Elektrokimyoviy jarayonlar elektrokimyoviy reaksiyalar va uning ochilish tarixi
Natriy xlor eritmasining elektrolizi
Download 57.45 Kb. Pdf ko'rish
|
Elektrokimyoviy jarayonlar elektrokimyoviy reaksiyalar va uning
- Bu sahifa navigatsiya:
- Osh tuzi eritmasining qattiq katodli elektrolizyorlardagi elektrolizi
Natriy xlor eritmasining elektrolizi
Elektrolizning ikkinchi mahsuloti natriy gidroksidi bo'lib, muhimligi jihatidan asosiy mahsulotdan (xlordan) qolishmaydi. Natriy gidroksidi qattiq, oq rangli, suvda yaxshi eriydi, 328°C da suyuqlanadi. Natriy gidroksidi organik sintezda, sun'iy tola ishlab chiqarishda, selluloza va qog'oz olishda, sovun va aluminiy ishlab chiqarishda, neftni qayta ishlash sanoatida keng ko'lamda ishlatiladi. Elektroliz qilish uchun osh tuzining to'yingan eritmasi (305—310 g/1) sho'robadan foydalaniladi. Elektroliz ikki xil uskunada — qattiq po'lat diafragmali yoki diafragmasiz suyuq simob katodli uskunalarda (elektrolizyorlarda) olib boriladi. Har ikkala holda ham uglerodli (grafitli) anod yoki sirti ruteniy oksidi bilan qoplangan titanli anod ishlatiladi. Bu ikkala usul katod bo'shlig'ida boradigan jarayonlar bilan bir-biridan farq qiladi. Elektroliz paytida qo'shimcha reaksiyalar ketishini oldini olish hamda elektroliz mahsulotlarini ajralishi uchun qattiq katodli elektrolizyorlarda anod va katod fazasi bir-biridan g'ovakli diafragma bilan ajratilgan bo'ladi. Osh tuzi eritmasining qattiq katodli elektrolizyorlardagi elektrolizi Osh tuzining suvdagi to'yingan eritmasidan doimiy tok o'tkazilganda ionlarning zaryadsizlanib ajralib chiqish tartibi elektrod potensiallarining kattaligi va bir-biriga bo'lgan nisbati bilan aniqlanadi. Natriy ionlarining po'lat katodlarida qaytarilishi (zaryadsizlanishi) mumkin emas, chunki bu jarayonning potensiali katta manfiy qiymatga — 2,71 Vgateng. Shuning uchun katodda muvozanat potensiali kichik manfiy qiymatga ega bo'lgan Kislorod, uglerodli elektrod bilan ta'sirlashib C0 2 ga aylanadi. Anod bo'shlig'ida, xlorning suvda erishidan ikkilamchi reaksiyalar borib gipo xlorit (NaCIO) va xlorat (NaC10 3 ) hamda natriy xlorid va nitroxloridlar hosil bo'ladi. Barcha bu qo'shimcha reaksiyalarning tok bo'yicha asosiy mahsulotlar unumini hamda energiyadan foydalanish darajasini kamaytiradi. 87-rasmda uzluksiz ishlovchi, vertikal filtrlovchi diafragmali elektrolizyor (yanna) sxemasi berilgan. Vannaning korpusi asbetdan tayyorlangan filtrlovchi diafragma bilan katod va anod bo'shliqlariga ajratilgan. Diafragma perforatsiyalangan (ko'p teshiklar qilingan) po'lat katodga yopishtirib qo'yiladi. Anod bo'shlig'ida esa grafitdan yasalgan anod o'rnatiladi. Tozalangan sho'roba (rassol) anod bo'shliqqa solinadi. Gidrostatik bosim tufayli u diafragmadan va katoddan filtrlanib o'tadi. Elektr toki o'tgach katodda vodorod ajralib vannadan chiqadi, anoddan esa xlor ajratib olinadi. Katod bo'shliqda natriy gidroksidi hosil bo'lib vannadan uzluksiz chiqarib olinib turiladi. Hosil bo'lgan xlor-gaz tarkibida 93 — 96 % xlor ushlaydi. U gaz 20" С haroratgacha sovitish yo'li bilan quritiladi. So'ngra xlor kerakli joylarga sintezlar uchun yuboriladi yoki I — 1,2 MPa bosimda uy haroratida yoki 0,3—0,6 MPa bosimda -5 dan -25° С gacha haroratda suyuqlantiriladi. Suyuq xlor maxsus ballonlar yoki sisternalarda kerakli joylarga tashiladi. Katod mahsuloti (natriy gidroksidi eritmasi) tarkibida 120-140 g/1 NaOH va 170-180 g/1 parchalanmagan osh tuzi bo'ladi. Eritma bug'lantiriladi va eritmada natriy gidrooksidining konsentratsiyasi ortishi bilan osh tuzi cho'kmaga tushadi va ajratib olinadi. (NaOHning issiq