Реферат: Электросинтез хлорной кислоты - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Электросинтез хлорной кислоты

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 2279 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

26 МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНО ЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра ТЭП РЕФЕРАТ по ОЭХТ на тему : “ Электросинтез хлорной кислоты” Принял : Андреев И . Н. Выполнила студентка гр . 67-31 Кушмна Г.Ш. Казань – 2002 Содержание 1. Первоначальное получение хлорной кислоты. 2. Обл асти применения. 3. Свойства хлорной кислоты. 4. Производство хлорной кислоты . Реакции на электродах и условия электролиза. 5. Технологическая схема производства хлорной кислоты. 6. Конструкции электролизеров . 7. ПД – портрет ЭХО. 8. Список использов анной литературы. 1 . ПЕРВОНАЧАЛЬНОЕ ПОЛУЧЕНИЕ ХЛОРНОЙ КИСЛОТЫ . Первое сообщение о синтезе хлорной кислоты содержится в статье Стадиона , который в 1816 г . получил её путем перегонки продукта , образующегося при осторожном плавлении хлората калия в смеси с концентрированной серной кислотой . Стадион внес важный вклад в исследование хлорной кислоты не только как первооткрыватель , но и как исследователь , впервые получивший её электролизом раствора двуокиси хлора. Хлорная кислота была получена в 1835 г . Берцели усом при электролизе соляной кислоты , а позже – при электролизе водного раствора двуокиси хлора и взаимодействием перхлората калия с серной кислотой. В первой половине XIX в . были выделены и изучены перхлораты многих металлов . Электрохимическое производств о этих солей было запатентовано Карльсоном в 1890 г. Первое промышленное производство перхлоратов было создано в Швеции в 1893 г . по электрохимическому методу . В начале XX в . было организовано промышленное производство перхлоратов во Франции , Швейцарии , СШ А и Германии , однако масштаб производства был невелик и мировая выработка перхлоратов до первой мировой войны не превышала 2000 — 3000 т /год Во время первой мировой войны производство перхлоратов получило интенсивное развитие в связи с применением этих соле й для производства взрывчатых веществ . Мировое производство перхлоратов возросло до 50 тыс . т в год . После окончания войны производство перхлоратов резко сократилось и получило новое развитие только в годы второй мировой войны. 2.ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ. Об ласти применения хлорной кислоты и ее солей довольно разнообразны . Хлорная кислота используется для получения различных перхлоратов , для разрушения органических веществ , как добавка в электролит в гальванотехнике , применяется в качестве реагента в аналити ч еской химии , при электрополировании металлов , как катализатор в процессах гидролиза и этерификации. Помимо перечисленных выше основных потребителей , хлорная кислота и ее соли применяются в небольших количествах в самых разнообразных отраслях народного хозя йства : они широко используются в аналитической химии (например , при количественном определении калия в виде малорастворимого перхлората калия ), в фотографии в качестве сенсибилизирующих добавок , как сильные осушающие средства и для других целей . Хлорная к и слота как сильный окислитель используется для окисления и разрушения органических веществ (влажное сожжение ), для окисления руд ; ее применяют также в качестве растворителя , среды для неводного титрования , для разрушения протеинов при биологических анализа х , как добавка к электролиту в гальванотехнике и при электролитической обработке металлов. В последние годы интенсивно развивается и техника производства перхлоратов и хлорной кислоты . Стали широко применяться новые электродные материалы и электроды , соверш енствуется технология на всех стадиях процесса . В настоящее время производство хлорной кислоты и перхлоратов организовано практически только по электрохимическому методу. 3.