RU2188255C2 - Анод для электролизной ячейки с диафрагмой и способ улучшения работы существующего анода - Google Patents
Анод для электролизной ячейки с диафрагмой и способ улучшения работы существующего анода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2188255C2 RU2188255C2 RU98106936/12A RU98106936A RU2188255C2 RU 2188255 C2 RU2188255 C2 RU 2188255C2 RU 98106936/12 A RU98106936/12 A RU 98106936/12A RU 98106936 A RU98106936 A RU 98106936A RU 2188255 C2 RU2188255 C2 RU 2188255C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- expanders
- conductive bus
- pair
- diaphragm
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B11/00—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
- C25B11/02—Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for characterised by shape or form
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Изобретение относится к конструкции расширяемого анода, предназначенного для использования в электролизерах с диафрагмой. Анод содержит проводящую шину в виде медного сердечника, снабженного слоем титана, к которой прикреплены первая и вторая пары упругих расширителей. Точки сварки второй пары расширителей расположены перпендикулярно точкам сварки первой пары расширителей по окружности проводящей шины. Анодные поверхности прикреплены к обеим парам расширителей. Технический эффект - снижение падения напряжения между проводящей шиной и поверхностью анода, исключение опасности повреждения поверхности контакта между медным сердечником и титановым покрытием из-за чрезмерного температурного напряжения, обусловленного процедурами сварки. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 4 ил., 1 табл.
Description
Мировое производство хлора составляет около 45 миллионов тонн в год, из которых около 20 производится путем электролиза раствора хлористого (хлорида) натрия в процессе электролиза с диафрагмой.
На фиг.1 схематически изображена современная ячейка с диафрагмой, в состав которой входит основание А анодов, к которому аноды В прикреплены с помощью медной проводящей шины D, защищенной слоем титана. Катод С выполнен в виде перфорированных пластин или железных сеток, на которые со стороны анода нанесена диафрагма. Крышка G, сделанная из пластмассы, устойчивой к хлору, снабжена выпуском Н для газообразного хлора и впуском для подачи раствора (не показан).
Водород и каустическая сода выводятся из катодного отсека через выпуски I и L соответственно. Диафрагма, сделанная, в основном, из асбестовых волокон и пластического связующего вещества, отделяет анодный отсек от катодного отсека во избежание смешивания двух газов и растворов (католита и анолита).
Технология диафрагменного процесса, ввиду ее технического и коммерческого значения, в последнее время была усовершенствована для уменьшения энергопотребления и отказа от использования асбеста, который признан веществом, опасным для здоровья человека, и перехода на диафрагмы, сделанные из волокон оксида циркония и пластмасс типа политетрафторэтилена.
Среди различных разработок, внедренных в диафрагменный процесс, практическое значение с промышленной точки зрения представляют:
1. Замена графитовых анодов анодами DSA® коробчатого типа.
1. Замена графитовых анодов анодами DSA® коробчатого типа.
2. Замена анодов коробчатого типа расширяемыми анодами (Патент США 3674676).
3. Анод в контакте с диафрагмой в конфигурации так называемого "нулевого интервала" (Патент США 5534122).
Этот результат достигается введением внутрь расширяемого анода подходящих устройств, способных оказывать давление на поверхности анода.
На фиг. 2 изображен типичный расширяемый анод, содержащий две анодные поверхности Е, соединенные с проводящими шинами D посредством гибких пластинок, именуемых расширителями F, которые в процессе установки удерживаются в сжатом состоянии так называемыми фиксаторами N. После установки фиксаторы удаляются, чтобы дать возможность анодным поверхностям Е расширяться. Ясно, что расширители нужны не только для того, чтобы сделать анодные поверхности Е подвижными, но также для того, чтобы проводить электрический ток от вертикальной проводящей шины D к анодным поверхностям Е. Чтобы обеспечить достаточную упругость, расширители изготавливаются в виде тонких титановых пластинок, например, 0,5 мм толщиной. В результате на расширителях обнаруживается заметное падение напряжения, примерно в 1-2 раза превышающее то, что типично для коробчатого анода. Например, стандартный коробчатый анод электролизера типа MDC 55, работающий на 2,5 кА/м2 и 95oС, имеет падение напряжения 40-50 мВ в отличие от 100-120 мВ для аналогичного расширяемого анода. Аналогично, стандартный коробчатый анод электролизера типа MDC 29, работающий на 2,5 кА/м2 и 95oС, имеет падение напряжения 50-60 мВ, в отличие от 110-130 мВ для аналогичного расширяемого анода.
