RU224709U1 - Мембранный электролизёр для получения пероксодисерной кислоты - Google Patents
Мембранный электролизёр для получения пероксодисерной кислоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU224709U1 RU224709U1 RU2023130083U RU2023130083U RU224709U1 RU 224709 U1 RU224709 U1 RU 224709U1 RU 2023130083 U RU2023130083 U RU 2023130083U RU 2023130083 U RU2023130083 U RU 2023130083U RU 224709 U1 RU224709 U1 RU 224709U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- anode
- cathode
- electrolyzer
- peroxodisulfuric acid
- working area
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 title description 3
- JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-N peroxydisulfuric acid Chemical compound OS(=O)(=O)OOS(O)(=O)=O JRKICGRDRMAZLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000004968 peroxymonosulfuric acids Chemical class 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N ammonium thiocyanate Chemical compound [NH4+].[S-]C#N SOIFLUNRINLCBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- UUWCBFKLGFQDME-UHFFFAOYSA-N platinum titanium Chemical compound [Ti].[Pt] UUWCBFKLGFQDME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к области химической промышленности и может быть использована для получения растворов пероксодисерной кислоты. Мембранный электролизёр для получения пероксодисерной кислоты содержит корпус, камеры циркуляции хладагента для охлаждения электролита в приэлектродной зоне, оснащённые штуцерами ввода и вывода хладагента, камеру анодного пространства и камеру катодного пространства, оснащённые штуцерами ввода и вывода раствора электролита, с анодом из платинированного титана и катодом из нержавеющей стали, ионообменную мембрану, разделяющую анодное пространство от катодного, и полиуретановые кольцевые уплотнения, расположенные между корпусом и упомянутыми камерами, скрепленными между собой болтовыми соединениями. Рабочая площадь катода 0,005 м2, рабочая площадь анода 0,001 м2, межэлектродное расстояние 48 мм. Обеспечивается увеличение ресурсоэнергоэффективности технологии получения пероксодисерной кислоты. 5 ил., 3 пр.
Description
Полезная модель относится к области химической промышленности и может быть использована для получения растворов пероксодисерной кислоты.
Для получения пероксодисерной (надсерной) кислоты, являющейся полупродуктом при производстве пероксида водорода электролизным способом, в промышленности используют конструкции электролизеров как ящичного, так и фильтр-прессного типа.
Известен электролизёр фильтр-прессного типа для получения пероксо- и пергалоидных соединений (патент RU №2025544), включающий попеременно расположенные катоды и аноды, выполненные из кубических полых тел и снабженные подводами электролита. Активная поверхность анода состоит из вентильной металлической основы и расположенной на ней платиновой фольги, нанесенной методом горячего изостатического прессования. Недостатком данной конструкции является высокая сложность изготовления электродов.
Известен способ получения пероксосоединений (патент RU №2121526) в монополярном диафрагменном электролизёре с катодом и анодом из углеродных материалов. Недостатком данного способа является низкий верхний предел рабочей плотности тока. Кроме того, описанный способ предполагает непрерывную подачу озон-кислородной смеси, что усложняет конструкцию электролизёра.
Известен электролизёр для промышленного получения надсерной кислоты и её солей с платиновыми анодами в виде окантованной сетки и с охлаждаемыми пропитанными графитовыми катодами (А.с. СССР №167492). Существенным недостатком данной конструкции электролизёра является значительное содержание платины в составе анодов.
Известен промышленный электролизёр с охлаждаемым титан-платиновым анодом для получения растворов надсерной кислоты и её солей ("Химия и технология перекиси водорода" под редакцией Г. А. Серышева, Изд-во Химия, Л. 1984 г. ). Существенные недостатки данных конструкций электролизёров состоят в сложности конструкции, высокой материалоёмкости.
Наиболее близким по сущности и достигаемому результату является конструкция фильтр-прессного типа для получения пероксодисерной кислоты, прототип (Абакумов М.В., Колесников А.В., Исаев М.К., Ньеин Ч.М., Ахметов И.Д. Получение пероксодисерной кислоты электрохимическим методом. Химическая промышленность сегодня. 2022. № 4. С. 36-43). Недостатками данной конструкции является внешнее охлаждение раствора электролита, низкий выход по току пероксодисерной кислоты не превышающий 70-72%, высокое напряжение на электролизёре, среднее значение которого составляет 11,3 В, большое межэлектродное расстояние 71 мм, что увеличивает энергозатраты на проведение электролиза, дорогостоящий анод из платинированного ниобия.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является разработка мембранного электролизера для получения пероксодисерной кислоты, позволяющего снизить энергозатраты, повысить выход по току пероксодисерной кислоты, уменьшить стоимость анодного материала.
