用盐酸和氨基磺酸溶液酸洗电解槽阴极的工程经济分析和研究

Л.Н. Фесенко, И.В. Пчельников, С.И. Игнатенко, А.Ю. Скрябин, Д.В. Каберская, Д.А. Заичко
{"title":"用盐酸和氨基磺酸溶液酸洗电解槽阴极的工程经济分析和研究","authors":"Л.Н. Фесенко, И.В. Пчельников, С.И. Игнатенко, А.Ю. Скрябин, Д.В. Каберская, Д.А. Заичко","doi":"10.35776/vst.2024.02.07","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Опыт эксплуатации электролизных установок показывает, что основная проблема надежности их работы связана с образованием на поверхности катодов нерастворимых соединений – CaCO3, CaSO4, Mg(OH)2, что приводит к нештатному режиму электролиза, перегреву и короблению электродной системы, разрушению оксидного покрытия анодов, резкому снижению производительности установки и др. Наибольшее влияние на образование солей жидкости и гипса при электролизе солевых растворов оказывает химический состав воды, что связано с наличием присутствующих в воде ионов Ca2+, Mg2+, HCO-3, SO4 и растворенного CO2. Применяемый на практике метод удаления карбонатных отложений путем периодической промывки электродной системы 3–5%-ным раствором соляной кислоты не всегда экономически оправдан, особенно для водоисточников, характеризующихся повышенной карбонатной жесткостью. Представлено технико-экономическое сравнение двух методов кислотной промывки электродных пластин электролизного аппарата растворами соляной и сульфаминовой кислот при растворении в них наработанного осадка, образующегося при получении гипохлорита натрия из 3%-ного раствора хлорида натрия. При относительно невысоком превышении стоимости 1 л 5%-ной сульфаминовой кислоты (6,9 руб/л) над 5%-ной соляной (5,36 руб/л) стоимость одной промывки сульфаминовой кислотой (2,9 руб.) в 6 раз выше стоимости одной промывки соляной кислотой (0,48 руб.), что связано с разными возможностями повторного использования кислот для очередной промывки электролизного аппарата. То есть, если 5%-ную соляную кислоту (HCl) возможно использовать 11,1 раза до ее нейтрализации, то 5%-ную сульфаминовую (NH2SO3H) – только 2,4 раза, или в 11,1/2,4 = 4,6 раза меньше, что и определяет очевидное экономическое предпочтение соляной кислоты перед сульфаминовой.\n Experience in operating electrolysis plants shows that the main problem with the reliability of their operation is associated with insoluble compounds – CaCO3, CaSO4, Mg (OH)2 – buildup on the surface of the cathodes that cause abnormal electrolysis mode, overheating and warping of the electrode system, destruction of the oxide coating of the anodes, sudden reduction in the plant efficiency etc. The greatest effect on the liquid salts and gypsum buildup during the electrolysis of salt solutions is produced by the chemical composition of water that is associated with the presence of Ca2+, Mg2+, HCO-3, SO4 and dissolved CO2 ions. The method used in practice to remove carbonate deposits by regular washing the electrode system with 3–5% solution of hydrochloric acid is not always economically justified, particularly, for the water sources characterized by increased carbonate hardness. An engineering-economic comparison of two methods of acid washing of electrode plates of an electrolysis plant with solutions of hydrochloric and sulfamic acids while dissolving in them the accumulated buildup resulted from the preparation of sodium hypochlorite from a 3% solution of sodium chloride is presented. With a slightly higher cost of 1 liter of 5% sulfamic acid (6.9 rubles/l) compared to 5% hydrochloric acid (5.36 rubles/l), the cost of one washing with sulfamic acid (2.9 rubles) is 6 times higher than the cost of one washing with hydrochloric acid (0.48 rubles), which is associated with different possibilities for reusing acids for the next washing of the electrolysis plant. In other