В изобретении, описанном в бразильской патентной заявке Р19301694, предложено решение, как уменьшить активное падение напряжения на расширителе. Изобретение состоит в том, чтобы приварить два или более дополнительных расширителя, имеющих такую же толщину (0,5 мм), для увеличения поперечного сечения для протекания электрического тока и не допустить уменьшение упругости. Практика показала, что это решение далеко не оптимально и до сих пор не нашло промышленного применения по следующим причинам: чрезвычайно трудно вставить и приварить два дополнительных расширителя и еще труднее - новый расширитель на уже существующий, который обычно деформируется в результате длительного использования. В результате два расширителя не подходят друг другу и в сжатом положении создается "избыток вещества", который деформирует расширитель.
Деформация расширителей в сжатом состоянии создает трудности в достижении хорошей плоскостности как при вводе фиксаторов, так и при установке анодов на основание анодов. Проблемы, наносящие вред расширителям, находящимся в сжатом состоянии, сильно влияют на ход расширения после удаления фиксаторов. В результате давление на диафрагму становится неоднородным, две активные поверхности оказываются существенно не параллельными, и расстояние между ними и диафрагмой не будет постоянным. Все это плохо влияет на работу анода и диафрагмы.
Следует заметить, что приваривание одного или более дополнительных расширителей приводит к заметному падению напряжения на поверхности контакта медного сердечника проводящей шины с титановым слоем. Вследствие возрастания температурного напряжения во время сварочной процедуры (высоких температур в течение длительного времени) на этой поверхности контакта возникают разрывы. Эти эффекты, несомненно, отрицательны, когда второй расширитель приваривается к уже существующим проводникам, обветшавшим за годы работы. Приваривание трех дополнительных расширителей сводит на нет всю экономию напряжения.
В основу настоящего изобретения положена задача создания нового анода, пригодного для ячейки с диафрагмой, способного в значительной степени преодолеть недостатки существующего уровня техники. Поставленная задача решается тем, что согласно изобретению имеется:
- низкое падение напряжения на расширителе, без потери упругости;
- параллельное расширение анодных поверхностей;
- однородное давление на диафрагме, остающееся постоянным с течением времени;
- низкое падение напряжения на точках сварки проводящей шины с расширителем.
- низкое падение напряжения на расширителе, без потери упругости;
- параллельное расширение анодных поверхностей;
- однородное давление на диафрагме, остающееся постоянным с течением времени;
- низкое падение напряжения на точках сварки проводящей шины с расширителем.
Такой анод особенно полезен для электролиза с диафрагмой хлорида щелочного металла.
Дополнительной задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание эффективного и правильного способа уменьшения падения напряжения внутри существующей конструкции анода, уже снабженного стандартным расширителем, путем введения дополнительных стандартных расширителей без возрастания падения напряжения между точкой контакта и проводящей шиной (медным сердечником и титановым слоем).
Уменьшение падения напряжения достигается, в основном, за счет добавления второй пары расширителей к первой паре расширителей, которая используется по стандарту. Эти новые расширители присоединяются посредством точек сварки, которые расположены перпендикулярно по отношению к точкам сварки первой пары: пространственно-разделенное местоположение точек сварки позволяет легко поддерживать определенный оптимум и однородную упругость как в расширенном, так и в сжатом состоянии, без негативного влияния на эффективность электрического контакта на поверхности контакта медного сердечника и титанового слоя проводящей шины. Добавление второй пары расширителей согласно этому изобретению позволяет уменьшить падение напряжения или увеличить давление, производимое первой парой расширителей, потерявших упругость от долгой работы.
