L'histoire du développement de méthodes électrochimiques pour la préparation de chlore et de soude caustique. partie 1

Méthodes état chimique de production de chlore,

L'histoire du développement de méthodes électrochimiques pour la préparation de chlore et de soude caustique. partie 1 Avec le développement de l'industrie de façon continue une demande accrue de chlore est utilisé pour produire une variété de composés chlorés. La méthode de base pour de nombreuses années de chlore a été basée sur la réaction d'acide chlorhydrique avec du dioxyde de manganèse (pyrolusite). De cette façon, le chlore a été obtenu en 1774 par le chimiste suédois Scheele KW. Cependant, ce procédé est très coûteux en raison de la pénurie d'acide chlorhydrique et le dioxyde de manganèse.

La situation a changé de façon spectaculaire dans les années 60-s du XIX siècle. à la suite de l'utilisation de la technologie dans le chlorure leblanovskom procédé à la soude de l'hydrogène et son traitement efficace de chlore. Dans le contexte des proportions énormes leblanovskogo production de soude de grandes quantités de chlorure d'hydrogène émis dans l'atmosphère, a commencé à empoisonner l'environnement et provoquer des manifestations. Certaines plantes ont même de fermer et se déplacer vers des zones éloignées des zones habitées. Particulièrement aiguë, ce problème était en Angleterre. Il est pas un hasard si dans ce pays en 1863, une loi spéciale ( «Alkali Act»), qui interdit l'émission dans l'atmosphère de gaz contenant plus de 5% de chlorure d'hydrogène a été libéré. Ce décret du gouvernement a mis dans une situation très difficile des fabricants, mais en même temps les a incités à chercher des moyens techniques efficaces pour capturer et l'utilisation de chlorure d'hydrogène.

Déjà en 1866, le chimiste anglais V. Veldon a pris un brevet sur le procédé de traitement de chlorure d'hydrogène au chlore afin de l'utiliser pour la production de poudre de blanchiment.

B. Veldon proposé produire du chlore à l'aide déjà connu avant la réaction chimique de l'acide chlorhydrique et du dioxyde de manganèse. Cependant, le système a été introduit l'innovation, ce qui permet la régénération de MnO le chlorure de manganèse formé lors de la réaction avec de l'acide chlorhydrique. Selon les rapports, les coûts de régénération dvuokisimargantsa pas prevyshaliv 1871 25% de la valeur égale à la quantité de pyrolusite naturelle.

La deuxième méthode a été proposée par M. Deacon, breveté en Angleterre en 1868. Le processus a consisté à polucheniihlora oxydation du chlorure d'hydrogène, de l'oxygène dans l'air contact. Le catalyseur est le sulfate de cuivre, appliquée sur la brique cassée. Méthode G. Deacon a fourni un peu plus grande production de chlore par rapport à la méthode de W. Veldona, mais malgré cela, il ne pouvait pas conduire. Cela est dû à une simple conception des équipements et processus Veldona plus forte concentration de chlore produit. Ainsi, obtenue par le procédé Veldona concentration en chlore allant jusqu'à 95%, tandis que la concentration en chlore procédé de Deacon ne dépassait pas 14%.

Les deux méthodes ont jeté les bases de la plus grande industrie chimique - la production de chlore et de produits chlorés. Est inextricablement liée avec le processus de soude leblanovskim, "ils ont étendu Century" la production de leblanovskogo et ont contribué au développement de l'industrie de la soude.

La position de monopole de la méthode Veldona et Deacon dans la production de chlore a duré jusqu'à ce que les 90-s du XIX siècle. nouveau procédé électrochimique pour la production de chlore à partir de chlorures de métaux alcalins (potassium et sodium). Ces méthodes sont utilisées dans un certain nombre de pays et dans les premières années de ce siècle. Ainsi, selon la méthode travaillé Veldona 7 usines en Grande-Bretagne, l'Allemagne, la France, la Belgique et la Russie. méthode de Deacon utilisé au moment de 6 plantes, y compris en Allemagne - deux, France - deux en Belgique - dans une seule usine.

Il est intéressant de noter que, en 1903, une grande usine chimique à Aussig (Autriche), où il y avait la production de chlore électrolytique utilisée en même temps et le processus Veldona.

En Russie, le chlore est préparé selon Veldona. La première usine, introduit en 1888, ce processus a été Ushkova usine chimique, construite en 1868. En outre, selon la méthode a bien fonctionné Veldona Konstantinovsky usine (depuis 1910), mais en 1917 la production a été suspendue. A la fin du XIXe siècle. pour remplacer les procédés chimiques pour la préparation de chlore par un nouveau procédé électrochimique, a remporté au début du XXe siècle. position dominante dans l'industrie mondiale du chlore-alcali.

La mise au point d'un procédé électrochimique pour la production de chlore

L'apparition du processus électrochimique, le chlore est inextricablement liée à l'évolution générale de la science et de la technologie dans la seconde moitié du XIX:. Réalisations de la chimie et de la physique, le développement de la théorie de la dissociation électrolytique, les succès de génie électrique.

La proposition d'abord connu pour produire de la soude caustique et de chlore électrolytique appartiennent à des scientifiques russes NG Glukhov et F. Vashchuk base brevetée 2 Décembre 1879 à l'Allemagne, "un procédé pour produire des moyens électrochimiques alcalins caustiques." L'unité proposée représentée par les électrolyseur "razdelennyyperegorodkoy". L'anode est en platine ou en graphite cathode - fer. Les inventeurs ont noté que leur procédé peut être appliqué non seulement pour décomposer le sel, mais également du sulfate de sodium.

