¿Por qué algunos óxidos metálicos se pueden electrolizar con halógeno?

El método para preparar gas halógeno electrolizando ácido halohídrico incluye (a) agregar ácido halohídrico a la cámara de anolito; (b) agregar catolito al catolito, en donde se agregan óxidos metálicos polivalentes o divalentes al catolito que participan en la oxidación y reducción, de alta densidad. los iones metálicos valentes se reducen a iones metálicos de baja valencia en el catolito, y el catolito acuoso que contiene sustancias de iones metálicos reducidos a estados de baja valencia fluye fuera del catolito (c) bajo la acción de la corriente eléctrica bajo la condición de gas halógeno; se genera en el electrodo del ánodo, y el gas halógeno y el ácido halógeno residual salen de la cámara de líquido del ánodo; (d) recogen el gas halógeno que sale del paso (c) para la producción industrial, y utilizan el subproducto industrial haluro de hidrógeno; del paso (d) c) Ajustar el ácido hidrohálico efluente a una concentración adecuada y luego regresar al paso (a). Resuelve los problemas de baja densidad de corriente y alto potencial de reducción de la solución catódica de celda electrolítica tradicional y reduce el voltaje de la celda electrolítica.

La patente describe una celda electrolítica y un método para producir gas halógeno mediante electrólisis de ácido halohídrico.

Campo técnico

[0001] La presente invención se refiere al campo técnico de las celdas electrolíticas, y en particular a una celda electrolítica de ácido halohídrico de membrana iónica y a un método para preparar gas halógeno mediante ácido hidrohálico electrolizante.

Antecedentes Técnicos

[0002] El voltaje de la celda es un parámetro muy importante de la celda electrolítica y un indicador importante para medir si el proceso de electrólisis está avanzado, lo que afecta directamente el consumo de energía de la celda electrolítica. El voltaje de la celda del electrolizador de membrana iónica se compone principalmente de los siguientes aspectos, como se muestra en la fórmula de la siguiente tabla:

[0003] V = ν ν μ+η positivo + η negativo + Líquido IR + oro IR.

[0004] Donde: V-voltaje de la batería, V;

[0005]v 0-voltaje de descomposición teórica, v

[0006]Vm-; Caída de voltaje de la membrana iónica, v;

[0007]q pa-sobrepotencial del ánodo, v;

[0008] n P mes-sobrepotencial del cátodo, v;

[0009] Caída de voltaje óhmico líquido IRS, v;

[0010] Caída de voltaje óhmico IR metal dorado, v

[0011] Afecta el voltaje del tanque Los principales factores pueden dividirse en dos aspectos: (1) La influencia de factores estructurales: la estructura del tanque, la conductividad de un material conductor, el tamaño del espaciado de los electrodos, la estructura y el rendimiento de la membrana iónica, el rendimiento del ánodo y cátodo, etc (2) Influencia de los factores operativos: densidad de corriente, volumen de circulación de católitos y anolitos, impurezas en salmuera, concentración de electrolitos, temperatura, etc.

[0012] El consumo de energía de la celda electrolítica está directamente relacionado con el voltaje de la celda. Según la ley de Faraday, el número de Faraday necesario para producir ImolCl2 durante el proceso de electrólisis es 2F, que es 53,6a.h. Por lo tanto, el consumo de energía necesario para producir cloro es 755x V

[0013] W =- eta.

[0014]donde V es el voltaje de la batería y eta es la eficiencia actual.

[0015] La densidad de corriente del método tradicional de madera (Uhde) es de 4?4.8kA/m2, el voltaje del tanque es de aproximadamente 65438±0.05.92?2.06ν y el consumo de energía es de 1600kwh/ tonelada de cloro El consumo de energía es alto, el costo de mantenimiento es alto, la pureza del gas electrolítico es baja y es probable que ocurran problemas de seguridad. La empresa UHDE también ha desarrollado la tecnología de electrólisis ODC, que introduce oxígeno en la cámara del católito en lugar de separar el cátodo 4 y producir agua, reduciendo así el voltaje del electrolizador tradicional UHDE. La densidad de corriente de esta tecnología de electrólisis ODC es de 4 kA/m2, el voltaje de la celda es de aproximadamente 1,4 V y el consumo de energía es de 1050 Kwh/tonelada de cloro. A través del análisis de las tecnologías existentes, se encontró que la razón principal del alto consumo de energía es que el cátodo H+ se combina con electrones para generar hidrógeno. La tecnología de electrólisis ODC no causa la separación del cátodo H2, por lo que reduce el consumo de energía en 550 Kwh/tonelada. de cloro en comparación con la tecnología tradicional de electrólisis UHDE. En segundo lugar, la densidad de corriente de la electrólisis UHDE y la electrólisis ODC tradicionales no es lo suficientemente alta. Si la densidad de corriente alcanza 5?10kA/m2, el proceso tradicional de electrólisis UHDE y la tecnología de electrólisis ODC causarán daños insoportables al electrolizador. Sin embargo, el sentido común en electrólisis nos dice que aumentar la densidad de corriente del electrolizador y mantener un funcionamiento estable puede reducir eficazmente el consumo de energía.

[0016] Sobre la base de la tecnología de electrólisis ODC, se seleccionan electrodos tridimensionales y se añaden óxidos metálicos multivalentes o divalentes a la solución catódica para participar en la oxidación y reducción. El potencial estándar del método de electrólisis ODC mejorado es mayor que el del método de electrólisis ODC, y el voltaje de la celda se reduce aún más. La densidad de corriente es de 5-10 kA/m2, el voltaje de la celda es de aproximadamente 0,85-13 V y el consumo de energía. es solo 650-860 Kwh/tonelada. El cloro gaseoso puede ahorrar alrededor de 400 kwh según la electrólisis ODC y 900 kwh según el proceso de electrólisis tradicional (densidad de corriente de producción de 10 kA/m2).