В дальнейшем изобретение поясняется конкретным вариантом выполнения со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 3 представляет собой вид спереди 3А и вид сверху 3В секции расширяемого анода согласно настоящему изобретению;
фиг. 4 представляет собой вид спереди 4А и вид сверху 4В секции стандартного расширяемого анода.
фиг. 3 представляет собой вид спереди 3А и вид сверху 3В секции расширяемого анода согласно настоящему изобретению;
фиг. 4 представляет собой вид спереди 4А и вид сверху 4В секции стандартного расширяемого анода.
Для простоты анодные поверхности Е на фиг.3-4 не изображены.
Согласно изобретению анод, новый или же существующий анод, подвергшийся модификации, изображен на фиг. 3А и 3В. Анод содержит токопроводящую шину D (медный сердечник, покрытый слоем титана), пару расширителей F (таких же, как в предшествующем уровне техники), приваренных к токопроводящей шине D в точках соединения J, и вторую пару расширителей К, приваренных к токопроводящей шине D в точках соединения J1 , расположенных под углом 90o (перпендикулярно) к точкам J по окружности токопроводящей шины D. Анодные поверхности (Е на фиг.2, не показаны на фиг.3А и 3В) прикреплены, например, посредством дуговой сварки или точечной резистивной сварки в М, точками сварки, которые также соединяют F с К. Для лучшего понимания на фиг.4 подобным образом изображен стандартный анод, где токопроводящая шина D снабжена лишь одной парой расширителей F, к концам М которых приварены анодные поверхности. Из сравнения фигур очевидно, что в изобретенном аноде электрический ток протекает из проводящей шины к анодной поверхности через удвоенное поперечное сечение в анод. Две пары расширителей согласно изобретению независимо прикрепленные к проводящей шине и только потом прикрепленные в едином сварочном проходе друг к другу и к анодным поверхностям, не вызывают никакой деформации или помехи ни при сжатии, ни при расширении. Кроме того, точки соединения J и J1, расположенные перпендикулярно по окружности проводящей шины D, минимизируют сварочное температурное напряжение на поверхности контакта медного сердечника и титанового слоя. Следовательно, легко предотвратить образование разрывов на этой поверхности контакта и избежать возрастания падения напряжения, типичного для современного уровня техники (бразильская заявка P19301694).
В таблице приведено падение напряжения на стандартных анодах в сравнении с анодами, предложенными изобретением.
Claims (4)
1. Анод для электролизной ячейки с диафрагмой, содержащий проводящую шину, выполненную в виде медного сердечника и слоя титана, первую пару гибких расширителей, прикрепленных одним своим концом к проводящей шине точками сварки, и анодные поверхности, приваренные к другим концам расширителей, отличающийся тем, что указанный анод снабжен второй парой гибких расширителей, прикрепленных к указанной проводящей шине посредством точек сварки, расположенных по окружности проводящей шины перпендикулярно точкам сварки указанной первой пары расширителей, указанные анодные поверхности также прикреплены к обеим парам расширителей.
2. Анод по п.1, отличающийся тем, что точки сварки получаются с помощью дуговой или резистивной сварки.
