SU1135810A1 - Диафрагменный электролизер с верхним токоподводом - Google Patents

Abstract

. 1. ДИАФРАГМЕННЫЙ ЭЛЕКТРалИЗЕР С ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ, включающий корпус с крьшпсой, в корпусе размещен каркас с нат нутым сетчатьм катодом в виде гребенки с пустотелыми карманами, в которых помещены аноды , отличающийс  тем, что, с целью повьш1ени  надежности в работе путем обеспечени  сохранности диафрагмы при сборке и обеспечени  равномерного распределени  тока по поверхности анодов, кавдый из анодов выполнен из двух параллельно размещенных пластин из пленкообразунщего 1еталла с электрокаталитическим покрытием , соединенных ме оду собой по бокам токораспределительными Ешнами, выполненными зигзагообразными,, при зтом пластины имеют форму трапеций с усечением в нижней части и. обращены усеченной частью к катоду. % 2. Электролизер по п.1, отличающийс  тем, что отношение ширины верхней части анодных пластин к ширине нижней составл ет

Description

Изобретение относитс  к гидрометаллургии , в частности к устройствам дл  получени  газообразного хлора ИЛИ гипохлорита. Известен диафрагменный электролизе с нижним токоподводом дл  электролиза растворов хлоридов щелочных металлов с анбдами из пленкообразующего металла или его сплава, имекщими электрокаталитически активное покрытие. Аноды изготовлены из проволоки или стержней. Нижние конШ)1 айодных стерж ней приварены к днищу электролизера. Анодные стержни размещены один за другим в параллельных плоскост х, Ка тод выполнен в виде перфорированного листа ли сетки, диафрагма изготовле на из асбеста или синтетического полимера и находитс  в контакте с анодом и катодом. При плотности тока 2000 А/м напр жение на электролизере равно 2,8 В, образук дийс  хлор содержит 98% хлора и менее 0,1% водо рода. Католит содержит 9 мас.% едког натра. Выход по току составл ет 96%С 1 Недостатками данного диафрагменного электролизера с нижним токоподводом  вл ютс  неравномерное распределение плотности тока по высоте электродов и неэкономичность их использовани  при малых нагрузках (до 10 кА). Известен также диафрагменный элек тролизер с верхним токоподводом, включающий корпус с крышкой, в корпу се размещен каркас с нат нутым сетча тым катодом в виде гребенки с пустотелыми карманами, в которых помещены аноды L2 D. Недостатками известного электроли зера  вл ютс  высокое газонаполнение электролита из-за недостаточной ско . рости циркул ции, невозможность обес печить при сборке заданной центровки анодного комплекта в катодных карманах , что приводит к повреждению диафрагмы , коротким замыкани м, прежде временному выходу из стро  катода и диафрагмы и неравномерному распределению тока по длине анода. Операции по перемонтажу электролизных ванн очень громоздки и дорогосто щи. Цель изобретени  - повышение надежности в работе диафрагменного электролизера путем обеспечени  сохранности диафрагмы при сборке и обеспечени  равномерного распределен ни  тока по поверхности анодов. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в диафрагменном электролизере с верхним токоподводом, включающем корпус с крьшпсой, в котором размещен каркас с нат нутым сетчатым катодом в виде гребенки с пустотелыми карманами, в которых помещены аноды , каждьй из анодов выполнен из двух параллельно размещенных пластин из пленкообразукщего металла с электрокаталитическим покрытием, соединенных между собой по бокам токораспределительными шинами, вьшолненными зигзагообразными , при этом пластины имеют форму трапеций с усечением в нижней части и обращены усеченной частью к катоду. При этом отношение ширины верхней части анодных пластин к ширине нижней составл ет (1,1-1,2):1, высота усеченной части пластин составл ет 1/161/17 высоты анода, а площадь зигзагообразных токораспределительных шин в 1,5-2,0 раза меньше площади