PL64954B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 5.Y.1972 64 954 KI. 12 h, 1 MKP B 01 k 3/00 CZYTELNIA UlD Urzedu Pologowego ie[ heczuwaliig lm»c\ Wspóltwórcy wynalazku: Janusz Krawczyk, Marian Wilus, Jerzy Plach¬ ta, Adam Korczynski Wlasciciel patentu: Zaklady Elektrochemiczne „Zabkowice", Zabkowice Bedzinskie (Polska) Elektrolizer do wytwarzania nadsiarczanów Przedmiotem wynalazku jest elektrolizer do wy¬ twarzania nadsiarczanów zwlaszcza nadsiarczanu amonowego w roztworze wodnym, przeznaczonym do dalszej przeróbki na wode utleniona.Zasady prowadzenia elektrolizy kwasu siarkowe¬ go i siarczanów, zwlaszcza siarczanu amonowego sa od dawna znane. Dazy sie do uzyskania roz¬ tworu nadsiarczanu o wymaganym stezeniu w cza¬ sie jak najkrótszym i bez przekraczania wzwyz okreslonej temperatury, aby wplyw reakcji ubocz¬ nych zachodzacych ze stala predkoscia zalezna od temperatury byl jak najmniejszy. Szybkosc uzys¬ kania wymaganego stezenia nadsiarczanu zalezy od stezenia pradu, które wyraza sie iloscia ampe- rów na litr anolitu, a to wiaze sie z wielkoscia powierzchni anody, gestoscia pradu na tej powierz¬ chni oraz objetoscia przestrzeni anodowej. Ponie¬ waz osiaganie wysokiej gestosci jest ograniczone w danych warunkach aparaturowych, nalezy dbac o to, aby osiagana gestosc panowala stale na calej powierzchni anody.W mysl powyzszych zasad sa budowane znane elektrolizery. Postep w ciagu ostatnich dziesiat¬ ków lat wyrazajacy sie coraz wieksza wydajnoscia energetyczna elektrolizy jest wynikiem stosowania coraz to doskonalszych elektrolizerów umozliwia¬ jacych osiaganie coraz wyzszych wartosci wymie¬ nionych parametrów pradowych z zachowaniem wymaganej temperatury.W znanym elektrolizerze, opisanym w artykule 15 20 25 30 J. Muller, Chemie Ing. Technik, 35, 389 (1963) ano¬ de stanowia druty swobodnie zwisajace wewnatrz bardzo cienkich, pionowych porowatych rurek ce¬ ramicznych, sluzacych jako przepona. Rurki sa za¬ nurzone w katolicie, a prowadza wewnatrz anolit z dolu do góry. Sa one usytuowane w elektrolizerze w podwójnych rzedach. Miedzy parami tych rze¬ dów znajduja sie olowiane katody stanowiace za¬ razem chlodnice wodne do chlodzenia katolitu, któ¬ ry chlodzi anolit poprzez cienkie sciany rurek. Wa¬ de tego elektrolizera stanowi zbyt duza ilosc ele¬ mentów, zwlaszcza cienkich rurek i ich wzajem¬ nych polaczen. Równie powazna wada jest dopro¬ wadzenie pradu do zwisajacych drutów anodowych jedynie od góry. Wobec duzego natezenia pradu nieunikniony jest spadek napiecia wzdluz drutu w kierunku ku dolowi, a wiec i spadek gestosci pra¬ du. Aby zmniejszyc ten spadek bez zwiekszania ilosci platyny, której powierzchnia przy danej elek¬ trolizie jest do zastapienia powierzchnia innego me¬ talu, stosuje sie druty srebrne, powierzchownie po¬ kryte platyna, zwlaszcza na posredniej warstwie tantalu. Technologia tych drutów jest skompliko¬ wana i nie opisana w literaturze. Uzytkownik elektrolizerów musi sie liczyc z koniecznoscia ich naprawy i wymiany.Z dawniejszych rozwiazan elektrolizerów z pla¬ tynowymi elektrodami znane jest prowadzenie wzdluz drutu platynowego, stanowiacego elektro¬ de znacznie grubszego preta miedzianego pokryte- 64 95464 954 3 4 go guma, tworzywem sztucznym, lub inna substan¬ cja ochronna, polaczonego z elektroda szeregiem krótkich drutów z metalu szlachetnego. Ta droga, przy oszczednosci platyny unika sie spadku na¬ piecia wzdluz elektrody. W miejscu laczenia tych drutów z miedzia nastepuje korozja miedzi na skutek przenikania elektrolitu wzdluz powierzchni styku tworzywa ochronnego z metalem szlachet¬ nym, z którym tworzywo to sie nie wiaze. Aby te¬ go uniknac, osadza sie przy koncu drutu, który ma byc przylaczony do miedzi, perelke szklana utworzona z kropli szkla zastyglej na drucie. Miej¬ sce laczenia wraz z perelka pokrywa sie tworzy¬ wem ochronnym, tworzac w tym miejscu wzgó¬ rek warstwy ochronnej na miedzi.Wynalazek polega na nowym rozwiazaniu ele- ktrolizera, które umozliwia dalsze podwyzszenie parametrów pradowych, a dzieki temu osiaganie lepszej wydajnosci energetycznej przy czym ele¬ ktrolizer jest prosty i latwo wykonalny wlacznie z anoda.Elektrolizer wedlug wynalazku jest podluznym, prostokatnym naczyniem rozdzielonym wzdluzna sciana na dwie komory: glówna i pomocnicza prze¬ znaczona do umieszczania chlodnic anolitu. Mozli¬ we jest laczenie dwóch lub wiekszej ilosci takich naczyn w jedna calosc. W glównej komorze na¬ czynia sa umieszczone pakiety elektrod w polo¬ zeniu poprzecznym. W sklad kazdego z nich wcho¬ dza dwie katody. Sa to plaskie wezownice olo¬ wiane uchwycone w olowianej ramce. Wezownice te sluza 'zarazem do chlodzenia katolitu.Miedzy katodami umieszczona jest ramka z two¬ rzywa sztucznego. Wewnatrz tej ramki znajduje sie przestrzen zamknieta plytami porowatymi, stano¬ wiacymi przepony. Przestrzen ta jest podzielona na szereg prostokatnych pionowych kanalów przez umieszczenie w ramce szeregu pionowych plaskow¬ ników miedzianych, pokrytych warstwa tworzywa ochronnego. W kanalach umieszczone sa w poloze¬ niu pionowym tasmy platynowe, które nie zwisaja swobodnie, lecz sa zamocowane na licznych pozio¬ mych drutach platynowych lub tantalowych, wy¬ stajacych w równych odstepach z miedzianych plaskowników. Plaskowniki sa w górze polaczone z szyna doprowadzajaca prad. Ich stosunkowo duzy przekrój zapewnia, ze spadek napiecia wzdluz nich moze byc praktycznie pominiety, dzieki czemu tasma platynowa ma stale napiecie na calej dlu¬ gosci oraz stala gestosc pradowa na calej powierz¬ chni po obu stronach zwróconych do dwóch katod znajdujacych sie w równych odleglosciach.Poniewaz, jak juz zaznaczono, stosowanie ele¬ mentów miedzianych pokrytych warstwa ochron¬ na w celu doprowadzenia pradu w szeregu punk¬ tów do równolegle przebiegajacej elektrody pla¬ tynowej jest znane, nowoscia jest tu wykorzysta¬ nie elementów miedzianych do podzialu plaskiej, pionowej przestrzeni na pionowe kanaly przez na¬ danie tym elementom przekroju prostokatnego o jednym z wymiarów równym odleglosci miedzy przeponami.Katolit przeplywa cala dlugosc naczynia. Aby omywal on wszystkie katody, pakiety elektrod ustawione sa na przemian, z dosunieciem kolej no — do jednej sciany bocznej a nastepnie do dru¬ giej. Powoduje to przeplyw katolitu linia wezowa.Mozna równiez wszystkie pakiety elektrod umie¬ szczac jednakowo przy tej samej scianie, zas prze¬ plyw katolitu po linii wezowej osiagniety jest przez umieszczenie dodatkowych niepelnych, poprzecz¬ nych scianek zwanych szykanami. Katolit po prze¬ plynieciu calego naczynia jest prowadzony do pier¬ wszej ramki z anodami, z ta chwila staje sie on anolitem. Pionowe kanaly anodowe polaczone sa w obrebie jednej ramki w górze i w dole. Dolny kanal laczacy te pionowe kanaly sluzy do wpro¬ wadzania anolitu, a górny do wyprowadzania go z ramki poprzez chlodnice odpowiadajaca danej ramce. Anolit wyplywajacy z chlodnicy, kierowa¬ ny jest od dolu do nastepnej ramki.Korzystnie jest, aby w elektrolizerze wedlug wy¬ nalazku zastosowac do uszczelnienia miejsc lacze¬ nia metalu szlachetnego z miedzia uklad z perel¬ ka szklana, ulepszony przez wykonanie w plasko¬ wniku miedzianym wzdluznego rowka takich wy¬ miarów, aby w nim miescilo sie miejsce polacze¬ nia wraz z perelka. Przez calkowite wypelnienie rowka tworzywem ochronnym uzyskuje sie glad¬ kosc sciany kanalu anodowego, w którym ze wzgle¬ du na male wymiary, wszelkie nierównosci po¬ wierzchni sciany sa niepozadane, gdyz utrudniaja przeplyw anolitu i wywoluja nierównosc stezenia pradu.Elektrolizer wedlug wynalazku uwidoczniony jest na rysunku schematycznym, na którym fig. 1 przedstawia czesc elektrolizera w przekroju pozio¬ mym, a fig. 2, szczegól anody w znacznym po¬ wiekszeniu w przekroju poziomym.Podluzne naczynie ma wzdluzne sciany 1 i 2, oraz jest przegrodzone na dwie komory sciana 3, do nich równolegla. Miedzy scianami 2 i 3 znaj¬ duje sie glówna komora elektrolizera, a miedzy scianami 1 i 3 komora boczna przeznaczona na umieszczenie chlodnic 4 anolitu. W poprzek gló¬ wnej komory umieszczone sa pakiety elektrod, z których kazdy sklada sie z dwóch zewnetrznych ramek 5 oraz z zewnetrznej ramki 6. Ramki 5 sa wTykonane z olowiu i zawieraja plaskie wezownice olowiane, które stanowia katody 7, chlodzone od wewnatrz. Ramki 6 sa wykonane z tworzywa sztucznego i maja po obu stronach przymocowane porowate plyty 8, stanowiace przepony. W ram¬ kach tych umieszczone sa w równych odstepach pionowe plaskowniki 9 miedziane, pokryte war¬ stwa tworzywa ochronnego. Poprzez warstwe o- chronna z plaskowników 9 wystaja w równych odstepach na róznych poziomach druty 10 platy¬ nowe lub tantalowe. Do tych drutów sa przymo¬ cowane tasmy platynowe stanowiace wlasciwe ano¬ dy 11. W kazdym pionowym kanale, którego dwie przeciwlegle sciany tworza plaskownik 9, a pozo¬ stale dwie tworza plyty 8, umieszczona jest poje¬ dyncza anoda 11.Ramki w pakiecie przylegaja do siebie scisle dla zapewnienia równej odleglosci miedzy kazda anoda 11, a dwiema katodami 7. Pakiet elektrod uwidoczniony na rysunku w przekroju ma celo¬ wo narysowane poszczególne ramki w pewnym od¬ daleniu od siebie, aby rysunek byl bardziej czy- 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6064 954 5 6 teiny. Pakiet ten przylega do sciany 2, zas drugi pakiet zaznaczony jedynie prostokatem 12 przyle¬ ga do sciany 3. Taki uklad pakietów na przemian zapewnia przeplyw katolitu po linii wezowej.Kazdej ramce 6 zawierajacej anody 11 odpo¬ wiada chlodnica 4 anolitu. Wlot anolitu do kaz¬ dej ramki prowadzony jest do dolnego kanalu nie uwidocznionego na rysunku, który laczy pionowe kanaly zawierajace anody. Wylot anolitu prowa¬ dzi nie uwidocznionym na rysunku górnym kana¬ lem laczacym pionowe kanaly. Anolit wyplywa z jednej ramki 6 do odpowiadajacej jej chlodnicy 4, a w dalszym ciagu plynie do nastepnej ramki 6. Przewody przechodzace poprzez sciane 3 zazna¬ czone sa symbolicznie strzalkami. Strzalki ryso¬ wane linia ciagla oznaczaja polaczenia z dolem ramki, a rysowane linia przerywana, z góra ramki.Polaczenie drutów 10 z plaskownikami 9 jest uwidocznione na fig. 2.W jednej z powierzchni wzdluznych plaskownika 9 wykonany jest rowek 13. W glebi tego rowka jest przylutowany koniec drutu 10. W bliskosci konca na drucie 10 znajduje sie szklana perelka 14 mieszczaca sie w tym rowku. Rowek wraz z pe¬ relka zalany jest tworzywem ochronnym. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Elektrolizer do wytwarzania nadsiarczanów, stanowiacy podluzne naczynie z umieszczonymi w nim poprzecznie pionowymi katodami, z których kazda jest plaska wezownica z rury olowianej oraz z anodami w postaci pionowych tasm platynowych majacych wielopunktowe doprowadzenie pradu od elementów miedzianych pokrytych tworzywem ochronnym, znamienny tym, ze zawiera zwarte pa¬ kiety, obejmujace po dwie ramki (5) z katodami (7), a miedzy nimi ramke z tworzywa sztucznego, zamknieta obustronnie plytami porowatymi (8), sluzacymi jako przepony, która to ramka zawiera pionowe plaskowniki (9) miedziane pokryte two¬ rzywem ochronnym, dzielace przestrzen wewnatrz ramki (6) na pionowe kanaly, w których umiesz¬ czone sa anody (11) z tasm platynowych zamoco¬ wanych na drutach (10) wystajacych z plaskow¬ ników (9). 2. Elektrolizer wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze plaskowniki (9) maja wyzlobiony wzdluz rowek (13), ; w którym umieszcza sie szklane perelki (14) osadzone przy koncach drutów (10) przymocowa¬ nych do plaskowników (9) w glebi rowka, przy czym rowek jest wypelniony tworzywem ochron¬ nym. !Q 15 20KI. 12 h, 1 64 954 MKP B 01 k 3/00 k^\\\\\\W^Wxm^^ t ^\^W\\^p^? N^ F19.1 ng.

2. Bltk zam. 424/72 A4 205 egz. Cena zl 10.— PL PL