Химия

 


 

Производство

Сырье и энергия
Сера и серная кислота
Связанный азот
Удобрения и химикаты
Силикаты
Кислоты щелочи хлор
Металлы
Алюминий
Чугун и сталь
Полупроводники
Топливо
Органический синтез
Синтетические соединения



Яндекс.Метрика

Соляная кислота, едкие щелочи, хлор и хлорная известь

Основным производственным методом получения хлористого водорода в настоящее время является синтез его из хлора и водорода. На отдельных предприятиях до сих пор еще сохранился старый сульфатный метод производства хлористого водорода с использованием поваренной соли и серной кислоты. Этот метод имеет особое значение для стран, не имеющих собственных месторождений сульфата натрия, который является ценным химическим сырьем.
В последние годы ввиду бурного развития производства пластмасс все большее количество хлористого водорода поставляет химическая промышленность. Хлористый водород получается при гидролизе хлорорганических соединений и при хлорировании. Получаемая соляная кислота, называемая абгазной, занимает все больший удельный вес в общем производстве хлористого водорода.
Хлорная промышленность СССР имеет практически неисчерпаемую сырьевую базу. Запасы поваренной соли только по 100 месторождениям категории промышленного использования составляют 2,5 млрд. т.

ЭЛЕКТРОЛИЗ ХЛОРИСТОГО НАТРИЯ
Общая характеристика электрохимических производств
Работа электрохимических производств основана на свойстве электрического тока производить электролиз — разрядку ионов при пропускании его через растворы или расплавы веществ. При этом на аноде происходит окисление, а на катоде — восстановление ионов. По сравнению с химическим окислением-восстановлением электрохимическое окисление-восстановление выгодно отличается следующими особенностями:
1) в процессе химического окисления-восстановления часто образуются побочные вещества, отделение которых от основного
получаемого продукта осуществить труднее, чем при соответствующем электрохимическом процессе;
2) некоторые ионы химическим путем окислить или восстановить не представляется возможным. Например, ион фтора ввиду большого окислительного потенциала можно окислить только электрохимическим путем, так как при соответствующем напряжении на электродах при электролизе можно создавать любые потенциалы.
Практически наибольшее значение имеет электролиз водных растворов.
При электролизе приходится учитывать напряжение разложения, выход по току и по энергии, а также стоимость исходных веществ, затраты на устройство электролизеров и их обслуживание.
В идеальных (равновесных) условиях напряжение на электродах, необходимое для проведения электролиза, определяется как разность потенциалов разряда на обоих электродах. Равновесным электродным потенциалом на отдельном электроде называется величина потенциала, возникшего при опускании электрода в раствор соответствующей соли; она определяется уравнением:
где Е0 — нормальный электродный потенциал металла;
R — газовая постоянная;
Т — абсолютная температура раствора;
п — валентность иона металла;
F — число Фарадея;
с — концентрация раствора в молях на литр.
На практике напряжение, необходимое для выделения веществ при электролизе — так называемое напряжение разложения, — значительно больше вычисленного, так как приложенное напряжение должно еще преодолеть сопротивление электролита и напряжение поляризации — э. д. с. гальванического элемента всегда образующегося из продуктов электролиза.
Сила тока I во время электролиза определяется следующим выражением:
где £ — внешняя электродвижущая сила;
е — электродвижущая сила поляризации;
R — сопротивление внешней цепи;
г — сопротивление электролига.
Теоретически порядок выделения веществ на электродах определяется значением их равновесных потенциалов.
Практически на порядок выделения веществ оказывает большое влияние так называемое перенапряжение — разность между действительным потенциалом разряда иона на электроде и равновесным электродным потенциалом. Перенапряжение определяется химической природой электрода и физическим состоянием его поверхности. Особенно велико перенапряжение водорода на таких металлах, как цинк, железо и никель, что позволяет выделять эти металлы электролизом в присутствии ионов водорода. В то же время при электролизе солей титана, ниобия, ванадия и некоторых других металлы выделяются только в виде тончайшей пленки, так как в дальнейшем на них происходит разряд ионов водорода, обусловленный небольшой величиной перенапряжения.
Электролизом водных растворов в настоящее время получают фтор, хлор, водород, хром, марганец, щелочи, хлораты, перхлораты, перманганат, перекисные соединения (перекись водорода, персульфаты) и некоторые другие вещества. Электролиз находит применение и для очистки (рафинирования) некоторых металлов, например меди, свинца, серебра, золота и других малоактивных металлов.
При получении активных металлов (лития, натрия, калия и т. п.) и металлов, на которых перенапряжение водорода имеет небольшое значение (тантал, бериллий и т. п.), применяют электролиз расплавленных сред, который принципиально не отличается от электролиза водных растворов.
Особенностями процесса электролиза расплавов являются высокие температуры электролита, доходящие иногда до 1000°, и повышенный расход электроэнергии, расходуемый как на поддержание электролита в расплавленном состоянии, так и на устранение различных вторичных процессов на электродах. В большинстве случаев металлы, выделившиеся на электродах, в той или иной степени растворяются в расплавленном электролите, диффундируют к аноду и вступают в реакцию с веществами, выделяющимися на аноде. Например, кальций в катодном пространстве дает с хлоридом кальция, который диффундирует к аноду и дает с хлором снова хлорид кальция. Это приводит к большому расходу энергии.
Важнейшими техническими показателями электролитического способа получения веществ является выход по току и степень использования электрической энергии.
Выходом по току называется процентное отношение веса полученного вещества к тому количеству его, которое должно выделиться теоретически. Выход по току, как правило, 100% не достигает. Особенно низок он при электролизе расплавов, составляя обычно 70—90%.
Степень использования электрической энергии или выход по энергии определяется как отношение электрической энергии, теоретически необходимой для проведения данного процесса, к действительно затраченной при электролизе.



Меню раздела

Электрохимическое производство хлора и щелочей
Производство синтетической соляной кислоты
Производство хлорной извести


 

© 2011 Химическая промышленность
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.