45
PH N 2: CÔNG NGH ðI N HOÁ
CHƯƠNG VII
CÔNG NGH S N XU T XÚT - CLOR & AXIT CLOHYDRIC
♣1. Cơ s lí thuy t v s n xu t xút clor:
I. S n xu t clor theo phương pháp hoá h c:
1/ S n xu t xút:
a/ Phương pháp s a vôi: b t d u Nga (1814-18970) có trên 10 nhà máy
s n xu t theo phương pháp này. Quá trình ñi u ch như sau:
Na2CO3 + Ca(OH)2 = NaOH + CaCO3
N ng ñ xút ñ t ñư c 90-135g/l. Phương pháp này t n nhi u Ca(OH)2, thu ñư c
xút loãng và c ñi u ch ñư c 1 t n xút b ñi 1000-1300 kg CaCO3
b/ Phương pháp Ferit: có hai giai ño n:
Giai ño n 1: Na2CO3 + Fe2O3 = Na2OFe2O3 + CO2
Giai ño n 2: Na2OFe2O3 + H2O = 2NaOH + Fe2O3
Sau ñó cô ñ c xút t o xút r n, Fe2O3 thu h i ñem s d ng l i. N ng ñ xút thu
ñư c 370g/l.
2/ S n xu t clor:
a/ Phương pháp Venton:
MnO2 + HCl = MnCl2 + 2H2O + Cl2
Phương này t n nhi u MnO2 nên ñư c hoàn nguyên b ng cách:
MnCl2 + Ca(OH)2 = Mn(OH)2 + CaCl2
Th i oxy c a không khí vào:
2Mn(OH)2 + 2Ca(OH)2 + O2 = 2MnO2.CaO + 4H2O
MnO2.CaO tu n hoàn trong s n xu t.
b/ Phương pháp Dikon: oxy hoá HCl (k) b ng oxy không khí nhi t ñ
0
cao , xt
cao có xúc tác:
4HCl + O2 t → 2Cl2 + 2H2O
Clor sinh ra l n nhi u nitơ.
II. Phương pháp ñi n hoá:
Thư ng ph bi n hai phương pháp s n xu t xut clor:
- Phương pháp catôt r n hay màng cách.
- Phương pháp catôt thu ngân.
A. Phương pháp catôt r n:
1/ Mu i và ñi u ch nư c mu i:
- Mu i là nguyên li u chính ñ s n xu t xut clor theo phương pháp ñi n phân.
- Mu i dùng ph i ñ m b o các tiêu chu n sau:
NaCl ≥ 97.5 %
Ch t không tan ≤ 0.5 % (t p ch t cơ h c)
Ca2+ ≤ 0.4 %
Mg2+ ≤ 0.4 %
K+ ≤ 0.02 %
SO42- ≤ 0.84 %
- Nư c mu i ñư c ñi u ch v i n ng ñ NaCl: 310-315 g/l.
- Các ion Ca2+ , Mg2+ là nh ng ion có h i cho quá trình ñi n phân. Trong thùng
ñi n phân nó tác d ng v i xút t o ra hydroxit khó tan, k t t a lên trên màng cách, b t kín
46
l màng làm c n tr quá trình ñi n phân. Do ñó, các ion này c n ph i lo i b . Vi c lo i
b này có th th c hi n b ng ba phương pháp:
+ Phương pháp xô ña - xút.
+ Phương pháp s a vôi - xút.
+ Phương pháp s a vôi - sunphat.
Thông thư ng t i các nhà máy s dung phương pháp xô ña - xut:
MgCl2 + NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl
MgSO4 + 2NaOH = Mg(OH)2 + Na2SO4
Trong công nghi p ngư i ta thư ng tr n nư c mu i m i ñi u ch v i nư c mu i
m i h i lưu, t công ño n h i lưu sang ñ k t t a ion Mg2+.
Còn ion Ca2+ ñư c k t t a b ng xô ña:
CaCl2 + Na2CO3 = 2NaCl + CaCO3
ð k t t a hoàn toàn các ion Ca2+ , Mg2+ thì xút và xô ña ph i cho dư và nhi t ñ
c a nư c mu i ph i lên ñ n 40-50oC. Sau ñó trung hoà xút dư b ng axit HCl. Hàm lư ng
xút sau khi trung hoà ph i trong kho ng 0.05-0.1 g/l; xô ña 0.2-0.3 g/l. ð ti t ki m xô ña
và axit trung hoà dư, các nhà máy s d ng bi n pháp cacbonat hoá nư c mu i h i lưu
b ng cách th i CO2 vào. Như v y, m t ph n xút s chuy n thành xô ña theo ph n ng:
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
Như v y, nư c mu i h i lưu có c xô ña, l n xút v i hàm lư ng ñ ñ k t t a các
ion Ca2+ , Mg2+
- Nư c mu i sau khi ñã x lí xong ph i ñ m b o tiêu chu n:
NaCl: 310 ± 5 g/l
Ca2+ ≤ 0.005 g/l
Mg2+ ≤ 0.001 g/l
SO42- ≤ 0.5 g/l
Xô ña ≤ 0.3 g/l
NaOH ≤ 0.1 g/l
* Sơ ñ lưu trình công ngh tinh ch nư c mu i (Hình 7-1).
47

2/ ði n phân:
V i phương pháp này catôt là s t, còn an t có th là graphit, Ti m Pt, RuO2, ...
Trong thùng ñi n phân clor ñư c t o thành trên không gian an t, còn hydro và xút ñư c
t o thành trên không gian cat t. Quá trình ph n ng x y ra khá ph c t p.
- Dung d ch nư c mu i h p cách n p vào thùng ñi n phân theo ch tiêu nh t ñ nh,
lúc chưa có dòng ñi n thì gi a hai pha r n - l ng t n t i cân b ng ñ ng. Nhưng khi có
dòng ñi n qua thùng ñi n phân, thì trên an t x y ra quá trình oxy hoá, còn trên cat t x y
ra quá trình kh :
* Trên an t (quá trình oxy hoá):
2Cl- - 2e = Cl2
4OH- - 4e = 2H2O + O2
* Trên cat t (quá trình kh ):
2H+ + 2e = H2
Na+ + e = Na
ð ñi n phân t o s n ph m NaOH, Cl2, H2 ta c n kh ng ch các thông s kĩ thu t
nh m ưu tiên vi c phóng ñi n c a Cl-, H+ ñ ng th i h n ch t i ña s phóng ñi n c a các
ion Na+, OH-.
- Thông thư ng dung d ch nư c mu i ñem ñi n phân là dung d ch nư c mu i bão
hoà (310g/l) v i pH = 7. Do ñó, ñi n th phóng ñi n c a ion H+ là -0.41Volt. ñi u ki n
này ion Na+ phóng ñi n thì n ng ñ ion Na+ (CNa+) ph i thoã mãn phương trình Nerst:
RT
o
ϕ Na + = ϕ Na + / Na +
ln C Na +
nF
− 0.41 = −2.7 + 0.059 lg C Na +
⇒ C Na + = 3.8 × 10 38 g / l

ði u ki n không th x y ra ñư c, cho nên ion Na+ không th phóng ñi n cùng ion
H ñư c.
T i an t t n hai quá trình phóng ñi n ñ ng th i c a các ion Cl- và ion OH-. Theo
phương trình Nerst ta có:
ϕ OH − = 0.41 − 0.059 lg(0.81 × 10 −7 ) = +0.82Volt
+

ϕ Cl = 1.36 − 0.059 lg(0.6 × 6.4) = +1.33Volt
−

V m t lí thuy t ion OH- ưu tiên phóng ñi n trư c ion Cl-. D a vào ñư ng cong
phân c c ta th y rõ ñi u này:
V y, v n ñ ưu tiên cho ion Cl- phóng ñi n trư c ion
ia(mA/cm2)
Cl2
OH . Nên ta ph i ch n ñi n c c thích h p và kh ng ch m t ñ
dòng thích h p.
O2
V n ñ ñ t ra là ph i tìm nh ng ñi n c c mà t i ñó quá
th phóng ñi n c a ion OH- l n hơn quá th phóng ñi n c a ion
Cl-, (ηOH- > ηCl-) sao cho (ϕOH-+ ηOH- > ϕCl-+ ηCl-).
Như v y, ion Cl- s ưu tiên phòng ñi n.
0.83 1.33
ϕa(V)
Qua nghiên c u, ngư i ta th y r ng các ñi n c c: graphít, Ti m Pt, RuO2 tho
mãn các yêu c u trên.
48

