ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Развитие методов производства хлора из "Производство водорода кислорода хлора и щелочей" Промышленное получение хлора началось в 1785 г. окислением соляной кислоты оксидом Мп (IV) (метод Вельдона) позже — кислородом в присутствии катализатора (метод Дикона). [c.152] С развитием хлорной промышленности производство каустической соды химическими способами непрерывно сокращалось и в настоящее время оно составляет не более 5—7% общей мировой выработки каустической соды. [c.153] Потребность мирового хозяйства в хлоре и хлоропродуктах возрастает скорее, чем в каустической соде, поэтому высказывались опасения в накоплении ее избытков при дальнейшем развитии производства хлора. Однако это не наблюдается, по-видимому, в связи с возникновением новых областей применения каустической соды взамен других щелочей. [c.153] Практически одновременно были разработаны и параллельно развивались два электрохимических метода производства хлора электролиз с твердым катодом и пористой диафрагмой и электролиз с ртутным катодом. Электрохимические методы производства оказались весьма экономичными и удобными и быстро вытеснили применявшиеся ранее химические способы получения хлора. [c.153] В процессе электролиза обоими способами на аноде получают концентрированный хлор. При электролизе с ртутным катодом хлор может быть загрязнен примесями водорода в большей степени, нежели в процессе с твердым катодом. [c.153] Электролизом с твердым катодом и диафрагмой непосредственно в электролизере получают смешанный раствор гидроксида и хлорида натрия в мольном отношении около 1 1. Упариванием этого раствора (электролитические щелока) получают товарную каустическую соду, содержащую от 2 до 3,5% Na l, сульфаты и карбонаты натрия, а также другие примеси, вносимые с рассолом. [c.153] Электролизом с ртутным катодом в электролизере получают амальгаму щелочного металла, при разложении которой образуются концентрированные растворы чистых щелочей (NaOH или КОН). Возможность производства каустической соды или едкого кали высокой чистоты, отвечающих требованиям, предъявляемым к реактивам, является основным преимуществом метода с ртутным катодом. Так, например, для производства вискозы и для других отраслей промышленности, нуждающихся в очень чистой каустической соде, пока нет полноценной замены продукту, полученному электролизом с ртутным катодом. [c.153] В последние годы возник и усиленно совершенствуется новый метод электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов с селективными ионообменными мембранами (ИОМ). Этот метод позволяет получать каустическую соду высокой степени чистоты без применения ртути. [c.153] Расчеты показывают, что в других географических и экономических условиях производство хлора и каустической соды методом электролиза с ртутным катодом может быть более экономичным, чем методом с диафрагмой, как по удельным капиталовложениям, так и по себестоимости продукции. [c.154] В основных капиталистических странах Западной Европы и в Японии до начала 70-х годов использовали преимущественно метод электролиза с ртутным катодом. Его доля в общем производстве хлора достигла в Японии, ФРГ и Италии 85—96%, а во Франции, Англии и Канаде 60—70%. В СССР и США доля метода с ртутным катодом составляла 30% [16, 17]. [c.154] В последние годы во многих странах ужесточились требования к содержанию ртути в производственных выбросах в воздушный и водные бассейны. В связи с этим особое внимание было обращено на загрязнение окружающей среды ртутью при производстве хлора по способу с ртутным катодом. Это потребовало новых дополнительных затрат на реконструкцию производства и создание установок по очистке от ртути газовых и жидкостных выбросов и привело к постепенному изменению соотношения методов в пользу способа с диафрагмой [8, 18]. Резко сократилось число вновь строящихся установок, которые будут использовать метод с ртутным катодом во многих случаях наблюдается переход на действующих заводах от метода с ртутным катодом к способу с диафрагмой [19, 20]. [c.154] в Японии была намечена полная замена производства с ртутным катодом диафрагменным методом к 1978 г., однако эти планы были реализованы только частично [18, 21, 22]. В последние годы предполагают заменить метод электролиза с ртутным катодом электролизом с ионообменными мембранами. [c.154] Длительное время электролиз растворов хлоридов щелочных металлов с ионообменными мембранами (ИОМ) не находил промышленного применения, главным образом из-за отсутствия достаточно селективных и коррозионно-стойких мембран [23—26]. Положение изменилось в последние годы, когда были разработаны мембраны типа Нафион и другие более усовершенствованные мембраны, а также успешно заменены графитовые аноды на малоизнашивающиеся титановые аноды с активным покрытием из смеси оксидов рутения и титана. Исследования процесса электролиза растворов хлоридов щелочных металлов с ИОМ в последние годы привели к строительству сначала полупромышленных [27, 28], а затем и промышленных установок [29, 30] в ряде случаев взамен производства с ртутным катодом [31]. [c.155] Метод электролиза с ИОМ в настоящее время находится на границе широкого промышленного освоения. Полное его освоение позволит удовлетворить нужды большого числа потребителей чистой каустической соды. Однако для наиболее квалифицированных потребителей каустической соды высокой чистоты еще длительное время этот продукт будет производиться методом электролиза с ртутным катодом. [c.155] В связи с сокращением производства хлора способом с ртуД ным катодом вновь возник интерес к проблеме очистки каустической соды, получаемой электролизом с твердым катодом и проточной диафрагмой. Из различных способов очистки промышленное использование получил метод экстракции примесей из щелочного раствора жидким аммиаком в сочетании с электролитическим удалением примесей металлов на пористом катоде [32]. Очищенная таким образом сода по качеству приближается к полученной электролизом с ртутным катодом. [c.155] Потребность народного хозяйства в чистых щелочах зависит от структуры потребления этих продуктов в каждой стране. По данным [8, 18, 35] потребность в чистой каустической соде в различных странах составляет 15—25% от общего его потребления. По-видимому, эти цифры должны определять нижний уровень производства методом с ртутным катодом в общем производстве хлора и каустической соды в каждой из стран. [c.155] В настоящее время доля химических методов в производстве хлора за рубежом составляет 1%. Проводится разработка комплексного производства азотных удобрений, кальцинированной соды и хлора на основе азотной кислоты и хлорида калия или натрия с использованием высокопроизводительной аппаратуры. Если будут преодолены трудности технологического и особенно аппаратурного оформления процесса, а также решены проблемы подбора коррозионностойких материалов, этот процесс может стать серьезным конкурентом электрохимическому методу производства хлора. Однако в перспективе до 1990 г. производство хлора в нашей стране и во всем мире базируется на использовании электрохимических методов его производства. [c.156] Значительные количества хлора образуются в качестве побочного продукта при производстве щелочных и щелочноземельных металлов электролизом расплавов их хлоридов. Наибольшее значение из них имеет производство магния и натрия, значительно меньше — производство кальция, лития и др. Но эти источники получения хлора целиком зависят от потребности в соответствующих металлах. В течение последних лет доля указанных производств в общей мировой выработке хлора колеблется в пределах 2-3%. [c.156] Разрабатывался электролиз расплавленных хлоридов натрия с движущимся свинцовым катодом для производства хлора с одновременным получением металлического натрия, его оксидов или гидроксида [40, 41]. [c.156] В литературе указывалась высокая эффективность метода по сравнению с электролизом с ртутным катодом, однако при детальной разработке оказалось, что предлагаемый способ производства хлора и каустической соды не может конкурировать с используемыми в настоящее время методами электролиза водных растворов хлоридов, и может быть экономичным лишь при условии успешного решения ряда технических вопросов для крупного производства металлического натрия. [c.156] Вернуться к основной статье