Przedmiotem wynalazku jest elektrolizer z pio¬ nowymi elektrodami zawierajacy szyne zbiorcza ka¬ tody, katody i podstawa anod, pracujacy przy ob¬ ciazeniach pradowych okolo 500 000 A, przy zacho¬ waniu wysokiej wydajnosci roboczej. Tak wysoka obciazalnosc pradowa zapewnia duza wydajnosc przy danej powierzchni hali elektrolizerówi zmniej¬ szenie kosztów inwestycji i kosztów eksploatacji.Wynalazek dotyczy zwlaszcza elektrolizera sluza¬ cego do przeprowadzania elektrolizy roztworów wodnych, a zwlaszcza — wodnych roztworów chlor¬ ków metali alkalicznych.Od wielu lat do produkcji chloru, chloranów, chlorynów, wodorotlenku sodowego i potasowego, wodoru i zwiazanych z nimi substancji stosuje sie szeroko elektrolizery, które w tym czasie udosko¬ nalono na tyle, ze uzyskuje sie w nich wysokie wydajnosci robocze, obejmujace natezenie pradu, napiecie i moc. Ostatnio wprowadzono szereg udo¬ skonalen majacych na celu zwiekszenie zdolnosci produkcyjnej pojedynczych elektrolizerów przy za¬ chowaniu wysokiej wydajnosci roboczej. Uzyskano to glównie przez modyfikacje lub zmiany konstruk¬ cji elektrolizerów i zwiekszeniu obciazenia prado¬ wego przy którym te elektrolizery pracuja.Zwiekszenie zdolnosci produkcyjnej pojedyncze¬ go elektrolizera pracujacego przy wyzszym obcia¬ zeniu pradowym umozliwia podwyzszenie wydaj¬ nosci przy danej powierzchni hali elektrolizerów i zmniejszenie kosztów inwestycji i eksploatacji.Rozwój elektrolizerów zmierza ostatnio w kierunku wiekszych elektrolizerów o wysokiej zdolnosci pro¬ dukcyjnej, przeznaczonych do pracy przy wysokich obciazeniach pradowych z wysoka wydajnoscia ro- bocza. W pewnym zakresie parametrów roboczych ze wzrostem obciazenia pradowego, na jakie zapro¬ jektowany jest elektrolizer, rosnie jego zdolnosc produkcyjna. Wazne jest jednak, aby przy zwiek¬ szaniu projektowanego obciazenia pradowego elek- trolizera zachowywal onwysoka wydajnosc robocza.Samo powiekszenie czesci skladowych zaprojek¬ towanego na niskie obciazenie pradowe nie pozwoli na uzyskanie elektrolizera nadajacego sie do pracy przy wysokich obciazeniach z wysoka wydajnoscia robocza. Aby uzyskac wysokie wydajnosci robocze i duza zdolnosc produkcyjna elektrolizera pracuja¬ cego przy wysokim obciazeniu pradowym, nalezy wprowadzic do jego konstrukcji wiele zmian.Rozwój elektrolizerów ilustruje tablica 1.Natezenie pradu kA 80 Ilosc anod w elektrolizerze 42 Ilosc rzedów w elektrolizerze 2 Ilosc anod w rzedzie 21 Przyblizona szerokosc elektrolizera (m) 1,6 Przyblizona dlugosc elektrolizera (m) 1,9 Stosunek boków 1,2 150 75 3 2,3 2,2 1,0 200 100 4 3,0 2,2 0,7 957833 95783 4 Natezenie pradu na 1 m (kA/m) dlugosci elektrolizera 42 68 91 Produkcja chloru (ton/dzien) 2,4 4,5 6,0 Znany jest sposób przeprowadzania elektrolizy wodnych roztworów na skale przemyslowa w elek- rolizerach z elektrodami poziomymi nachylonymi do poziomej plaszczyzny podlogi, lub z elektrodami pionowymi.Przedmiotem wynalazku jest elekrolizer z elek¬ trodami pionowymi. Elektrolizery takie posiadaja co najmniej jedna anode i jedna katode, a korzyst¬ niej — wiele anod i katod, przy czym czynne po¬ wierzchnie anod i katod ustawione sa pionowo rów¬ nolegle do siebie. Przestrzen miedzy kazda anoda a katoda wypelniona jest elektrolitem.Szerokie zastosowanie znalazly elektrolizery z pio¬ nowymi elektrodami w elektrolitycznej produkcji chloru, sody kaustycznej i wodoru z chlorków me¬ tali alkalicznych. W tych zastosowaniach w prze¬ strzeni miedzy powierzchniami anody i katody mu¬ si byc umieszczony separator, który powinien uniemozliwiac mieszanie sie produktów powstaja¬ cych na powierzchniach elektrod nie stanowiac je¬ dnoczesnie istotnej przeszkody dla ruchu jonów.Sposród róznych znanych materialów posiadajacych wspomniane wlasnosci i nadajacych sie na separa¬ tory w procesach elektrolizy chlorków metali alka¬ licznych wykorzystuje sie na przyklad azbest a tak¬ ze rózne mikroporowate tworzywa sztuczne i ma¬ terialy nieporowate umozliwiajace wymiane jonów.Od konstruktorów elektrolizerów wymaga sie przede wszystkim aby szczelina elektrolityczna, czyli przestrzen miedzy powierzchniami anody i katody, byla mozliwie mala, poniewaz z powodu duzej rezystancji elektrolitu ze wzrostem odleglos¬ ci miedzy elektrodami znacznie rosna straty ener¬ gii.Stosowano dotychczas w procesach elektrolizy chlorków metali alkalicznych elektrolizery przepo¬ nowe projektowane na wspomniane obciazenia pra¬ dowe i majace podane zdolnosci produkcyjne. Po¬ niewaz wydajnosc elektrolizera jest ograniczona, zaklady przemyslowe posiadaja duza ilosc elektro¬ lizerów polaczonych szeregowo za pomoca szyn zbiorczych wykonanych z materialu o dobrej prze¬ wodnosci elektrycznej, na przyklad z miedzi lub z glinu.Obciazenie jednostkowe, to znaczy gestosc pradu na jednostke powierzchni przekroju poprzecznego takich szyn zbiorczych jest ograniczona, poniewaz, jak wiadomo, ze wzrostem jednostkowego obciaze¬ nia przewodnika rosnie jego temperatura i rosna straty energii spowodowane rezystancja przewod¬ nika. Pola przekrojów poprzecznych szyn zbior¬ czych musza byc odpowiednio dobrane do wysokich obciazen pradowych przy jakich pracuja elektroli¬ zery. Na przyklad przy obciazeniu 200 kA calkowi¬ te pole przekroju poprzecznego szyn zbiorczych kazdego elektrolizera powinno wynosic okolo 1000 cm2 przy zastosowaniu szyn z miedzi.Wewnatrz elektrolizera szyny zbiorcze polaczone sa z powierzchniami anody i katody przez elementy konstrukcyjne anody i katody wykonane równiez z materialów o dobrej przewodnosci elektrycznej.Z opisanego wyzej powodu pola prze(oojów tych elementów anody i katody musza byc równiez przystosowane do obciazenia elektrolizera. Ponie¬ waz calkowite zuzycie materialu przewodzacego s okresla iloczyn pola przekroju poprzecznego prze¬ wodnika przez jego dlugosc, a pole to przy danym obciazeniu elektrolizera jest ustalone, aby zmniej¬ szyc to zuzycie nalezy zmniejszyc do minimum cal¬ kowita dlugosc przewodnika w hali elektrolizerów.W konwencjonalnych zakladach realizuje sie to przez ustawienie elektrolizercw w rzedzie i zmniej¬ szenie odleglosci miedzy elektrolizerami w rzedzie.Zasada najkrótszej drogi pradu polega tu na tym, ze zmniejszenie zuzycia materialu przewodzacego i strat energii elektrycznej wymaga zmniejszenia odleglosci miedzy srodkami sasiadujacych ze soba elektrolizerów ustawionych w jednym rzedzie.Jednym ze sposobów zmniejszenia odleglosci mie¬ dzy srodkami sasiadujacych ze soba elektrolizerów jest zmniejszenie do minimum wolnej przestrzeni miedzy elektrolizerami. Sposób ten jest powszechnie stosowany w konwencjolnalnych zakladach elektro¬ litycznych. Odleglosc miedzy srodkami elektrolize¬ rów mozna równiez zmniejszyc zmniejszajac szero¬ kosc elektrolizera, to znaczy jego wymiar w kierun¬ ku rzedu elektrolizerów (fig. 1, 2 i 3). Poniewaz dla uzyskania konwencjonalnej wydajnosci elektroli¬ zera musi byc zainstalowana pewna okreslona ilosc elektrod, a przestrzen zajmowana przez te elektro¬ dy odpowiada iloczynowi szerokosci elektrolizera przez jego dlugosc (przez dlugosc elektrolizera ro¬ zumie sie jego wymiar w kierunku prostopadlym do kierunku rzedu elektrolizerów, (jak