Поставленная цель достигается путем разработки мембранного электролизера в котором для снижения стоимости анодного материала и в целом снижения капитальных затрат используется платинированный титан вместо платинированного ниобия, для снижения энергозатрат предусмотрены внутренние камеры циркуляции хладагента, разная площадь анода и катода и уменьшено межэлектродное расстояние на 33%, а именно соотношение рабочей площади катода: рабочей площади анода: межэлектродного расстояния составляет [1,65-1,68]: [0,72-0,76]: 1. Уменьшение межэлектродного расстояния приводит к уменьшению значения падения напряжения в растворе электролита. В результате этого общие энергозатраты на проведение электролиза снижаются.
Предлагаемая полезная модель мембранного электролизёра для получения пероксодисерной кислоты поясняется фигурами чертежей. На фиг. 1 и 2 изображён общий вид предлагаемого электролизёра с описанием его конструктивных элементов, на фиг. 3, 4 и 5 - проекции электролизёра.
Мембранный электролизёр, выполненный из поливинилхлорида, состоит из: корпуса 1; камер циркуляции хладагента 2 и 3, предназначенных для охлаждения электролита в приэлектродной зоне и оснащённых штуцерами ввода 4 и вывода 5 хладагента; камеры анодного пространства 6 и камеры катодного пространства 7, оснащённых штуцерами 8 ввода и вывода 9 раствора электролита; анионообменной мембраны, разделяющей анодное пространство от катодного 10; анода из платинированного титана с токоподводом 11, катода из нержавеющей стали с токоподводом 12, полиуретановых кольцевых уплотнений 13, расположенных между корпусом электролизёра 1, а также камерами 2, 3, 6 и 7 для обеспечения герметичности конструкции; болтовых соединений 14, предназначенных для скрепления между собой разъёмных соединений электролизёра.
Достижение технического результата подтверждается приведенными далее примерами.
Пример 1
Электролиз проводят в электролите состоящем из серной кислоты с концентрацией 500 г/л. В составе анолита кроме кислоты присутствует добавка роданида аммония с концентрацией 1 г/л. Рабочая площадь катода 0,005 м2, рабочая площадь анода 0,001 м2. Условия электролиза: температура электролита 8°С, анодная плотность тока 5 кА/м2. Скорость циркуляции электролита через камеры электролизёра 14 л/час. Средний выход по току пероксодисерной кислоты составил 80%, среднее напряжение составило 7,0 В.
Пример 2
Условия электролиза те же, что и в примере 1. Отличие в анодной плотности тока, которая составляет 8 кА/м2. Средний выход по току пероксодисерной кислоты составил 79%, среднее напряжение составило 8,2 В.
Пример 3
Условия электролиза те же, что и в примере 1. Отличие в исходной концентрации серной кислоты, которая составляет 700 г/л. Средний выход по току пероксодисерной кислоты составил 76%, среднее напряжение составило 7,2 В.
Из представленных примеров видно, что предлагаемый мембранный электролизёр позволяет увеличить средний выход по току до 76-80% (в среднем на 6% по сравнению с прототипом) и снизить напряжение на электролизёре до 7,0-8,2 В (в среднем на 4,7 В по сравнению с прототипом).
Применение анода из платинированного титана снижает капитальные затраты на электродные материалы.
Таким образом, предлагаемые технические решения позволяют заметно увеличить ресурсоэнергоэффективность технологии получения пероксодисерной кислоты.
Фиг. 1 - Общий вид мембранного электролизёра для получения пероксодисерной кислоты:
1 - корпус электролизёра; 2, 3 - камеры циркуляции хладагента; 5 - штуцера вывода хладагента; 6 - камера анодного пространства; 7 - камера катодного пространства; 9 - штуцера вывода раствора электролита; 10 - ионообменная мембрана; 11 - анод; 12 - катод; 14 - болтовое соединение.
Фиг. 2 - Общий вид мембранного электролизёра в разрезе для получения пероксодисерной кислоты:
4 - штуцера ввода хладагента;
8 - штуцера ввода раствора электролита;
13 - полиуретановое кольцевое уплотнение
Фиг. 3 - Фронтальная проекция мембранного электролизёра.
Фиг. 4 - Боковая проекция мембранного электролизёра.
Фиг. 5 - Вид сверху мембранного электролизёра.