En 1884, l'ingénieur allemand Karl Hepfner a pris un brevet sur la «amélioration de l'électrolyse du poumon de sels halogénures et des métaux lourds", a attiré l'attention des chimistes-technologues.

Par les 80 e années du XIX siècle. sont les premiers essais en usine de production électrochimique de chlore à l'usine «Griesheim-Elektron» (Allemagne). La décomposition de solutions aqueuses de sels de chlore, de métaux alcalins (sodium ou potassium), pourvu que certaines conditions de courant continu ont été obtenus en même temps trois produits: le chlore, l'hydrogène et de l'hydroxyde de sodium (ou hydroxyde de potassium). Au cours de l'électrolyse, l'anode au gaz de chlore et d'hydroxyde de métal à la cathode, qui réagit avec l'eau et forme un hydrogène alloue un hydroxyde de métal alcalin. De ces trois produits spéciaux d'intérêt (commercial) représentait alors la soude caustique. Ainsi, la production de chlore a été trouvé se rapportant à la production de bases les plus importantes. Depuis lors, les scientifiques, les ingénieurs et les entrepreneurs ont commencé à montrer un intérêt accru dans le processus électrochimique de chlore.

En peu de temps, il a créé plusieurs programmes technologiques, qui, en fonction des cellules électrolytiques utilisées peuvent être divisées en trois groupes principaux:

1) une cathode solide et une membrane poreuse,

2) la cathode de mercure,

3) avec une cloche.

L'histoire du développement des procédés électrochimiques pour la préparation du chlore et de la soude caustique

Tout d'abord, le premier système technique est basée sur l'utilisation de cellules d'électrolyse à cathode solide et un diaphragme poreux. diaphragme but - anode et la cathode pour diviser l'espace dans le but d'une protection contre l'interaction chimique de l'électrolyte a évolué à partir de la soude caustique et du chlore. L'électrolyte résultant est une solution d'hydroxyde de sodium est ensuite déshydratée et évaporée. Il reçoit produit technique - soude caustique contenant de l'hydroxyde de sodium environ 90-95%.

Lancé avec succès dans les années 80 à l'usine de Grisgeyme travaux expérimentaux sur la mise en œuvre pratique de la production électrochimique de chlore dans le processus d'installation avec une cathode solide et le diaphragme ont été réalisées à partir de 1890 dans la même ville que la première petite usine d'électrolyse. L'usine a été équipée d'une usine d'électrolyse d'une capacité de 200 litres. p. et produire de la soude caustique et du chlore. En 1892, la centrale a doublé. La société a travaillé avec succès, la méthode électrochimique pour la production de chlore et de soude caustique a continué de se propager rapidement. En 1894, il a été commandé une grande usine à Bitterfeld (Allemagne). En 1895, la production de cette entreprise a doublé.

Dans le même temps a commencé l'expansion de l'usine de Grisgeyme, qui a été achevée en 1896. En outre, à Bitterfeld a commandé une deuxième capacité de l'usine de 2000 hp, appartenant à la société «Elektrochemische Werke Bitterfeld», les bains d'argile équipés de diaphragmes en amiante.

Procédé pour la production de chlore et d'hydroxyde de sodium dans de l'électrolyse avec une cathode solide et le diaphragme est largement utilisé dans les usines Société «Griesheim-Elektron». En 1903, 11 usines de cette société ont fait la plupart de tous les alcalis et de blanchiment en poudre, produit par toutes les usines d'électrolyse en Allemagne. Société possédait deux usines en Grisgeyme, deux grandes centrales à Bitterfeld et un dans le Rhin-Velden.

Un procédé à cathode solide et la membrane a également été utilisé dans les usines allemandes Société «Consolidierte Alkaliwerke» dans Vesteregelne et Baden Aniline et Soda Factory ( «Badische Anilin Sodafabrik a.»).

En outre, cette méthode a été adoptée en France dans l'usine «Compagnie industrielle de Produits Chimiques», produit 2.000 tonnes de soude caustique et une quantité similaire de poudre de blanchiment, ainsi que dans l'Espagne à l'usine de Flix, près de Barcelone.

L'histoire du développement des procédés électrochimiques pour la préparation du chlore et de la soude caustique

En Russie, la méthode électrochimique avec une cathode et le diaphragme solide (le système "Grisgeym-Electron") a commencé à être appliqué à l'usine de la société "Électricité" en 1895-1896. et l'usine de la société russe du Sud pour la fabrication et la vente de la soude à Slavyansk. Sur l'usine slave pour la fabrication de chlore électrolytique et de la soude caustique utilisée 120 cellules d'électrolyse va produire 3280 tonnes de soude caustique et environ 2730 tonnes de chlore (ou 8.200 tonnes d'eau de Javel) par an. Dans l'usine slave a été élargi au cours de la Première Guerre mondiale: le nombre de cellules d'électrolyse a été augmenté de 120 à 210.

Au cours de la Première Guerre mondiale dans le bassin du Donetz dans la station de partage des eaux, il a été construit (1916) Chemical Plant "Russkokraska" atelier électrolytiquement équipé de 200 système d'électrolyse "Grisgeym-Electron". L'usine a produit 5.300 tonnes de soude caustique et 12 mille. Tonnes d'eau de Javel.

Shukhardin S. «La technologie dans son développement historique"