книги / Справочник по производству хлора, каустической соды и основных хлорпродуктов
..pdfОдновременно е AiCl3 при хлорировании каолинов образуется значительное количество SiCl4, для улавливания которого исполь зуют процесс сорбции керосином, а также процесс выморажива ния.
На рис. 11-57 приведена технологическая схема улавливания SiCl4 из абгазов производства хлористого алюминия керосином.
Рис. II-5S. Технологическая схема производства четыреххлорнстого кремния хлорированием ферросилиция:
/ — щековая |
дробилка; 2 — ковшовый элеватор; 3 — грохот; |
4 — шахтным |
подъемник; |
5 — |
||||||
загрузочный |
бункер; |
6 — печь хлорирования; 7 — конденсатор хлорного |
железа; |
8 — скруб |
||||||
бер; 9 — кипятильник; |
10, 14 — холодильники; |
// — сборник |
технического |
продукта; |
12 — |
|||||
ректификационная |
колонна; |
13 — дефлегматор; |
15 — сборник |
готового |
продукта; |
16 — раз- |
||||
лагатель твердых |
отходов; |
17 — камера гидролиза; 18— колонна для |
очистки |
отходящих |
||||||
газов.
Значительные количества SiCl4 получаются в качестве побочно го продукта при производстве А1С13 и TiCl4, однако основная мас са хлорида кремния образуется при хлорировании металлического кремния или ферросилиция. Технологическая схема этого произ водства приведена на рис. 11-58 и П-59.
11-25. Примерные расходные коэффициенты на 1 т четыреххлористого кремния:
Хлор, |
т .................................... |
|
|
|
. |
1,41 |
Ф ерросилиций |
(С и -90), т |
. |
. |
0 ,2 1 5 |
||
или ш ихта, содерж ащ ая |
(в т): |
|
|
|||
кремний |
|
К р - 1 ........................................................... |
|
|
0 ,1 5 |
|
ферросилиций (Си-75) |
|
|
0 ,0 6 4 |
|||
И звестковое |
|
молоко, т . |
|
|
0 ,1 4 |
|
В ода, |
м3 |
. |
. . . |
|
|
200 |
А зот, |
м3 .......................................................................... |
|
|
|
|
30— |
Электроэнергия, кВ т-ч |
|
|
300 |
|||
Пар |
|
|
|
|
|
|
Гкал |
|
|
|
|
1 — 1,5 |
|
ГД ж |
|
|
|
|
4 . 1 9 - 6 , 3 |
|
71
Рис. 11-59. Технологическая схема хлорирования ферросилиция в расплаве со лей:
1 — шнековый питатель; 2 — хлоратор; 3 — изложница для |
отработанного плава; |
4 — кон |
денсатор твердых возгонов; 5 — фильтр; 6 — конденсаторы |
SiCl«; 7 — отстойник; |
в — сбор |
ник SiCU; 0 — эжектор. |
|
|
Рис. И-60, |
Технологическая |
схема |
производства безводного |
хлорного |
железа* |
|
1 — хлоратор; |
2 — конденсаторы |
хлорного |
железа; |
3 — камера для |
отделения |
пыли; 4 _ |
скруббер; 5 — бак для циркулирующей |
жидкости; |
6 — барабаны для готового продукта. |
||||
72
Вода
Рис. II-GI. Технологическая схема производства треххлорнстого фосфора:
? — приемный бак для |
фосфора; 2 — мерник; 3 —сборник фосфора; 4 — гидрозагвор; 5 — растворитель |
фосфора; б —погружной насос; 7 — |
хлоратор; 6 — полочная |
колонна; 5 —обратный конденсатор: 10 — холодильник; // — приемник сырца; |
12 — дохлоратор; 13 — конденсатор; |
со |
14 — приемник готового продукта. |
|
Безводное хлорное железо получают хлорированием железного лома в печах-хлораторах, технологическая схема такого произ водства приведена на рис. 11-60. Хлорное железо производится также в виде водного раствора (рис. 11-62). Для его производ ства могут быть использованы различные разбавленные газовые смеси, содержащие С12 и НС1 .
