Спосіб одержання гіпохлориту натрію

Изобретение относится к галургии, основной задачей которой является разработка способов добычи, очистки и переработки минеральных солей. К важнейшим продуктам, получаемых из природного солевого сырья, относится и получение раствора гипохлорита натрия. Известна технология получения гипохлорита натрия, путем электролиза растворов хлоридов. В качестве исходного сырья используются природные электролиты -подземных хлоридных скважин и морские воды (Медриш Г.Л., Тейшева А.А., Басин Д.Л. Обеззараживание природных и сточных вод с использованием электролиза. - М.: Стройиздат, 1982. - С.17 - 19). Способ получения гипохлорита натрия из морской воды заключается в следующем: морская вода закачивается в бак - сборник сырья, затем подается на электролиз, где и получаем раствор гипохлорита натрия, с содержанием активного хлора до 1,0г/л. Однако, распространения это сырье не получило. Получение гипохлорита натрия ограничено районами прибрежной полосы и низким содержанием поваренной соли в морской воде. Так, содержание поваренной соли (в % по массе) составляет для: Черного моря - 1,45, Каспийского - 0,81, Аральского - 0,56, Общая минерализация воды морей находится на уровне 35г/л. Подземные минерализованные воды могут использоваться только в тех случаях, когда имеются пробуренные скважины многоцелевого назначения. Из известных способов наиболее близким является способ получения гипохлорита натрия из растворов поваренной соли, содержащей 300 310г/л NaCl. Этот способ принят за прототип (Постоянный технологический регламент получения гипохлорита натрия на Калушском заводе "Хлорвинил" от 11.12.88). При этом рассолы получают из твердой поваренной соли. Получение гипохлорита натрия из поваренной соли включает следующие этапы: приготовление раствора поваренной соли, проведение полного электрохимического разложения этого раствора в электролизере, с получением газообразного хлора и щелочи, газообразный хлор направляют на фильтры улавливатели и фильтры очистки, пропуская газообразный хлор над раствором серной кислоты, проводят его сушку, газообразный хлор направляют в реакторы-сборники, находящуюся в электрованне щелочь насосом перекачивают в баки и насыщают газообразным хлором, до получения гипохлорита натрия требуемой марки. Недостатком выше изложенного способа получения гипохлорита натрия является следующее: дорогое исходное сырье, так как поваренная соль является продуктом; дорогостоящее оборудование и масштабность; невозможность гарантировать безопасность в вопросе герметичности технологического оборудования; не соблюдение герметичности может повлечь утечку газообразного хлора, что пагубно повлияет на экологию местности. В основу изобретения поставлена задача создания способа получения гипохлорита натрия, в котором предложено применение нового сырья и использование электролиза, при котором в результате реакции сразу образуется гипохлорит натрия, заменяющий при дезинфекции вод сжиженный хлор и за счет этого получаем более экономически выгодный продукт. Поставленная задача решается тем, что способ получения гипохлорита натрия, включающий приготовление раствора из исходного сырья, проведения электрохимической реакции, согласно изобретению в качестве исходного сырья используется чренный камень (омон), а электрохимическая реакция типа электролиз проводится до содержания в полученном гипохлорите натрия активного хлора 6 - 8г/л. Причинно-следственная связь между предлагаемыми признаками и ожидаемым техническим результатам заключается в следующем: анализ известных способов показал возможность получения гипохлорита натрия. Однако в заявляемом решении применяется другое сырье. Чренный камень (омон) представляет собой плотную корку поваренной соли вместе с накипными слоями, пригоревшую к чреннам, солевыварным ваннам. Ионно-катионный состав чренного камня представлен следующим составом, выраженным в массовой доле, %: NaCl - 95,72, MgSO4 - 3,18, CaSO4 - 0,87, MgCl - 0,11, CaCl2 - 1,1, HCl - 0,0003, K - 0,00016, Na - 37,62, Ca - 0,65, Mg - 0,03, SO4 - 0,62, Cl - 58,85, н.о. - 0,36, H 2 O - 0,64, железо III - следы. Полученный гипохлорит натрия с содержанием активного хлора 6 - 8г/л можно успешно использовать при обеззараживании питьевой воды и сточных вод перед сбросом в водоемы. В последние годы электрохимический метод обеззараживания природных и сточных вод, находит широкое распространение как в отечественной практике водоснабжения, так и за рубежом. Сохраняя все достоинства метода хлорирования с применением жидкого хлора, метод обеззараживания электрохимическим гипохлоритом натрия, позволяет избежать основных трудностей связанных с транспортировкой и хранением газа. Применение гипохлорита натрия позволяет исключить привычные методы хлорирования привозным хлором, который в настоящее время, при широком развитии систем водоснабжения, превратился в недостаток, так как будучи токсичным веществом, требует особых мер предосторожности, как при транспортировке, так и при хранении. Количество поваренной соли в чренном камне составляет 95,72%, при средней толщине чренного камня до 5см, потери ее составляет до 700 тонн в год. Для получения 1кг активного хлора расходуется до 10кг чренного камня. Переработка отхода - чренного камня позволит получить гипохлорит натрия с содержанием активного хлора 6 - 8г/л, его можно использовать для местного потребления при дезинфекции питьевой воды, сточных вод, а также для