Способ электролиза

Способ электролиза

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАН И Е

ИЗОЬЕЕтЕНИЯ

К. ПАТЕНТУ н11 467511

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимый от патента (51) М. Кл. В Olk 3/00

С Olb 7/06

С Olb 25/30 (22) Заявлено 12.05.71 (21) 1650585/23-26 (32) Приоритет 15.05.70 (31) 7017742 (33) Франция

Опубликовано 15.04.75. Бюллетень № 14

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (53) УДК 621.357.12 (088.8) Дата опубликования описания 18.07.75 (72) Авторы изобретения

Иностранцы жан-Луи Бютр и Франсуа Пьерро (Франция) Иностранная фирма

«Прожиль» (Франция) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗА методом, подают в катодное пространство электролизера в виде концентрированного раствора. Продукты, образующиеся при электролизе и в результате химического разложения

5 щелочи фосфорной кислотой, непрерывно удаляются из электролизера.

Катионообменную мембрану выполняют из полимеров, обладающих хорошей стойкостью к хлору и щелочным агентам, в частности из

10 числа исчерпывающе фторированных полимеров. Использование пористого анода с активным покрытием на стороне, противоположной от мембраны, предотвращает контакт хлора с диафрагмой и позволяет получать хлор вы15 сокой чистоты.

Анод выполняют из металлического перфорированного листа с мельчайшими отверстиями. В качестве материала используют титан, тантал, цирконий, ниобий или их сплавы. Од20 на сторона анода имеет активное покрытие из платины, иридия, палладия, рутения, осмия, родня, их сплавов или их окисей. Металлический катод также может быть перфорированным.

25 На чертеже показана технологическая схема для реализации описываемого способа.

Рассол, содержащий рециркулируемую соль и некоторое количество свежей соли, непре1

Изобретение относится к технологии одновременного получения хлора, водорода и фосфатов щелочных металлов путем электролиза с использованием катионообменной мембраныы.

Известен способ электролиза двух растворов различного состава, разделенных в электролизере катионообменной диафрагмой и циркулирующих в индивидуальных контурах, с одновременным получением на аноде хлора из хлорида щелочного металла, подаваемого в анодное пространство электролизера, на катоде водорода и карбоната щелочного металла, получаемого в катодном пространстве электролизера химическим разложением щелочи, образующейся при электролизе, бикарбонатом, подаваемым принудительно в католит.

Для получения концентрированных растворов фосфатов щелочных металлов предлагается химическое разложение щелочи в катодном пространстве электролизера вести раствором фосфорной кислоты или первичного фосфата щелочного металла и электролиз осуществлять с использованием пористого анода, имеющего активное покрытие на стороне, противоположной от диафрагмы.

Фосфорную кислоту, получаемую, например, при обработке природных фосфатов мокрым,а Е „

@ткт н т I Îбттбпиотека йЫ тВ

467511

304

0,3

1,5

0,4

Хлористый натрий

Карбонат натрия

Сульфат натрия

Са +

Mg2+

Параллельно при помощи насоса в катодное пространство электролизера подают техническую фосфорную кислоту, получаемую при обработке природного фосфата мокрым способом и содержащую (в г/л):

Р205

Н2$04

$102

MgO и СаО

А1205 и Fe205

Cr

310

0,5

0,15

0,15

После 1000 ч работы электролизера его режим следующий:

Температура электролизе- 60 — 65 ра, С

Плотность тока на мембрй- 0,13 не, Л/см

Напряжение на электроли- Менее 4 зере, В

Степень рециркуляции ано- 90 .лита, %

Загрязненность анолита

Меньше

10 частей фосфора на 105 рывно подают в электролизер 1 в пространство между катионообменной мембраной 2 ч пористым анодом 3. Хлор вместе с неразложившимся при электролизе хлоридом щелочного металла удаляется из электролизера.

Рассол после обесхлоривания в аппаратах

4 и 5 и донасыщения в аппарате 6 рецнркулируют на электролиз. Фосфорная кислота непрерывно поступает в катодное пространство электролизера, в котором находится никелевый перфорированный катод 7. Благодаря циркуляции водород, концентрированный раствор фосфатов щелочных металлов и осадок фосфатов металлов с низкой валентностью непрерывно удаляется из электролизера в аппарат 8 для обезгаживания. Осадок фосфатов металлов с низкой валентностью отфильтровывают на фильтре 9. Фосфаты щелочных металлов получают в виде концентрированного раствора.

