RU58539U1

RU58539U1 - INSTALLATION FOR CARRYING OUT ELECTROLYSIS OF AQUEOUS SALT SOLUTION

Info

Publication number: RU58539U1
Application number: RU2006113772/22U
Authority: RU
Inventors: Максим Валентинович КЛИМОВ; Ирина Германовна Климова
Original assignee: Максим Валентинович КЛИМОВ; Ирина Германовна Климова
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2006-11-27

Abstract

Изобретение относится к электрохимии, а именно, к устройствам для проведения электролиза водного раствора соли, в частности, к электролизным установкам для получения гипохлорита натрия путем электролиза водного раствора хлорида натрия. Задачей заявляемой полезной модели является снижение расхода электроэнергии на осуществление электролиза раствора электролита при обеспечении высокого выхода целевого продукта. Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что установка для проведения электролиза водного раствора соли, включающая электролизер с неразделенными анодным и катодным пространствами, содержащий корпус, в котором расположены сообщающиеся друг с другом электролизная секция с установленными в ней параллельными электродами, обеспечивающая проведение электролиза по меньшей мере в две последовательные стадии, и секция сбора целевого продукта, при этом установка содержит источник исходного водного раствора соли и средство подвода указанного раствора в электролизную секцию, установленное с возможностью его подачи в межэлектродное пространство, а также средство подвода дополнительно вводимого в электролизную секцию жидкого агента, установленное с возможностью его подачи в зону протекания электролиза раствора, полученного на предыдущей стадии электролиза, согласно полезной модели содержит источник водного раствора соли, разбавленного по отношению к исходному, выход которого связан со средством его подвода в электролизную секцию. 1 н. п. ф., 1 ил.The invention relates to electrochemistry, and in particular, to devices for conducting electrolysis of an aqueous solution of salt, in particular, to electrolysis plants for producing sodium hypochlorite by electrolysis of an aqueous solution of sodium chloride. The objective of the claimed utility model is to reduce the energy consumption for the electrolysis of an electrolyte solution while ensuring a high yield of the target product. The essence of the claimed utility model lies in the fact that the installation for electrolysis of an aqueous solution of salt, comprising an electrolyzer with undivided anode and cathode spaces, comprising a housing in which an electrolysis section with parallel electrodes installed in it is located, providing electrolysis at least in at least two consecutive stages, and the collection section of the target product, while the installation contains a source of an initial aqueous solution of salt and a means for ode of the specified solution to the electrolysis section, installed with the possibility of its supply to the interelectrode space, as well as means for supplying an additional liquid agent introduced into the electrolysis section, installed with the possibility of its supply to the electrolysis flow zone of the solution obtained in the previous electrolysis stage, according to the utility model, contains a source an aqueous solution of salt diluted with respect to the initial one, the output of which is associated with a means of supplying it to the electrolysis section. 1 n P.F., 1 ill.

Description

Изобретение относится к электрохимии, а именно, к устройствам для проведения электролиза водного раствора соли, в частности, к электролизным установкам для получения гипохлорита натрия путем электролиза водного раствора хлорида натрия.The invention relates to electrochemistry, and in particular, to devices for conducting electrolysis of an aqueous solution of salt, in particular, to electrolysis plants for producing sodium hypochlorite by electrolysis of an aqueous solution of sodium chloride.

В настоящее время известны различные конструкции установок для проведения электролиза водного раствора соли с целью получения веществ, образующихся при взаимодействии анодных и катодных продуктов электрохимических реакций.At present, various designs of plants for electrolysis of an aqueous salt solution are known in order to obtain substances formed by the interaction of anodic and cathodic products of electrochemical reactions.

Так, например, известно устройство для проведения электролиза раствора соли, содержащее электролизер ящичного типа с неразделенными анодным и катодным пространствами [RU 2134733].So, for example, it is known a device for conducting electrolysis of a salt solution containing a box-type electrolyzer with undivided anode and cathode spaces [RU 2134733].