Рис. 11-62. Технологическая схема получения водных растворов хлорного железа:
/ —скруббер для абсорбции С12 и НС1 |
растворами FeCb+FeCb; 2 — центробежные насосы; |
|
Ь — |
с железным ломом (реактор); |
4 — скруббер для дохлорирования растворов FeCl3-b |
|
+ РеСЬ; 5 — сборник готового продукта. |
|
|
П-26. Примерные расходные коэффициенты на производство |
|
|
1 т безводного хлорного железа: |
|
|
Стальной лом, т |
0,4 |
|
Хлор, т ....................... |
0,92 |
|
Известь обожженная, т |
0,1,35 |
|
Электроэнергия, кВт*ч . |
45 |
|
Вода, м3 |
20 |
Треххлористый |
фосфор получают хлорированием фосфора |
(рис. 11-61), при |
дальнейшем хлорировании РС13 выделяют PCI5 , |
а при окислении — РОС13.
Глава III
ОСНОВНЫЕ НЕТИПОВЫЕ АППАРАТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОХИМИИ
Ниже приведены сведения о специальной нетиповой аппарату ре, применяемой в производстве хлора, каустической соды и не органических хлорпродуктов. К этому оборудованию относятся в основном различные типы электролизеров для производства хлора, каустической соды, хлоратов, водорода и кислорода, перекиси во дорода, а также компрессора для хлора.
В настоящее время в химической промышленности происходит интенсивная замена парка старых маломощных электролизеров бо лее мощными электролизерами современных конструкций. Вместо старых традиционных анодных материалов — графита и плати ны — все шире применяются новые виды малоизнашивающихся анодов (МИЛ) па основе смеси окислов металлов (рутения, тита на и др.). Поэтому наряду со сведениями о еще применяющихся на некоторых заводах старых конструкциях электролизеров, приво дятся данные о новых, современных конструкциях, а также об электролизерах, внедряемых в производство в ближайшие годы.
1. ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЫ С ТВЕРДЫМ КАТОДОМ И ДИАФРАГМОЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ
И1-1. Отечественные электролизеры с графитовыми анодами
|
|
|
|
|
|
Тип электролизера |
|
|
|
|
|
Показатели |
БГК-13 |
БГК-25 |
БГК-25 |
БГК-32 |
БГК-50 |
1 БГК-62 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Нагрузка, |
к А ............................ |
5 |
25 |
25 |
32,5 |
50 |
62,5 |
||
Среднее напряжение за тур, В |
3,35 |
3,45 |
3,60 |
3,58 |
3,75 |
3,75 |
|||
Выход |
по |
току, % ................... |
93,5 |
96 |
96 |
96 |
96 |
96 |
|
Расход электроэнергии постоян |
|
|
|
|
|
|
|||
ного тока, кВт-ч |
2700 |
2720 |
2840 |
2825 |
2960 |
2960 |
|||
на |
1 |
т |
хлора . . . |
||||||
на |
1 т |
NaOH (100%) . . |
2400 |
2420 |
2530 |
2510 |
2620 |
2620 |
|
Выработка хлора в сутки, кг |
147 |
765 |
765 |
1000 |
1530 |
1910 |
|||
Плотность |
тока, А/м2 |
735 |
730 |
925 |
800 |
1000 |
1000 |
||
катодная . |
|||||||||
анодная . |
820 |
800 |
1020 |
960 |
1100 |
1100 |
|||
75
|
|
|
|
|
|
Продолж ение |
|
|
|
|
|
Тин электролизера |
|
|
|
Показатели |
БГК-13 |
БГК-25 |
БГК-25 |
БГК-32 |
БГК-50 |
БГК-62 |
