Самостійна робота – 24
Виробництво хлору, водню та їдкого натру
Сировина для виробництва хлору, водню та їдкого натру
Для виробництва хлору, водню та їдкого натру використовують водні розчини хлориду натрію (NaCl).
Чистий хлорид натрію - безбарвна кристалічна речовина густиною 2160 кг/м, яка добре розчиняється у воді.
У природі хлорид натрію міститься в соляних озерах, у вигляді підземних розсолів, а також у твердому стані.
Способи отримання хлору, водню та їдкого натру
Хлор, водень та їдкий натр отримують електролізом водних розчинів хлориду натрію. Електроліз проводять в електролізерах. Основними складовими електролізерів є ванна, електроди, діафрагма чи мембрана.
Катоди виготовляють із заліза або ртуті; аноди - з графіту. Залежно від вибору електролізера є три способи виробництва хлору, водню та їдкого натру: діафрагмовий, ртутний і мембранний. Діафрагмовий спосіб отримання хлору, водню та їдкого натру
Електролізер розділено на дві частини діафрагмою - анодну і катодну. В катодній частині встановлюється катод, в анодній - анод. В анодний простір ванни подають розчин хлориду натрію.
Під час проходження постійного електричного струму через водний розчин NaCl на катоді утворюється водень, у катодному просторі - їдкий натр (NaOH, а на аноді виділяється хлор.
Таким чином, у процесі електролізу водних розчинів хлориду натрію отримують хлор і водень у вигляді газів та їдкий натр у вигляді розчину.
Ртутний спосіб отримання хлору, водню та їдкого натру.
Для отримання дуже чистого їдкого натру використовують ртутний спосіб. У ході ртутного способу катод виготовляють із ртуті (Hg).
На аноді утворюється хлор, на ртутному катоді сполука - NamHg, що називається амальгама. Амальгама з електролізерної ванни надходить до розкладача, де взаємодіє з водою. Внаслідок взаємодії з водою утворюються їдкий натр, водень і ртуть.
Водень і їдкий натр випускають із ванни і подають на перероблення, а потім до споживача. Ртуть повертається знову в електролізер.
Мембранний спосіб отримання хлору, водню та їдкого натру.
При цьому способі використовують електролізер, в якому анод і катод відділені один від одного «глухою стіною» - іонообмінною мембраною. Жодна молекула газу або рідини не може проникнути крізь неї - мембрана налаштована тільки на іони. При створенні навколо мембрани електричного поля вона зразу починає працювати: відкриє прохід іонам натрію, а іони хлору затримує.
Внаслідок цього хлор виділяється на аноді, водень - на катоді, у розчині залишається їдкий натр, який концентрують і відправляють до споживача. Отримана продукція є дуже чистою.
Технологічна система виробництва хлору, водню та їдкого натру
Вона складається з п'яти елементів.
Елемент 1. Утворення хлориду натрію. Хлорид натрію розчиняють у воді у ванні.
Елемент 2. Очищення хлориду натрію. Отриманий розчин в очиснику очищають від іонів кальцію та магнію. Для цього до водного розчину NaCl додають соду та вапно. Внаслідок взаємодії домішки осідають на дно.
Елемент 3. Нейтралізація лугу. Розчин NaCl через фільтр надходить до ванни для нейтралізації лугу.
Елемент 4. Нагрівання розчину лугу. Очищений розчин переходить до теплообмінників, де нагрівається до температури 90°С.
Елемент 5. Проходження електролізу. Розчин лугу подається до електролізерів для проходження електролізу. Унаслідок реакцій, які протікають в електролізерах, їдкий натр збирається у збирачах, звідки надходить на концентрування.
Хлор збирають у збирачі, звідки подають на охолодження та висушування. Водень без очищення направляють споживачам.
Схема технологічної системи виробництва хлору, водню та їдкого натру.
Н20 Сода, вапно