дезинфекции оборудования пищевых предприятий. Так для полного подавления жизнедеятельности кишечной палочки, находящейся в воде с pH 5,2 и концентрации 12000 клеток в литре, требуется доза бактерицидного продукта гипохлорита натрия, по активному хлор у равная 0,4мг/л. Для сточных жидкостей, эта доза составляет 1 - 2мг/л. Полное обеззараживание воды наступает при дозе по активному хлор у 0,8мг/л, тогда, как при такой дозе, в случае обычного хлорирования, бактерицидный эффект был неполным. Получение гипохлорита натрия щадящим способом дает возможность организовать его производство непосредственно на солевыварных заводах и в местах жесткого санитарного контроля - курортных зонах по месту потребления, для обработки оборудования, питьевой и сточных вод курортной зоны. В энергетическом отношении наиболее выгодно получать гипохлорит натрия невысокой концентрации, до содержания 10г/л активного хлора. Ввиду энергетического кризиса, одним из важных вопросов, выступает вопрос выбора коэффициента использования тока. Выбор исходной концентрации хлоридного раствора с учетом полного использования коэффициента тока предложен с учетом подбора концентраций растворов, полученных из чренного камня (омона) и представленных концентрациями содержащими: 65г/л, 110г/л, 115г/л, 120г/л, 150г/л NaCl. Опытные данные подтвердили, что наиболее перспективной концентрацией является концентрация хлоридного раствора с содержанием 110 - 120г/л NaCl, что позволяет максимально использовать коэффициент тока и получить гипохлорит натрия с содержанием активного хлора 6 - 8г/л. Таким образом заявляемый способ отличается от известных способов. Способ осуществляется следующим образом. В бак для растворения загружают чренный камень (омон), задают расчетное количество воды и проводят перемешивание и растворение его, при этом получается раствор высокой концентрации, затем этот раствор направляют на разбавление водопроводной водой до концентрации 110 - 120г/л NaCl и проводят электролиз. Вследствие разности удельных весов более плотный электролит вытесняет из электролитической кассеты насыщенной газом раствор, который переливается через торцовые накладки пакета электродов в ванну. Как только плотный электролит попадает в межэлектродное пространство, он сразу насыщается пузырьками газа и вытесняется из кассеты следующей порцией растворе. Готовый раствор сливают в бак-приемник и весь цикл повторяется. Количество активного хлора в полученном гипохлорите натрия составляет 6 - 8г/л. Пример 1. В бак для растворения загружают чренный камень (омон), задают расчетное количество воды, проводят перемешивание и растворение его. Получается раствор высокой концентрации. Затем этот раствор направляют на разбавление водопроводной водой до концентрации раствора с содержанием 65г/л NaCl и проводят электролиз. Определяем, что выход хлора возрастает с увеличением напряжения, стремясь к определенному пределу. Коэффициент использования тока составил 40% и максимальное напряжение стабилизировалось на 4,5 - 5,0В. Содержание активного хлора в полученном растворе гипохлорите натрия на уровне - 2г/л. Пример 2. В бак для растворения загружают чренный камень (омон), задают расчетное количество воды, проводят перемешивание и растворение его. Получается раствор высокой концентрации. Затем этот раствор, направляют на разбавление водопроводной водой до концентрации раствора с содержанием 110г/л NaCl и проводят электролиз. Определяем, что коэффициент использования тока увеличивается до 70% при напряжении 4,5 - 5,0В. Содержание активного хлора в полученном растворе гипохлорите натрия на уровне - 7,5г/л. Пример 3. В бак для растворения загружают чренный камень (омон), задают расчетное количество воды, проводят перемешивание и растворение его, получается раствор высокой концентрации. Затем этот раствор направляют на разбавление водопроводной водой до концентрации раствора 115г/л NaCl. Определяем, что коэффициент использования тока увеличивается до 72% при напряжении 4,5 - 5,0В. Содержание активного хлора на уровне - 7,9г/л. Пример 4. В бак для растворения загружают чренный камень (омон), задают расчетное количество воды, проводят перемешивание и растворение его, получается раствор высокой концентрации. Затем этот раствор направляют на разбавление водопроводной водой до концентрации раствора 120г/л NaCl. Определяем, что коэффициент использования тока увеличился до 75%, при напряжении 4,5 - 5,0В. При этом содержание активного хлора в полученном гипохлорите натрия на уровне - 8г/л. Пример 5. В бак для растворения загружают чренный камень (омон), задают расчетное количество воды, проводят перемешивание и растворение его, получается раствор высокой концентрации. Затем этот раствор направляют на разбавление водопроводной водой до концентрации раствора 150г/л NaCl. Определяем, что дальнейшее увеличение концентрации раствора на увеличение коэффициента использования тока не влияет. Практически остается на том же уровне при напряжении 4,5 5,0В. Содержание активного хлора на уровне 8г/л. Выводы. При получении гипохлорита натрия из чренного камня (омона), минимальные затраты электроэнергии наблюдались при напряжении 4,5 - 5,0В. Рабочая концентрация хлоридного раствора из чренного камня должна составлять 110 - 120г/л NaCl, Коэффициент использования тока находился на уровне 75%. Количество активного хлора в полученном растворе гипохлорита натрия, приданных выбранных параметрах, составлял 6 - 8г/л.