|
|
|
||||||
Межэлектродное расстояние |
11-13 |
11—13 |
11—13 |
11-13 |
11—13 |
||
(начальное), |
мм |
11-13 |
|||||
Габариты электролизера, |
мм |
1780 |
1410 |
1870 |
2250 |
2250 |
|
длина |
|
690 |
|||||
ширина |
|
615 |
1470 |
1470 |
1440 |
1810 |
2100 |
высота |
|
1140 |
1625 |
1710 |
1700 |
1750 |
1885 |
расстояние |
между |
осями |
2145 |
1900 |
2145 |
2490 |
2490 |
в ряду |
|
. . |
|||||
Площадь пола |
на электролизер |
12 |
10 |
12 |
14,5 |
14,5 |
|
с проходами, |
м2 |
1.5 |
|||||
Масса электролизера, т |
0,756 |
6,91 |
6,48 |
6,60 |
9,85 |
11,50 |
|
II1-2. Основные типы зарубежных электролизеров с графитовыми анодами
Показатели
|
|
|
Типы электролизеров |
|
Хукер |
|
|
о |
гС |
гС |
Даймонд Д-3 |
с? |
CD |
со |
|
со |
СО |
|
|
|
о |
ДА-32 (ГДР) |
ДА-60 (ГДР) |
НихонСода В |
|
| |
|
Нагрузка, |
кА . |
|
|
30 |
40 |
55 |
25 |
30 |
35 |
40 |
32 |
60 |
90 |
||
Среднее напряжение за |
3,95 |
3,96 |
3,97 |
3,48 |
3,72 |
|
|
|
_ |
|
|||||
тур, |
В |
|
|
|
|
3,96 |
4,20 |
|
3,8 |
||||||
Выход по току, |
% . |
96 |
96,2 |
96,2 |
96,5 |
96,5 |
96,5 |
96,5 |
— |
— |
95 |
||||
Расход |
электр оэнергни |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
постоянного |
|
тока, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
кВт-ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на |
1 т |
С12 . . . |
|
3120 |
1300 |
3120 2740 |
2910 |
3120 |
3330 |
|
|
3000 |
|||
на |
1 |
т |
NaOH |
|
2730 |
2720 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(100%) . . |
. |
2730 |
2400 |
2550 |
2730 |
2920 |
|
|
2630 |
|||||
Выработка хлора в сут |
|
1210 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ки, кг |
............... |
|
906 |
1660 |
760 |
920 |
1060 |
1210 |
964 |
1810 |
2710 |
||||
Плотность |
тока, |
А/м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
катодная |
|
. . . |
1240 |
1435 |
1287 |
|
|
|
|
|
|
1184 |
|||
анодная . |
|
|
|
— |
— |
— |
1012 |
1214 |
1417 |
1619 |
— |
— |
|
||
Число анодов, |
шт. . |
— |
168 |
168 |
— |
— |
— |
_ |
_ |
_ |
|
||||
Межэлектродное |
рас |
11-13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
стояние, |
мм . . . . |
|
11—13 |
11-13 |
11—13 11—13 |
11-13 |
11—13 |
— |
— |
— |
|||||
76
Продолж ение
Типы электролизеров
Хукер
Показатели
|
|
|
о |
|
т |
|
|
|
|
СО |
со |
|
|
|
|
|
со |
со |
|
|
Габариты |
электролизе |
|
|
|
|
|
ра, мм |
|
|
|
|
|
|
длина ............... |
|
2040 |
2040 |
|
||
ширина............... |
— |
1780 |
1780 |
— |
||
высота |
. . . |
1860 |
1880 |
2110 |
— |
|
расстояние |
между |
1830 |
2280 |
2280 |
_ |
|
осями в ряду . |
||||||
Площадь |
пола на |
|
|
|
|
|
электролизер |
с про |
|
9,70 |
9,70 |
|
|
ходами. м2 . . . . |
|
|
||||
Масса электролизера, т |
— |
10,4* 11,3* |
— |
|||
ДА-32 |
(ГДР) |
ДА-60 (ГДР) |
Даймонд Д-3 |
|
|
2134 1470 2570
1092 — — 2490 2490
1737 — — 1370 1370
_. _ __ _ —
10,5
7,0* — — 3,5 6,3
ю -Нихон ВСода
3502
2242
1480
_
* С заполнением.