П,р и м е р 1. В электролизер, работающий при нагрузке 5А и плотности тока 0,12 Л/см2мембраны, снабженный перфорированным никелевым катодом и перфорированным титановым анодом, покрытым платиной только с одной стороны, а также мембраной из политетрафторэтилена с сульфогруппами, вводят в условиях непрерывной циркуляции между анодом и мембраной промышленный рассол следующего состава (в г/л):

Полученные продукты содержат: газообразная смесь из анодного пространства (в %):

Хлор 99

5 СО2 0,5

02 0,5

Н2 Менее 0,02; газообразная смесь из катодного пространства чистый Н2, 10 жидкая смесь, выходящая из того же пространства после фильтрования, 270 г/л Р205, соотношение между натрием и фосфором

1,66, что соответствует продукту, применяемому для триполифосфата натрия;

15 СаО и MgO 0,12 г на 100 r Р205, МаС! менее 0,5% в Р205.

П р и мер 2. В электролизер, описываемый в примере 1, вводят в анодное пространство между анодом и мембраной промышленный

20 рассол того же состава, что и в примере 1.

В катодное пространство подают чистую фос форную кислоту, содержащую 240 г/л Р205.

После 1000 ч работы электролизера его режим следующий:

25 Температура электролизе- 60 ра, С

Плотность тока на мембране, А/см2

Степень рециркуляции ано- 75 лита, %

0,13

Содержание примесей в ано- Менее лите 10 частей фосфора на 10

35 При этом получают первичный фосфат натрия однородного качества, содержащий

220 г/л Р205 с соотношением между натрием и фосфором, равным 1,25, и менее 0,2% (по весу) хлористого натрия. Водород, поступаю40 щий из катодного пространства электролизера, является чистым.

Газы, выделяющиеся в анодном пространстве, имеют следующий состав (в %):

Хлор 99

45 СО, 0,5

02 0,5

Н2 Менее 0,02

Пример 3. В электролизер, описываемый в примере 1, при использовании того же промышленного рассола в катодное пространство вводят раствор первичного фосфата натрия, содержащий 240 г/л Р205. При этом получают фосфаты натрия с соотношением между натрием и фосфором, равным 1,66, и содержанием Р205 210 г/л.

Средний состав газов идентичен приведенному в примере 2.

Характеристики работы электролизера сле60 дующие:

Температура, С 60

Напряжение на электролизере, В Менее 4

Степень рециркуляции

65 анолита, 70

467511

Пример 4. В анодное пространство того же электролизера под давлением непрерывно подают раствор хлористого калия с концентрацией 340 г/л; техническую фосфорную кислоту вводят в катодное пространство (концентрация кислоты 300 г/л PqOq). При этом получают фосфат калия с соотношением между калием и фосфором, равным 1, в виде водного раствора с концентрацией 280 г/л. Образующиеся газы имеют тот же состав, что и в примере 1.

Характеристики работы электролизера следующие:

Температура, С 60

Напряжение на электролизере, В Менее 4

Пример 5. В тот же электролизер в анодное пространство подают чистый непрерывно насыщаемый раствор хлористого натрия.

Концентрацию анолита поддерживают близкой к 310 г/л NaC1. В катодное пространство вводят чистую фосфорную кислоту, содержащую 300 г/л Р О .

Характеристики работы электролизера следующие:

Температура, С

Напряжение на электролизере, В Менее 4

При этом получают фосфат с соотношением между натрием и фосфором, равным 1,66, содержащий 300 г/л Р О . Степень чистоты продуктов идентична степени чистоты, приведенной в,предыдущих примерах.

Предмет изобретения

Способ электролиза двух растворов различного состава, разделенных в электролизере катионообменной диафрагмой и циркулирующих в индивидуальных контурах, с одновременным получением на аноде хлора из хлорида щелочного металла, подаваемого в анодное пространство электролизера, на катоде водорода и соединения щелочного металла, получаемого в катодном пространстве электролизера химическим разложением щелочи, образующейся при элвктролизе, отл и ч а ю2О шийся тем, что, с целью получения концентрированных растворов фосфатов щелочных металлов, химическое разложение щелочи в катодном пространстве электролизера ведут раствором фосфорной кислоты или пер25 вичного фосфата щелочного металла, электролиз ведут с использованием пористого анода, имеющего активное покрытие на стороне, противоположной от диафрагмы.

467511

m1îð аСоставитель Ф. Львович

Техред Е. Подурушина

Гедактор Н. Корченко

Корректор Н. Аук

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1672/19 Изд. Мв 1359 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5