СВОЙСТВА ХЛОРНОЙ КИСЛОТЫ. Хлорная кислота — Н С LO 4 — одна из наиболее сильных неоргани ческих кислот . Безводная хлорная кислота представляет собой бесцветную подвижную жидкость плотностью 1768 кг /м 3 при 20 °С , сильно дымящую во влажной атмосфере . Вязкость хлорной кислоты при 20 °С равна 0,795 10 -3 Па - °С , т . е . меньше вязкости воды. Безводна я хлорная кислота плавится при температуре около — 102 °С , кипит с разложением при 110°С . Теплота ее образования из элементов 36,1 кДж /моль , плавления 6,93, испарения 43,6 кДж /моль и теплота разбавления в 800 частях воды 88,5 кДж /моль. С водой хлорная кисло та образует ряд гидратов : Т пл ., 0 С Т пл ., 0 С HCLO 4 0.25H 2 O - 73.1 HCLO 4 3H 2 O -40.2 HCLO 4 H 2 O 49.905 HCLO 4 3.5H 2 O -45.6 HCLO 4 2H 2 O -20.65 HCLO 4 4H 2 O -57.8 HCLO 4 2.5H 2 O -32.1 Диаграмма плавкости системы вода — хлорная кислота приведена на рис. 1 В т абл. 1 приведена плотность водных растворов хлорной кислоты при различной температуре. Водные растворы хлорной кислоты обладают хорошей электропроводимостью и используются как электролиты для проведения некоторых электрохимических процессов , в частности , д ля получения хлорной кислоты. В табл. 2 приведено удельное электрическое сопротивление водных растворов хлорной кислоты при различной температуре. Температура кипения растворов хлорной кислоты различной концентрации при давлении 2,4 кПа составляет : Концент рация НС LO 4 , масс .% 100 94,8 92,0 84,8 79,8 70,5 Температура кипения , °С 16,0 24,8 35 70 92 107 Безводная хлорная кислота весьма реакционно-способна , при соприкосновении со многими легкоокисляющимися органическими веществами она взрывается . Безводная хл орная кислота — сильный окислитель . Элементарный фосфор и сера окисляются хлорной кислотой до фосфорной и серной кислоты . Иод окисляется хлорной кислотой ; бром , хлор , а также НВг и НС L не взаимодействуют с нею даже при нагревании. Таблица 1. Плотность водн ых растворов хлорной кислоты в интервале от — 25 до 75 °С (в г /см 3 ) Концентрация , % Температура , °С - 25 0 15 20 30 50 70 10 — 1,0637 1,0597 1,0579 1,0539 1,0437 1,023 20 — 1,1356 1,1279 1,1252 1,2000 1,1075 1,096 30 1,2312 1,2168 1,2067 1,2033 1,1965 1,1821 1,160 40 1,3308 1,3111 1,2991 1,2947 1,2866 1,2703 1,251 50 1,4528 1,4255 1,4103 1,4049 1,3944 1,3752 1,350 60 1,5908 1,5580 1,5386 1,5327 1,5218 1,4994 1,470 70 1,7306 1,6987 1,6736 — — 1,6344 1,617 80 — — — — — 1,7540 1,727 90 — — — — — 1,7720 1,738 95 — — — 1,8043 — 1,7515 1,704 100 — 1,8077 — 1,7676 — — 1,7098 — Таблица 2. Удельное электрическое сопротивление водных растворов хлорной кислоты (в Ом-м -10 2 ) Температура , °С Концентрация Н ClO 4 масс. % 10 20 30 40 50 60 70 50 2,207 1.272 1,028 1,001 1,154 1,540 2,401 40 2,428 1. 397 1.132 1.106 1.286 1,725 2,704 30 2.71 5 1,562 1,262 1,240 1,452 1,961 3,084 20 3,100 1776 1.436 1,414 1,670 2,275 3,575 10 3,628 2,072 1,665 1.647 1.964 2,705 4,227 0 4,420 2.488 1,992 1.968 2.376 3,320 5,129 — 10 — 3.102 2.464 2.436 2.982 4,242 6,418 — 20 — — 3,176 3.133 3.919 5,742 — — 30 — — — 4,250 5.505 8,402 11,59 — 40 — — — 6.21 844 13.82 — — 50 — — — 10,41 — 27,10 — Хлорная кислота при хранении при комнатной температуре медленно разлагает ся , что обнаруживается по потемнению жидкости вследствие окрашивания ее продуктами разложения . Такая кислота опасна при хранении , так как может самопроизвольно взрываться . Поэтому обычно безводную хлорную кислоту не хранят , а стараются готовить непосредст в енно перед ее использованием. Стабильность хлорной кислоты может быть повышена добавками ингибиторов . В качестве ингибиторов могут служить , в частности , органические соединения , содержащие трихлорметильную группу . Наиболее эффективными ингибиторами являютс я трихлоруксусная кислота и тетрахлорид углерода. Рис. 1. Диаграмма плавкости системы НС LO 4 — Н 2 O . Все работы , связанные с использованием хлорной кислоты и ее солей , требуют большой осторо жности . При наличии примесей в хлорной кислоте возможен самопроизвольный распад кислоты со взрывом. Попадание хлорной кислоты на кожные покровы приводит к болезненным химическим ожогам. Хранить и перевозить хлорную кислоту разрешается только в виде водного раствора с концентрацией не более 70% Н С LO 4 . В случае необходимости применения безводной или концентри рованной хлорной кислоты , последнюю готовят непосредственно перед использованием . Срок хранения концентрированной кис лоты крайне ограничен , особенно пр и потемнении жидкости из-за окрашивания ее продуктами разложения. 4. ПРОИЗВОДСТВО ХЛОРНОЙ КИСЛОТЫ .