II1-3. Отечественные электролизеры с анодами на основе окиси рутения
|
|
Показатели |
|
|
Типы электролизеров* |
|
||
|
|
|
БГК-50 | |
БГК-75 |
БГК-100 |
БГК-150 |
||
|
|
|
|
|
||||
Нагрузка, |
к А ............................ |
|
|
50 |
75 |
100 |
150 |
|
Среднее напряжение за тур, В |
3,45 |
3,45 |
3,45 |
3,45 |
||||
Выход по току, |
% ................... |
|
96 |
96 |
96 |
96 |
||
Расход электроэнергии постоян |
|
|
|
|
||||
ного тока, кВт-ч |
|
2720 |
2720 |
2720 |
2720 |
|||
на |
1 т С Ь ............................ |
|
|
|||||
на |
1 т NaOH (100%) . . |
2420 |
2420 |
2420 |
2420 |
|||
Выработка хлора в сутки, кг |
1530 |
2295 |
3060 |
4590 |
||||
Плотность тока, А/м2 |
|
1290 |
1290 |
1350 |
1350 |
|||
катодная . . |
|
|||||||
анодная . . . |
|
1450 |
1450 |
1450 |
1450 |
|||
Число |
анодов, шт. . . |
76 |
114 |
72 |
108 |
|||
Высота |
электродов, мм . . . |
880 |
880 |
1100 |
1100 |
|||
Межэлектродное |
расстояние, |
14 |
14 |
15 |
15 |
|||
м м |
........................................... |
|
|
|
||||
Габариты электролизера, мм |
1600 |
2350 |
1560 |
2120 |
||||
длина |
|
|
|
|||||
ширина . |
|
|
1600 |
1600 |
2820 |
2800 |
||
высота |
................................. |
|
осями в |
1830 |
1885 |
2550 |
2200 |
|
расстояние между |
2145 |
2600 |
2170 |
2800 |
||||
ряду, |
м м ........................ |
|
||||||
Площадь пола на электролизер |
10 |
15 |
12,6 |
16,5 |
||||
с проходами, |
м2 . . |
|||||||
Масса |
электролизера, т |
. . |
4,8 |
7,6 |
10 |
15 |
||
* С монополярными электродами.
77
II1-4. Зарубежные конструкции электролизеров с анодами на основе окиси рутения
|
|
|
|
|
|
Моиополярные электролизеры |
|
|
Биполярные электролизеры |
|||||
Показатели |
|
Хукер |
|
|
Даймонд Шемрок |
Элии- |
Сёва |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Гланор-1144 |
Ннссо ВМ-50 |
Кребс— |
||||||
|
|
|
Н-1 |
Н-2 |
Н-4 |
ДС-31 |
ДС-4 5 |
ДС-85 |
кор-46 |
Дэнко |
космо |
|||
|
|
|
|
Д-5 |
|
|
|
|
||||||
Нагрузка, |
кА . |
|
60 |
80 |
150 |
20—40 |
60—80 |
100-150 |
80 |
55 |
72 |
80 |
60 |
6 |
Эквивалентная |
нагруз |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ка, к А .................... |
60 |
80 |
150 |
20—40 |
60—80 |
100-150 |
80 |
55 |
792 |
880 |
300 |
300 |
||
Напряжение на ячейке, |
|
|
|
|
|
|
__ |
|
|
|
|
|
||
В ........................... |
3,56 |
3,9 |
3,85 |
2,97-3,64 |
3,70-4,17 |
3,54-4,15 |
3,3 |
3,6 |
3,75 |
3,75 |
