Способ получения пербората натрия

 

Сущность изобретения: процесс получения пербората натрия ведут в замкнутом циркуляционном контуре. Контур включает электролизеры и кристаллизаторы. Процесс ведут при поддержании соотношения между силой тока электролиза и количеством растворов, подвергающихся электролизу, равном 0,9-18 кА/м³ . 1 табл.

Изобретение относится к производству перекисных соединений, в частности к технологии процесса получения пербората натрия электрохимическим методом.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пербората натрия, заключающийся в том, что электролизу подвергают водный раствор натриевых солей метаборной и угольной кислот на платиновых анодах, выкристаллизовывают перборат натрия из электролита в присутствии твердой фазы затравочных кристаллов, отделяют кристаллический перборат натрия от электролита с соответствующей корректировкой электролита раствором метабората натрия. Процесс ведут в замкнутом циркуляционном контуре, включающем электролизер и кристаллизатор.

Недостатком этого способа является невысокий выход целевого продукта (244 кг/ч с пяти электролизеров при силе тока 25 кА) и повышенный расход электроэнергии за счет чрезмерного повышения концентрации пербората натрия в объеме электролита.

Цель изобретения повышение выпуска готового продукта и снижение энергозатрат на процесс.

Цель достигается тем, что процесс ведут в замкнутом циркуляционном контуре, включающем электролизеры и кристаллизаторы, при поддержании соотношения между силой тока электролиза и количеством растворов, подвергающихся электролизу на уровне 0,9-1,8 кА/м³.

По предлагаемому способу электролизу подвергают карбонат-боратный раствор в электролизе, представляющем собой герметичный пакет из чередующихся между собой стальных катодов и титаноплатиновых анодов (на титановые пластины наварены полоски платиновой фольги). Для выделения твердого продукта электролит после электролиза, освобожденный от газов (О₂ и Н₂), поступает в кристаллизатор, в котором во взвешенном состоянии находится затравка твердого пербората натрия. Образовавшийся кристаллический продукт (ПОБН) выводится из кристаллизатора, а осветленный электролит (маточник), обогатив борсодержащим раствором, направляют в электролизер на очередной цикл, Показатели процесса электросинтеза пербората натрия (выход продукта, энергозатраты) сложным образом зависят от условий протекания двух основных процессов: электролиза и кристаллизации, поэтому при интенсификации технологического процесса электросинтеза пербората натрия необходимо в комплексе учитывать влияние различных факторов. В частности, регулированием соотношения между фронтом электролиза и фронтом кристаллизации можно добиваться положительного эффекта как на стадии электролиза, так и на стадии кристаллизации, а значит, для процесса электросинтеза в целом.

Установлено, что положительный эффект при электросинтезе пербората натрия наблюдается, когда соотношение силы тока электролиза I к количеству V раствора, подвергающегося электролизу, поддерживается в пределах 0,9-1,8 кА/м³.

Осуществление процесса электросинтеза пербората натрия при соотношении I:V ниже чем 0,9 кА/м³ приводит к снижению скорости кристаллизации пербората натрия и уменьшению выхода кристаллического продукта за счет чрезмерного снижения концентрации перекисного соединения в растворе.

Увеличение соотношения I: V сверх 1,8 кА/м³ сопровождается резким возрастанием концентрации перекисного соединения, что отрицательно сказывается на стадии электролиза, возрастают энергозатраты на процесс.

Таким образом, создавая условия для эффективного протекания процесса кристаллизации и процесса электролиза одновременно, путем ведения процесса электросинтеза пербората натрия при соотношении I:V, равном 0,9-1,8 кА/м³, можно добиться увеличения выхода целевого продукта и снижения энергозатрат на процесс по сравнению с известными способами.

Предлагаемый способ поясняется примерами 1-7.

П р и м е р 1. Электросинтез осуществляется в системе, состоящий из электролизера, через который протекает ток силой I 6,25 кА, и кристаллизатора, содержащего 7,0 м³ карбонат-боратного раствора. Электролиз осуществляется непрерывно на титаноплатиновых анодах при плотности тока на анодах 0,4 А/см². Отношение силы тока I электролиза к количеству V карбонат-боратного раствора соответствует 0,9 кА/м³. За 30 сут непрерывной работы получено 6,8 т пербората натрия. Расход электроэнергии постоянного тока составил 3600 кВт ч/т.

П р и м е р ы 2-7. Электросинтез осуществляется в условиях, аналогичных условиям примера 1, при различных соотношениях силы тока I электролиза к количеству V карбонат-боратного раствора, подвергающегося электролизу (см. таблицу).

Из данных, представленных в таблице, следует, что при проведении электросинтеза пербората натрия по предлагаемому способу в пределах предлагаемых условий (примеры 1-5) достигнуты высокие выходы продукта (5,3-6,8 т) относительно известного способа (5,1 т, пример 8). При этом также наблюдается снижение энергозатрат на процесс: 4415-3441 кВт ч/т по предлагаемому способу (примеры 1-5) против 4588 кВт ч/т по известному способу (пример 8).

Проведение же электросинтеза пербората натрия при более низких или высоких соотношениях I:V, чем предлагаемые, приводит к снижению выхода целевого продукта и увеличению энергозатрат на процесс (примеры 6 и 7).

Таким образом, при выходе за пределы предлагаемых условий, положительного эффекта не наблюдается.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕРБОРАТА НАТРИЯ электролизом карбонат-боратных растворов натрия и последующим выделением продукта кристаллизацией в замкнутом циркуляционном контуре, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности процесса и снижения энергозатрат, электролиз ведут при отношении силы тока к количеству раствора, подвергающегося электролизу, равном 0,9 1,8 кА/м³.

РИСУНКИ

Рисунок 1