РЕАКЦИИ НА ЭЛЕКТРОДАХ И УСЛОВИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА. При электролизе водных растворов соляной кислоты на аноде возможно выделение элементарного хлора или кислорода, а на электродах с высоким анодным потенциалом — также образование высших кислородных соединений хлора — хлорной кислоты . В зависимости от условий проведения процесса и прежде всего от концентрации ионов С 1 - , температуры и применяемого анодного материала , скорости этих трех процессов могут очень сильно изменяться. При электролизе концентрированной соляной кислоты на анодах всех видов , стойких в этих условиях , происходит выделение элементарного хлора с выходом по току , близким к 100%. По мере снижения концен трации соляной кислоты выход хлора по току уменьшается за счет увеличения скорости выделения кислорода на аноде , а при применении графитовых анодов и за счет окисления графита . Образование хлорной кислоты наблюдается только в сильно разбавленных растворах НС 1. При электролизе 1 н . раствора на платиновых анодах соляная кислота расходуется практически нацело на получение хлора , а образование хлорной кислоты идет в очень малой степени . При снижении концентрации соляной кислоты до 0,1 н . примерно 50% НС 1 расход уется на образование хлорной кислоты и 50% — на получение газообразного хлора. Окисление ионов хлора до хлорной кислоты протекает при высоком положительном потенциале 2,8 — 3,0 В . На графитовом аноде в водных растворах хлоридов невозможно достичь такого поте нциала , поэтому на этих анодах образование хлорной кислоты не наблюдается даже в сильно разбавленных растворах. УСЛОВИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА. Процесс электрохимического синтеза хлорной кислоты на аноде описывается следующим суммарным уравнением : НС L + 4Н 2 О – 8 e - -- НС LO 4 + 8 H + (1) На катоде происходит выделение водорода. В процессе электролиза растворов хлороводородной кислоты на аноде возможно образование хлора , кислорода и хлорной кислоты . В зависимости от условий проведения электролиза , таких как концентра ция ионов хлорида , температура и применяемый анодный материал , скорость образования этих трех веществ в значительной степени может изменяться . Образование хлорной кислоты наблюдается только в разбавленных растворах хлороводородной кислоты. Для получения хл орной кислоты необходимо применять аноды , на которых можно добиться высокого перенапряжения для процессов , конкурирующих с окислением хлор-иона до иона С 10 4 - т.е . для процессов выделения хлора и кислорода . В рассматриваемом случае это достигается на платин овых или платино-титановых анодах при низкой концентрации хлор-ионов и низкой температуре электролиза . При этом , естественно , получают хлорную кислоту низкой концентрации . Из-за малой электропроводности электролита напряжение на ячейке и расход электроэне р гии велики. При электролизе 0,5 н . раствора соляной кислоты получена хлорная кислота концентрацией до 20 г /л . При невысокой плотности тока и температуре 18 °С напряжение на ячейке составляло 8 В , а расход электроэнергии около 47кВт.ч /кг 100%-ной хлорной ки слоты . Недостатки такого способа заключаются в большом расходе электроэнергии и низкой концентрации получаемой хлорной кислоты. Для снижения удельного электрического сопротивления электролита и соответственно потерь напряжения в электролите электролизу под вергают разбавленные растворы соляной кислоты в растворах сильных электролитов . Наиболее удобно вести процесс окисления иона С 1 - до С LO 4 - в растворах хлористого водорода или хлора в концентрированной 4 — 6 н . хлорной кислоте . При этом возможна организация неп рерывной подачи хлористого водорода , соляной кислоты или хлора в электролит и отвода части электролита в виде концентрированной хлорной кислоты для окончательной переработки ее в готовую продукцию . Протекание процесса электролиза зависит от потенциала ано да , концентрации хлорной и соляной кислот в электролите , температуры электролиза и плотности тока . При изменении концентрации НС 1 в электролите при прочих равных условиях изменяется как плотность суммарного тока , так и плотность парциальных токов , расходу емых на образование С LO 4 - и другие процессы , протекающие одновременно на аноде . На рис. 2 показана зависимость плотности общего и парциальных токов получения С LO 4 - и С L 2 от концентрации соляной кислоты в электролите при проведении электролиза при температу ре — 20 °С . С повышением температуры электролиза резкое увеличение плотности тока выделения С L 2 и снижение плотности тока образования С LO 4 - наступает при более низкой концентрации НС 1 в электролите. Концентрация Н С L ,кмоль /м 3 Концентрация Н С L ,кмоль /м 3 Рис. 2 . Зависимость выхода по току различных продуктов электролиза от концентрации хлороводородной кислоты в 4 н . растворе хлорной кислоты при температуре — 20 °С : 1 — Н С LO 4 ; 2 — С 1 2 ; 3 — О 2 Рис . 