Используемый в данном устройстве электролизер содержит многосекционный корпус с установленными в нем параллельными электродами, которые помещены между первой и второй перегородками, разделяющими корпус на сообщающиеся последовательно друг с другом первичную секцию, электролизную секцию и секцию сбора целевого продукта. Первая перегородка, отделяющая первичную секцию от электролизной секции, выполнена в нижней части перфорированной. Устройство также содержит источник исходного раствора соли и средство для его подвода в верхнюю часть электролизной секции, а также источник воды и средство для ее подвода в верхнюю часть первичной секции.The electrolyzer used in this device contains a multi-sectional case with parallel electrodes installed in it, which are placed between the first and second partitions separating the case into the primary section, the electrolysis section and the collection section of the target product that are connected in series with each other. The first partition separating the primary section from the electrolysis section is made in the lower part of the perforated. The device also contains a source of the initial salt solution and means for its supply to the upper part of the electrolysis section, as well as a source of water and means for its supply to the upper part of the primary section.

В рассматриваемом устройстве электрохимическая реакция осуществляется в нисходящем потоке раствора электролита. При этом часть газовых пузырьков, выделяющихся в процессе протекания реакции и движущихся навстречу потоку электролита, попадают через перфорированный участок первой перегородки в первичную секцию, за счет чего снижается негативное влияние пузырьков на процесс электролиза, в частности, уменьшается экранирование пузырьками поверхности электродов. Одновременно с подачей исходного раствора соли в электролизную секцию осуществляется подача воды в верхнюю часть первичной секции с целью оптимизации температурного режима электролиза.In this device, the electrochemical reaction is carried out in a downward flow of an electrolyte solution. In this case, part of the gas bubbles released during the course of the reaction and moving towards the electrolyte flow fall through the perforated section of the first partition into the primary section, which reduces the negative effect of the bubbles on the electrolysis process, in particular, the screening of the electrode surface by bubbles decreases. Simultaneously with the supply of the initial salt solution to the electrolysis section, water is supplied to the upper part of the primary section in order to optimize the temperature regime of electrolysis.

Указанное устройство позволяет повысить эффективность электролиза, но является сложным по конструкции.The specified device can improve the efficiency of electrolysis, but is complex in design.

В качестве ближайшего аналога авторами заявляемой полезной модели выбрана установка для проведения электролиза водного раствора соли, в частности, с целью получения гипохлорита натрия, описанная в RU 2125120.As the closest analogue, the authors of the claimed utility model selected the installation for electrolysis of an aqueous solution of salt, in particular with the aim of obtaining sodium hypochlorite, described in RU 2125120.

Рассматриваемая установка включает проточный электролизер ящичного типа с неразделенными анодным и катодным пространствами, содержащий корпус, в котором расположены сообщающиеся друг с другом электролизная секция с установленными в ней параллельными электродами, обеспечивающая проведение электролиза по меньшей мере в две последовательные стадии, и секция сбора целевого продукта. Установка также содержит источник исходного раствора соли и средство подвода указанного раствора в электролизную секцию, установленное с возможностью его подачи в межэлектродное пространство. Для установки, изображенной на чертеже, приведенном в патенте RU 2125120, данное средство установлено в электролизной секции над верхними концевыми участками параллельных электродов. Кроме того, установка содержит источник воды и средство ее подвода в электролизную секцию, установленное с возможностью подачи воды в зону протекания электролиза раствора, полученного на предыдущей стадии электролиза. Для установки, изображенной на чертеже, приведенном в патенте RU 2125120, данное средство установлено в электролизной секции с возможностью подвода воды в зону, расположенную вблизи нижних концевых участков параллельных электродов.The installation under consideration includes a box-type flow-through electrolyzer with undivided anode and cathode spaces, comprising a housing in which an electrolysis section with parallel electrodes installed in it is located, providing electrolysis in at least two successive stages, and a collection section for the target product. The installation also contains a source of the initial salt solution and means for supplying the specified solution to the electrolysis section, installed with the possibility of its supply to the interelectrode space. For the installation shown in the drawing shown in patent RU 2125120, this tool is installed in the electrolysis section above the upper end sections of the parallel electrodes. In addition, the installation contains a water source and means for supplying it to the electrolysis section, installed with the possibility of supplying water to the electrolysis flow zone of the solution obtained in the previous electrolysis stage. For the installation shown in the drawing shown in patent RU 2125120, this tool is installed in the electrolysis section with the possibility of supplying water to the area located near the lower end sections of the parallel electrodes.