Sau khi nghiên c u s phóng ñi n c a ion Clia(mA/cm2)
trên các v t li u này ta có các ñư ng cong phân c c
an t như hình bên:
M c dù s phóng ñi n c a ion Cl- trên Ti m Pt
T t hơn, nhưng trong th c t ngư i ta hay s d ng ñi n
c c graphít làm an t vì r ti n hơn nhi u.
Hi u su t dòng ñi n (η%) c a Clor ph thu c
ϕa(V)
vào m t ñ dòng ñi n và ñi u ki n ñi n phân. ðư c mô
ia
η%
t b i ñ th bên. Khi tăng m t ñ dòng ia thì hi u su t
Cl2 O2
dòng ñi n t o clor tăng và tăng ñ n m t giá tr nào ñó
ηCl2%
thì d ng l i, t c ηCl2 < 100% (do m t ph n oxy l n vào
clor làm cho hàm lư ng clor thu ñư c gi m xu ng, làm
gi m hi u su t dòng clor).
- Các quá trình ph x y ra anolit như sau: trong dung d ch có s phân li t o các
ion: Na+, Cl-, H+, OH-.
+ OH- di chuy n ñ n không gian anolit và phóng ñi n:
4OH- - 4e = 2H2O + O2
O2 t o thành tác d ng v i ñi n c c graphít t o thành CO và CO2. ði u này làm cho ñi n
c c b ăn mòn d n. Do v y ñ nh kì ph i thay th ñi n c c graphít.
+ Cl2 t o thành s hoà tan m t ph n trong nư c mu i, theo ph n ng:
Cl2 + H2O = HClO + HCl
S hoà tan này ph thu c vào n ng ñ c a nư c mu i và nhi t ñ c a dung d ch
ñi n phân. T ñ th bên, ta th y r ng nhi t ñ càng cao
CCl2(g/l)
và n ng ñ NaCl càng l n thì clor hoà tan vào chúng
càng bé. ði u ñó gi i thích t i sao ph i s d ng dung
10
d ch nư c mu i v i n ng ñ 310g/l và nhi t ñ 70-80oC.
9
S hoà tan c a clor làm cho anolit t n t i các ion: Cl-,
ClO-. Lúc này có hai kh năng x y ra:
1. N u không có màng ngăn thì ion OH- t không 8
gian catolit s chuy n sang không gian anolit ñ trung hoà
axit:
20 40 60 80
to(oC)
T ng quát:
2NaOH + Cl2 = NaCl + NaOCl + H2O
C th ::
Cl2 + H2O = HClO + HCl
2NaOH + HClO + HCl = NaCl + NaOCl + 2H2O
M t khác:
ϕCl- = 1.33V
ϕClO- = 0.94V
Cho nên ion ClO- ưu tiên phóng ñi n trư c ion Cl-. Ph n ng x y ra như sau:
3
6ClO- + 6OH- - 6e = ClO3- + 4Cl- +
O2 + 3H2O
2
Như v y, mu n t o thành s n ph m xút clor thì ph i có màng ngăn. ð ng th i
ph i cho dung d ch chuy n ñ ng t vùng anolit sang catolit ñ ngăn ng a s chuy n v n
c a ion OH- t catolit sang anolit nh m h n ch s phòng ñi n c a ion này trên an t.
2. Tuy nhiên khi có màng ngăn và khi ch t ñi n gi i di chuy n t không gian
anolit sang không gian catolit s mang theo các ion: ClO-, ClO3-, và c Cl2 hoà tan. ði u
này làm cho vùng catolit t n t i các ph n ng:
Cl2 + OH- (xút) = Cl- + HClO
49

HClO + OH- = ClO- + H2O
Các ion ClO-, ClO3- b kh trên catôt:
ClO3- + 6H+ + 6e = Cl- + 2H2O
ClO- + 2H+ + 2e = Cl- + H2O
T các ph n ng trên ta nh n th y r ng, trong dung d ch xút t o thành có c NaCl.
Do v y, c n ph i l c và tách mu i này ra và ñưa v b h i lưu.
B. Phương pháp cat t l ng thu ngân: (ñ c tài li u)
♣2. Công ngh và thi t b trong s n xu t xút clor:
QUI TRÌNH S N XU T C A NHÀ MÀY ðI N PHÂN

KHO MU I
↓
HOÀ TAN
Na2CO3
↓
X LÍ
↓
L NG L C
↓
TRUNG HOÀ
↓
GIA NHI T
↓
CAO V

NGU N NƯ C
↓
ðÀI NƯ C
↓
X LÍ NƯ C

B D U
↓
LÒ HƠI
↓
PALĂN HƠI

NGU N ðI N
↓
BI N ÁP
↓
CH NH LƯU

ðI N PHÂN

LÀM L NH
↓
S Y

LÀM L NH B CH A → CÔ ð C
↓
↓
S Y T.H I NaCl ←XYCLON TÁCH
↓
T NG H P HCl
L NG TÁCH XÚT
↓
KHO CHÚA

I. C u t o thùng ñi n phân: S d ng thùng Hooke (Hinh 7.2.)
1/ Các ch tiêu kh ng ch k thu t:
a/ Qui cách nguyên v t li u:
* Tơ amiang:
- Lo i 3 s i dài 10-30mm
- Lo i 4 s i dài 5-20mm
- Kh i lư ng riêng 2.4-2.6g/cm3
- Nhi t ñ nóng ch y 1500oC
- ð b n nhi t: trong th i gian dài là 550oC; trong th i gian ng n 700oC
- B n ki m cao, b n axit th p
* Nh a ñư ng:
- Lo i 3 bình thư ng, th l ng, nóng ch y 80-90oC
- Lo i 4 bình thư ng th r n, nóng ch y 80-90oC
- Lo i 5 bình thư ng th r n, nóng ch y 90-100oC
* Chì:
Dùng lo i chì có hàm lư ng > 91.95%. Không ñư c s d ng chì có hàm lư ng Cu
và Sb cao.
* Graphit:
- Kích thư c 38×180×760mm
50