3. Способ улучшения работы существующего анода электролизной ячейки с диафрагмой, содержащей проводящую шину, выполненную в виде медного сердечника и слоя титана, первую пару гибких расширителей, прикрепленных одним своим концом к проводящей шине точками сварки, и анодные поверхности, прикрепленные к другому концу указанных расширителей, отличающийся тем, что прикрепляют дополнительную пару гибких расширителей к указанной проводящей шине посредством точек сварки, расположенных по окружности проводящей шины перпендикулярно точкам сварки указанной первой пары расширителей, и прикрепляют анодные поверхности к указанным парам расширителей.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что осуществляют наложение указанных точек сварки с помощью дуговой или резистивной сварки.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ITMI97A000816 | 1997-04-10 | ||
IT97MI000816A IT1291525B1 (it) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | Anodo per cella elettrochimica a diaframma |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98106936A RU98106936A (ru) | 2000-02-20 |
RU2188255C2 true RU2188255C2 (ru) | 2002-08-27 |
Family
ID=11376816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98106936/12A RU2188255C2 (ru) | 1997-04-10 | 1998-04-09 | Анод для электролизной ячейки с диафрагмой и способ улучшения работы существующего анода |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5993620A (ru) |
CN (1) | CN1316064C (ru) |
BR (1) | BR9801158A (ru) |
DE (1) | DE19815877B4 (ru) |
FR (1) | FR2762020B1 (ru) |
IL (1) | IL123883A0 (ru) |
IT (1) | IT1291525B1 (ru) |
NL (1) | NL1008785C2 (ru) |
NO (1) | NO317563B1 (ru) |
PL (1) | PL188295B1 (ru) |
RU (1) | RU2188255C2 (ru) |
ZA (1) | ZA982957B (ru) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE9800698D0 (sv) * | 1998-03-05 | 1998-03-05 | Permascand Ab | Device for electrochemical cell |
US6284109B1 (en) * | 2000-03-16 | 2001-09-04 | William Ebert | Spacer mechanism for anodes |
ITMI20020416A1 (it) * | 2002-03-01 | 2003-09-01 | De Nora Elettrodi Spa | Anodo per cella elettrolitica a diaframma |
ITMI20031269A1 (it) * | 2003-06-24 | 2004-12-25 | De Nora Elettrodi Spa | Nuovo anodo espandibile per celle a diaframma. |
ITMI20050839A1 (it) * | 2005-05-11 | 2006-11-12 | De Nora Elettrodi Spa | Dito catodico per cella a diaframma |
CN102051632B (zh) * | 2009-10-28 | 2012-08-22 | 中国石油化工股份有限公司 | 隔膜电解槽扩张阳极自由态组装方法 |
CN103088361A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-05-08 | 苏州新区化工节能设备厂 | 设于电解槽内的扩张阳极 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3674676A (en) * | 1970-02-26 | 1972-07-04 | Diamond Shamrock Corp | Expandable electrodes |
US3981790A (en) * | 1973-06-11 | 1976-09-21 | Diamond Shamrock Corporation | Dimensionally stable anode and method and apparatus for forming the same |
US4033849A (en) * | 1975-05-09 | 1977-07-05 | Diamond Shamrock Corporation | Electrode and apparatus for forming the same |
GB1557827A (en) * | 1976-06-21 | 1979-12-12 | Imi Marston Ltd | Electrode |
IT1114623B (it) * | 1977-07-01 | 1986-01-27 | Oronzio De Nora Impianti | Cella elettrolitica monopolare a diaframma |
US4154667A (en) * | 1978-01-03 | 1979-05-15 | Diamond Shamrock Corporation | Method of converting box anodes to expandable anodes |
DE3069489D1 (en) * | 1979-05-02 | 1984-11-29 | Ici Plc | Expandable electrode suitable for use in an electrolytic cell of the diaphragm or membrane type, and said electrolytic cell |
JPS5917762U (ja) * | 1982-07-22 | 1984-02-03 | クロリンエンジニアズ株式会社 | 電解用陽極 |
JPS59193293A (ja) * | 1983-04-16 | 1984-11-01 | Tokuyama Soda Co Ltd | 可動性金属電極 |
US5100525A (en) * | 1990-07-25 | 1992-03-31 | Eltech Systems Corporation | Spring supported anode |