3,5 |
|||
Плотность тока, А/м2 |
— |
— |
— |
990-1980 |
2070-2760 |
1820—2740 |
— |
1268 |
1975 |
2190 |
— |
2500 |
||
Выход по 1 оку, |
% . |
96,2 |
96,2 |
96,6 |
96,5 |
96,5 |
96,5 |
— |
95 |
97 |
97 |
95 |
96 |
|
Расход постоянного то |
2790 |
3040 |
ЗОЮ |
2350—2880 |
2930-3300 |
2800—3280 |
|
2630 |
2800 |
2920 |
3000—3060 |
2750 |
||
ка на 1 т С12, кВт-ч |
_ |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выработка С12 в сутки, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
к г ........................... |
1840 |
2470 |
4620 |
610—1220 |
1830-2450 3060-4600 |
|
1660 |
24300 |
27000 |
9100 |
9160 |
|||
Число анодов, шт. |
— |
— |
— |
32 |
46 |
87 |
— |
— |
— |
— |
_ |
— |
||
Высота катода, |
мм . |
— |
— |
— |
720 |
720 |
760 |
— |
— |
— |
— |
|
_ |
|
Габариты |
электролизе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ра, мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
длина |
|
. . . |
|
|
2510 |
1560 |
2160 |
2860 |
|
1460 |
5300 |
5300 |
|
|
ширина . |
|
— |
— |
2670 |
1090 |
1090 |
1520 |
— |
1700 |
3500 |
3500 |
_ |
_ |
|
высота |
. . |
2210 |
2210 |
2130 |
1800 |
1.S00 |
2060 |
— |
1520 |
2700 |
2700 |
_ |
__ |
|
Площадь |
иола, |
зани |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
маемая |
электролизе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ром с учетом прохо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
дов, м2 ................... |
— |
— |
— |
20,2 |
29,0 |
54,8 |
— |
— |
— |
— |
— |
— |
||
IH-5. Напряжение и температура электролита в электролизерах БГК-25 при питании рассолом, подогретым до 80 °С
|
|
Напряжение, |
В |
Температура электролита, °С |
||
Плотность |
|
|
|
|
|
|
тока, А/м2 |
начальн. |
конеч. |
среднее |
начальн. |
конечная |
средняя |
|
||||||
5 20 |
3 ,0 5 |
3 ,9 0 |
3 ,3 0 |
8 4 |
9 6 |
90 |
7 3 0 |
3 ,2 0 |
4 ,0 0 |
3 ,4 5 |
8 6 |
97 |
92 |
9 1 0 |
3 ,3 0 |
4 ,1 0 |
3 ,6 0 |
9 0 |
98 |
94 |
Схема устройства электролизера БГК-50 приведена на рис. Ш -1 , а зависимость удельного расхода электроэнергии от плотности тока на рис. II1-2.
Рис. |
Ш-1. Схема электро |
|||
|
лизера |
БГК-50: |
||
/ — катод; |
2 — аноды; |
3 — |
||
крышка; |
4 — анодное |
днище; |
||
5 — подвод |
тока |
к катоду; 6 — |
||
подвод |
тока к |
аноду; |
7 — изо |
|
лятор.
Рис. II1-2. Зависимость удельного расхода электроэнергии от плотно сти тока для электролизеров БГК (с графитовыми анодами).