n tr riêng < 95 Ω.mm2/m
i h n ch y khi nén > 210kg/cm2
tro < 0.5
ăn mòn an t khi thí nghi m trong dung d ch 5g/l HCl < 95 mm/cm2.h
b/ Dương c c:
- Chân than b n ph i ngâm trong d u ñây hay parafin m t ñ cao k t ñáy lên
không quá 100mm, c li hai t m than b n ph i cách ñ u nhau 20-50mm.
- Nhi t ñ chì ñ t ñ n 425-450oC m i ñ vào khuôn. Khi ñ chì ph i tránh ñóng,
m van nhi u l n làm chì t o thành nhi u l p phân tán (làm tăng ñi n tr c a chì).
- Cát, th ch anh dùng ph i li u v i h c ín s y th t khô m i ñư c dùng. Qui cách
c a cát và th ch anh ph i l t qua sàng 60-100 l /1cm2.
- T m ñ ng d n ñi n ph i ñư c m thi t ñ u n i.
c/ Màng cách:
- Tr n dung d ch v a amiang g m:
Tơ amiang
: 18-22kg/màng cách
NaOH
: 110-120g/l
NaCl
> 180g/l
Fe2+, Fe3+
< 0.004g/l
ð dính c a v a ph i ñ t 11-13 giây/ 500ml v a khi cho qua ph u φ7mm.
- Hút màng cách:
+ Kh ng ch s c hút 10-20mmHg/phút
+ Th i gian hút màng cách m i l n 30 phút
+ ð chân không hút l n 1: 500-500mmHg
+ ð chân không hút l n 2: 610mmHg
+ Th i gian hút khô ít nh t là t 2-4 h.
2/ Trình t thao tác:
a/ Vi c gia công gi gìn than b n:
Than b n ph i ñư c bào s ch l p bên ngoài ñ m b o kích thư c 38×180×760mm.
M i t m than b n ph i khoang hai l nh φ12 hay φ14 có ñ xiên 5o cách ñáy 20mm, và
khi l p vào ñé dương c c ph i ñư c cưa b ñi m t mi ng dày 10-15mm, cao 40-50mm
m i bên ñ y. Ph i gi cho than b n không ñư c ng m nư c khi mang, vác, v n chuy n,
tránh va ch m m nh làm n t than b n bên trong.
b/ Ch t o dương c c:
- ðem t m Cu ñã m Sn ñ t vào khuôn ñ chì, ñem các t m than b n ñã x lí c m
vào khe c a giá khuôn dương c c, ñ t ñúng v trí, cân ñ i, ngay ng n, c li cách ñ u nhau
(50±2mm) dùng bulon và mi ng s t b t ch t l i.
- Dùng ñ t sét hay amiang d m vào xu t khâu t m Cu ñ chì khoi tháo ra theo
ñư ng này.
- Cho các th i chì khô ráo vào thùng n u chì và ñun nóng t i nhi t ñ nóng ch y
425-450oC, m van cho chì ch y vào khuôn, tràn vào các rãnh con.
- ð chì ngu i ñ n nhi t ñ 120oC, chì s ñông ñ c l i. Dùng palăng kéo khuôn
dương c c lên ñem l p vào ñ xi măng. Trư c khi ñ t ñương c c vào, ñ xi măng ph i
ñư c quét m t l p h c ín có ñ nóng ch y cao pha v i d u mazut theo t l 1/6.
Chú ý: Nhi t ñ nóng ch y c a chì không ñư c vư t quá 450oC vì chì s co l i
khi ngu i, ngư c l i nhi t ñ cũng không ñư c nh quá 425oC vì chì chóng ñông t o
nhi u l p.
- ði
- Gi
-ð
-ð
51
c/ Ch t o màng cách:
- Cho 18-22 kg tơ amiang lo i 3 và 4 theo t l 3/4 vào dung d ch ch a 110-120g/l
NaOH, 180-190g/l NaCl ch a trong thùng pha ch v a amiang. Dùng khí nén khu y tr n
cho h n h p ñư c ñ u, ngâm kho ng 8-24h. Sau ñó ñem ki m tra v a ñã h p cách chưa.
- Dùng palăng kéo hòm amm c c ngâm trong dung d ch HCl 1-3%, dùng bàn ch i
ñánh s ch g , sau ñó r a s ch hòm âm c c. ðưa hòm âm c c vào v a amiang, ngâm cho
h t hòm âm c c. C m ng chân không vào, hút chân không áp su t 10-20mmHg/phút.
Trong khi hút màng cách, th nh tho ng dùng g y ch T keo lên, kéo xu ng nhi u l n
xung quanh hòm âm c c ñ cho tơ amiang l ng xu ng ñáy. Th i gian hút ñ t 1 là 30
phút, ñ chân không ñ t t i 500-550mmHg, kéo hòm âm c c lên ki m tra có ñ t không
và h t xu ng hút l n hai, duy trì ñ chân không 610mmHg trong 30 phút. Kéo hòm âm
c c lên khi ñó ñ chân không không ñ i là t t. Còn n u ñ chân không gi m thì có ti ng
xì xì, lúc này ph i ki m tra vì có l h (l y amiang b t l i) ñ ñưa v áp su t 610mmHg.
- Sau ñó l t ngư c hòm âm c c lên, xoa nh n và ñ khô ráo. N u hút xong c n l p
ngay thì ph i c n hút khô trong 3h, s y. Không ñư c dùng màng cách có vàng l p vào
thùng ñi n gi i (do ñ quá lâu, gây m c màng)
Chú ý: ch t v a amiang ph i h p cách, th i gian ngâm ph i ñ m b o 8-24h. T c
ñ hút chân không ph i duy trì 10-20mmHg/phút trong ñ t m t.
d/ L p thùng ñi n gi i:
- Dùng palăng ñưa hòm âm c c l p t t lên ñ dương c c, chú tránh làm rách
màng cách, ph i chú ý c li c c dương, c c âm. N u sát nhau quá ph i chêm b ng mi ng
thu tinh.
- lu n ng cao su qua l phun nư c mu i ñ n g n sát ñáy thùng, m van cho nư c
mu i ch y vào thùng ñi n gi i, rút b óng cao su ra thay vào vòi phun thu tinh và ti p
t c cho nư c mu i vào.
- B t ch t các t m Cu vào ch Z n i li n các thùng ñi n gi i v i nhau.
- Khi nư c mu i lên ñ n ñ cao 150-160mm so v i m t t m hòm âm c c (xem
ng thu tinh), l p ng cao su coi áp k clor, ng l y m u clor, ng phóng không hydro.
3/ S c , nguyên nhân và cách x lí:

S c
Nguyên nhân
Phía trư c hay sau than Than b n không th ng hay khi
b n ch m màng cách
ñ chì ñ c li không chính xác
ho c nhi t ñ chì quá cao nên
khi ngu i chì co l i
ð chân không không Hòm âm c c th ng
cao
ð chân không bơ m ðư ng ng hút chân không
cao. ð chân không
th ng
hòm âm c c th p
Màng cách hút không V a amiang ngâm hay pha
ch t, b bong
không h p cách

X lí
Có th cưa b t ch va ch m
ho c chèn các mi ng thu
tinh m ng
Ki m tra l i ch th ng
Ki m tra hàn l i ch th ng

Ki m tra l i v a, yêu c u x
lí h p cách, hút l i màng
cách
Lưu lư ng quá l n, Th i gian n p ñi n quá lâu, K t h p các ch tiêu khác
n ng ñ quá th p
màng cách ngâm nhi u nên b như n ng ñ hydro trong
tơi, màng cách b rách hay th ng clor mà quy t ñ nh cho duy
52

do sơ ý trong thao tác l p thùng
hay rách màng khi cho nư c
mu i vào
N ng ñ d ch ñi n gi i S i amiang quá l n, màng cách
thùng m i n p ñi n cao hút dày, g y ch T h p quá làm
màng cách hút dày.

trì s n xu t hay thay thùng
m i
Cho t l amiang thích h p,
làm g y ch T to b n hơn.

II. Cương v thùng ñi n phân:
1/ Nhi m v :
- Giám sát thu nh n nư c mu i h p cách vào thùng cao v , gia nhi t nư c mu i và
c p vào thùng ñi n gi i.
- Theo d i các thùng ñi n phân làm vi c, duy trì các thông k thu t, h n ch các
ph n ng ph và hi n tư ng m t ñi n thùng ñi n gi i nh m nâng cao hi u su t dòng,
ch t lư ng s n ph m và b o ñ m an toàn cho s n xu t.
2/ Nh ng ch tiêu kinh t , kĩ thu t:
* Nư c mu i vào ñi n gi i:
NaCl
: 310g/l
Ca2+, Mg2+
≤ 10mg/l
NaOH dư
: 0.07-0.1 g/l
Na2CO3 dư : 0.25-0.5 g/l
≤ 1mg/l
Fe2+, Fe3+
SO42< 0.5g/l
* D ch ñi n gi i:
NaOH
: 120-135g/l (cá bi t 160g/l)
< 0.3g/l
Na2CO3
ClO3< 0.07g/l
* Khí th :
- Thu n khí clor:
Clor ñư ng ng chung 96%
Clor t ng thùng 95%
H2/Cl2 ñư ng ng chung 0.4%
H2/Cl2 t ng thùng 1.2%
thùng cá bi t n u H2/Cl2 lên ñ n 1.26 ph i theo dõi thư ng xuyên và v n duy trì
s n xu t. N u t l H2/Cl2 lên t i 1.8% thì ph i cho phóng không t i phòng, nâng cao m c
nư c mu i và ti p t c theo d i. N u x lí r i mà hàm lư ng H2 v n tăng thì ph i c t
thùng. Không cho phép H2/Cl2 lên t i 2%.
- Thu n khí hydro 98%
- Áp su t khí th :
PCl2 ñư ng ng chung -40 ÷ -10 mmH2O
PH2 ñư ng ng chung 0 ÷ 10 mmH2O
* M c nư c mu i:
120-220mm k t hòm âm c c
3/ Trình t thao tác: (Hình 7.3.)
a/ Chu n b trư c khi thông ñi n:
- Ki m tra các thùng ñi n gi i, làm s ch, làm kín chưa, ki m tra m c d ch thùng
cao v .
- L p d ng c ño, nhi t k , vôn k , vòi phun nư c mu i, ...
53