pokazano na fig. 1, 2 i 3) zminiejazenie szerokosci elektrolizera wymaga odwrotnie proporcjonalnego zwiekszenia jego dlugosci.Zasada najkrótszej drogi pradu prowadzi wiec do takiego projektowania elektrolizerów aby sto¬ sunek dlugosci do szerokosci elektrolizera byl jak najwiekszy. W przypadku elektrolizerów z elektro¬ dami poziomymi lub pochylonymi wprowadzenie duzego wydluzenia nie przedstawia wiekszych trudnosci.Wiele typów znanych elektrolizerów rteciowych stosowanych do produkcji chloru i NaOH zaprojek¬ towano z wydluzeniem od 8 do 10 a nawet wiek¬ szym.Jednak znane typy elektrolizerów z elektrodami pionowymi, a zwlaszcza elektrolizery przeponowe stosowane do produkcji chloru i NaOH, projekto¬ wane sa albo na bazie kwadratu albo stosunkowo szerokiego prostokata z wydluzeniem okolo 1 do 2, W przypadku elktrolizerów z elektrodami piono^ wymi powazne zwiekszenie wydluzenia stanowiloby trudny problem. Ze wzrostem dlugosci elektrolize¬ ra konieczne jest szeregowe ustwienie, w kierunku jego dlugosci, wiekszej ilosci anod i katod. Jedno¬ czesnie odleglosc miedzy sasiednimi anodami i ka¬ todami musi byc, jak juz wspomniano, mozliwie mala. * Poniewaz czesci anody i katody wykonuje sie w oddzielnych procesach produkcyjnych, czesto na¬ wet w róznych fabrykach, a kazdy proces produk¬ cyjny wiaze sie z pewnymi tolerancjami wymia- 40 45 50 55 605 95783 * rów, nie jest mozliwe uzyskanie pelnej zgodnosci wymiarów czesci anody i katody.Poniewaz kazda anoda i katoda maja wymiary obarczone pewnymi odchylkami, calkowita odchy¬ lka wymiaru zespolu anody i zespolu katody od wy¬ miaru teoretycznego zwieksza sie iloscia elemen¬ tów elektrod ustawionych szeregowo, co przy zwiekszaniu dlugosci elektrolizera moze dopro¬ wadzic do wystapienia powaznych róznic w odle¬ glosci miedzy czesciami anody a sasiednimi czescia¬ mi katody. Bedzie to mialo zawsze ujemny wplyw na proces elektrolizy. Odleglosc ta moze stac sie tak mala, ze nie bedzie miejsca na separator, lub ze w czasie montazu anoda i katoda zetkna sie.Dalsze ograniczenie obciazenia pradowego i wy¬ dajnosci konwencjonalnego elektrolizera z piono¬ wymi elektrodami zwiazane jest z silnym polem magnetycznym w elektrolizerze, które wywiera znaczne sily na czesci elektrolizera wykonane z materialów magnetycznych takich jak zelazo, stal, stal nierdzewna itd. Sily te moga powaznie zaklócic prace elektrolizera. Na przyklad w czasie usuwania elektrolizera dzwig obciazony elektroli- zerem musi równiez pokonac znaczne sily magne¬ tyczne wywolane przez sasiednie elektrolizery. Po¬ nadto elektrolizer wiszacy na dzwigu ma tendencje do ustawienia sie zgodnie z gradientem pola mag¬ netycznego, co prowadzi do nieprzewidzianych i niebezpiecznych jego ruchów, Oo wiecej wszel¬ kie czesci wykonane z materialów magnetycznych, takie jak sruby, sworznie, zaciski, polaczenia rur itd. mozna montowac lub wymontowywac z elektroli- zerów poddanych dzialaniu duzych sil magnetycz¬ nych tylko przy zachowaniu odpowiednich srodków ostroznosci.Celem wynalazku jest opracowanie konstrukcji elektrolizera, który nie ma wad znanych elektro- lizerów.Cel zostal osiagniety przez to, ze obudowa kato¬ dowa sklada sie z czterech prostokatnych scianek, przy czym boczne scianki obudowy sa co najmniej dwa razy dluzsze od scian przedniej i tylnej, czyli stosunek dlugosci scian bocznych do dlugosci scia¬ ny przedniej i tylnej wynosi co najmniej 2 :1. Jed¬ na boczna sciana wykonana jest z metalu i posia¬ da co najmniej jedno wyprowadzenie katodowej szyny zbiorczej, a w obudowie katodowej znajduje sie wiele