3 . Зависимость плотности тока , расходуемой на образование С LO 4 и С L 2 , а также общей плотности тока от концентрации НС L в электролите (4 н . раствор Н С LO 4 ) при температуре — 20°С : 1 — общий ток ; 2 — ток на образование С LO 4 -; 3 — ток на выделение С L 2 С из менением концентрации НС 1 в электролите меняется соотношение парциальных токов , расходуемых на образование С LO 4 - и выделение С L 2 и O 2 . На рис. 3 приведена зависимость выхода по току продуктов электролиза от концентрации соляной кислоты в электролите . Данны е получены при 20 °С в 4 н . НС LO 4 на платиновых анодах с потенциалом 2,8 В Наиболее высокие значения выходов хлорной кислоты по току получены для соляной кислоты концентрацией 0,8 — 2 н . При снижении концентрации соляной кислоты ниже 0,8 н . выход НС LO 4 по т оку уменьшается за счет увеличения выхода кислорода по току . При повышении концентрации НС 1 более 2 н . возрастает расход тока на выделение хлора , и выход по току хлорной кислоты также резко снижается . Оптимальная концентрация соляной кислоты в электролите увеличивается при снижении температуры электролиза и зависит от концентрации хлорной кислоты в электролите. Процесс анодного окисления соляной кислоты в хлорную сильно зависит от температуры . На рис. 4 приведена зависимость выхода по току продуктов электро лиза от температуры раствора при содержании в электролите 4 н . НС LO 4 и 1 н . НС 1 и значении потенциала анода 2,8 — 3,0 В . С понижением температуры выход хлорной кислоты по току возрастает , а хлора и кислорода соответственно снижается. Содержание примесей в хл орной кислоте зависит от чистоты исходной соляной кислоты и применения достаточно стойких к коррозии конструкционных материалов для изготовления электролизеров , трубопроводов и аппаратуры . В отбираемой из электролизера хлорной кислоте содержится значитель н ое количество ионов хлора . Для получения товарной кислоты необходима ее очистка от ионов хлора , которую осуществляют электрохимическим способом , т.е . возможно более полным окислением ионов хлора до хлорной кислоты . Однако при этом по мере снижения концент р ации ионов хлора выход хлорной кислоты по току снижается и приближается к нулю при достаточно полной очистке раствора от примесей соляной кислоты . С увеличением степени очистки хлорной кислоты от ионов хлора снижается общий выход по току , возрастают расхо д электрической энергии и скорость коррозии платиновых анодов. Температура. , °С Рис. 4. Зависимость выхода по току различных продуктов электролиза 1 н . раствора НС 1 в 4 н . НС LO 4 от температ уры : 1 — НС LO 4 ; 2 — С 1 2 ; 3 — O 2 , При очень высоких требованиях к чистоте хлорной кислоты последнюю можно дополнительно очищать от примесей НС 1 отгонкой или отдувкой соляной кислоты инертным газом . Для очистки хлорной кислоты , получаемой из электролизеров продук ционной стадии , от соляной кислоты можно применять также ректификацию . При этом отпадают трудности , связанные с электрохимической очисткой , и достигается более высокий суммарный выход хлорной кислоты по току . Хлористый водород , отгоняемый из хлорной кисло т ы при ректификации , можно вновь возвратить на стадию продукционного электролиза. Хлорную кислоту можно получать также анодным окислением хлора , растворенного в электролите — в 4 — 6 н . растворе хлорной кислоты . При электролизе таких растворов на платиновых анодах и серебряных катодах электролизеры , рассчитанные на нагрузку 3,5 кА при плотности тока 2 кА /м 2 и температуре О °С , работали при напряжении 4 В . Процесс описывается суммарным выражением С L 2 + 8Н 2 0 — 2 НС LO 4 + 7 Н 2 (2) По этому методу может быть п олучена очень чистая кислота , поскольку со стороны не вводятся никакие загрязняющие примеси . Часть электролита отбирают и после перегонки получают 60 — 70%-ную товарную кислоту. Для электрохимического получения хлорной кислоты