анодов. Увеличение соотношени  общей площади трапеции к площади ее усеченной части более 22, например 25, уменьшение высоты усечени , наприм гр, до 1/20 высоты анода и уменьшение отношени  верхнего основани  трапеции к нижнему менее 1,1:1, например, 0,9:1 не позвол ют обеспечить сохранность диафрагмы при сборке, исключить короткие замыкани  в нижней части коробчатого анода и усложн ют сборку и обслуживание электролизера. Уменьшение соотношени  общей площади трапеции к площади ее усеченной части менее 20, например до 19, увеличение высоты усечени  более 1/16 высоты анода, например до 1/15, и увеличение отношени  верхнего основани  трапеции к нижнему более 1,1:1, например, до 1,3:1, приводит к повышению рабочей плотности тока за счет уменьвени  анодной поверхности, что в свою очередь вьиывает повьш1ение содержани  кислорода в хлор-газе, тем самым снижает выход по току основного продукта - хлора, а также способствует образованию хлоратов в гидроксиде натри . Бокова  зигзагообразна  токораспределительна  шина обеспечивает равномерное распределение тока по телу анода, придает жесткость конструкции, уменьшает газонаполнение электролита за счет циркул ции рассола по всему объему анодного кармана. Как уменьшение, так и увеличение соотношени  площадей тела анода и зигзагообразной токораспределительной шины от (1,5-2)t1, например, до 1,4:1 или 2,2:1, приводит к неравномерному распределению тока по телу анода, кроме того, изменение соотношени  площадей вызьшает газонаполнение электролита. На фиг.1 приведен предлагаемый электролизер, общий вид на фиг,2 анод , общий вид. Предлагаемый электролизер состоит из корпуса 1 выполненного, например в виде параллелепипеда, к которому изнутри на двух противоположных сторонах приварен каркас 2 с нат нутым сетчатым катодом 3, изготовленным в виде гребенки с четырнадцатью плоскими пустотелыми карманами 4. Катодное и анодное пространство ванны разделены асбестовой диафрагмой 5, к катоду ток подводитс  с помощью, стальной шины. Между катодными карма нами в два р да параллельно один к другому установлены четырнадцать коробчатых анодов 6, которые жестко прикреплены к титановой крышке 7. Анод состоит (фиг.2) из двух параллельно расположенных пластин рабочих поверхностей 8 из пленкообразующего металла, например титана, с электрокаталитически активным покрытием , имеющих форму пр моугольной трапеции с усечением 9 в нижней части со стороны тупого угла, приче1 площадь усеченной части рабочей поверхности анода в 17-22 раза меньше общей его рабочей площади, а высота усечени  составл ет 1/16-1717 высоты анода. Верхнее основание трапеции относитс  к нижнему как (1,1-1,2):1 соответственно. Боковые токораспределительные шины 10 имеют зигзагообразную форму и их площадь в 1,52 ,0 раза меньше площади рабочей поверхности коробчатого анода. Анодные пластины соединены между собой ,титановыми элементами 11 и бо ковой зигзагообразной токораспредел тельной шиной, изготовленной напри мер, из титанового проката диаметро 8-10 мм. В верхней и нижней част х анода расположены отверсти  12 дл  установки ограничителей из диэлектр ка, например асбестового жгута. К 1 04 крышке анод жестко прикреплен с помощью анодных стержней 13. Пример. Дл  испытани  изготовили опытно-промышленный образец предлагаемого диафрагменного электролизера , состо щий из стального корпуса 1, выполненного в виде параллелепипеда со сторонами мм и высотой 1140 мм, к которому изнутри на двух противоположных сторонах .