или щелочноземельных металлов. В этом случае исходным сырьем обычно служит перхлорат натрия, получаемый электрохимическим окислением хлората натрия. Иногда перхлорат
 |
натрия переводят в перхлораты калия, бария или других металлов обменным разложением.
Рис.8. Трехкамерный электролизер:
/ — анодная камера; 2 — пористая диафрагма, 3 — центральная камера; 4 — катионообменная мембрана; 5 — катодная камера; 6 — катод;анод; 8, 9 — соответственно катодная и анодная шины.
Один из первых промышленных методов получения хлорной кислоты был основан на реакции между перхлоратом калия и серной кислотой
КС1O4 + H2S04 = НС104 + KHS04 (3)
Хлорную кислоту отгоняли дистилляцией в вакууме. При этом в случае применения достаточно концентрированной серной кислоты получали хлорную кислоту высокой концентрации, близкую к безводной. Реализация этого процесса в промышленности связана со сложностью аппаратурного оформления, ограниченностью материалов, пригодных для работы в среде хлорной и серной кислот, и необходимостью проведения отгонки хлорной кислоты в вакууме. Поэтому применение процесса целесообразно только для получения безводной хлорной кислоты. Для получения водных растворов хлорной кислоты предложено взаимодействие перхлората калия с кремнефтористоводородной кислотой в водном растворе
КС104 + HsiF6 = НС104+ KsiF6 (4)
При этом помимо растворов хлорной кислоты получают осадок плохо растворимого кремнефторида калия. После фильтрования осадка разбавленные растворы хлорной кислоты можно подвергать концентрированию и затем возгонке в виде азеотропной кислоты концентрацией около 72%. Однако получаемые осадки кремнефторида калия плохо фильтруются, что затрудняет практическое использование этого метода.
Для получения безводной хлорной кислоты, помимо указанного взаимодействия солей хлорной кислоты с сильными неорганическими кислотами, применяют перегонку в вакууме смеси технической, примерно 70%-ной хлорной кислоты с трех—четырехкратным по объему количеством дымящейся серной кислоты.
Предложен непрерывный процесс получения безводной хлорной кислоты обезвоживанием азеотропа олеумом с вакуумной отгонкой. Схема такой установки показана на рис. 10. На рисунке изображена лабораторная установка, однако по такому же принципу может быть создана и более крупная установка. В самом аппарате всегда находится небольшое количество подвергаемой обработке смеси кислот, что уменьшает опасность, связанную с возможными взрывами. При смешении кислот требуется охлаждение смесителя во избежание перегрева и возможного термического разложения хлорной кислоты.
 |
Рис. 10. Схема установки для получения безводной хлорной кислоты:
1 — труба из кварцевого стекла или пирекса;
2 — электрообогрев; з — капельная воронка;
4 — приемник отработанной смеси кислот;
5 — трубка для отвода паров хлорной кислоты;
6 — приемник-конденсатор безводной хлорной кислоты.
7. ПД – ПОРТРЕТ ЭХО.
1998 год 9Л248П Пат. 2086706 Россия, МКИ6 с 25В1/22, 1/26. Алиев З.М. Дагестан. университет им. Ленина №94018915/25 Заявл 25.5.94. Опубл. 10.8.97 Бюл №22
Способ получения хлорной кислоты путем электрохимического окисления CL2 на платиновом аноде в растворе 0.1 М HCL и 4М хлорной кислоты при температуре 00 и анодной плотности тока 0.4-0.7 А/см2 отличается тем, что процесс ведут в без диафрагменном электролизере с графитовым катодом с последовательным насыщением раствора CL2 под давлением 0.3-0.6МПа и О2 под давлением 4-5МПа при катодной плотности тока 8-10мА-см2.
1998год 15Л215П. Система электролизеров фильтр-прессного типа.Elektrolyserellenanordnung in Filterpressenbauart: Заявка 4325705. Германия, МКИ6 с 25 В13/001. Kreuter Walter, Linde AG.№ 4325705.4; Заявл. 30.7.93; Опубл .2.2.95.
Предложена система электролизеров фильтр – прессного типа, состоящая из большого числа последовательно соединенных электролизеров с анодным и катодным пространствами , разделенными диафрагмами. Электролизеры отделены друг от друга непроницаемыми перегородками из листового материала, образующими биполярные Э. Данные перегородки изготовленные из Ni, образуют также жесткую конструкцию с перфорированными и волнистыми перегордками, изготовленными из этого же металла. Конструкция данной системы электролизеров отличается прочностью. Приведена и описана схема системы Ф. Л. Чернович.
8. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.
1.Л. М. Якименко, Г. А. Серышев. “Электрохимический синтез неорганических.” М. “Химия” 1984 г.
2. Л. М. Якименко, “Справочник по производству хлора, каустической соды и основных хлорпродуктов.” М. “Химия” ,1974 г.
3. Л. М. Якименко, М.И.Пасманик. “Справочник по производству хлора, каустической соды и основных хлорпродуктов.” Изд. 2-е, пер. и доп. М.,. “Химия” 1976 г.
4. “Справочник по электрохимии” Под ред. А. М. Сухотина.-Л.: Химия, 1981 г.
5. М. Я. Фиошин, В. В. Павлов. “Электролиз в неорганической химии.” М. 1976 г