применяют электролизеры с плати новыми или платино-титановыми анодами . Вследствие очень высокой коррозионной активности смесей хлорной и соляной кислоты в качестве катода часто применяют графит . Графитовые катоды легко выдерживают остановки , связанные со снятием катодной поляризации . Из вестно , что при анодной поляризации платины в не сильно разбавленных растворах соляной кислоты при потенциалах отрицательнее 1,1 — 1,2 В (против н . в . э ) происходит анодное растворение платины с выходом по току , близким к 100%. В этих условиях скорость раств орения платины увеличивается с ростом потенциала , кислотности раствора и температуры . При потенциале платины (в анодную сторону ) выше 1,1 — 1,2В наблюдается пассивация платины и при потенциале 1,3В в 1 н . НС 1 скорость растворения платины снижается до 4• 10 -5 A /м 2 Пассивация поверхности платинового анода , наблюдаемая в процессе электрохимического получения хлорной кислоты , связана с образованием на поверхности слоев адсорбированного кислорода и фазовых оксидов различного состава . Структура оксидных слоев на пов ерхности платины и ее коррозионная стойкость зависят от соотношения концентраций НС 10 4 ,и НС 1 в электролите . В процессе электролиза соляной кислоты с целью получения хлора и водорода добавление к электролиту 50 — 150 г /л хлорной кислоты снижает скорость анод ного растворения платины . При электролизе чистых растворов НС 10 4 кислород связан с поверхностью платины более прочно , чем при электролизе смесей НС 10 4 и НС 1 На рис. 5 приведена зависимость плотности общего тока поляризации на платиновом аноде и плотности тока растворения платины от потенциала анода при электролизе 3 н . НС 10 4 при различных температурах . С увеличением содержания НС 1 в электролите количество фазовых оксидов на поверхности анода уменьшается . В процессе электролиза смесей НС 10 4 и НС 1 при высок их анодных потенциалах и постоянной суммарной кислотности увеличение содержания НС 1 в электролите или растворение элементарного хлора приводит к повышению коррозионной стойкости платинового анода . Как при комнатной , так и при пониженной температуре , увели чение содержания НС 1 в электролите или насыщение его элементарным хлором приводит к снижению плотности тока растворения платины . Результаты исследований , проведенных при температурах — 15 и — 25 °С и потенциале 2,8В (н.в.э .), приведены на рис. 6. На рис. 7 п риведена зависимость доли тока , расходуемого на растворение платины , от концентрации НС 1 в электролите или от насыщения электролита хлором для тех же условий электролиза. При увеличении концентрации НС 1 плотность тока растворения платины и доля тока , расхо дуемого на ее растворение , снижаются , особенно сильно при введении первых порций НС 1 в электролит . Поэтому при выборе условий электрохимического производства хлорной кислоты целесообразно применять верхний предел концентрации НС 1, при котором еще не наблю д ается существенного снижения выхода хлорной кислоты по току . С понижением температуры электролиза , эта наиболее целесообразная концентрация НС 1 в электролите возрастает . Насыщение электролита элементарным хлором снижает плотность тока растворения платины, но мало влияет на долю тока , расходуемого на растворение , так как практически в равной мере снижаются скорости основных анодных процессов и общая плотность поляризующего тока . Ранее для изготовления анодов применяли платиновые проволоки или фольгу . В нас тоящее время используются платино-титановые аноды , в которых платина в виде тонкой фольги приваривается к титановой основе электрода При длительном электролизе происходит постепенное разрушение платино-титановых анодов , как за счет растворения платины на р аботающей поверхности анода , так и вследствие нарушения контакта между платиновой фольгой и титановой основой . При этом платина , перешедшая в раствор , частично осаждается на графитовых катодах ; остальная ее часть выводится из электролизера с потоком хлорн о й кислоты . Платина осаждается в поверхностном слое графитового катода толщиной не более 100 мкм. При включении нового электролизера со свежими графитовыми катодами содержание платины в хлорной кислоте , отбираемой из электролизера , составляет 0,3 — 0,5 мг /л , но по мере отложения платины на поверхности графитового катода условия осаждения ее на катоде изменяются . Скорость осаждения платины на катоде снижается . Это приводит к уменьшению осаждения платины из lg j , A /см 2 Рис. 5. Влияние потенциала на скорость суммарного анодного процесса (/ — 3) и скорость растворения платины 4 — 6 в 3 н . Н НС 10 4 при различной температуре : 1 ,4 — при 57 °С : 2,5 — при 25 0 С ; 3.5 — при — 18 0 С. 400 800 1200 1600 2000 0 40 0 800 1200 1600 2000 Время , мин Время , мин Рис. 6. Скорость растворения платины в электролитах разного состава (в н .) : 1 — З НС 10 4 ; 2 — З НС 10 4 + 0.01НС 1; 3- 2,9 НС 10 4 + 0.1НС 1; 4 — 2 НС 10 4 + 1НС 1; 5 — З НС 10 4 .