words, if 5% hydrochloric acid (HCl) can be used 11.1 times before its neutralization, then 5% sulfamic acid (NH2SO3H) can be used only 2.4 times, or 11.1/2.4 = 4.6 times less, which is illustrative of the obvious economic preference of hydrochloric acid over sulfamic acid.","PeriodicalId":509695,"journal":{"name":"Vodosnabzhenie i sanitarnaia tehnika","volume":"14 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2024-02-15","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":"{\"title\":\"Engineering-economic analysis and study of acid washing of electrolyzer cathodes with solutions of hydrochloric and sulfamic acids\",\"authors\":\"Л.Н. Фесенко, И.В. Пчельников, С.И. Игнатенко, А.Ю. Скрябин, Д.В. Каберская, Д.А. Заичко\",\"doi\":\"10.35776/vst.2024.02.07\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"Опыт эксплуатации электролизных установок показывает, что основная проблема надежности их работы связана с образованием на поверхности катодов нерастворимых соединений – CaCO3, CaSO4, Mg(OH)2, что приводит к нештатному режиму электролиза, перегреву и короблению электродной системы, разрушению оксидного покрытия анодов, резкому снижению производительности установки и др. Наибольшее влияние на образование солей жидкости и гипса при электролизе солевых растворов оказывает химический состав воды, что связано с наличием присутствующих в воде ионов Ca2+, Mg2+, HCO-3, SO4 и растворенного CO2. Применяемый на практике метод удаления карбонатных отложений путем периодической промывки электродной системы 3–5%-ным раствором соляной кислоты не всегда экономически оправдан, особенно для водоисточников, характеризующихся повышенной карбонатной жесткостью. Представлено технико-экономическое сравнение двух методов кислотной промывки электродных пластин электролизного аппарата растворами соляной и сульфаминовой кислот при растворении в них наработанного осадка, образующегося при получении гипохлорита натрия из 3%-ного раствора хлорида натрия. При относительно невысоком превышении стоимости 1 л 5%-ной сульфаминовой кислоты (6,9 руб/л) над 5%-ной соляной (5,36 руб/л) стоимость одной промывки сульфаминовой кислотой (2,9 руб.) в 6 раз выше стоимости одной промывки соляной кислотой (0,48 руб.), что связано с разными возможностями повторного использования кислот для очередной промывки электролизного аппарата. То есть, если 5%-ную соляную кислоту (HCl) возможно использовать 11,1 раза до ее нейтрализации, то 5%-ную сульфаминовую (NH2SO3H) – только 2,4 раза, или в 11,1/2,4 = 4,6 раза меньше, что и определяет очевидное экономическое предпочтение соляной кислоты перед сульфаминовой.\\n Experience in operating electrolysis plants shows that the main problem with the reliability of their operation is associated with insoluble compounds – CaCO3, CaSO4, Mg (OH)2 – buildup on the surface of the cathodes that cause abnormal electrolysis mode, overheating and warping of the electrode system, destruction of the oxide coating of the anodes, sudden reduction in the plant efficiency etc. The greatest effect on the liquid salts and gypsum buildup during the electrolysis of salt solutions is produced by the chemical composition of water that is associated with the presence of Ca2+, Mg2+, HCO-3, SO4 and dissolved CO2 ions. The method used in practice to remove carbonate deposits by regular washing the electrode system with 3–5% solution of hydrochloric acid is not always economically justified, particularly, for the water sources characterized by increased carbonate hardness. An engineering-economic comparison of two methods of acid washing of electrode plates of an electrolysis plant with solutions of hydrochloric and sulfamic acids while dissolving in them the accumulated buildup resulted from the preparation of sodium hypochlorite from a 3% solution of sodium chloride is presented. With a slightly higher cost of 1 liter of 5% sulfamic acid (6.9 rubles/l) compared to 5% hydrochloric acid (5.36 rubles/l), the cost of one washing with sulfamic acid (2.9 rubles) is 6 times higher than the cost of one washing with hydrochloric acid (0.48 rubles), which is associated with different possibilities for reusing acids for the next washing of the electrolysis plant. In other words, if 5% hydrochloric acid (HCl) can be used 11.1 times before its neutralization, then 5% sulfamic acid (NH2SO3H) can be used only 2.4 times, or 11.1/2.4 = 4.6 times less, which is illustrative of the obvious economic preference of hydrochloric acid over sulfamic acid.\",\"PeriodicalId\":509695,\"journal\":{\"name\":\"Vodosnabzhenie i sanitarnaia tehnika\",\"volume\":\"14 1\",\"pages\":\"\"},\"PeriodicalIF\":0.0000,\"publicationDate\":\"2024-02-15\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"0\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"Vodosnabzhenie i sanitarnaia tehnika\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.35776/vst.2024.02.07\",\"RegionNum\":0,\"RegionCategory\":null,\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"\",\"JCRName\":\"\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Vodosnabzhenie i sanitarnaia tehnika","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.35776/vst.2024.02.07","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 0

摘要

电解设备的运行经验表明,其运行可靠性的主要问题与阴极表面形成不溶性化合物 - CaCO3、CaSO4、Mg(OH)2 有关,这会导致电解模式异常、电极系统过热和翘曲、阳极氧化膜破坏、设备生产率急剧下降等。在电解盐溶液过程中,对形成液态盐和石膏影响最大的是水的化学成分,这与水中存在的离子 Ca2+、Mg2+、HCO-3、SO4 和溶解的 CO2 有关。在实际应用中,通过定期用 3-5% 的盐酸溶液清洗电极系统来清除碳酸盐沉积物的方法并不总是经济合理的,特别是对于碳酸盐硬度增加的水源。本文介绍了用盐酸和氨基磺酸溶液酸洗电解设备电极板的两种方法,即用盐酸和氨基磺酸溶液溶解从 3% 氯化钠溶液中提取次氯酸钠时形成的废渣,并对这两种方法进行了技术和经济比较。1 升 5%氨基磺酸(6.9 卢布/升)的成本比 5%盐酸(5.36 卢布/升)的成本高出相对较少,用氨基磺酸清洗一次的成本(2.9 卢布)比用盐酸清洗一次的成本(0.48 卢布)高出 6 倍,这与下一次清洗电解设备时重复使用酸的可能性不同有关。也就是说,如果 5%的盐酸(HCl)在中和前可以使用 11.1 次,那么 5%的氨基磺酸(NH2SO3H)只能使用 2.4 次,即少 11.1/2.4 = 4.6 次,这就决定了盐酸在经济上明显优于氨基磺酸。电解设备的运行经验表明,其运行可靠性的主要问题与阴极表面积聚的不溶性化合物(CaCO3、CaSO4、Mg (OH)2)有关,这些化合物会导致电解模式异常、电极系统过热和翘曲、阳极氧化物涂层破坏、设备效率突然降低等。在电解盐溶液的过程中,水的化学成分与 Ca2+、Mg2+、HCO-3、SO4 和溶解的 CO2 离子的存在有关,这对液态盐和石膏堆积的影响最大。通过定期用 3-5% 的盐酸溶液清洗电极系统来去除碳酸盐沉积物的方法在实际应用中并不总是经济合理的,特别是对于碳酸盐硬度增加的水源。本文介绍了用盐酸和氨基磺酸溶液酸洗电解设备电极板的两种方法,同时用盐酸和氨基磺酸溶液溶解从 3% 的氯化钠溶液制备次氯酸钠过程中积累的沉积物,并对这两种方法进行了工程经济比较。1 升 5%氨基磺酸的成本(6.9 卢布/升)略高于 5%盐酸的成本(5.36 卢布/升),用氨基磺酸清洗一次的成本(2.9 卢布)是用盐酸清洗一次的成本(0.48 卢布)的 6 倍,这与电解设备下一次清洗时重复使用酸的可能性不同有关。换句话说,如果 5%的盐酸 (HCl) 在中和前可以使用 11.1 次,那么 5%的氨基磺酸 (NH2SO3H) 只能使用 2.4 次,即少 11.1/2.4 = 4.6 次,这说明盐酸在经济上明显优于氨基磺酸。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
查看原文
分享 分享
微信好友 朋友圈 QQ好友 复制链接
本刊更多论文
Engineering-economic analysis and study of acid washing of electrolyzer cathodes with solutions of hydrochloric and sulfamic acids
Опыт эксплуатации электролизных установок показывает, что основная проблема надежности их работы связана с образованием на поверхности катодов нерастворимых соединений – CaCO3, CaSO4, Mg(OH)2, что приводит к нештатному режиму электролиза, перегреву и короблению электродной системы, разрушению оксидного покрытия анодов, резкому снижению производительности установки и др. Наибольшее влияние на образование солей жидкости и гипса при электролизе солевых растворов оказывает химический состав воды, что связано с наличием присутствующих в воде ионов Ca2+, Mg2+, HCO-3, SO4 и растворенного CO2. Применяемый на практике метод удаления карбонатных отложений путем периодической промывки электродной системы 3–5%-ным раствором соляной кислоты не всегда экономически оправдан, особенно для водоисточников, характеризующихся повышенной карбонатной жесткостью. Представлено технико-экономическое сравнение двух методов кислотной промывки электродных пластин электролизного аппарата растворами соляной и сульфаминовой кислот при растворении в них наработанного осадка, образующегося при получении гипохлорита натрия из 3%-ного раствора хлорида натрия. При относительно невысоком превышении стоимости 1 л 5%-ной сульфаминовой кислоты (6,9 руб/л) над 5%-ной соляной (5,36 руб/л) стоимость одной промывки сульфаминовой кислотой (2,9 руб.) в 6 раз выше стоимости одной промывки соляной кислотой (0,48 руб.), что связано с разными возможностями повторного использования кислот для очередной промывки электролизного аппарата. То есть, если 5%-ную соляную кислоту (HCl) возможно использовать 11,1 раза до ее нейтрализации, то 5%-ную сульфаминовую (NH2SO3H) – только 2,4 раза, или в 11,1/2,4 = 4,6 раза меньше, что и определяет очевидное экономическое предпочтение соляной кислоты перед сульфаминовой. Experience in operating electrolysis plants shows that the main problem with the reliability of their operation is associated with insoluble compounds – CaCO3, CaSO4, Mg (OH)2 – buildup on the surface of the cathodes that cause abnormal electrolysis mode, overheating and warping of the electrode system, destruction of the oxide coating of the anodes, sudden reduction in the plant efficiency etc. The greatest effect on the liquid salts and gypsum buildup during the electrolysis of salt solutions is produced by the chemical composition of water that is associated with the presence of Ca2+, Mg2+, HCO-3, SO4 and dissolved CO2 ions. The method used in practice to remove carbonate deposits by regular washing the electrode system with 3–5% solution of hydrochloric acid is not always economically justified, particularly, for the water sources characterized by increased carbonate hardness. An engineering-economic comparison of two methods of acid washing of electrode plates of an electrolysis plant with solutions of hydrochloric and sulfamic acids while dissolving in them the accumulated buildup resulted from the preparation of sodium hypochlorite from a 3% solution of sodium chloride is presented. With a slightly higher cost of 1 liter of 5% sulfamic acid (6.9 rubles/l) compared to 5% hydrochloric acid (5.36 rubles/l), the cost of one washing with sulfamic acid (2.9 rubles) is 6 times higher than the cost of one washing with hydrochloric acid (0.48 rubles), which is associated with different possibilities for reusing acids for the next washing of the electrolysis plant. In other words, if 5% hydrochloric acid (HCl) can be used 11.1 times before its neutralization, then 5% sulfamic acid (NH2SO3H) can be used only 2.4 times, or 11.1/2.4 = 4.6 times less, which is illustrative of the obvious economic preference of hydrochloric acid over sulfamic acid.
求助全文
通过发布文献求助,成功后即可免费获取论文全文。 去求助
来源期刊
自引率
0.00%
发文量
0
期刊最新文献
Designing a modular biofilter for cleaning gas emissions Problems of removing heavy metals salts from wastewater: options and solutions Pilot testing of the technology for the treatment of industrial storm water of a steelworks Advanced solutions for aeration, deaeration-degassing and decarbonization processes Designing facilities for the treatment of industrial storm water of steelworks
×
引用
GB/T 7714-2015
复制
MLA
复制
APA
复制
导出至
BibTeX EndNote RefMan NoteFirst NoteExpress
×
×
提示
您的信息不完整,为了账户安全,请先补充。
现在去补充
×
提示
您因"违规操作"
具体请查看互助需知
我知道了
×
提示
现在去查看 取消
×
提示
确定
0
微信
客服QQ
Book学术公众号 扫码关注我们
反馈
×
意见反馈
请填写您的意见或建议
请填写您的手机或邮箱
已复制链接
已复制链接
快去分享给好友吧!
我知道了
×
扫码分享
扫码分享
Book学术官方微信
Book学术文献互助
Book学术文献互助群
群 号:481959085
Book学术
文献互助 智能选刊 最新文献 互助须知 联系我们:info@booksci.cn
Book学术提供免费学术资源搜索服务,方便国内外学者检索中英文文献。致力于提供最便捷和优质的服务体验。
Copyright © 2023 Book学术 All rights reserved.
ghs 京公网安备 11010802042870号 京ICP备2023020795号-1