Claims (1)
- Мембранный электролизёр для получения пероксодисерной кислоты, содержащий корпус, камеры циркуляции хладагента для охлаждения электролита в приэлектродной зоне, оснащённые штуцерами ввода и вывода хладагента, камеру анодного пространства и камеру катодного пространства, оснащённые штуцерами ввода и вывода раствора электролита, с анодом из платинированного титана и катодом из нержавеющей стали, ионообменную мембрану, разделяющую анодное пространство от катодного, и полиуретановые кольцевые уплотнения, расположенные между корпусом и упомянутыми камерами, скрепленными между собой болтовыми соединениями, при этом рабочая площадь катода 0,005 м2, рабочая площадь анода 0,001 м2, межэлектродное расстояние 48 мм.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU224709U1 true RU224709U1 (ru) | 2024-04-02 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU167492A1 (ru) * | Электролизер для получения иадсерной кислотыи ее солей | |||
| CA1278774C (en) * | 1987-03-31 | 1991-01-08 | Varujan Baltazar | Electrolysis system for the production of peroxy compounds |
| RU2025544C1 (ru) * | 1989-11-16 | 1994-12-30 | Пероксид-Хеми ГмбХ | Электролизер фильтрпрессного типа |
| RU2121526C1 (ru) * | 1997-03-18 | 1998-11-10 | Научно-исследовательский физико-химический институт им.Л.Я.Карпова | Способ получения пероксосоединений |
| RU110750U1 (ru) * | 2011-03-31 | 2011-11-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство образования и науки РФ (Минобрнаука РФ) | Электролизер для получения неорганических перекисных соединений |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU167492A1 (ru) * | Электролизер для получения иадсерной кислотыи ее солей | |||
| CA1278774C (en) * | 1987-03-31 | 1991-01-08 | Varujan Baltazar | Electrolysis system for the production of peroxy compounds |
| RU2025544C1 (ru) * | 1989-11-16 | 1994-12-30 | Пероксид-Хеми ГмбХ | Электролизер фильтрпрессного типа |
| RU2121526C1 (ru) * | 1997-03-18 | 1998-11-10 | Научно-исследовательский физико-химический институт им.Л.Я.Карпова | Способ получения пероксосоединений |
| RU110750U1 (ru) * | 2011-03-31 | 2011-11-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство образования и науки РФ (Минобрнаука РФ) | Электролизер для получения неорганических перекисных соединений |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АБАКУМОВ М.В. и др. Получение пероксодисерной кислоты электрохимическим методом. Химическая промышленность сегодня, 2022, N 4, 36-43. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2025544C1 (ru) | Электролизер фильтрпрессного типа | |
| US4416747A (en) | Process for the synthetic production of ozone by electrolysis and use thereof | |
| SU676180A3 (ru) | Электролизер фильтрпрессного типа | |
| EP0612864A2 (en) | Electrolytic cell and processes for producing alkali hydroxide and hydrogen peroxide | |
| SU805955A3 (ru) | Монопол рный фильтрпрессный электролизер | |
| US9556527B2 (en) | Undivided electrolytic cell and use of the same | |
| US4584080A (en) | Bipolar electrolysis apparatus with gas diffusion cathode | |
| CN101792913B (zh) | 一种成对电解合成生产丁二酸和硫酸的方法 | |
| US4139449A (en) | Electrolytic cell for producing alkali metal hypochlorites | |
| RU224709U1 (ru) | Мембранный электролизёр для получения пероксодисерной кислоты | |
| SU878202A3 (ru) | Способ электролиза водного раствора хлорида натри | |
| JPS5743992A (en) | Electrolyzing method for alkali chloride | |
| US20150167183A1 (en) | Undivided electrolytic cell and use thereof | |
| EP3161185B1 (en) | Narrow gap, undivided electrolysis cell | |
| US6159349A (en) | Electrolytic cell for hydrogen peroxide production | |
| RU1836493C (ru) | Способ получени диоксида хлора | |
| RU222378U1 (ru) | Фильтр-прессный электролизер для получения пероксодисерной кислоты | |
| CA1289509C (en) | Energy-saving type zinc electrolysis method | |
| GB1313441A (en) | Process for preparing chlorine and alkali phosphate solution by electrolysis and electrolytic cell for carrying out the process | |
| CN111334816A (zh) | 一种电解制备次氯酸水的方法 | |
| SU860711A1 (ru) | Способ получени хлора и гидроокиси щелочного металла | |
| CN105734608B (zh) | 利用电解槽进行金属锰和氯消毒剂的同步生产工艺 | |
| GB1443690A (en) | Electrolytic cells | |
| SU1691424A1 (ru) | Способ получени оксида ванади (У) | |
| SU709716A1 (ru) | Электолизер дл синтеза неорганических соединений |