насыщенный С 1 2 Рис. 7. Доля тока , расходуе мого на растворение платины в электролитах разного состава (обозначения те же , что и на рис. 6). раствора на катоде к постепенному возрастанию содержания платины в растворе , вытекающем из электролизера , до 2 — 2,5 мг /л . Стационарная концентрация платины в электролите зависит также от его состава и несколько возрастает с увеличением концентрации НС 10 4 в интервале от 300 до 600 г /л и концентрации НС 1 в интервале от 0 до 30 г /л. Рис. 7. Зависимость равновесной концентрации платины от содержания НС 10 4 в электролите (концентрация НС 1 16 — 18г /л , содержание Pt на графите 9,9 мг /см 2 , температура 24 — 26 °С ) . Рис. 8. Зависимость равновесной концентрации платины от содержания НС 1 в каталите (концентрация НС 10 4 423 — 433 г /л , содержание платины на графите 9,0 мг /см 2 , 24 — 26°С ). На рис. 7 и 8 показано изменение количества платины в катодном пространстве , отделенном малопроточной диафрагмой от анодного пространства , через 5 — 7 ч электролиза при начальном содержании ее в катодной жидкости 6,8 мг /л . Повышение содержания НС 1 и НС 10 4 в электролите в исследованных пределах приводит к снижению скорости осаждения платины на графите и увеличению остаточного содержания ее в жидкости в 1,3 — 1,5 раза . Платина , осажденная на катоде , может быть собрана и возвращена на регенерацию ; платина , уносимая из электролизера с по током хлорной кислоты , теряется безвозвратно. При о пределенных условиях процесса наиболее уязвимым в платино-титановых электродах является место приварки платиновой фольги к титановой основе электрода . В этом месте образуются сплавы платины с титаном переменного состава , которые отличаются меньшей коррози о нной стойкостью , чем платина. В качестве основы анода может быть использован также тантал . При испытаниях платино-танталовых анодов , полученных нанесением платины на танталовую основу электрода электроискровым способом , при потенциалах 3,0 — 3,1 В и комнатно й температуре полученные электрохимические показатели аналогичны показателям на платино-титановых анодах . При температуре — 20 °С выход хлорной кислоты и хлора по току несколько ниже , а кислорода выше , чем на платино-титановом аноде . Это , по-видимому , можно объяснить образованием платино-танталовых сплавов на поверхности анода при нанесении платины электроискровым способом Для получения хлорной кислоты в качестве анода могут быть использованы и другие металлы платиновой группы . Электролиз смешанных растворо в НС 10 4 и НС 1 (содержание НС 1 1 н .) предложено проводить на иридиевом аноде в интервале ( — 5) — ( — 30) °С при анодном потенциале 2,9 — 3,3 В , а также на родиевом аноде . Однако в промышленных условиях обычно применяются пла-тино-титановые аноды. 5 . ТЕХНОЛОГИЧЕСКА Я СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА . Технологическая схема производства хлорной кислоты включает следующие основные стадии : приготовление электролита , электролиз , вакуумная дистилляция и получение безводной кислоты. Содержание примесей в хлорной кислоте зависит от чисто ты исходной хлороводородной кислоты , а также от типа конструкционных материалов электролизеров , трубопроводов и вспомогательной аппаратуры . С целью уменьшения содержания ионов хлорида в получаемой хлорной кислоте обычно используют каскад электролизеров , в котором осуществляется более полное окисление хлорид-ионов до Н С LO 4 . При получении хлорной кислоты путем анодного окисления хлора удается обеспечить очень высокое качество Н С LO 4 , так как с хлором в электролит не вводится никаких примесей. На стадии пригото вления электролита часть хлорной кислоты , полученной в результате