katod.Szyna zbiorcza katody sklada sie z metalowej sciany bocznej i wyprowadzenia, które moze byc uzywane jako przejscie, lub jego podparcie.Katoda o ksztalcie skrzynkowym posiada czesc metalowa sluzaca zarówno do podtrzymywania i wzmocnienia, jak i do doprowadzenia pradu, za¬ wiera równiez dwie równolegle plyty perforowane z zagietymi dolnymi i górnymi koncami, tworza¬ ce po zlozeniu skrzynke, która jest z dwóch stron otwarta. Plyty laczy sie przez zgrzewanie oporowe z prostopadlymi do nich przekladkami umieszczo¬ nymi miedzy tymi plytami, majacymi ksztalt pros¬ tych plytek z zebatymi dluzszymi krawedziami i zapewniajacymi zachowanie stalej nominalnej od¬ leglosci miedzy tymi plytami, przez co otrzymuje sie wewnatrz skrzynki katowej przestrzen gazowa, która umozliwia pionowy przeplyw plynów wew¬ natrz tej skrzynki. Czesci metalowe polaczone sa elektrycznie z wewnetrzna strona metalowej sciany bocznej i przystosowane sa do doprowadzania pra¬ du przy zasadniczo równomiernej gestosci pradu w katodzie. W obudowie katodowej znajduje sie wiele katod ustawionych w poprzek jej dlugosci, a metalowa sciana boczna stanowi czesc konstruk¬ cji szyny zbiorczej katody.Pole przekroju poprzecznego przekladek moze zmieniac sie w kierunku przeplywu pradu zgodnie ze wzrostem gestosci pradu, a przekladki te pola¬ czone sa elektrycznie z metalowa sciana posiada¬ jaca co najmniej jedno wyprowadzenie katodowej szyny zbiorczej.Podstawa anody sklada sie z podstawy nosnej spelniajacej role dna elektrolizera, w której wyko¬ nane sa otwory na stojaki anody, odpornej na ko¬ rozje powloki pokrywajacej te podstawe, posiadaja¬ cej otwory odpowiadajace otworom w podstawie nosnej. Miedzy ta powloka a stojakami anody mozna umiescic scisliwa uszczelke. Metalowe ano¬ dy montowane sa w otworach i posiadaja lopaty wykonane z brazu zaworowego i pokryte osadzo¬ nym na nich materialem przewodzacym.Zamontowane na stojakach anodowych posia¬ dajacych kolnierze umozliwiaja umieszczenie mie¬ dzy stojakami o podstawa nosna scisliwej uszczel¬ ki oraz zapewniaja pionowe ustawienie anod. Czes¬ ci stojaków anodowych znajdujace sie pod kolnie¬ rzami przechodza przez podstawe nosna, a stojaki przymocowane sa do tej podstawy i odizolowane od niej elektrycznie tak, ze miedzy stojakami a pod¬ stawa nie plynie zaden prad. Kazdy stojak pod podstawa polaczony jest elektrycznie z anodowa szyna zbiorcza, która laczy sie z szyna zbiorcza ka¬ tody najblizszego elektrolizera. Obudowa katodowa elektrolizera posiada obwodowy kanal sluzacy do odprowadzenia gazów.Sciany boczne obudowy sa co najmniej dwa razy dluzsze od scian krancowych. Boczna metalowa sciana elektrolizera wykonana jest z miedzi.W celu poprawienia przeplywu pradu boczna scia¬ na i wyprowadzenie szyny zbiorczej wykonane sa z miedzi.W innych rozwiazaniach boczna sciana wykonana jest z bimetalu, który moze skladac sie z miedzi i stali lub glinu i stali. Czesci metalowe katody sluzace do podtrzymywania i wzmocnienia oraz do doprowadzenia pradu wykonane sa z bimetalu. Dla zapewnienia dobrego styku konstrukcje bimetalicz- na wykonuje sie na drodze zgrzewania wybuchowe¬ go.W Celu uzyskania dobrego styku miedzy zebami przekladek katod i plytami perforowanymi i unik¬ niecia zatykania otworów w tyeh plytach, zaleca sie aby podzialka zebów byla inna niz podzialka otworów i aby mialy one przekrój o ksztalcie prostokata z jednym bokiem dluzszym, a drugim — krótszym od srednicy tych otworów. Przekladki polaczone sa w znany sposób z odbierakami pradu.Odbieraki pradu powinny byc mniejsze niz wew¬ netrzna srednica elementów katod. Przekrój po¬ przeczny odbieraków pradu rosnie w kierunku me¬ talowej sciany bocznej. 