IT1263900B (it) * | 1993-02-12 | 1996-09-05 | Permelec Spa Nora | Migliorata cella di elettrolisi cloro-soda a diaframma poroso e processo relativo |
DE4419091A1 (de) * | 1994-06-01 | 1995-12-07 | Heraeus Elektrochemie Bitterfe | Elektrodenstruktur für eine monopolare Elektrolysezelle nach dem Diaphragma- oder Membranzellen-Verfahren |
-
1997
- 1997-04-10 IT IT97MI000816A patent/IT1291525B1/it active IP Right Grant
-
1998
- 1998-03-30 IL IL12388398A patent/IL123883A0/xx unknown
- 1998-03-31 US US09/052,727 patent/US5993620A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-01 NL NL1008785A patent/NL1008785C2/nl not_active IP Right Cessation
- 1998-04-06 NO NO19981555A patent/NO317563B1/no unknown
- 1998-04-07 ZA ZA982957A patent/ZA982957B/xx unknown
- 1998-04-08 PL PL98325748A patent/PL188295B1/pl unknown
- 1998-04-08 BR BR9801158-8A patent/BR9801158A/pt not_active IP Right Cessation
- 1998-04-08 DE DE19815877A patent/DE19815877B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-09 CN CNB981063675A patent/CN1316064C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-09 FR FR9804486A patent/FR2762020B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1998-04-09 RU RU98106936/12A patent/RU2188255C2/ru not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO981555L (no) | 1998-10-12 |
PL188295B1 (pl) | 2005-01-31 |
ITMI970816A1 (it) | 1998-10-10 |
CN1203963A (zh) | 1999-01-06 |
DE19815877B4 (de) | 2006-11-30 |
NO317563B1 (no) | 2004-11-15 |
IT1291525B1 (it) | 1999-01-11 |
CN1316064C (zh) | 2007-05-16 |
ZA982957B (en) | 1998-12-11 |
BR9801158A (pt) | 1999-09-28 |
DE19815877A1 (de) | 1998-10-29 |
FR2762020B1 (fr) | 2000-08-18 |
US5993620A (en) | 1999-11-30 |
IL123883A0 (en) | 1998-10-30 |
FR2762020A1 (fr) | 1998-10-16 |
PL325748A1 (en) | 1998-10-12 |
NL1008785A1 (nl) | 1998-10-14 |
NO981555D0 (no) | 1998-04-06 |
NL1008785C2 (nl) | 1999-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI63261B (fi) | Monopolaer elektrolytisk membrancell | |
US3824173A (en) | Dismantleable bipolar electrodes including electrical contact means between the electrode portions | |
NZ202496A (en) | Electrolytic cell electrode:foraminate grid bonded to pips on conductive sheet | |
CA1200226A (en) | Sealing means for filter press cells | |
RU2188255C2 (ru) | Анод для электролизной ячейки с диафрагмой и способ улучшения работы существующего анода | |
EP0185271B1 (en) | A monopolar electrochemical cell, cell unit, and process for conducting electrolysis in a monopolar cell series | |
RU2768867C1 (ru) | Электролизная ячейка с пружинящими удерживающими элементами | |
WO2000039365A1 (fr) | Bain electrolytique a membrane d'echange ionique a poles multiples | |
JPH06340990A (ja) | 塩素−アルカリ電解用の多孔質隔膜を有する改良されたセルおよびそれを使用する方法 | |
US3884781A (en) | Processes for the electrolysis of alkali halides employing dismantleable bipolar electrodes | |
US6045668A (en) | Diaphragm chlor-alkali electrolysis cell | |
EP0118973B1 (en) | Electrolytic cell | |
JPS6246638B2 (ru) | ||
US3247090A (en) | Electrolytic cell | |
US4178225A (en) | Cathode busbar structure | |
US20060163081A1 (en) | Expandable anode for diaphragm cells | |
RU2780741C1 (ru) | Уплотнение для электролитических резервуаров и электролитический резервуар, включающий уплотнение | |
US4432857A (en) | Cladding cathodes of electrolytic cell with diaphragm or membrane | |
CN111206267A (zh) | 一种节能电解电积导电联接装置 | |
AU565760B2 (en) | Monopolar, bipolar and/or hybrid membrane cell | |
CN211814672U (zh) | 一种节能电解电积导电联接装置 | |
US4056459A (en) | Anode assembly for an electrolytic cell | |
JPS6147230B2 (ru) | ||
JP2003514124A (ja) | 隔膜電解槽の改良 | |
CN208980807U (zh) | 一种基于伍迪bm2.7离子膜电解槽的改进型电解槽 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150410 |