электролиза , из сборника насосом перекачивают в холодильник , в котором с помощью охлаждающего рассола понижают ее температуру до — 5 "С . После охлаждения хлорную кислоту направляют в абсорбер , в который также подают хлор . В абсорбере осуществляют насыщение раствора хлорной кислоты хлором . Раствор , содержащий 40% (масс .) Н С LO 4 и около 3 кг /м 3 растворенного хлора , с температурой О °С выводят из абсорбера и подают на электролиз . Из электролизера через промежуточный сборник выводят раствор хлорной кислоты , содержащей незначительное количество хлора и хлористого водорода , и направляют на вакуумную дистилляцию . В процессе дистилляции при давлении 2,66 — 3,23 кПа отгоняются пары воды , хлор и хлорид водо рода . Отогнанные пары конденсируют в холодильнике и возвращают в сборник на стадию приготовления электролита. Полученную хлорную кислоту с температурой около 90 °С направляют в холодильник и далее через вакуумный приемник в виде 60 — 70%-го раствора подают в сборник готового продукта. При получении безводной хлорной кислоты используют процесс обезвоживания раствора хлорной кислоты олеумом с вакуумной отгонкой Н С LO 4 в обогреваемом аппарате из кварцевого песка. 6. КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ . В литературе имее тся мало публикаций о конструкциях современных электролизеров Известно , что используются в основном монополярные ящичные электролизеры с платино-титановыми анодами и графитовыми катодами . При применении электролизеров без диафрагмы выделяющийся на катоде в одород загрязняется хлором и кислородом в количествах , превышающих взрывобезопасные пределы . В этом случае газы в электролизере следует разбавлять инертными газами. При использовании электролизеров с диафрагмой их конструкция усложняется , а напряжение на э лектролизере возрастает . Однако вследствие разделения анодного и катодного пространств получаемые водород и хлор достаточно чистые и могут быть использованы ; облегчаются создание безопасных условий работы и защита окружающей среды от вредных газовых выбро с ов. Рис. 8 Хлоратный электролизер Ангела : 1 — графитовые аноды ; 2 — катоды ; 3 — катодная рама ; 4 — корпус электролизера ; 5 — крышка. Сообщается о применении для получения хлорной кислот ы электролизеров фильтр-прессного типа с биполярным включением электродов . Рамы электролизера , изготовленные из поливинилхлорида , снабжены диафрагмой из сетки , выполненной из полимерных материалов . Аноды покрыты платиновой фольгой , катоды — серебряные . Эле ктролизер на нагрузку 5 кА работал при плотности тока 2,5 кА /м и напряжении на ячейке 4,4 В ; выход по току составил около 60%. Предложено также получать хлорную кислоту анодным окислением водных растворов хлоратов в трехкамерном электролизере ( рис . 9 ) с дву мя ионообменными мембранами . При применении платиновых или платино-титановых анодов в анодном пространстве можно получить достаточно чистую 2 н . кислоту , а в катодном пространстве — раствор щелочи . При этом в качестве катода можно использовать обычную стал ь. Хотя хлорная кислота , полученная электрохимическим окислением растворов НС 1 или С 1 2 в НС 10 4 , используется для производства различных перхлоратов , часто с успехом применяется также и обратный процесс — получение хлорной кислоты из перхлоратов щелочных ил и щелочноземельных металлов . В этом случае исходным сырьем обычно служит перхлорат натрия , получаемый электрохимическим окислением хлората натрия . Иногда перхлорат натрия переводят в перхлораты калия , бария или других металлов обменным разложением. Рис. 8. Трехкамерный электролизер : / — анодная камера ; 2 — пористая диафрагма , 3 — центральная камера ; 4 — катионообменна я мембрана ; 5 — катодная камера ; 6 — катод ; анод ; 8, 9 — соответственно катодная и анодная шины. Один из первых промышленных методов получения хлорной кислоты был основан на реакции между перхлоратом калия и серной кислотой КС 1 O 4 + H 2 S 0 4 = НС 10 4 + KHS 0 4 (3) Хлорную кислоту отгоняли дистилляцией в вакууме . При этом в случае применения достаточно концентрированной серной кислоты получали хлорную кислоту высокой концентрации , близкую к безводной . Реализация этого процесса в промышленности связана со сл ожностью аппаратурного оформления , ограниченностью материалов , пригодных для работы в среде хлорной