книги / Справочник по производству хлора, каустической соды и основных хлорпродуктов

Глава II

СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ХЛОРА, КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ

ИОСНОВНЫХ х л о р п р о д у к т о в

Внастоящее время химические методы производства хлора и каустической соды практически полностью вытеснены электрохи­ мическими методами — электролизом с диафрагмой и с ртутным катодом.

При производстве хлора и каустической соды по методу элек­ тролиза с диафрагмой в качестве исходного сырья могут быть ис­ пользованы как твердая соль, так и естественные или искусствен­ ные рассолы, образующиеся в результате подземного растворения соли. Каустическую соду получают в виде электролитических ще­ локов, содержащих 100— 140 г/л NaOH и около 190 г/л NaCl. Для получения товарной каустической соды эти щелока необходимо упаривать. В процессе выпарки около 50% NaCl, поступившего на электролиз, выделяется в виде твердой, так называемой обратной, соли. Товарная каустическая сода обычно загрязнена хлоридом натрия и другими примесями.

Обратную соль можно растворить, и в виде рассола возвратить в производственный цикл или использовать в виде твердой соли для электролиза с ртутным катодом или других целей.

В производстве хлора методом электролиза с ртутным катодом для донасыщения анолита необходима твердая соль. В последнее время для ее получения часто упаривают очищенный рассол. При использовании такой соли уменьшается количество примесей, вно­ симых солью в производственный цикл, благодаря чему облегчает­ ся очистка циркулирующего анолита.

Для поддержания необходимой чистоты часть циркулирующего рассола отводят из рассольного цикла на очистку.

При кооперировании цехов электролиза, работающих по обоим методам, обратная соль после выпарки электролитических щело­ ков, полученных в электролизерах с диафрагмой, используется для донасыщения циркулирующего анолита, который подается в элек­ тролизеры с ртутным катодом.

Методом электролиза с ртутным катодом получают сразу кон­ центрированную щелочь высокой чистоты, поэтому отпадает не­ обходимость упаривания щелоков.

Если вместо каустической соды необходимо получать едкое кали, ведут электролиз водных растворов хлористого калия в элек­

23

тролизерах с диафрагмой или с ртутным катодом в зависимости от того, какой чистоты продукт требуется получить.

В зависимости от используемого сырья и инженерного оформле­ ния стадий производственного процесса могут применяться разные схемы производства хлора и каустической соды по обоим методам. В хлорной промышленности осуществляются различные варианты технологических схем приготовления и очистки рассола, первичной переработки продуктов электролиза — хлора, водорода, электро­ литических щелоков.

В данном разделе приведены принципиальные схемы производ­ ства хлора и каустической соды по обоим методам электролиза и комбинированный вариант схемы, который применяют при исполь­ зовании рассолов, получаемых подземным растворением. Кроме того, рассмотрены принципиальные технологические схемы основ­ ных стадий производства хлора и каустической соды: приготовле­ ния и очистки рассола, электролиза, охлаждения, сушки и компри­ мирования хлора и водорода, выпаривания электролитической ще­ лочи и растворов поваренной соли, вывода сульфата натрия из производственного цикла, сжижения хлора, получения синтетиче­ ской соляной кислоты и концентрированного хлористого водорода отпариванием его из соляной кислоты. Приведена также принци­ пиальная технологическая схема получения хлора электролизом соляной кислоты.

В производстве основных хлорнеорганических продуктов — окислительно-отбеливающих веществ, кислородных соединений хлора и хлоридов элементарных веществ — применяются различ­ ные варианты методов производства и технологических схем в за­ висимости от требований к конечному продукту, применяемого сырья и других условий.

Ниже приводятся только наиболее распространенные техноло­ гические схемы производства основных хлорнеорганических про­ дуктов. Приведены также примерные расходные коэффициенты на сырье и энергетические ресурсы в производстве рассматриваемых продуктов. В зависимости от качества используемого сырья и осо­ бенностей технологической схемы и применяемого оборудования фактические расходные коэффициенты могут отличаться от приве­ денных ниже величин.

1.ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ХЛОРА

ИКАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ

По схемам, показанным на рис. II-1—П-З, для производства хлора и каустической соды используется рассол, получаемый под­ земным выщелачиванием соли.

В случае использования твердой соли вместо ее подземного растворения в производстве хлора по методу электролиза с диа­ фрагмой должны быть предусмотрены склад соли и отделение ее растворения.

24

При использовании твердой природной соли в производстве хлора и каустической соды по методу электролиза с ртутным като­ дом изменяется схема очистки рассола. Весь анолит после его донасыщения твердой солью должен подвергаться очистке от при­ месей кальция, магния и сульфатов.

получать ее в виде 42—50%-ных растворов, поэтому показанные на схемах цеха плавки каустической соды имеются далеко не на всех хлорных заводах. Большинство заводов вырабатывают кау­ стическую соду в жидком виде.

Осушка водорода, получаемого при электролизе обоими мето­ дами, производится в случае необходимости.

5

Рис. II-2. Принципиальная схема производства хлора и каустической соды методом электролиза с ртутным катодом.

II-1. Примерные расходные коэффициенты на производство хлора

икаустической соды по методам электролиза с диафрагмой

иртутным катодом

*В случае применения металлических анодом.

**Без затрат тепла на выпарку рассола для получения чистой соли.

2. РАСТВОРЕНИЕ СОЛИ И ОЧИСТКА РАССОЛА

Схема подземного растворения поваренной соли методом гид-

временной очисткой рассола. Однако такое сочетание требует по­ вышенного расхода химикатов на очистку и применяется в прак­ тике хлорной промышленности лишь в ограниченном масштабе.

При использовании складов-растворителей по типу, показанно­ му на рис. II-5, часто применяется гидравлическая размывка соли из вагонов, что резко сокращает трудовые затраты.

Кроме показанного на рис. 11-5 склада-растворителя, растворе­ ние твердой соли часто производится в цилиндрических аппара­ тах — растворителях. Соль загружается со склада в растворитель механическим способом. Вода, циркулирующая через слой соли в растворителе, насыщается солыо.

28

Сырой рассол поступает на очистку из установки подземного растворения соли или из отделения растворения (если в производ­ стве используют твердую соль). В хлорной промышленности при-

Рис. 11-4. Схема подземного растворения соли методом гндровруба:

Рис. 11-5. Склад и схема растворения поваренной соли для приготовления рас­

рассола; примерная технологическая схема очистки рассола по

этому методу показана на рис. 11-6. Очистка рассола известково­ содовым методом применяется только на заводах, где производст­

очистки рассола. В настоящее время периодические методы освет­ ления рассола заменяются непрерывными. Вместо карбонизации обратного рассола для очистки сырого рассола часто используют

29

кальцинированную соду. Применяются различные типы осветли­ телей н фильтров рассола. Начато внедрение флокулянтов, уско­ ряющих процесс осветления.

В ряде случаев для повышения концентрации NaCl в рассоле перед подачей на электролиз его донасыщают чистой солью (рис. 11-7).

электролизе.

Ранее широко применялась очистка рассола от сульфатов с по­ мощью солей бария. В настоящее время на отечественных заводах осуществляется вывод сульфата из рассольного цикла в виде кри­ сталлического сульфата или его концентрированных растворов иа стадии выпарки электролитических щелоков или в процессе упа­ ривания растворов поваренной соли при получении кристалличе­ ской соли для допасыщения электролита (рис. 11-8).

30