- Ki m tra các ñư ng ng d n khí, khí th , d ch th , các ñư ng ng n i t ng thùng
v i ng n i chung.
- Ki m tra công tác cách ñi n
- Báo cáo cho các công ño n s y khô clor, hydro bi t ñ chu n b và ch y trư c
ñó 4h. Báo cho tr m cung chap nitơ bi t ñ cung chap nitơ ñúng qui cách.
- Cu i cùng báo cho tr m ch nh lưu chu n b ñóng ñi n.
b/ Thông ñi n hàng lo t:
- Cho nư c mu i ñã gia nhi t vào thùng ñi n gi i theo m c qui ñ nh, nâng c
ng ng lên ñ duy trì m c d ch trong thùng.
- Cho nư c vào các c t thuyt phong hydro, clor.
- M nh van phóng không hydro, m van clor sang công ño n x lí clor.
- M van nitơ, cho nitơ vào ñư ng ng duy trì áp su t P = 30-40mmH2O, ñóng
van phóng không ñ gi nitơ trong ñư ng ng.
- Xong các khâu trên, ph i thông ñi n ngay, vì ñ lâu h ng màng cách.
- Khi khí hydro trên ñư ng ng chung lên t i 30-40mmH2O b t ñ u m van
phóng không hydro hydro, duy trì áp su t trên ñư ng ng 0-10mmH2O.
- S n xu t n ñ nhcho l p hoa sen vào c ng ng t ng thùng và ñi u ch nh l i m c
d ch cho thích h p.
c/ Ng ng ho t ñ ng hàng lo t:
- Ngưng hút hydro, cho phóng không hydro trư c khi ng ng ñi n 10-15 phút và
duy trì áp su t hydro trên ñư ng ng 5-10mmH2O, sau ñó ngưng ñi n.
- Nâng c ng ng lên, tháo b hoa sen, b t kín c ng ng.
- Hút h t khí clor trong ñư ng ng và thùng ñi n gi i
- Làm v sinh.
4/ S c , nguyên nhân và cách x lí:
S c
Nguyên nhân
1. ði n th thùng ñi n + nhi t ñ trong thùng th p do nư c
gi i cao
mu i không ñư c gia nhi t ñ
+ ti p ñi n c a t m Cu không t t
2. ði n th thùng cá + ñ dương c c ch t o không t t, ch
bi t cao
ti p xúc gi a chì, t m ñ ng và than
b n không t t
+ ch t m Cu ti p xúc không t t
+ Than b n b mòn (dòng t t)
+ màng cách già, tr l c l n

X lí
+ gia nhi t nư c mu i.
+ Xi t ch t ch ti p
xúc
+ gia công l i ch ti p
xúc
+ thay dương c c, tuy t
ñ i không ñư c tăng
dòng ñ t ng t
+ nâng m c nư c
mu i, h c ng ng,
không ñư c thì thay
màng
3. ði n th thùng th p Ampek không chính xác
Ki m tra s a l i
4. ði n th thùng cá L p thùng không chính xác gây ño n Tháo thùng ñi u ch nh
bi t th p
m ch
l i c li.
3+
5. Hydro trong clor
+ hàm lư ng % Fe trong nư c mu i + thay nư c mu i h p
các thông s ñ u cao
l n
cách
+ áp su t hidro giao ñ ng l n
+ ñi u ch nh l i áp su t
6. Thùng có t l + màng cách m ng, hydro khuy ch tán Phóng không hydro,
54

H2/Cl2 cao

sang
nâng cao m c nư c
+ màng th ng khi l p
mu i, n u không ñư c
+ màng già tr l c l n, hydro khuy ch thay màng
tán sang
7. Nhi t ñ t m ñ ng T m ñ ng ti p xúc không t t
Xi t ch t ch ti p xúc
cao
8. PH2 > 15mmH2O
+ ng nhánh hydro b t t
+ thay ng nhánh
+ b ph n x lí hydro có s c
+ ki m tra b ph n x
lí, n u th i gian ng n
không x lí ñư c, ph i
phóng không hydro
ki m tra và báo cho b
9. PCl2 > 15mmH2O
+ b ph n x lí clor có s c
+ n u PCl2 giao ñ ng là do ng th i ph n s y clor x lí
nư c b t t, hay máy l nh b t t
10. PCl2 trong thùng + t c ng nhánh clor
+ Kh ng ch PCl2
cá bi t cao
+ trong ng chung b ñ ng nư c
ñư ng ng chung âm,
+ U cao, nhi t ñ thùng cao, trong clor ñeo m t n phòng ñ c
có hơi nư c không thoát ra ñư c
và thông ng nhánh.
+ th i nư c ñ ng
+ ki m tra ñi n th .
11. Hi u su t dòng + ph n ng ph x y ra nhi u
h n ch ph n ng ph :
th p
+ clor hoà tan nhi u vì nhi t ñ th p
gia nhi t nư c mu i,
+ nư c mu i chưa b o hoà
nâng cao ch t lư ng
+ màng cách thùng ñi n gi i già
nư c mu i, ñi u ch nh
+ m c nư c mu i kh ng ch chưa m c nư c mu i thích
thích h p ho c dao ñ ng l n
h p.
12. Chênh l ch ñi n + s cách ñi n không t t ho c b k t + dùng nư c r a r i lau
th gi a các thùng tinh mu i
khô
quá l n
+ mi ng ng phun nư c mu i b k t + thay vòi phun m i,
tinh hay h ng
x lí không hi u qu
thì ki m tra ch nh lưu
13. ðư ng ng d n + nhi t ñ nư c mu i gi m th p, trong + thông ñư ng ng d n
nư c mu i b t t, nư c mu i có nhi u ion SO42- k t tinh + ñóng van thùng cao
th ng
+ do b ăn mòn
v , thay ng d n
14. Cháy ng d n hút + ñi n c m ng do s m sét
+ duy trì áp dương
khí hydro
+ xút ch y xu ng ñ t gây ti p ñ t
không cho ng n l a
cháy trong ñư ng ng
55
A. Phương pháp catôt l ng Hg:

Kk nén

♣3. S n xu t khí hydroclorua và axit clohydric:
I. ði u ch khí hydroclorua:
Khí hydroclorua ñư c ñi u ch theo ph n sau:
H2 + Cl2 = 2HCl + Q
Trong công nghi p ph n ng ñư c th c hi n lò t ng h p nhi t ñ to = 2000o
2400 C, áp su t P = 1.7 atm. Khi ph n ng nhi t ñ cao như th này s t o ng n l a
màu sáng tr ng. Theo ph n ng trên thì t l H2 : Cl2 là 1 : 1, nhưng th c t khó ñi u
56

ch nh. Do ñó, thông thư ng ngư i ta th c hi n ph n ng t ng h p theo ch ñ th a hydro
kho ng 3-10% (làm cho khí cl ñưa vào lò ph n ng h t, tránh gây ăn mòn thi t b ).
Có hai lo i lò t ng h p, tuỳ thu c vào cách làm l nh: làm l nh b ng không khí và
làm l nh b ng nư c.
Lo i làm l nh b ng nư c có năng su t cao hơn, nhưng có c u t o ph c t p. Còn
lo i làm l nh b ng không khí có c u t o ñơn gi n hơn.
Lo i này ñư c mô t (Hình 7-4.)

Lò thư ng b ng thép không g ho c b ng thép cacbon, g m hai hình nón c t t o
thành. Hình d ng g n gi ng v i ng n l a ñ ñ m b o nhi t ñ c a lò ñư c ñ u. Nhi t ñ
thành lò kho ng 450-500oC.
II. ði u ch axit clohydric:
Axit clohydric ñư c ñi u ch b ng cách dùng nư c h p th khí hydroclorua. Quá
trình h p th to nhi t làm cho axit sôi, nh hư ng không t t ñ n quá trình h p th . Vì
v y, c n ph i l y nhi t c a quá trình này. Tuỳ theo cách l y nhi t mà quá trình ñi u ch
axit HCl chia làm hai lo i:
- H p th ñ ng nhi t, trong ñó nhi t l y ñi b ng cách truy n nhi t qua thành h p
th . Phương th c này ñòi h i tháp ph i d n nhi t, gây ăn mòn m nh.
57

- H p th ño n nhi t, trong ñó nhi t c a tháp h p th ñư c l y ñi b ng cách làm
bay hơi m t ph n nư c. Tháp h p th ki u này b ng v t li u phi kim lo i.
Axit t ng h p ñư c có n ng ñ kho ng 31-31.5%

Chuong7

  • 1.
    45 PH N 2:CÔNG NGH ðI N HOÁ CHƯƠNG VII CÔNG NGH S N XU T XÚT - CLOR & AXIT CLOHYDRIC ♣1. Cơ s lí thuy t v s n xu t xút clor: I. S n xu t clor theo phương pháp hoá h c: 1/ S n xu t xút: a/ Phương pháp s a vôi: b t d u Nga (1814-18970) có trên 10 nhà máy s n xu t theo phương pháp này. Quá trình ñi u ch như sau: Na2CO3 + Ca(OH)2 = NaOH + CaCO3 N ng ñ xút ñ t ñư c 90-135g/l. Phương pháp này t n nhi u Ca(OH)2, thu ñư c xút loãng và c ñi u ch ñư c 1 t n xút b ñi 1000-1300 kg CaCO3 b/ Phương pháp Ferit: có hai giai ño n: Giai ño n 1: Na2CO3 + Fe2O3 = Na2OFe2O3 + CO2 Giai ño n 2: Na2OFe2O3 + H2O = 2NaOH + Fe2O3 Sau ñó cô ñ c xút t o xút r n, Fe2O3 thu h i ñem s d ng l i. N ng ñ xút thu ñư c 370g/l. 2/ S n xu t clor: a/ Phương pháp Venton: MnO2 + HCl = MnCl2 + 2H2O + Cl2 Phương này t n nhi u MnO2 nên ñư c hoàn nguyên b ng cách: MnCl2 + Ca(OH)2 = Mn(OH)2 + CaCl2 Th i oxy c a không khí vào: 2Mn(OH)2 + 2Ca(OH)2 + O2 = 2MnO2.CaO + 4H2O MnO2.CaO tu n hoàn trong s n xu t. b/ Phương pháp Dikon: oxy hoá HCl (k) b ng oxy không khí nhi t ñ 0 cao , xt cao có xúc tác: 4HCl + O2 t → 2Cl2 + 2H2O Clor sinh ra l n nhi u nitơ. II. Phương pháp ñi n hoá: Thư ng ph bi n hai phương pháp s n xu t xut clor: - Phương pháp catôt r n hay màng cách. - Phương pháp catôt thu ngân. A. Phương pháp catôt r n: 1/ Mu i và ñi u ch nư c mu i: - Mu i là nguyên li u chính ñ s n xu t xut clor theo phương pháp ñi n phân. - Mu i dùng ph i ñ m b o các tiêu chu n sau: NaCl ≥ 97.5 % Ch t không tan ≤ 0.5 % (t p ch t cơ h c) Ca2+ ≤ 0.4 % Mg2+ ≤ 0.4 % K+ ≤ 0.02 % SO42- ≤ 0.84 % - Nư c mu i ñư c ñi u ch v i n ng ñ NaCl: 310-315 g/l. - Các ion Ca2+ , Mg2+ là nh ng ion có h i cho quá trình ñi n phân. Trong thùng ñi n phân nó tác d ng v i xút t o ra hydroxit khó tan, k t t a lên trên màng cách, b t kín
  • 2.
    46 l màng làmc n tr quá trình ñi n phân. Do ñó, các ion này c n ph i lo i b . Vi c lo i b này có th th c hi n b ng ba phương pháp: + Phương pháp xô ña - xút. + Phương pháp s a vôi - xút. + Phương pháp s a vôi - sunphat. Thông thư ng t i các nhà máy s dung phương pháp xô ña - xut: MgCl2 + NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl MgSO4 + 2NaOH = Mg(OH)2 + Na2SO4 Trong công nghi p ngư i ta thư ng tr n nư c mu i m i ñi u ch v i nư c mu i m i h i lưu, t công ño n h i lưu sang ñ k t t a ion Mg2+. Còn ion Ca2+ ñư c k t t a b ng xô ña: CaCl2 + Na2CO3 = 2NaCl + CaCO3 ð k t t a hoàn toàn các ion Ca2+ , Mg2+ thì xút và xô ña ph i cho dư và nhi t ñ c a nư c mu i ph i lên ñ n 40-50oC. Sau ñó trung hoà xút dư b ng axit HCl. Hàm lư ng xút sau khi trung hoà ph i trong kho ng 0.05-0.1 g/l; xô ña 0.2-0.3 g/l. ð ti t ki m xô ña và axit trung hoà dư, các nhà máy s d ng bi n pháp cacbonat hoá nư c mu i h i lưu b ng cách th i CO2 vào. Như v y, m t ph n xút s chuy n thành xô ña theo ph n ng: 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O Như v y, nư c mu i h i lưu có c xô ña, l n xút v i hàm lư ng ñ ñ k t t a các ion Ca2+ , Mg2+ - Nư c mu i sau khi ñã x lí xong ph i ñ m b o tiêu chu n: NaCl: 310 ± 5 g/l Ca2+ ≤ 0.005 g/l Mg2+ ≤ 0.001 g/l SO42- ≤ 0.5 g/l Xô ña ≤ 0.3 g/l NaOH ≤ 0.1 g/l * Sơ ñ lưu trình công ngh tinh ch nư c mu i (Hình 7-1).
  • 3.
    47 2/ ði nphân: V i phương pháp này catôt là s t, còn an t có th là graphit, Ti m Pt, RuO2, ... Trong thùng ñi n phân clor ñư c t o thành trên không gian an t, còn hydro và xút ñư c t o thành trên không gian cat t. Quá trình ph n ng x y ra khá ph c t p. - Dung d ch nư c mu i h p cách n p vào thùng ñi n phân theo ch tiêu nh t ñ nh, lúc chưa có dòng ñi n thì gi a hai pha r n - l ng t n t i cân b ng ñ ng. Nhưng khi có dòng ñi n qua thùng ñi n phân, thì trên an t x y ra quá trình oxy hoá, còn trên cat t x y ra quá trình kh : * Trên an t (quá trình oxy hoá): 2Cl- - 2e = Cl2 4OH- - 4e = 2H2O + O2 * Trên cat t (quá trình kh ): 2H+ + 2e = H2 Na+ + e = Na ð ñi n phân t o s n ph m NaOH, Cl2, H2 ta c n kh ng ch các thông s kĩ thu t nh m ưu tiên vi c phóng ñi n c a Cl-, H+ ñ ng th i h n ch t i ña s phóng ñi n c a các ion Na+, OH-. - Thông thư ng dung d ch nư c mu i ñem ñi n phân là dung d ch nư c mu i bão hoà (310g/l) v i pH = 7. Do ñó, ñi n th phóng ñi n c a ion H+ là -0.41Volt. ñi u ki n này ion Na+ phóng ñi n thì n ng ñ ion Na+ (CNa+) ph i thoã mãn phương trình Nerst: RT o ϕ Na + = ϕ Na + / Na + ln C Na + nF − 0.41 = −2.7 + 0.059 lg C Na + ⇒ C Na + = 3.8 × 10 38 g / l ði u ki n không th x y ra ñư c, cho nên ion Na+ không th phóng ñi n cùng ion H ñư c. T i an t t n hai quá trình phóng ñi n ñ ng th i c a các ion Cl- và ion OH-. Theo phương trình Nerst ta có: ϕ OH − = 0.41 − 0.059 lg(0.81 × 10 −7 ) = +0.82Volt + ϕ Cl = 1.36 − 0.059 lg(0.6 × 6.4) = +1.33Volt − V m t lí thuy t ion OH- ưu tiên phóng ñi n trư c ion Cl-. D a vào ñư ng cong phân c c ta th y rõ ñi u này: V y, v n ñ ưu tiên cho ion Cl- phóng ñi n trư c ion ia(mA/cm2) Cl2 OH . Nên ta ph i ch n ñi n c c thích h p và kh ng ch m t ñ dòng thích h p. O2 V n ñ ñ t ra là ph i tìm nh ng ñi n c c mà t i ñó quá th phóng ñi n c a ion OH- l n hơn quá th phóng ñi n c a ion Cl-, (ηOH- > ηCl-) sao cho (ϕOH-+ ηOH- > ϕCl-+ ηCl-). Như v y, ion Cl- s ưu tiên phòng ñi n. 0.83 1.33 ϕa(V) Qua nghiên c u, ngư i ta th y r ng các ñi n c c: graphít, Ti m Pt, RuO2 tho mãn các yêu c u trên.
  • 4.
    48 Sau khi nghiênc u s phóng ñi n c a ion Clia(mA/cm2) trên các v t li u này ta có các ñư ng cong phân c c an t như hình bên: M c dù s phóng ñi n c a ion Cl- trên Ti m Pt T t hơn, nhưng trong th c t ngư i ta hay s d ng ñi n c c graphít làm an t vì r ti n hơn nhi u. Hi u su t dòng ñi n (η%) c a Clor ph thu c ϕa(V) vào m t ñ dòng ñi n và ñi u ki n ñi n phân. ðư c mô ia η% t b i ñ th bên. Khi tăng m t ñ dòng ia thì hi u su t Cl2 O2 dòng ñi n t o clor tăng và tăng ñ n m t giá tr nào ñó ηCl2% thì d ng l i, t c ηCl2 < 100% (do m t ph n oxy l n vào clor làm cho hàm lư ng clor thu ñư c gi m xu ng, làm gi m hi u su t dòng clor). - Các quá trình ph x y ra anolit như sau: trong dung d ch có s phân li t o các ion: Na+, Cl-, H+, OH-. + OH- di chuy n ñ n không gian anolit và phóng ñi n: 4OH- - 4e = 2H2O + O2 O2 t o thành tác d ng v i ñi n c c graphít t o thành CO và CO2. ði u này làm cho ñi n c c b ăn mòn d n. Do v y ñ nh kì ph i thay th ñi n c c graphít. + Cl2 t o thành s hoà tan m t ph n trong nư c mu i, theo ph n ng: Cl2 + H2O = HClO + HCl S hoà tan này ph thu c vào n ng ñ c a nư c mu i và nhi t ñ c a dung d ch ñi n phân. T ñ th bên, ta th y r ng nhi t ñ càng cao CCl2(g/l) và n ng ñ NaCl càng l n thì clor hoà tan vào chúng càng bé. ði u ñó gi i thích t i sao ph i s d ng dung 10 d ch nư c mu i v i n ng ñ 310g/l và nhi t ñ 70-80oC. 9 S hoà tan c a clor làm cho anolit t n t i các ion: Cl-, ClO-. Lúc này có hai kh năng x y ra: 1. N u không có màng ngăn thì ion OH- t không 8 gian catolit s chuy n sang không gian anolit ñ trung hoà axit: 20 40 60 80 to(oC) T ng quát: 2NaOH + Cl2 = NaCl + NaOCl + H2O C th :: Cl2 + H2O = HClO + HCl 2NaOH + HClO + HCl = NaCl + NaOCl + 2H2O M t khác: ϕCl- = 1.33V ϕClO- = 0.94V Cho nên ion ClO- ưu tiên phóng ñi n trư c ion Cl-. Ph n ng x y ra như sau: 3 6ClO- + 6OH- - 6e = ClO3- + 4Cl- + O2 + 3H2O 2 Như v y, mu n t o thành s n ph m xút clor thì ph i có màng ngăn. ð ng th i ph i cho dung d ch chuy n ñ ng t vùng anolit sang catolit ñ ngăn ng a s chuy n v n c a ion OH- t catolit sang anolit nh m h n ch s phòng ñi n c a ion này trên an t. 2. Tuy nhiên khi có màng ngăn và khi ch t ñi n gi i di chuy n t không gian anolit sang không gian catolit s mang theo các ion: ClO-, ClO3-, và c Cl2 hoà tan. ði u này làm cho vùng catolit t n t i các ph n ng: Cl2 + OH- (xút) = Cl- + HClO
  • 5.
    49 HClO + OH-= ClO- + H2O Các ion ClO-, ClO3- b kh trên catôt: ClO3- + 6H+ + 6e = Cl- + 2H2O ClO- + 2H+ + 2e = Cl- + H2O T các ph n ng trên ta nh n th y r ng, trong dung d ch xút t o thành có c NaCl. Do v y, c n ph i l c và tách mu i này ra và ñưa v b h i lưu. B. Phương pháp cat t l ng thu ngân: (ñ c tài li u) ♣2. Công ngh và thi t b trong s n xu t xút clor: QUI TRÌNH S N XU T C A NHÀ MÀY ðI N PHÂN KHO MU I ↓ HOÀ TAN Na2CO3 ↓ X LÍ ↓ L NG L C ↓ TRUNG HOÀ ↓ GIA NHI T ↓ CAO V NGU N NƯ C ↓ ðÀI NƯ C ↓ X LÍ NƯ C B D U ↓ LÒ HƠI ↓ PALĂN HƠI NGU N ðI N ↓ BI N ÁP ↓ CH NH LƯU ðI N PHÂN LÀM L NH ↓ S Y LÀM L NH B CH A → CÔ ð C ↓ ↓ S Y T.H I NaCl ←XYCLON TÁCH ↓ T NG H P HCl L NG TÁCH XÚT ↓ KHO CHÚA I. C u t o thùng ñi n phân: S d ng thùng Hooke (Hinh 7.2.) 1/ Các ch tiêu kh ng ch k thu t: a/ Qui cách nguyên v t li u: * Tơ amiang: - Lo i 3 s i dài 10-30mm - Lo i 4 s i dài 5-20mm - Kh i lư ng riêng 2.4-2.6g/cm3 - Nhi t ñ nóng ch y 1500oC - ð b n nhi t: trong th i gian dài là 550oC; trong th i gian ng n 700oC - B n ki m cao, b n axit th p * Nh a ñư ng: - Lo i 3 bình thư ng, th l ng, nóng ch y 80-90oC - Lo i 4 bình thư ng th r n, nóng ch y 80-90oC - Lo i 5 bình thư ng th r n, nóng ch y 90-100oC * Chì: Dùng lo i chì có hàm lư ng > 91.95%. Không ñư c s d ng chì có hàm lư ng Cu và Sb cao. * Graphit: - Kích thư c 38×180×760mm
  • 6.
    50 n tr riêng< 95 Ω.mm2/m i h n ch y khi nén > 210kg/cm2 tro < 0.5 ăn mòn an t khi thí nghi m trong dung d ch 5g/l HCl < 95 mm/cm2.h b/ Dương c c: - Chân than b n ph i ngâm trong d u ñây hay parafin m t ñ cao k t ñáy lên không quá 100mm, c li hai t m than b n ph i cách ñ u nhau 20-50mm. - Nhi t ñ chì ñ t ñ n 425-450oC m i ñ vào khuôn. Khi ñ chì ph i tránh ñóng, m van nhi u l n làm chì t o thành nhi u l p phân tán (làm tăng ñi n tr c a chì). - Cát, th ch anh dùng ph i li u v i h c ín s y th t khô m i ñư c dùng. Qui cách c a cát và th ch anh ph i l t qua sàng 60-100 l /1cm2. - T m ñ ng d n ñi n ph i ñư c m thi t ñ u n i. c/ Màng cách: - Tr n dung d ch v a amiang g m: Tơ amiang : 18-22kg/màng cách NaOH : 110-120g/l NaCl > 180g/l Fe2+, Fe3+ < 0.004g/l ð dính c a v a ph i ñ t 11-13 giây/ 500ml v a khi cho qua ph u φ7mm. - Hút màng cách: + Kh ng ch s c hút 10-20mmHg/phút + Th i gian hút màng cách m i l n 30 phút + ð chân không hút l n 1: 500-500mmHg + ð chân không hút l n 2: 610mmHg + Th i gian hút khô ít nh t là t 2-4 h. 2/ Trình t thao tác: a/ Vi c gia công gi gìn than b n: Than b n ph i ñư c bào s ch l p bên ngoài ñ m b o kích thư c 38×180×760mm. M i t m than b n ph i khoang hai l nh φ12 hay φ14 có ñ xiên 5o cách ñáy 20mm, và khi l p vào ñé dương c c ph i ñư c cưa b ñi m t mi ng dày 10-15mm, cao 40-50mm m i bên ñ y. Ph i gi cho than b n không ñư c ng m nư c khi mang, vác, v n chuy n, tránh va ch m m nh làm n t than b n bên trong. b/ Ch t o dương c c: - ðem t m Cu ñã m Sn ñ t vào khuôn ñ chì, ñem các t m than b n ñã x lí c m vào khe c a giá khuôn dương c c, ñ t ñúng v trí, cân ñ i, ngay ng n, c li cách ñ u nhau (50±2mm) dùng bulon và mi ng s t b t ch t l i. - Dùng ñ t sét hay amiang d m vào xu t khâu t m Cu ñ chì khoi tháo ra theo ñư ng này. - Cho các th i chì khô ráo vào thùng n u chì và ñun nóng t i nhi t ñ nóng ch y 425-450oC, m van cho chì ch y vào khuôn, tràn vào các rãnh con. - ð chì ngu i ñ n nhi t ñ 120oC, chì s ñông ñ c l i. Dùng palăng kéo khuôn dương c c lên ñem l p vào ñ xi măng. Trư c khi ñ t ñương c c vào, ñ xi măng ph i ñư c quét m t l p h c ín có ñ nóng ch y cao pha v i d u mazut theo t l 1/6. Chú ý: Nhi t ñ nóng ch y c a chì không ñư c vư t quá 450oC vì chì s co l i khi ngu i, ngư c l i nhi t ñ cũng không ñư c nh quá 425oC vì chì chóng ñông t o nhi u l p. - ði - Gi -ð -ð
  • 7.
    51 c/ Ch to màng cách: - Cho 18-22 kg tơ amiang lo i 3 và 4 theo t l 3/4 vào dung d ch ch a 110-120g/l NaOH, 180-190g/l NaCl ch a trong thùng pha ch v a amiang. Dùng khí nén khu y tr n cho h n h p ñư c ñ u, ngâm kho ng 8-24h. Sau ñó ñem ki m tra v a ñã h p cách chưa. - Dùng palăng kéo hòm amm c c ngâm trong dung d ch HCl 1-3%, dùng bàn ch i ñánh s ch g , sau ñó r a s ch hòm âm c c. ðưa hòm âm c c vào v a amiang, ngâm cho h t hòm âm c c. C m ng chân không vào, hút chân không áp su t 10-20mmHg/phút. Trong khi hút màng cách, th nh tho ng dùng g y ch T keo lên, kéo xu ng nhi u l n xung quanh hòm âm c c ñ cho tơ amiang l ng xu ng ñáy. Th i gian hút ñ t 1 là 30 phút, ñ chân không ñ t t i 500-550mmHg, kéo hòm âm c c lên ki m tra có ñ t không và h t xu ng hút l n hai, duy trì ñ chân không 610mmHg trong 30 phút. Kéo hòm âm c c lên khi ñó ñ chân không không ñ i là t t. Còn n u ñ chân không gi m thì có ti ng xì xì, lúc này ph i ki m tra vì có l h (l y amiang b t l i) ñ ñưa v áp su t 610mmHg. - Sau ñó l t ngư c hòm âm c c lên, xoa nh n và ñ khô ráo. N u hút xong c n l p ngay thì ph i c n hút khô trong 3h, s y. Không ñư c dùng màng cách có vàng l p vào thùng ñi n gi i (do ñ quá lâu, gây m c màng) Chú ý: ch t v a amiang ph i h p cách, th i gian ngâm ph i ñ m b o 8-24h. T c ñ hút chân không ph i duy trì 10-20mmHg/phút trong ñ t m t. d/ L p thùng ñi n gi i: - Dùng palăng ñưa hòm âm c c l p t t lên ñ dương c c, chú tránh làm rách màng cách, ph i chú ý c li c c dương, c c âm. N u sát nhau quá ph i chêm b ng mi ng thu tinh. - lu n ng cao su qua l phun nư c mu i ñ n g n sát ñáy thùng, m van cho nư c mu i ch y vào thùng ñi n gi i, rút b óng cao su ra thay vào vòi phun thu tinh và ti p t c cho nư c mu i vào. - B t ch t các t m Cu vào ch Z n i li n các thùng ñi n gi i v i nhau. - Khi nư c mu i lên ñ n ñ cao 150-160mm so v i m t t m hòm âm c c (xem ng thu tinh), l p ng cao su coi áp k clor, ng l y m u clor, ng phóng không hydro. 3/ S c , nguyên nhân và cách x lí: S c Nguyên nhân Phía trư c hay sau than Than b n không th ng hay khi b n ch m màng cách ñ chì ñ c li không chính xác ho c nhi t ñ chì quá cao nên khi ngu i chì co l i ð chân không không Hòm âm c c th ng cao ð chân không bơ m ðư ng ng hút chân không cao. ð chân không th ng hòm âm c c th p Màng cách hút không V a amiang ngâm hay pha ch t, b bong không h p cách X lí Có th cưa b t ch va ch m ho c chèn các mi ng thu tinh m ng Ki m tra l i ch th ng Ki m tra hàn l i ch th ng Ki m tra l i v a, yêu c u x lí h p cách, hút l i màng cách Lưu lư ng quá l n, Th i gian n p ñi n quá lâu, K t h p các ch tiêu khác n ng ñ quá th p màng cách ngâm nhi u nên b như n ng ñ hydro trong tơi, màng cách b rách hay th ng clor mà quy t ñ nh cho duy
  • 8.
    52 do sơ ýtrong thao tác l p thùng hay rách màng khi cho nư c mu i vào N ng ñ d ch ñi n gi i S i amiang quá l n, màng cách thùng m i n p ñi n cao hút dày, g y ch T h p quá làm màng cách hút dày. trì s n xu t hay thay thùng m i Cho t l amiang thích h p, làm g y ch T to b n hơn. II. Cương v thùng ñi n phân: 1/ Nhi m v : - Giám sát thu nh n nư c mu i h p cách vào thùng cao v , gia nhi t nư c mu i và c p vào thùng ñi n gi i. - Theo d i các thùng ñi n phân làm vi c, duy trì các thông k thu t, h n ch các ph n ng ph và hi n tư ng m t ñi n thùng ñi n gi i nh m nâng cao hi u su t dòng, ch t lư ng s n ph m và b o ñ m an toàn cho s n xu t. 2/ Nh ng ch tiêu kinh t , kĩ thu t: * Nư c mu i vào ñi n gi i: NaCl : 310g/l Ca2+, Mg2+ ≤ 10mg/l NaOH dư : 0.07-0.1 g/l Na2CO3 dư : 0.25-0.5 g/l ≤ 1mg/l Fe2+, Fe3+ SO42< 0.5g/l * D ch ñi n gi i: NaOH : 120-135g/l (cá bi t 160g/l) < 0.3g/l Na2CO3 ClO3< 0.07g/l * Khí th : - Thu n khí clor: Clor ñư ng ng chung 96% Clor t ng thùng 95% H2/Cl2 ñư ng ng chung 0.4% H2/Cl2 t ng thùng 1.2% thùng cá bi t n u H2/Cl2 lên ñ n 1.26 ph i theo dõi thư ng xuyên và v n duy trì s n xu t. N u t l H2/Cl2 lên t i 1.8% thì ph i cho phóng không t i phòng, nâng cao m c nư c mu i và ti p t c theo d i. N u x lí r i mà hàm lư ng H2 v n tăng thì ph i c t thùng. Không cho phép H2/Cl2 lên t i 2%. - Thu n khí hydro 98% - Áp su t khí th : PCl2 ñư ng ng chung -40 ÷ -10 mmH2O PH2 ñư ng ng chung 0 ÷ 10 mmH2O * M c nư c mu i: 120-220mm k t hòm âm c c 3/ Trình t thao tác: (Hình 7.3.) a/ Chu n b trư c khi thông ñi n: - Ki m tra các thùng ñi n gi i, làm s ch, làm kín chưa, ki m tra m c d ch thùng cao v . - L p d ng c ño, nhi t k , vôn k , vòi phun nư c mu i, ...
  • 9.