и серной кислот , и необходимостью проведения отгонки хлорной кислоты в вакууме . Поэтому применение процесса целесообразно только для получения безводной хл о рной кислоты . Для получения водных растворов хлорной кислоты предложено взаимодействие перхлората калия с кремнефтористоводородной кислотой в водном растворе КС 10 4 + HsiF 6 = НС 10 4 + KsiF 6 (4) При этом помимо растворов хлорной кислоты получают осадок плохо растворимого кремнефторида калия . После фильтрования осадка разбавленные растворы хлорной кислоты можно подвергать концентрированию и затем возгонке в виде азеотропной кислоты концентрацией около 72%. Однако получаемые осадки кремнефторида калия пло хо фильтруются , что затрудняет практическое использование этого метода. Для получения безводной хлорной кислоты , помимо указанного взаимодействия солей хлорной кислоты с сильными неорганическими кислотами , применяют перегонку в вакууме смеси технической , п римерно 70%-ной хлорной кислоты с трех — четырехкратным по объему количеством дымящейся серной кислоты. Предложен непрерывный процесс получения безводной хлорной кислоты обезвоживанием азеотропа олеумом с вакуумной отгонкой . Схема такой установки показана на рис . 10. На рисунке изображена лабораторная установка , однако по такому же принципу может быть создана и более крупная установка . В самом аппарате всегда находится небольшое количество подвергаемой обработке смеси кислот , что уменьшает опасность , связанн у ю с возможными взрывами . При смешении кислот требуется охлаждение смесителя во избежание перегрева и возможного термического разложения хлорной кислоты. Рис. 10. Схема установ ки для получения безводной хлорной кислоты : 1 — труба из кварцевого стекла или пирекса ; 2 — электрообогрев ; з — капельная воронка ; 4 — приемник отработанной смеси кислот ; 5 — трубка для отвода паров хлорной кислоты ; 6 — приемник-конденсатор безводной хл орной кислоты. 7. ПД – ПОРТРЕТ ЭХО . 1998 год 9Л 248П Пат . 2086706 Россия , МКИ 6 с 25В 1/22, 1/26. Алиев З.М . Дагестан . университет им . Ленина № 94018915/25 Заявл 25.5.94. Опубл . 10.8.97 Бюл № 22 Способ получения хлорной кислоты путем электрохимического окис ления CL 2 на платиновом аноде в растворе 0.1 М HCL и 4 М хлорной кислоты при температуре 0 0 и анодной плотности тока 0.4-0.7 А /см 2 отличается тем , что процесс ведут в без диафрагменном электролизере с графитовым катодом с последовательным насыщением раствор а CL 2 под давлением 0.3-0.6МПа и О 2 под давлением 4-5МПа при катодной плотности тока 8-10мА-см 2 . 1998год 15Л 215П . Система электролизеров фильтр-прессного типа. Elektrolyserellenanordnung in Filterpressenbauart : Заявка 4325705. Германия , МКИ 6 с 25 В 13/001. Kreuter Walter , Linde AG .№ 4325705.4 ; Заявл . 30.7.93; Опубл .2.2.95. Предложена система электролизеров фильтр – прессного типа , состоящая из большого числа последовательно соединенных электролизеров с анодным и катодным пространствами , разделенными диафра гмами . Электролизеры отделены друг от друга непроницаемыми перегородками из листового материала , образующими биполярные Э . Данные перегородки изготовленные из Ni , образуют также жесткую конструкцию с перфорированными и волнистыми перегордками , изготовленн ыми из этого же металла . Конструкция данной системы электролизеров отличается прочностью . Приведена и описана схема системы Ф . Л . Чернович. 8. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. 1.Л . М . Якименко , Г . А . Серышев . “Электрохимический синтез неорганических. ” М . “Химия” 1984 г . 2. Л . М . Якименко , “Справочник по производству хлора , каустической соды и основных хлорпродуктов.” М . “Химия” ,1974 г. 3. Л . М . Якименко , М.И.Пасманик . “Справочник по производству хлора , каустической соды и основных хлорпродуктов.” Из д . 2-е , пер . и доп . М .,. “Химия” 1976 г. 4. “Справочник по электрохимии” Под ред . А . М . Сухотина.-Л .: Химия , 1981 г . 5. М . Я . Фиошин , В . В . Павлов . “Электролиз в неорганической химии.” М . 1976 г
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Замучили тараканы и муравьи? Угости их  "энергетиком", налей им в блюдечко, проверено - им конец. И тебе меньше достанется...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Электросинтез хлорной кислоты", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru