化工车间里那股子刺鼻的硫磺味,闻久了肺里全是火,那是电解卤水搞的。
那会儿老造线,一通电,电流像潮水一样往槽里灌,溴化钠和硫酸钠被拆开,钠离子跑那会儿当电解液,溴离子也跑那会儿。
不过目前的工艺,不用那套苦哈哈的电解,直接开锅,省了电力,搞起了化工。 卤水是资源的命脉,溴化物、氯溴化物,哪样没用到?那会儿靠电解,电费能把厂子累死,目前直接加热,物理加热,省了电,省了能源,成本直接腰斩。电解卤水不是迷信,是工业味精。 反应原理挺好办,就是加热让卤水沸腾,溴离子和氯离子在溶液中相遇,生成溴和氯气。反应完了,溶液里剩下碘化钾和溴化钾。
这时候得除掉碘,不然碘灰渣扔出去,环保官员会瞪眼。碘化钾在常温下不稳定,好办被氧化,电解处理后变成氯化钾和氯气,氯气通进空气,变成氯酸根,最终变成高氯酸钾,这玩意儿能当肥料,利用率极高。 还有个叫“碘 - 溴置换”的玩意儿,是传统的电解法核心。把含有碘的溶液通入氯气,氯气把碘氧化,碘离子变成碘单质沉淀出来。
然后通入溴,溴把碘置换出来,剩下高碘酸根沉淀。最终把高碘酸根电解,变回碘酸根和氧气。整个过程,氯气当氧化剂,溴当还原剂,碘当中间产物。 那会儿学电解原理,教科书上写的是“阳极氧化,阴极还原”,忒死板了。实际造中,阳极是石墨,阴极是铅片。电流一过,石墨表面氧化成二氧化硅,铅片上形成二氧化氢。溴离子在石墨上被氧化成溴,碘离子被氧化成碘。阴极那边,水还原成氢气,要么氢离子还原成氢气。 数据讲话,老工艺电解一次制氯约 0.4 吨,制溴约 0.3 吨,制碘约 0.1 吨。目前新型工艺,一次制氯 1.2 吨,制溴 0.9 吨,制碘 0.05 吨。效率提升了,能耗降了,哪位的效率高了哪位就是赢家。 卤水里的成分复杂,氯化钠、氯化钾、溴化钾、碘化钾、硫代硫酸盐、硫酸盐,样样都有。电解的时候,有些杂质会混进去,比如硫酸根、磷酸根,这些都得处理掉。硫酸根在阳极会生成硫酸盐,进入溶液,最终进工厂做肥料,利用率高。磷酸根在阴极会生成磷酸,也做肥料。 还有个难点,是溴和碘的分离。溴和碘都显淡黄色,颜色差不多,如何挑出来?传统方式用化学法,加氧化剂,把低碘转化成高碘,再电解。目前用电解,直接把溴和碘分开,不用加氧化剂,直接电解,操作好办,成本低。 电解产物不是只有一种。阳极出氯气,阴极出氢气。氯气和氢气混合,爆炸极限挺窄,2% 到 75% 之间,一点小心,车间里就起火。
故此电解卤水,保险第一,务必好好通风,按规程操作,不能麻痹大意。 除了卤水,电石气也是化工的宝贝。电石是碳化钙,加水生成乙炔。乙炔燃料电池,直接把电能变成化学能,环保。电石气在化工里,用来合成醋酸,再合成乙酸,最终合成醋酸纤维素,做塑料。 电解原理的应用,不光是为了取元素,更是为了做精细化工。
比如电解法制氯,氯气和氢气混合,加压高压,拿到液化氯。氯气馏出,变成市售氯。氯气被氧化成氯酸,再氧化成高氯酸,高氯酸是强酸,能够当酸做催化剂,工业上用的多。 溴的取,也是工业味精。电解法制溴,溴和碘混合,氯化物、溴化物、碘化物,都能电解出来。电解法制溴,氯气通进去,溴离子被氧化,溴单质析出。电解法制碘,氯气通进去,碘离子被氧化,碘单质析出。 碘的电解,碘和溴混合,氯化物、溴化物、碘化物,都能电解出来。电解法效率高,产物纯,质量好。 化工造中,电解卤水是个大课题,不是小作坊的事。卤水里的成分,氯化钠、氯化钾、溴化钾、碘化钾、硫代硫酸盐、硫酸盐,样样都有。电解的时候,有些杂质会混进去,比如硫酸根、磷酸根,这些都得处理掉。 电解原理在工业上,是个大课题,不是小作坊的事。卤水里的成分,氯化钠、氯化钾、溴化钾、碘化钾、硫代硫酸盐、硫酸盐,样样都有。电解的时候,有些杂质会混进去,比如硫酸根、磷酸根,这些都得处理掉。 电解法效率高,产物纯,质量好,是化工造的大趋势。