    53 - Ki mtra các ñư ng ng d n khí, khí th , d ch th , các ñư ng ng n i t ng thùng v i ng n i chung. - Ki m tra công tác cách ñi n - Báo cáo cho các công ño n s y khô clor, hydro bi t ñ chu n b và ch y trư c ñó 4h. Báo cho tr m cung chap nitơ bi t ñ cung chap nitơ ñúng qui cách. - Cu i cùng báo cho tr m ch nh lưu chu n b ñóng ñi n. b/ Thông ñi n hàng lo t: - Cho nư c mu i ñã gia nhi t vào thùng ñi n gi i theo m c qui ñ nh, nâng c ng ng lên ñ duy trì m c d ch trong thùng. - Cho nư c vào các c t thuyt phong hydro, clor. - M nh van phóng không hydro, m van clor sang công ño n x lí clor. - M van nitơ, cho nitơ vào ñư ng ng duy trì áp su t P = 30-40mmH2O, ñóng van phóng không ñ gi nitơ trong ñư ng ng. - Xong các khâu trên, ph i thông ñi n ngay, vì ñ lâu h ng màng cách. - Khi khí hydro trên ñư ng ng chung lên t i 30-40mmH2O b t ñ u m van phóng không hydro hydro, duy trì áp su t trên ñư ng ng 0-10mmH2O. - S n xu t n ñ nhcho l p hoa sen vào c ng ng t ng thùng và ñi u ch nh l i m c d ch cho thích h p. c/ Ng ng ho t ñ ng hàng lo t: - Ngưng hút hydro, cho phóng không hydro trư c khi ng ng ñi n 10-15 phút và duy trì áp su t hydro trên ñư ng ng 5-10mmH2O, sau ñó ngưng ñi n. - Nâng c ng ng lên, tháo b hoa sen, b t kín c ng ng. - Hút h t khí clor trong ñư ng ng và thùng ñi n gi i - Làm v sinh. 4/ S c , nguyên nhân và cách x lí: S c Nguyên nhân 1. ði n th thùng ñi n + nhi t ñ trong thùng th p do nư c gi i cao mu i không ñư c gia nhi t ñ + ti p ñi n c a t m Cu không t t 2. ði n th thùng cá + ñ dương c c ch t o không t t, ch bi t cao ti p xúc gi a chì, t m ñ ng và than b n không t t + ch t m Cu ti p xúc không t t + Than b n b mòn (dòng t t) + màng cách già, tr l c l n X lí + gia nhi t nư c mu i. + Xi t ch t ch ti p xúc + gia công l i ch ti p xúc + thay dương c c, tuy t ñ i không ñư c tăng dòng ñ t ng t + nâng m c nư c mu i, h c ng ng, không ñư c thì thay màng 3. ði n th thùng th p Ampek không chính xác Ki m tra s a l i 4. ði n th thùng cá L p thùng không chính xác gây ño n Tháo thùng ñi u ch nh bi t th p m ch l i c li. 3+ 5. Hydro trong clor + hàm lư ng % Fe trong nư c mu i + thay nư c mu i h p các thông s ñ u cao l n cách + áp su t hidro giao ñ ng l n + ñi u ch nh l i áp su t 6. Thùng có t l + màng cách m ng, hydro khuy ch tán Phóng không hydro,
  • 10.
    54 H2/Cl2 cao sang nâng caom c nư c + màng th ng khi l p mu i, n u không ñư c + màng già tr l c l n, hydro khuy ch thay màng tán sang 7. Nhi t ñ t m ñ ng T m ñ ng ti p xúc không t t Xi t ch t ch ti p xúc cao 8. PH2 > 15mmH2O + ng nhánh hydro b t t + thay ng nhánh + b ph n x lí hydro có s c + ki m tra b ph n x lí, n u th i gian ng n không x lí ñư c, ph i phóng không hydro ki m tra và báo cho b 9. PCl2 > 15mmH2O + b ph n x lí clor có s c + n u PCl2 giao ñ ng là do ng th i ph n s y clor x lí nư c b t t, hay máy l nh b t t 10. PCl2 trong thùng + t c ng nhánh clor + Kh ng ch PCl2 cá bi t cao + trong ng chung b ñ ng nư c ñư ng ng chung âm, + U cao, nhi t ñ thùng cao, trong clor ñeo m t n phòng ñ c có hơi nư c không thoát ra ñư c và thông ng nhánh. + th i nư c ñ ng + ki m tra ñi n th . 11. Hi u su t dòng + ph n ng ph x y ra nhi u h n ch ph n ng ph : th p + clor hoà tan nhi u vì nhi t ñ th p gia nhi t nư c mu i, + nư c mu i chưa b o hoà nâng cao ch t lư ng + màng cách thùng ñi n gi i già nư c mu i, ñi u ch nh + m c nư c mu i kh ng ch chưa m c nư c mu i thích thích h p ho c dao ñ ng l n h p. 12. Chênh l ch ñi n + s cách ñi n không t t ho c b k t + dùng nư c r a r i lau th gi a các thùng tinh mu i khô quá l n + mi ng ng phun nư c mu i b k t + thay vòi phun m i, tinh hay h ng x lí không hi u qu thì ki m tra ch nh lưu 13. ðư ng ng d n + nhi t ñ nư c mu i gi m th p, trong + thông ñư ng ng d n nư c mu i b t t, nư c mu i có nhi u ion SO42- k t tinh + ñóng van thùng cao th ng + do b ăn mòn v , thay ng d n 14. Cháy ng d n hút + ñi n c m ng do s m sét + duy trì áp dương khí hydro + xút ch y xu ng ñ t gây ti p ñ t không cho ng n l a cháy trong ñư ng ng
  • 11.
    55 A. Phương phápcatôt l ng Hg: Kk nén ♣3. S n xu t khí hydroclorua và axit clohydric: I. ði u ch khí hydroclorua: Khí hydroclorua ñư c ñi u ch theo ph n sau: H2 + Cl2 = 2HCl + Q Trong công nghi p ph n ng ñư c th c hi n lò t ng h p nhi t ñ to = 2000o 2400 C, áp su t P = 1.7 atm. Khi ph n ng nhi t ñ cao như th này s t o ng n l a màu sáng tr ng. Theo ph n ng trên thì t l H2 : Cl2 là 1 : 1, nhưng th c t khó ñi u
  • 12.
    56 ch nh. Doñó, thông thư ng ngư i ta th c hi n ph n ng t ng h p theo ch ñ th a hydro kho ng 3-10% (làm cho khí cl ñưa vào lò ph n ng h t, tránh gây ăn mòn thi t b ). Có hai lo i lò t ng h p, tuỳ thu c vào cách làm l nh: làm l nh b ng không khí và làm l nh b ng nư c. Lo i làm l nh b ng nư c có năng su t cao hơn, nhưng có c u t o ph c t p. Còn lo i làm l nh b ng không khí có c u t o ñơn gi n hơn. Lo i này ñư c mô t (Hình 7-4.) Lò thư ng b ng thép không g ho c b ng thép cacbon, g m hai hình nón c t t o thành. Hình d ng g n gi ng v i ng n l a ñ ñ m b o nhi t ñ c a lò ñư c ñ u. Nhi t ñ thành lò kho ng 450-500oC. II. ði u ch axit clohydric: Axit clohydric ñư c ñi u ch b ng cách dùng nư c h p th khí hydroclorua. Quá trình h p th to nhi t làm cho axit sôi, nh hư ng không t t ñ n quá trình h p th . Vì v y, c n ph i l y nhi t c a quá trình này. Tuỳ theo cách l y nhi t mà quá trình ñi u ch axit HCl chia làm hai lo i: - H p th ñ ng nhi t, trong ñó nhi t l y ñi b ng cách truy n nhi t qua thành h p th . Phương th c này ñòi h i tháp ph i d n nhi t, gây ăn mòn m nh.
  • 13.
    57 - H pth ño n nhi t, trong ñó nhi t c a tháp h p th ñư c l y ñi b ng cách làm bay hơi m t ph n nư c. Tháp h p th ki u này b ng v t li u phi kim lo i. Axit t ng h p ñư c có n ng ñ kho ng 31-31.5%