40 45 50 55 609578$ Aby ulatwic montaz elektrolizera, srednica otwo¬ rów W podstawie nosnej musi byc taka, aby mozna bylo wstawic w nie stojaki anodowe i aby mozli¬ we bylo indywidualne ustawianie kazdej anody w odpowiadajacej jej przestrzeni katodowej. Aby zapewnic ustawienie anod w jednej linii do ich wierzcholków, przymocowuje sie jedna lub wiecej tasm dystansowych wykonanych z brazu zaworo¬ wego.Zaleta elektrolizera wedlug wynalazku jest to, ze nie podlega on zasadniczym ograniczeniom jakie zwiazane sa ze znanymi elektrolizerami z pionowy¬ mi elektrodami. Dlugosc znanego elektrolizera ogra¬ niczona jest do 2—3 m, natomiast elektrolizer we¬ dlug wynalazku moze miec dlugosc od 3 do 8 m 8 razic liczbowo jako strumien przenoszony przez je¬ den metr dlugosci elektrolizera.Jak widac w tabeli 2 koncentracja strumienia w elektrolizerze wedlug wynalazku nie dochodzi do 50 kA/m, nawet przy obciazeniu 400 kA, podczas gdy w elektrolizerze znanego typu przy obciaze¬ niu wynoszacym tylko 200 kA koncentracja docho¬ dzi do okolo 90 kA/m. Zaleta elektrolizera wedlug wynalazku jest fakt, ze niekorzystny wplyw sil ma¬ gnetycznych, nawet w przypadku skrajnych natezen pradu, jest znacznie mniejszy niz w znanych elek- trolizerach z pionowymi elektrodami pracujacych przy nizszych natezeniach pradu.Elektrolizer wedlug wynalazku umozliwia wiec zwiekszenie bezpieczenstwa pracy w czasie prac konserwacyjnych i montazowych w elektronizerni.Tabela 2 Natezenie pradu kA Ilosc anod 1 Ilosc rzedów Anod/rzad Przybl. szerokosc elektrolizera (m) Przybl. dlugosc elektrolizera (m) Wydluzenie Jednostkowe natezenie pradu (kA)m dlugosci) Produkcja chloru (ton dziennie) Znany elektrolizer typu Hookera 80 42 2 21 1,6 1,9 1,2 42 2,4 150 75 3 2,3 2,2 1,0 68 4.5 200 100 4 3,0 2,2 0,7 91 6,0 100 50 1 50 0,9 4,2 4,7 24 3,0 Elektrolizer wedlug wynalazku 200 100 2 50 1,6 4,2 2,6 48 6,0 300 150 2 75 1,6 6,2 3,9 48 9,0 400 200 2 100 1,6 8,2 ,1 49 12,0 i wiecej, co nie wplywa ujemnie na proces elektro¬ lizy. Elektrolizer wedlug wynalazku moze miec znacznie wieksza ilosc anod i katod, a wiec moze pracowac przy znacznie wyzszym natezeniu pradu i z wieksza wydajnoscia. Ponizej przedstawiono po¬ równanie elektrolizera wedlug wynalazku, jesli chodzi o ilosc i ustawienie anod z elektrolizerem znanego typu w przypadku elektrolizy chlorku me¬ talu alkalicznego.Z porównania tego wynika, ze elektrolizer wedlug wynalazku mozna projektowac na natezenie pradu do 400 kA i wieksze na wydajnosci do 12 ton chlo¬ ru dziennie, zwiekszajac dlugosc elektrolizera do okolo 8,2 m, podczas gdy elektrolizer znany o dlu¬ gosci ograniczonej do okolo 2,2 m projektowany jest na 200kA i wdydajnosc 6 ton chloru dziennie.Sily magnetyczne wywolane przez pewien okre¬ slony prad rosna proporcjonalnie do koncentracji pradu elektrycznego wzdluz osi glównego strumie¬ nia, to znaczy — w tym przypadku — w kierunku rzedu elektrolizerów. Poniewaz dlugosc konwencjo¬ nalnego elektrolizera jest ograniczona, koncentracja przeplywu wzdluz kazdego rzedu elektrolizerów jest znacznie Wyzsza niz w przypadku elektrolize¬ rów wedlug wynalazku. Koncentracje te mozna wy- 45 50 55 Elektrolizer wedlug wynalazku mozna stosowac w wielu róznych procesach elektrolitycznych. Naj¬ wazniejszym z nich jest proces elektrolizy wodnych roztworów chlorków metali alkalicznych i doklad¬ niejszy opis elektrolizera wedlug wynalazku zwia¬ zany jest z procesem tego typu. Nalezy jednak pa¬ mietac, ze opis ten nie ogranicza zakresu stosowal¬ nosci elektrolizera wedlug wynalazku ani zadnego z zastrzezen dotyczacych tego elektrolizera.