Конструкции электролизеров. В литературе имеется 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 водород 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 электролизере 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 выбросов. Рис. 8 Хлоратный электролизер Ангела 1 графитовые аноды 2 катоды 3 катодная рама 4 корпус электролизера 5 крышка. Сообщается о применении для получения хлорной кислоты 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. Электролизер на нагрузку 5 кА работал при плотности тока 2,5 кАм 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. 9с двумя 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 сталь. Хотя хлорная кислота, полученная электрохимическим окислением растворов НС1 или С12 в НС104, используется для производства различных перхлоратов, часто с успехом применяется также и обратный процесс получение хлорной кислоты из перхлоратов щелочных или 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 катионообменная 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 КС1O4 H2S04 НС104 KHS04 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 сложностью 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 хлорной кислоты. Для получения водных растворов хлорной кислоты предложено взаимодействие перхлората калия с кремнефтористоводородной кислотой в водном растворе КС104 HsiF6 НС104 KsiF6 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 плохо 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, примерно 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, связанную с возможными взрывами.
При смешении кислот требуется охлаждение смесителя во избежание перегрева и возможного термического разложения хлорной кислоты. Рис. 10. Схема установки 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 хлорной кислоты. 7.