2. Джерела сировини для електрохімічного отримання хлору, їдкого натру і водню
Сировиною для електролізу служить хлорид натрію у вигляді кам'яної солі, самоосадочной солі або підземного розсолу.Підготовка сировини до електролізу включає операції розчинення (при використанні твердої солі), очищення розсолу від механічних домішок і видалення іонів кальцію і магнію.
Механічні домішки видаляють відстоюванням розсолу з наступним фільтруванням осаду, а іони кальцію і магнію, які негативно впливають на процес електролізу, обробкою розсолу розчином карбонату натрію або вапняним молоком:
Сас l + Na 2 CO 3 → СаСО 3 + 2 NaCl
з наступною нейтралізацією надлишкової лужності соляною кислотою. Осад карбонатів кальцію і магнію видаляють фільтруванням.
Отриманий розсіл повинен мати концентрацію солі 310-315 р. / л, щоб забезпечити, можливо, більш низький потенціал розряду іонів при електролізі. Також існують допустимі межі вмісту іонів кальцію і магнію.
Розсіл, що надходить на електроліз, представляє багатокомпонентну систему, в якій містяться іони натрію, хлору, гідроксонію-катіон і гідроксид-аніон. Послідовність їх розряду і утворюються продукти визначаються відповідно до «правилом розряду» величиною їх потенціалів розряду, які залежать від умов електролізу і, дуже суттєво, від матеріалу катода. Розрізняють два варіанти технологічного процесу електролізу водного розчину хлориду натрію: електроліз із твердим катодом залізним (діафрагмовий метод) і електроліз з рідким ртутним катодом.
Аноди електролізерів в обох випадках виготовляють з однакових матеріалів: штучного графіту, просоченого для зменшення зносу льняним маслом, або з титану, покритого шаром оксидів рутенію і титану. Аноди другого типу дозволяють вести електроліз при високій щільності струму і більш низькому напрузі. Такі умови знижують витрату електроенергії на 10-12%. Тому оксидно-рутенієвому аноди витісняють графітові: ними оснащено в даний час до 70% всіх установок електролізу.
3. Сучасні промислові способи отримання хлору та їдкого натру
Технічний електроліз водних розчинів може здійснюватися без виділення металів або з їх виділенням на катоді. Серед електрохімічних процесів розкладання водних розчинів без виділення металів найбільшого поширення набув електроліз водних розчинів хлориду натрію.
Електроліз водних розчинів хлориду натрію. При електролізі водних розчинів хлориду натрію отримують хлор, водень і їдкий натр (каустична сода).
Хлор - при атмосферному тиску і звичайній температурі газ жовто-зеленого кольору із задушливим запахом. при атмосферному тиску температура кипіння хлору -33,6 ° С, температура замерзання 102 ° С. Хлор розчиняється у воді, органічних розчинниках і володіє високою хімічною активністю.
Хлор споживається передусім хімічною промисловістю для виробництва різних органічних хлорпохідних, що йдуть для отримання пластичних мас, синтетичних каучуків, хімічних волокон, розчинників, інсектицидів і т.п. В даний час більше 60% світового виробництва хлору використовується для органічного синтезу. Крім цього хлор використовують для виробництва соляної кислоти, хлорного вапна, хлоратов та інших продуктів. Значні кількості хлору йдуть у металургію для хлорування при переробці поліметалевих руд, вилучення золота з руд, а також його використовують в нафтопереробній промисловості, в сільському господарстві, в медицині та санітарії, для знешкодження питної та стічних вод, в піротехніці і ряді інших областей народного господарства . В результаті розвитку сфер використання хлору, головним чином завдяки успіхам органічного синтезу, світове виробництво хлору становить понад 20 млн. т / рік.
Їдкий натр, або каустична сода, - кристалічна непрозоре речовина, добре розчинна у воді, що має при атмосферному тиску температуру плавлення 328 ° С. У промисловості випускається твердий їдкий натр та його водні розчини. Їдкий натр широко використовується в багатьох галузях промисловості - целюлозно-паперової, хімічних волокон, нафтопереробної, органічного синтезу, миловарної, лакофарбової та низці інших.
Водень - газ, температура кипіння якого при атмосферному тиску -252,8 ° С. Водень використовують для синтезу найважливіших неорганічних і органічних продуктів: аміаку, метанолу та інших спиртів, для гідрогенізації жирів, твердих і рідких палив, очищення нафтопродуктів і ін