79
2. ЭЛЕКТРОЛИЗЕРЫ С РТУТНЫМ КАТОДОМ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ
1II-6. Отечественные электролизеры с ртутным катодом
|
|
|
|
|
|
С графитовыми анодами |
|
С |
МИА |
||
|
Показатели |
|
|
|
Р-30 |
Р-101 |
Р-20М |
Р-300 |
Р-300 |
Р-600 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Нагрузка, |
к А ................... |
30 |
100 |
150 |
300 |
300 |
600 |
||||
Среднее -напряжение |
|
на |
4,45 |
4,4 |
4,6 |
4,6 |
4,3 |
4,5 |
|||
электролизере, В . |
- |
• |
|||||||||
Выход |
по |
току, |
% |
95 |
95 |
96 |
96,5 |
96,5 |
97 |
||
Расход |
электроэнергии |
3700 |
3660 |
3780 |
3760 |
3530 |
3660 |
||||
на 1 |
т С12, кВт-ч |
. |
, |
||||||||
Выработка |
С12 в |
сутки, т |
0,9 |
3,0 |
4,5 |
9,0 |
9,0 |
18,2 |
|||
Плотность |
тока, |
кА/м2 |
5,35 |
5,3 |
7,85 |
10 |
10 |
13,6 |
|||
катодная |
|
. . |
|||||||||
анодная ..................... |
5,9 |
5,8 |
8,1 |
10,4 |
10,4 |
14 |
|||||
Число анодов, шт. . |
|
|
85 |
288 |
96 |
144 |
36 |
54 |
|||
Тип разлагателя . . . |
Г о р и з о н т |
|
С к р у б б е р н ы й |
|
|||||||
Расположение разлагате |
Сбок |
у |
|
В т о р ц е |
|
||||||
ля ................................... |
|
|
|||||||||
Габариты |
электролизера, |
|
|
|
|
|
|
||||
м |
|
|
|
|
|
8,75 |
14,5 |
19,35 |
19,7 |
19,7 |
19,3 |
длина . |
|
|
|
||||||||
ширина ...................... |
1,55 |
2,4 |
1,65 |
2,3 |
2,3 |
3,15 |
|||||
расстояние между |
* . |
2,2 |
3,0 |
2,25 |
3,0 |
3,0 |
3,8 |
||||
осями в ряду |
|||||||||||
Уклон |
электролизера, |
|
|
10 |
10 |
10 |
10 |
18 |
20 |
||
м м /м .......................... |
|
||||||||||
Закладка |
ртути, |
кг/кА |
^25 |
22 |
20,7 |
13,5 |
13 |
9 |
|||
Площадь пола на 1 кА, |
0,9 |
0,54 |
0,36 |
0,24 |
0,24 |
0,152 |
|||||
м2 .................................... |
|||||||||||
Масса |
электролизера, |
|
т |
8,3 |
24,5 |
29,7 |
39,4 |
35 |
85,3 |
||
без |
наполнения . . |
||||||||||
в рабочем состоянии |
9,7 |
28,5 |
35,0 |
47,5 |
46 |
105 |
|||||
|
|
1Н-7. Электролизеры с ртутным катодом типа СДМ |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Марка |
|
|
|
|
Показатели |
|
|
|
100-7,5 |
100-9,5 |
150-7,5 |
150-9,5 |
200-7,5 |
200-9,5 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Нагрузка, |
к А ................... |
100 |
100 |
150 |
150 |
200 |
200 |
||||
Расход |
электроэнергии, |
|
|
|
|
|
|
||||
кВт-ч |
|
|
|
|
3350 |
3430 |
3350 |
3430 |
3350 |
|
|
на |
1 т С12 . . . . |
3430 |
|||||||||
на 1 т NaOH (100%) |
2970 |
3050 |
2970 |
3050 |
2970 |
3050 |
|||||
Плотность |
тока |
на |
|
ка |
|
|
|
|
|
|
|
тоде, |
кА/м2 . |
|
|
|
7,5 |
9,5 |
7,5 |
9,5 |
7,5 |
9,5 |
|
Число |
анодов . . |
|
|
60 |
48 |
90 |
72 |
120 |
96 |
||
Загрузка ртути, кг . . |
1450 |
1250 |
2150 |
1850 |
2800 |
2400 |
|||||
Размеры |
электролизера, |
|
|
|
|
|
|
||||
м |
|
|
|
|
|
9,85 |
9,85 |
14,01 |
14,01 |
|
|
длина . |
|
|
|
17,82 |
17,82 |
||||||
ширина . |
|
|
|
2,12 |
1,68 |
2,12 |
1,68 |
2,12 |
1 , 6 8 |
||
80