suvda eruvchanligi yuqori, osh tuzining eruvchanligi esa kam bo'lganligidan NaOH ning eritmada konsentratsiyasi ortishi bilan osh tuzi cho'kmaga tushadi.) Natriy gidrooksid eritmasi to'liq bug'lantirib suyuq holda suvsiz natriy gidrooksid olinadi. U tarkibida 92—95 % NaOH va 2—4 % osh tuzi saqlaydi. Rossiyada ishlatiladigan BGK -50 tipidpgi elektrolizyorning elektroliz sharoiti va o'rtacha ko'rsatkichi quyidagicha: Ток kuchi — 50000 A, elektrodlardagi kuchlanish — 3,7 V, tokning zichligi — 1000 A/m 2 , tok bo'yicha unum — 96,0%, xlor olish uchun elektr energiyasi sarfi — 2840 KVt/s. Shunday elektrolizyor bir sutkada 1500 kg xlor va 1800 kg natriy gidroksid ishlab chiqaradi. Natriy xlor eritmasini simob katodli elektrolizvorlarda elektroliz qilish. Sobiq Sovet va Chexoslovakiya mutaxassislari natriy gidroksid olish uchun yuqori unum bilan ishlaydigan simob katodli sanoat elektrolizyorlarini yaratdilar. Simob katodli vannalarda vodorod katta kuchlanish bilan ajralib chiqadi (simobli katodda vodorod ionining zaryadsizlanish potensiali 1,7—1,85 V, temir katodda esa u 0,1415 Vga teng). Natriy esa simobli katodlarda tez va osonlikcha ajraladi, chunki natriy ionining simob katodida zaryadsizlanish potensali muvozanat potensialidan ancha kichik va u 1,2 V ga teng. Bu hodisa katodda kimyoviy birikma natriy amalgamasi hosil bo'lishi bilan tushuntiriladi. Natijada amalda simob katodda vodorod hosil bo'lmaydi, bunda quyidagi jarayonlar boradi: Simob katodining ustida joylashgan grafit anodda xlor zaryadsizlanib gaz holda ajralib chiqadi. Natriy amalgamasi (0,1—0,3% Na saqlaydi) vannadan chiqarib olinadi va boshqa reaktorda issiq suv bilan parchalantiriladi, natijada vodorod gazi ajralib chiqib, eritmada natriy gidrooksidi hosil bo'ladi. Simob katodli elektroliz usuli NaCl eritmasini juda tozalashni talab qiladi, chunki eritmada magniy, temir va boshqa metallarning bo'lishi simobli katodda vodorodning kuchlanishini pasaytirib yuboradi. Bu hoi katod jarayonini buzilishiga va portlashga olib keladi. Vodorod ionining zaryadsizlanishini kamaytirish uchun tok zichligi oshiriladi. Simob katodli elektrolizyorlarning asosiy yutug'i, bunda kimyoviy toza (tarkibida NaCl va boshqa begona aralashmalari bo'lmagan) yuqori konsentratsiyali ishqor olish mumkin bo'ladi. Suvni elektroliz qilib vodorod olish ayniqsa istiqbolli usuldir. 10.4. Sintetik xlorid kislota ishlab chiqarish Osh tuzini elektrolizi jarayonida asosiy mahsulotlar xlor, vodorod va natriy ishqorisi bo'lib, xlor bilan vodorod xloridkislota ishlab chiqarish jarayonining asosiy xomashyolari hisoblanadi. Shuning uchun, ko'pincha, xlorid kislota ishlab chiqarish korxonalari osh tuzini elektroliz qiladigan zavodlar qoshida joylashgan bo'ladi. Xlorid kislota ishlab chiqarish uchun oldin vodorod xlorid gazi olinadi. Vodorod xloridi — o'tkir hidli rangsiz gaz, -85° С da qaynaydi, suvda yaxshi eriydi (1 hajm suvda 20° Cda 400— 450 hamda vodorod xlorid gazi eriydi). Xlorid kislota — rangsiz yoki sarg'ishroq rangli tiniq suyuqlik, odatda konsentrlangan xlorid kislota 37 %li bo'lib, zichligi 1,19 g/sm 3 . Xlorid kislota kuchli bir negizli kislotadir. U turli xloridlarni olishda, metallarni payvandlashda, bug' qozonlarini cho'kindilardan tozadashdan platina, oltin va kumushlarning gidrometallurgiyasida, neft sanoatida — neftni qazib olishda, qog'ozni gidrolizlashda, terini oshlashda — uni charmga aylantirishda, gazlamalarni bo'yashda, bo'yoqlar ishlab chiqarishda, sirka kislota, plastmassalar ishlab chiqarishda va boshqalarda ishlatiladi. XV asrning oxirida Vasiliy Valentin va XVI asrda Anderiy Libaviylar osh tuzi, achchiqtosh va mis kuporosini aralashtirib qizdirish orqali toza bo'lmagan xlorid kislota olishgan. 