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunkach, na których fig. 1, przedstawia elektrolizer trzyrzedowy, fig. 2 — elek¬ trolizer dwurzedowy, fig. 3 — elektrolizer jedno¬ rzedowy, fig. 4 — anode w przekroju, fig. 5 — ka¬ tode w przekroju, fig. 6 — zmontowany elektroli¬ zer zawierajacy anode, katode i pokrywe w prze¬ kroju, fig. 7 katode elektrolizer w przekroju wzdluz¬ nym, fig. 8 — anode elektrolizera w przekroju wzdluznym, fig. 9 — zmontowany elektrolizer za¬ wierajacy anode, katode i pokrywe w przekroju wzdluznym, fig. 10 — .poszczególne czesci katody w widoku perspektywicznym, fig. 11 — polaczenie czesci katody w przekroju, fig. 12 — zmontowana katode w widoku perspektywicznym, fig. 13 — kil¬ ka katod z utworzonymi miedzy nimi odpowiednimi95783 9 10 przestrzeniami dla anod, fig 14 — laznie dystans sowa i wierzcholek anody z odpowiednia koncówka w stanie rozmontowanym w widoku perspektywicz¬ nym, fig. 5 — tasme dystansowa i wierzcholek ano¬ dy w stanie zmontowanym w widoku perspekty- wicznym, fig. 16 — kilka anod polaczonych tasma dystansowa w widoku perspektywicznym, fig. 17 — sposób zamocowania anody do dna elektrolizera i szyny zbiorczej, fig. 18 — inny sposób zamoco¬ wania anody do dna elektrolizera i tasmy zbiorczej, 10 fig. 1 do 3 pokazano schematycznie w rzucie po¬ ziomym elektrolizery z jednyin, dwoma, trzema rzedami anod, posiadajace te sama ilosc anod 1 i zaprojektowane na to samo obciazenie i wydaj¬ nosc. Strzalki 2 przedstawiaja jednostki natezenia 15 pradu. Z porównania tego widac, ze ze wzrostem dlugosci elektrolizera koncentracja pradu spada, a droga pradu staje sie krótsza. Porównanie takie, dotyczace elektrolizera dwurzedowego i trzyrzedo- wego, zaprojektowanych na obciazenie pradowe na 20 przyklad 200 kA zawarte jest równiez w tabeli 2.Jak widac na fig. 4, prad elektryczny przeplywa przez szyne zbiorcza 3 anody, stojak 4 anody do plyty 5 anody. Stojaki anodowe * zamontowane sa w podstawie nosnej 6 i odizolowane do niej elek- 25 trycznie. Podstawa nosna spelnia role dna elektro¬ lizera i pokryta jest powloka 7 odporna na korozje.Jak pokazano na fig. 5, prad elektryczny prze¬ plywa z plyty 5 anody przez elektrolit i separator 8c — do plyt perforowanych 8 katody. Z plyt 8 prad 30 plynie dalej przez przekladki 9 i odbieraki pradu do wykonanej z metalu sciany bocznej 11, któ¬ rej dolna czesc przechodzi w wyprowadzenie szyny zbiorczej 12. Katody 17 podtrzymywane sa za po¬ srednictwem przekladek 9 przez sciane boczna 26. 35 Na fig. 6 pokazano elektrolizer zawierajacy ele¬ menty pokazane na fig. 4 i 5 i pokrywe 13 z uszczelnieniem 14. Na rysunku tym pokazano równiez polaczenie elektryczne sasiednich elektro¬ lizerów i uszczelnienie 15 umieszczone miedzy dnem 40 elektrolizera i obudowa. . . ' ¦ Anodowe szyny zbiorcze 3 wykonane sa w calos¬ ci lub czesciowo z gietkiego przewodnika, dzieki czemu szyny te, przymocowane srubami do stoja¬ ków anodowych, moga w czasie ustawiania lub do- 45 krecania anod za pomoca nakretek 38 przesuwac sie wraz ze stojakami anodowymi.Ponadto ulatwione jest znacznie laczenie i roz¬ laczanie sasiednich elektrolizerów dzieki temu, ze konce anodowych szyn zbiorczych (oznaczone na fig. 50 6 linia kreskowa) moga byc odgiete do góry. Co wiecej, elastycznosc szyn zapobiega powstawaniu naprezen mechanicznych miedzy anodowymi szyna¬ mi zbiorczymi i stojakami anod, spowodowanych na przyklad przez róznice w rozszerzalnosci ter¬ micznej podstawy i anodowych szyn zbiorczych.Elastycznosc ta zapewnia równiez kompensowanie tolerancji montazowych wzgledem sasiednich elek¬ trolizerów, co ulatwia instalowanie polaczen elek¬ trycznych i wymiane elektrolizerów w rzedzie.* Dno przymocowane jest do obudowy za pomoca izolowanych srub 16 uniemozliwiajacych jakikol¬ wiek przeplyw pradu z katody do anody. Sruby 16 mocujace podstawe 6 zapobiegaja uplywom pradu miedzy anoda a katoda. Znane elektrolizery nie po- 65 siadajace takiej podwójnej izolacji nie sa tak do¬ brze zabezpieczone przed mozliwoscia wystapienia uplywu pradu. Wiadomo, ze taki uplyw moze po¬ wodowac zarówno korozje elektrochemiczna jak i straty energii elektrycznej.Na fig. 7 pokazano przekrój wzdluzny przez ze¬ spól katody elektrolizera z katodami 17. Na fig. 8 pokazano przekrój wzdluzny przez zespól zawiera¬ jacy wiele anod i anodowych szyn zbiorczych 3.Na fig. 9 pokazano wzdluzny przekrój elektroli¬ zera zawierajacego przedstawione na fig. 7 i 8 czes¬ ci, pokrywe i podlaczenia dla przewodów anolitu 18, katolitu 19, gazu anodowego 20 i gazu katodo¬ wego 21. Gaz katodowy wydzielajacy sie na kato¬ dzie zbiera sie w obwodowej komorze 27.Zespól katod elektrolizera posiada znany uklad nosny 22, srube regulacyjna 23 i izolator 24. Uklad nosny 22 przymocowany jest do dwóch skrajnych scian 25. Obudowa przystosowana jest do przeno¬ szenia calego ciezaru roboczego elektrolizera.Dwie skrajne sciany 25, sciana boczna 26 i po¬ kazana na fig. 5 sciana boczna 11 wykonana z me¬ talu polaczone sa tak, ze tworza prostokatna skrzynke oslaniajaca zespól katod. Tylko sciana U musi byc wykonana z metalu, który powinien miec odpowiednia przewodnosc elektryczna i byc odpo¬ wiednio zabezpieczony przed korozja. Pozostale trzy sciany nie musza byc przewodnikami elektrycznos¬ ci — moga byc wykonane z kazdego dogodnego materialu nieprzewodzacego.Na fig. 10 pokazano czesci katody, która zawiera perforowane plyty 8a i 8b, przekladki 9 miedzy tymi plytami i odbieraki pradu 10 polaczone z prze¬ kladkami. Na fig. 11 pokazano polaczenie 28 prze¬ kladki z plytami perforowanymi, wykonane za po¬ moca zgrzewania oporowego pod naciskiem, dajace teoretyczny wymiar 29.Ksztalt zebów przekladki przystosowany jest do procesu zgrzewania oporowego. Ponadto zapewnia on dobry przeplyw pradu z plyt perforowanych do przekladek. Liczne przerwy miedzy zebami umozli¬ wiaja natomiast niezaklócony przeplyw roztworu sody kaustycznej i wodoru, powstajacych na kato¬ dach tak, ze wodór moze swobodnie unosic sie do obwodowej komory 27, a roztwór sody kaustycznej — przeplywac ku bokom elektrolizera i zbierac sie tam.Zeby powinny miec prostokatny przekrój po¬ przeczny, przy czym jeden bok tego prostokata po¬ winien byc dluzszy, a drugi — krótszy od srednicy otworów w plytach perforowanych.Korzystnie jesli podzialka zebów byla inna niz podzialka otworów w plytach perferowanych, po¬ niewaz w takim przypadku konce zebów nie za¬ tykaja tych otworów calkowicie w czasie zgrzewa¬ nia przekladek z plytami, a poza tym nie wszystkie zeby przekladki pokrywaja sie z otworami jednego rzedu.Przy takim ksztalcie przekladek stosowac mozna z powodzeniem automatyczne zgrzewanie bez oba¬ wy, ze wplynie to ujemnie na funkcjonowanie tych otworów jako otworów wylotowych dla roztworu sody kaustycznej i wodoru.Glówna cecha elektrolizera wedlug wynalazku jest ksztalt przekladek, i mozliwosc zastosowania11 95783 12 automatycznego zgrzewania, co zapewnia precyzyj¬ ne wykonanie katod. Na fig. 11 pokazano równiez polaczenie 30 przekladki z odbierakiem pradu, wy¬ konane na przyklad za pomoca zgrzewania wybu¬ chowego.Zmontowana katoda pokazana jest na fig. 12, a na fig. 13 — kilka polaczonych katod. Widac tu komory anodowe 31 powstale miedzy katodami dzieki odpowiedniemu uksztaltowaniu perforowa¬ nych plyt katod. Na fig. 14 i 15 pokazano tasme dystansowa 32 umozliwiajaca ustawienie anod w jednej linii i koncówke 33 sluzaca do laczenia tasmy 32 i anody.Zalety ukladu wedlug wynalazku, jesli chodzi o ustawienie anod w jednej linii, zilustrowano na fig. 16. Wszystkie anody w rzedzie ustawione sa równolegle wzdluz jednej linii i unieruchomione za pomoca tasmy dystansowej 32.Podczas ostatecznego dokrecania nakretki 38 tas¬ ma dystansowa 32 zapobiega jakiemukolwiek prze¬ sunieciu anody, co znacznie ulatwia operacje mon¬ tazowe. Nakretki 38 moga byc dokrecane nawet w czasie pracy elektrolizera. Dokrecanie nakretek bedzie konieczne wtedy, gdy w wyniku naturalne¬ go starzenia sie uszczelnien pogorszy sie ich sku¬ tecznosc. Zlikwidowanie przecieków w zespole anody w konwencjonalnym elektrolizerze wymaga wylaczenia elektrolizera i otwarcia go tak, aby mo¬ zliwe bylo przytrzymanie anody od wewnatrz elektrolizera za pomoca klucza lub podobnego na¬ rzedzia i dokrecenie nakretki anodowej, a nastep¬ nie — sprawdzenie prawidlowosci ustawienia ano¬ dy pa jej dokreceniu.W elektroiizerach z pionowymi elektrodami uklad ustalajacy polozenie elementów anody we¬ dlug wynalazku ulatwia precyzyjne ustawienie tych elementów, montaz elektrolizera, zachowanie cia¬ glosci jego dzialania i zmniejsza koszty remontów.Tasma dystansowa musi byc wykonana z mater¬ ialu o wysokiej wytrzymalosci mechanicznej, po¬ niewaz przy dokrecaniu elementów anodowych musi wytrzymac znaczne obciazenia. Material ten musi byc równiez odporny na korozje pod dziala¬ niem substancji wystepujacych w przestrzeni ano¬ dowej. Warunki te spelniaja wszystkie materialy nadajace sie na konstrukcje anod — czyli w przy¬ padku elektrolizerów do elektrolizy chlorków me¬ tali alkalicznych — braz zaworowy, tytan, tantal lub niob.Na fig. 17 pokazano polaczenie stojaka 4 anody z podstawa anody i anodowa szyna zbiorcza i izo¬ lacja elektryczna 34 i 35. Dokladne pionowe usta¬ wienie anod i dociskanie uszczelnienia 36 zapewnia kolnierz 37 dociagany do powloki 7 nakretka 38.Konstrukcja taka umozliwia wielokrotne dociska¬ nie uszczelnienia. Polaczenie elektryczne stojaków anodowych a anodowa szyna zbiorcza zapewnia stozek 39. Polaczenie to okazuje sie calkowicie niezawodne.Na fig. 18 pokazano inny sposób polaczenia sto¬ jaka 4 anodowego z podstawa 6 anody i anodowa szyna zbiorcza 3 bez specjalnej izolacji elektrycz¬ nej miedzy stojakiem a podstawa.Elektrolizer wedlug wynalazku moze miec wiele innych zastosowan, na przyklad mozna go wyko¬ rzystywac przy produkcji chloranów metali alka¬ licznych przeprowadzajac poza elektrolizerem re¬ akcje powstalego w nich chloru i wodorotlenku sodowego lub potasowego. W takim przypadku roztwory zawierajace zarówno chloran metalu alkalicznego jak i chlorek metalu alkalicznego mo¬ ga byc ponownie kierowane do elektrolizera i pod¬ dawane dalszej elektrolizie. Elektrolizer taki moze byc stosowany do elektrolizy kwasu solnego — sa¬ mego lub w polaczeniu z chlorkiem metalu alka¬ licznego. Elektrolizer wedlug wynalazku jest bar¬ dzo przydatny w tych i wielu innych procesach elektrolizy roztworów wodnych.Opisanego urzadzenia nie nalezy uwazac za ograniczenie zakresu wynalazku. Mozliwe jest, oczywiscie, wprowadzenie w nim pewnych zmian.Kazda czesc opisana w powyzszych PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL