Chöông 2
SAÛN XUAÁT XUÙT - CLOR
II.1 Sô löôïc veà coâng nghieäp s/x xuùt - clor
II.2 Caùc phöông phaùp saûn xuaát
II.3 Phöông phaùp catod raén
II.4 Phöông phaùp catod thuûy ngaân
II.5 So saùnh caùc pp
1
II.1 Sô löôïc veà coâng nghieäp xuùt - clor
Moät trong nhöõng ngaønh CN coù quy moâ vaø coâng suaát lôùn
nhaát
Myõ: tieâu thuï 2% saûn löôïng ñieän
Tyû leä NaOH:Cl = 1:1 (NaOH deã baûo quaûn, Cl khoù )
⇒ Giaù saûn phaåm
⇒ Möùc ñoä s/x xuùt-clo phaûn aùnh nhu caàu veà clo
2
Despite the problems associated with chlorine and its declines in
traditional markets, industry analysts anticipated overall demand to
grow and prices to increase as much as 15 percent by 2002. Vinyl
exports and PVC use in new construction and in remodeling were
expected to make up for the declines in other areas.
3
ECU-ñôn vò ñieän hoùa, $/taán = $/(1,1 taán NaOH + 1 taán Cl2) 4
5
Clor
NaOH
6
7
8
9
10
11
II.2 Caùc phöông phaùp saûn xuaát
A. PP hoùa hoïc
1) NaOH: hieän chæ chieám 5%
Pp söõa voâi: Na2CO3 + Ca(OH)2 = 2 NaOH + CaCO3
Nhöôïc : sp thöøa CaCO3 ; xuùt loaõng (120 g/l)
Pp ferit:
Na2CO3 + Fe2O3 → Na2O. Fe2O3 + CO2
1000oC
Na2O. Fe2O3 + H2O → 2 NaOH + Fe2O3
Öu : khoâng coù sp thöøa, xuùt ñaëc (370 g/l)
12
A. PP hoùa hoïc
2) S/x clor
Pp Veldon (1785):
MnO2 + 4 HCl (ññ) → Cl2 ↑ + MnCl2 + 2 H2O
- cho söõa voâi dö, thoåi O2 :
MnCl2 + Ca(OH)2 = Mn(OH)2 + CaCl2
2 Mn(OH)2 + Ca(OH)2 + O2 = CaO.2MnO2 + 3 H2O
- CaO.2MnO2 tuaàn hoaøn trong chu trình s/x:
CaO.2MnO2 + 10 HCl = CaCl2 + MnCl2 + 5 H2O + 2 Cl2 ↑
Pp Dikon : 2 CuCl2 → Cl2 ↑ + Cu2Cl2
- oxy hoùa: Cu2Cl2 + O2 → CuOCuCl2
CuOCuCl2 + HCl → 2 CuCl2 + H2O
13
B. Pp Ñieän hoùa
Cuoái theá kyû 19 (1890; M 1893)
Ñieän phaân dd NaCl
2 NaCl + H2O → Cl2 + H2 + 2 NaOH
Öu : Khoâng coù saûn phaåm thöøa
Caân baèng s/x: laøm sao tieâu thuï heát saûn phaåm
2 pp chính:
Catod raén: - Maøng ngaên
- Maøng choïn loïc ion
Catod thuûy ngaân : khoâng caàn maøng ngaên
14
15
B. Pp Ñieän hoùa - Tinh cheá nguyeân lieäu
dd NaCl baõo hoøa
Loaïi boû taïp chaát:
Ca2+ (< 0,005 g/l) : Ca2+ + Na2CO3 → CaCO3 ↓ + 2 Na+
Mg2+ (< 0,001 g/l) : Mg2+ + NaOH → Mg(OH)2 ↓ + 2 Na+
SO42- (< 4 g/l) : SO42- + BaCl2 → BaSO4 ↓ + 2 Cl-
…
Thöôøng cho dö NaOH vaø Na2CO3 ñeå keát tuûa hoaøn toaøn;
trung hoøa laïi baèng HCl, loïc → nöôùc muoái trong → ñieän phaân.
16
II.3 Phöông phaùp catod raén
iCl
Cl O
A. Caùc quaù trình ñieän cöïc
A1. Phaûn öùng anod iO
EO Ecl ϕ
17
II.3 Phöông phaùp catod raén
A. Caùc quaù trình ñieän cöïc
A1. Phaûn öùng anod
Pöù mong muoán: 2 Cl– - 2 ē → Cl2 EoCl = 1,33 V
Pöù phuï : 4 OH− − 4ē → O2 + 2 H2O EoO = 0,826 V
* Choïn vaät lieäu anod coù ηCl < ηO sao cho :
Ecl + ηCl < EO + ηO
* Quaù theá taêng theo maät ñoä doøng: iCl(2)
Cl O
i nh ηCl > ηO
ôû i lôùn ηCl < ηO iO(2)
iO(1) ϕ2
ia = 1000 A/m2 : iO = 0,4% i
EO Ecl ϕ
iCl(1) ϕ1
Dung dòch anolit: pH ~ 4:
Traùnh pöù thuûy phaân clor: Cl2 + H2O ⇔ HClO + HCl
HClO ⇔ H+ ClO–
Pöù thoaùt khí O2 : O2 + H2O + 4 ē ⇔ 4 OH– (Eo = 0,4 V)
0,059 a H 2O . pO2
EO = 0,401 + lg 4
2 4 aOH −
Giaû thieát aH2O = 1; po2 = 1:
Trong khi ECl2 khoâng
pH = 14 EO2 = 0,4 V
phuï thuoäc vaøo pH
pH = 4 EO2 = 0,99 V
19
A2. Phaûn öùng catod
3 khaû naêng:
a) 2 H+ + 2 ē → H2 EpH7 = - 0,413 V
b) Na+ + ē → Na EoNa = - 2,71 V
Ñeå (b) coù theå caïnh tranh vôùi (a) caàn coù [Na+] > 1022 M ?!
→ Pöù (b) Khoâng theå xaûy ra trong moâi tröôøng nöôùc !
c) H2O + 2 ē → H2 + 2 OH- EpH7 = - 0,415 V
EpH14 = - 0,828 V
Neáu anolit pH 4 vaø catolit pH 14:
U = - 0,828 – 1,33 = - 2,16
20
Copyright by webtailieu.net