В рассматриваемом устройстве осуществляется многостадийный электрохимический процесс, включающий стадию электролиза исходного раствора электролита и последующую стадию электролиза полученного на предыдущей стадии раствора, содержащего продукты электрохимической реакции, в том числе и целевой продукт, при добавлении к указанному раствору воды.In the device under consideration, a multistage electrochemical process is carried out, including the stage of electrolysis of the initial electrolyte solution and the subsequent stage of electrolysis of the solution obtained at the previous stage containing the products of the electrochemical reaction, including the target product, when water is added to the specified solution.

Первая стадия электролиза исходного солевого раствора в рассматриваемой установке происходит в объеме электролизной секции, расположенном выше уровня подачи воды. Последующая стадия электролиза раствора, полученного на предыдущей стадии, происходит в объеме электролизной секции, ограниченном по высоте электролизера уровнем подачи воды в электролизную секцию.The first stage of electrolysis of the initial salt solution in the installation in question takes place in the volume of the electrolysis section located above the water supply level. The subsequent stage of electrolysis of the solution obtained in the previous stage occurs in the volume of the electrolysis section, limited by the height of the electrolyzer to the level of water supply to the electrolysis section.

Используемый в рассматриваемом устройстве прием разбавления полученного на предыдущей стадии электролиза раствора электролита водой позволяет увеличить выход целевого продукта, а также оптимизировать температурный режим протекания электрохимических реакций. Однако при этом возрастает расход электроэнергии на проведение электролиза.Used in the device under consideration, the dilution method obtained at the previous stage of electrolysis of the electrolyte solution with water allows to increase the yield of the target product, as well as to optimize the temperature regime of electrochemical reactions. However, this increases the energy consumption for electrolysis.

Задачей заявляемой полезной модели является снижение расхода электроэнергии на осуществление электролиза раствора электролита при обеспечении высокого выхода целевого продукта.The objective of the claimed utility model is to reduce the energy consumption for the electrolysis of an electrolyte solution while ensuring a high yield of the target product.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что установка для проведения электролиза водного раствора соли, включающая электролизер с неразделенными анодным и катодным пространствами, содержащий корпус, в котором расположены сообщающиеся друг с другом электролизная секция с установленными в ней параллельными электродами, обеспечивающая проведение электролиза по меньшей мере в две последовательные стадии, и секция сбора целевого продукта, при этом установка содержит источник исходного водного раствора соли и средство подвода указанного раствора в электролизную секцию, установленное с возможностью его подачи в межэлектродное пространство, а также средство подвода дополнительно вводимого в электролизную секцию жидкого агента, установленное с возможностью его подачи в зону протекания электролиза раствора, полученного на предыдущей стадии электролиза, согласно полезной модели содержит источник водного раствора соли, разбавленного по отношению к исходному, выход которого связан со средством его подвода в электролизную секцию.The essence of the claimed utility model lies in the fact that the installation for electrolysis of an aqueous solution of salt, comprising an electrolyzer with undivided anode and cathode spaces, comprising a housing in which an electrolysis section with parallel electrodes installed in it is located, providing electrolysis at least in at least two consecutive stages, and the collection section of the target product, while the installation contains a source of an initial aqueous solution of salt and a means for ode of the specified solution to the electrolysis section, installed with the possibility of its supply to the interelectrode space, as well as means for supplying an additional liquid agent introduced into the electrolysis section, installed with the possibility of its supply to the electrolysis flow zone of the solution obtained in the previous electrolysis stage, according to the utility model, contains a source an aqueous solution of salt diluted with respect to the initial one, the output of which is associated with a means of supplying it to the electrolysis section.

Заявляемая установка обеспечивает возможность подачи в зону, где осуществляется электролиз раствора, полученного на предыдущей стадии электролиза, дополнительного жидкого агента, в качестве которого используют разбавленный по отношению к исходному водный раствор соли. Как показали проведенные авторами экспериментальные исследования, проведение электролиза с добавлением на каждой последующей стадии указанного жидкого агенте приводит к увеличению выхода целевого продукта. По-видимому, при разбавлении раствора электролита указанным жидким агентом уменьшается концентрация реагентов и происходит смещение реакций между находящимися в растворе продуктами электрохимического превращения в сторону образования целевого продукта. При этом за счет того, что указанный жидкий агент содержит диссоциированные ионы соли, повышается электропроводность раствора электролита, который подвергается электролизу, и, как следствие, снижаются затраты электроэнергии на проведение электролиза.The inventive installation provides the possibility of supplying to the zone where the electrolysis of the solution obtained at the previous stage of electrolysis is carried out, an additional liquid agent, which is used diluted with respect to the original aqueous salt solution. As shown by the authors of experimental studies, the electrolysis with the addition at each subsequent stage of the specified liquid agent leads to an increase in the yield of the target product. Apparently, when the electrolyte solution is diluted with the indicated liquid agent, the concentration of the reagents decreases and the reactions between the products of the electrochemical conversion in the solution shift toward the formation of the target product. Moreover, due to the fact that the specified liquid agent contains dissociated salt ions, the conductivity of the electrolyte solution, which is subjected to electrolysis, increases, and, as a result, the cost of electricity for electrolysis is reduced.

Кроме того, в зависимости от конкретно осуществляемого процесса электролиза температуру описанного выше жидкого агента выбирают из условия оптимизации температурных условий протекания электрохимических реакций, что также In addition, depending on the specific electrolysis process, the temperature of the above-described liquid agent is selected from the conditions for optimizing the temperature conditions of electrochemical reactions, which is also

положительно сказывается на увеличении выхода целевого продукта и снижении затрат электроэнергии на электролиз.a positive effect on increasing the yield of the target product and reducing the cost of electricity for electrolysis.

Таким образом, заявляемая установка обеспечивает снижение расхода электроэнергии на проведение электролиза при обеспечении высокого выхода целевого продукта.Thus, the inventive installation provides a reduction in energy consumption for electrolysis while ensuring a high yield of the target product.

Заявляемая установка может содержать электролизер как непрерывного, так и периодического действия, при этом электролизная секция может быть выполнена в виде единой камеры, в которой обеспечивается проведение электролиза по меньшей мере в две стадии, или в виде ряда последовательно соединенных камер, с помощью которых осуществляется многостадийный процесс электролиза.The inventive installation may contain an electrolyzer of both continuous and periodic action, while the electrolysis section can be made in the form of a single chamber, in which electrolysis is carried out in at least two stages, or in the form of a series of series-connected chambers, with the help of which multi-stage electrolysis process.

На фигуре представлено схематичное изображение общего вида одного из частных случаев выполнения заявляемой установки.The figure shows a schematic representation of a General view of one of the particular cases of the implementation of the claimed installation.

Установка содержит проточный электролизер с неразделенными анодным и катодным пространствами, включающий корпус 1, в котором расположены сообщающиеся друг с другом электролизная секция 2 с установленными в ней параллельными электродами 3 и секция 4 сбора целевого продукта, в которой имеется патрубок 5 для слива целевого продукта. Указанные секции 2 и 4 образованы расположенной в корпусе 1 перегородкой 6, которая установлена с зазором относительно дна корпуса 1. Установка также содержит источник 7 исходного водного раствора соли, выход которого связан со средством 8 его подвода в электролизную секцию 2, установленным над электродами 3 с возможностью подачи указанного раствора в межэлектродное пространство. Кроме того, установка содержит источник 9 разбавленного по отношению к исходному водного раствора соли. В частности, источник 9 может представлять собой емкость, в которой происходит разбавление водой поступающего в нее от источника 7 исходного водного солевого раствора. Выход источника 9 соединен со средством 10 подвода разбавленного по отношению к исходному водного раствора соли в электролизную секцию 2. Средство 10 установлено вблизи нижних концевых участков электродов 3 с возможностью подачи разбавленного по отношению к исходному водного раствора соли в зону 11, в которой осуществляется электролиз раствора электролита, полученного на предыдущей стадии электролиза.The installation comprises a flowing electrolyzer with unseparated anode and cathode spaces, including a housing 1, in which are connected electrolysis section 2 with parallel electrodes 3 mounted therein and a target product collection section 4, in which there is a pipe 5 for draining the target product. These sections 2 and 4 are formed by a partition 6 located in the housing 1, which is installed with a gap relative to the bottom of the housing 1. The installation also contains a source 7 of the initial aqueous solution of salt, the output of which is connected to the means 8 for supplying it to the electrolysis section 2, mounted above the electrodes 3 s the ability to supply the specified solution in the interelectrode space. In addition, the installation contains a source 9 diluted with respect to the initial aqueous solution of salt. In particular, the source 9 may be a container in which water is diluted with the source of aqueous saline supplied to it from source 7. The output of the source 9 is connected to the means 10 for supplying a diluted salt solution in relation to the initial aqueous solution to the electrolysis section 2. The tool 10 is installed near the lower end portions of the electrodes 3 with the possibility of feeding the salt diluted relative to the initial aqueous solution to the zone 11 in which the solution is electrolyzed electrolyte obtained in the previous stage of electrolysis.

Для представленной на фигуре установки зона 11 представляет собой ту занимаемую раствором электролита часть объема электролизной секции 2 по высоте электролизера, в котором в электролите присутствует заметное количество целевого For the installation shown in the figure, zone 11 represents that part of the volume of the electrolysis section 2 occupied by the electrolyte solution by the height of the cell, in which a noticeable amount of the target is present in the electrolyte

проекта электролиза. Уровень расположения средства 10 соответствует уровню верхней границе указанной части объема электролизной секции 2.electrolysis project. The level of arrangement of the means 10 corresponds to the level of the upper boundary of the indicated part of the volume of the electrolysis section 2.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Исходный водный солевой раствор от источника 7 с помощью средства 8 подают сверху в межэлектродное пространство электродов 3. В зону 11 электролизной секции 2 от источника 9 с помощью средства 10 подают разбавленный по отношению к исходному водный раствор соли.The initial aqueous salt solution from the source 7 using the means 8 is fed from above into the interelectrode space of the electrodes 3. Into the zone 11 of the electrolysis section 2 from the source 9 using the means 10, a diluted aqueous solution of the salt is supplied.

Первая стадия электролиза исходного водного солевого раствора происходит в объеме электролизной секции 2, расположенном выше уровня расположения средства 10. Последующая стадия электролиза раствора электролита, содержащего реагенты, участвующие в электрохимических реакциях, и некоторое заметное количество целевого продукта, происходит при добавлении в зону 11 разбавленного по отношению к исходному водного раствора соли. Указанная стадия электролиза протекает в объеме электролизной секции 2, лежащем ниже уровня расположения средства 10.The first stage of electrolysis of the initial aqueous salt solution occurs in the volume of the electrolysis section 2, located above the level of the location of the means 10. The next stage of the electrolysis of the electrolyte solution containing reagents involved in electrochemical reactions, and some noticeable amount of the target product, occurs when diluted in relative to the original aqueous salt solution. The specified stage of electrolysis proceeds in the volume of the electrolysis section 2, lying below the location of the means 10.

По окончании электролиза раствор, содержащий целевой продукт, поступает в секцию 4 сбора целевого продукта и сливается через патрубок 5.At the end of electrolysis, the solution containing the target product enters the collection section 4 of the target product and is drained through pipe 5.

Claims

An apparatus for conducting electrolysis of an aqueous salt solution, comprising an electrolyzer with undivided anode and cathode spaces, comprising a housing in which an electrolysis section communicating with each other with parallel electrodes installed therein is provided, providing for electrolysis in at least two successive stages, and the collection section of the target product, the installation contains a source of the initial aqueous salt solution and means for supplying the specified solution to the electrolysis section, set data with the possibility of its supply to the interelectrode space, as well as a means of supplying an additional liquid agent introduced into the electrolysis section, installed with the possibility of supplying it to the electrolysis flow zone of the solution obtained in the previous electrolysis stage, characterized in that the installation contains a source of an aqueous solution of salt diluted in relation to the original, the output of which is associated with the means of its supply to the electrolysis section.