1658-yilda nemis olirni Glauber xlorid kislota olishning yangi usulini topdi, u osh tuzini konsentrlangan sulfat kislota bilan birga qizdirib ajralib chiqqan gazni suvga yuttirdi. Bu usul hozir ham laboratoriya va sanoatda xlorid kislota olishda qoilaniladi. Xlorid kislota olish uchun vodorod xlorid gazini olish kerak; vodorod xlorid turli yo'llar bilan olinadi. 1. Sulfat usuli, bu usulda 92—93 % li sulfat kislota 500 —550° С haroratda osh tuziga ta'sir ettiriladi. Bunda 28—31 % li texnik xlorid kislota olinadi. Bu usul hozirgi paytda qo'llanilmaydi. 2. Vodorod xloridini sintez usuli 1920-yillarda paydo bo'ldi. Bu usulga binoan xlor va vodorod gazlarining o'zaro ta'siridan vodorod xloridi sintezlanadi. To'yingan uglevodorodlarni xlorlashda ham chiqindi sifatida vodorod xloridi hosil bo'ladi: RH+C1 2 ->RC1+HC1 Hosil bo'lgan vodorod xloridining konsentratsiyasi turlicha (odatda 25—30 dan 95—98 % gacha HC1) bo'ladi. Uning tozaligi ham xlorlanadigan organik moddalarning tozalik darajasi, xossalari, reaksiyani olib borish sharoitiga bog'liq bo'ladi. Xlororganik mahsulotlar ishlab chiqarish 88-rasm. Vodorod xloridni adiabatik absorbsiyalash yo'li bilan sintetik xlorid kislota ishlab chiqarish sxemasi: 1 — kontakt pechi; 2 — gorelka; 3 — po'lat gaz o'tkazgich; 4 — yuttirish minorasi; 5 — sanitar minora. to'xtovsiz o'sib bormoqda va unda chiqindi sifatida hosil bo'luvchi vodorod xloridi ham ko'paymoqda, hozirgi paytda uning miqdori sintetik vodorod xloridiga nisbatan 1,5—2,5 marta ko'p. Sintetik xlorid kislota olish uchun elektroliz usulida olingan xlor, vodorod bilan kontakt pechida (88-rasm) bevosita biriktiriladi. Pech o'tga chidamli po'latdan yasalgan bo'lib, balandligi 6 m, diametri 1 m. Pechning ostki qismida yoqgich (gorelka) o'rnatilgan. Yoqgich ikkita naychadan iborat bo'lib, biri ikkinchisining ichiga kirgan. Ichki nay orqali quruq xlor, tashqi nay orqali esa vodorod kelib, naydan chiqqan joyda ular qo'shiladi va yonadi. Natijada katta issiqlik (92,1 j/ mol) ajralib chiqadi, alangasining harorati 2400°С gayetadi. Hosil bo'luvchi vodorod xlorid gazini xlor bilan ifloslanishini oldini olish maqsadida yoqgichga 5 % gacha ortiqcha vodorod yuboriladi. Olingan vodorod xlorid suvga yuttirilib xlorid kislotaga aylantiriladi yoki suyuq holatga o'tkaziladi (Vodorod xloridni suyultirish uchun, u sovitgichlarda sovitiladi, bunda xlorid kislota bug'lari kondensatlanadi. Keyin yanada quritish uchun sulfat kislota bilan sug'orilib turuvchi minora orqali o'tkaziladi. So'ng vodorod xloridi 100 atm. bosim bilan siqiladi va bir vaqtning o'zida sovuq suvda sovitiladi. Suyulgan vodorod xloridi po'lat ballonlarda saqlanadi. Vodorod xloridini suvga yutilishi adiabatik sharoitda olib boriladi. Vodorod xlorid po'lat gaz o'tkazish quvuri orqali o'tib 200—250° С gacha soviydi, so'ngra yuttirish minorasi 4ning ostki qismidan kiradi. Minoraning ichida keramik halqalardan iborat nasadkasi bo'ladi. Bu minorada yutilmay qolgan vodorod xloridi, ikkinchi sanitar minorasi (5)ga yuboriladi. Unda 1% li xlorid kislota hosil bo'ladi. Yuttirish minorasi (4)ning ostki qismidan issiq; (70°C) 31 % li sintetik xlorid kislota chiqadi va u omborga yuboriladi. Uskunaning mahsuldorligi 100 % li xlorid kislotaga aylantirib hisoblaganda 15 t sutkaga teng. 1 t sintetik xlorid kislota olish uchun 1 t xlor gazi, 330 m 3 ga yaqin vodorod, 12—15 m 3 suv va 15—25 kVt-s elektr energiyasi sarflanadi. Download 57.45 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling