Задание 7 по общей химической технологии, МГОУ. Получение щелочи, хлора и водорода методом электролиза растворов поваренной соли

Содержание

Задание 7

Получение щелочи, хлора и водорода методом электролиза растворов поваренной соли.

1.Опишите товарные свойства хлора, едкого натра и водорода. Укажите области их применения и масштабы производства.

2.Укажите возможное источники сырья для электрохимического получения Cl2, NaOH, H2.

3.Опишете современные промышленные способы получения хлора и едкого натра. Проведите сравнение их эффективности.

4.Опишите физико-химические свойства системы, положенные в основу электрохимического получения Cl2 и NaOH. Обоснуйте выбор оптимальных технологических параметров.

5.Вычертите и опишите электролизер с твердым катодом.

6.Составьте материальный баланс стадии электролиза за 1 час. Рассчитайте основные показатели эффективности процесса электролиза — выход по току Cl2, NaOH, отепень конверсии раствора хлорида натрия.

Общие данные для расчета

1.Процесс электролиза проводится в электролизере БГК 17/50. Сила тока 50 кА.

2.В электролизер поступает насыщенный раствор NaCl концентрацией 5,45 моль/л, плотность раствора 1170 кг/м3 Объем поступающего раствора равен 1,1 объема католита.

3. Выход по току Cl2 рассчитывают но формуле

RCl2 = 97,8-7,14(C-3,07)

С — концентрация щелочи в католите, выраженная в моль/л. Выход по току щелочи равен выходу по току хлора. Выход по току H2 равен 100%.

Выходящие из электролизёра газы содержат в своем составе пары воды в количестве 15% от веса Cl2 и H2.

4. В процессе электролиза протекают побочные реакции

а)на аноде происходит электрохимическое разложение воды:

2H2O = O2 + 2H2 (1)

б) часть образовавшегося на аноде Cl2 в объеме раствора подвергается гидролизу:

Сl2 + H2O = HCl + HClO (2)

Данные для расчета:

Концентрация щелочи в католите, кг/м3 – 138

Распределение расхода электричества на побочные реакции, % на реакцию (1) — 90

на образование С2, участвовавшего в реакии (2) – 10

Методика расчета:

Рассчитайте количество электричества, которое расходуется зa 1 час

Q = I*T

где І — сила тока, Т — время в часах.

Это количество электричества затрачивается на выделение Cl2:

QCl2 = Q*rCl2,

Где rCl2 – выход Cl2 в долях единицы

И на побочные реакции:

Qпоб = Q- QCl2,

2. Рассчитайте расход количества электричества на реакции 1 и 2, используя приведенное в задании соотношение.

3. По закону Фарадея рассчитайте массы Cl2, Н2 и NаОH, образующихся по целевой реакции, а также массы О2 (реакция 1) и Сl2, реагирующего по реакции 2.

4. Зная общее количество щелочи и ее концентрацию в католите, рассчитайте объем католита.

5. Воспользовавшись данными п.2, рассчитайте массу NаОH и Н2О, поступающих на реакцию.

Выдержка из текста

Задание 7

Получение щелочи, хлора и водорода методом электролиза растворов поваренной соли.

1.Опишите товарные свойства хлора, едкого натра и водорода. Укажите области их применения и масштабы производства.

2.Укажите возможное источники сырья для электрохимического получения Cl2, NaOH, H2.

3.Опишете современные промышленные способы получения хлора и едкого натра. Проведите сравнение их эффективности.

4.Опишите физико-химические свойства системы, положенные в основу электрохимического получения Cl2 и NaOH. Обоснуйте выбор оптимальных технологических параметров.

5.Вычертите и опишите электролизер с твердым катодом.

6.Составьте материальный баланс стадии электролиза за 1 час. Рассчитайте основные показатели эффективности процесса электролиза — выход по току Cl2, NaOH, отепень конверсии раствора хлорида натрия.

Общие данные для расчета

1.Процесс электролиза проводится в электролизере БГК 17/50. Сила тока 50 кА.

2.В электролизер поступает насыщенный раствор NaCl концентрацией 5,45 моль/л, плотность раствора 1170 кг/м3 Объем поступающего раствора равен 1,1 объема католита.

3. Выход по току Cl2 рассчитывают но формуле

RCl2 = 97,8-7,14(C-3,07)

С — концентрация щелочи в католите, выраженная в моль/л. Выход по току щелочи равен выходу по току хлора. Выход по току H2 равен 100%.

Выходящие из электролизёра газы содержат в своем составе пары воды в количестве 15% от веса Cl2 и H2.

4. В процессе электролиза протекают побочные реакции

а)на аноде происходит электрохимическое разложение воды:

2H2O = O2 + 2H2 (1)

б) часть образовавшегося на аноде Cl2 в объеме раствора подвергается гидролизу:

Сl2 + H2O = HCl + HClO (2)

Данные для расчета:

Концентрация щелочи в католите, кг/м3 – 138

Распределение расхода электричества на побочные реакции, % на реакцию (1) — 90

на образование С2, участвовавшего в реакии (2) – 10

Методика расчета:

Рассчитайте количество электричества, которое расходуется зa 1 час

Q = I*T

где І — сила тока, Т — время в часах.

Это количество электричества затрачивается на выделение Cl2:

QCl2 = Q*rCl2,

Где rCl2 – выход Cl2 в долях единицы

И на побочные реакции:

Qпоб = Q- QCl2,

2. Рассчитайте расход количества электричества на реакции 1 и 2, используя приведенное в задании соотношение.

3. По закону Фарадея рассчитайте массы Cl2, Н2 и NаОH, образующихся по целевой реакции, а также массы О2 (реакция 1) и Сl2, реагирующего по реакции 2.

4. Зная общее количество щелочи и ее концентрацию в католите, рассчитайте объем католита.

5. Воспользовавшись данными п.2, рассчитайте массу NаОH и Н2О, поступающих на реакцию.

Список использованной литературы

Список литературы

1.Аблонин Б.Е. Основы химических производств. – М.: Химия, 2001.

2.Бесков В.С. Общая химическая технология и основы промышленной экологии. – М.: Химия, 1999.

3.Кутепов А.М. Общая химическая технология. – М.: Высшая школа, 1990.

4.Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1981.

5.Расчеты химико-технологических процессов. / под ред. Мухленова И.П. – Л.: Химия, 1982.

6.Степанов В.С. Анализ энергетического совершенствования технологических процессов. – Новосибирск: Наука, 1984.

7.Химико-технологические системы. / под ред. Мухленова И.П. – М.: Химия, 1986.

Похожие записи