приварен каркас 2 с нат нутым сетчатым стальным катодом 3 площадью 6,8 м , изготовленным в виде гребенки с четьфнадцатью плоскими пустотелыми карманами 4, образующими катодное и : анодное пространства. Катодное и анодное пространства разделены асбестовой диафрагмой 5. К катоду ток подведен стальной шиной. Между катодными карманами в два р да параллельно один другому установлены четырнадцать коробчатых анодов 6, которые ; жестко прикреплены к титановой 7. Анод состоит (фиг.2) из двух параллельно расположенных пластин рабочих поверхностей 8 с площадью 0,374 м из пленкообразующего метал- ла , пористого титана с электрокаталитически активным покрытием, имеющих; форму пр моугольной трапеции с усечением 9 в нижней части со стороны тупого угла. Площадь усеченной части рабочей поверхности анода в 17 раз i меньше общей его рабочей площади и равна 0,0215 м, а высота усечени  составл ет 1/17 высоты анода и равна 50 мм. Верхнее основание трапеции от- носитс  к нижнему как 1,1:1 и составл ет 250 мм. Боковые токораспределительные шины 11 имеют зигзагообразную форму и их площадь, в 1,5 раза меньше площади рабочей поверхности.коробчатого анода и равна 0,25 м . Анодные пластины соединены между собой титановыьш элементами 11 и бо- ковой зигзагообразной токораспределительнс шиной из титанового.проката диаметром В ftM. В верхней и нижней част х анода расположены отверсти  12 щ аметром 8 мм, в которые установлены ограничители из ac6ectoBoro жгута, диаметром 8 мм и длиной 150 мм. К крышке анод жестко прикреплен с помощью анодных стержней 13 диаметром 200 мм и длиной 260 ю-i. Опытно-промыпйенный образец испытывали в течение 1 года. 11 в процессе испытаний сохран лось посто нное межэлектродное рассто ние 12 мм и температура электролита 80 С В табл.1 приведены средние резуль таты замеров за один год работы образца , В табл.2 представлены данные по вли нию концентрации электролизера на показатели его работы. Как следует из данных,,приведенных в табл.2, уменьшение соотношени  общей площади трапеции к площади ее усеченной части менее 20, например до 16, увеличение высоты усечени  более 1/16 высоты анода, например до 1/15 и увеличение отношени  верхнего основани  трапеции к нижнему б.олее 1,1:1, например до -1,3:1, приводит к уменьше1гаю площади нижней части анода и соответственно к повышению рабочей плотности тока в ней. Увеличение соотношени  общей площади трапеции к площади ее усеченной части более 22, например 25, уменьшение вьюоты усечени , например, до 1/20 высоты анода, и уменьшение отношени  верхнего основани  трапеции к нижнем менее 1,1:1, например 0,9:1, усложн ет операции сборки и перемонтажа электролизеров и может привести к частичному или полному нарушению целостности диафрагмы из-за того, что поверхность катода неровна  (рихтовать сетку очень сложно) и при насасывании диафрагмы анодные карманы 0 имеют внизу утолщение. Частичное или полное нарушение целостности диафрагмы , в свою очередь, приводит к коротким замыкани м, прогоранию катода , увеличению протекаемости диафрагмы , снижаетс  выход по току и .уменьшаетс  срок службы диафрагмы (табл.2, примеры 3,5,6). Увеличение площади боковой зигзагообразной токораспределительной шины , т.е. умейьшение отношени  площади анода к площади боковой шины, например до 1,4, приводит к увеличению газонаполнёни  электролита (за счет уменьшени  объема электролита в ванне ) , и следовательно, к повьш1ению напр жени , т.е. к увеличению расхода , электроэнергии и снижению выхода по току (пример 8). Уменьшение площади боковой зигзагообразной шины (увеличение отношени  площади анода и боковой шины, например до 2,2) не позвол ет получить равномерного распределени  тока по телу анода, в результате резко снижаетс  выход по току (пример 9). Таким образом, предлагаема  конструкци  диафрагменного электролизера позвол ет сохранить посто нный йнергетический и тепловой баланс; за счет обеспечени  сохранности диафрагмы, поддержани  заданного межэлектродного рассто ни , равномерного распределени  тока, устранени  коротких замыкаНИИ и упростить обслуживание ванн. Таблица 1

Известный3,61100,195,11,0

Предлагаемый 3,351100,195,22,0

94

2,0

Отсутст- 96 вует

w,

NaOH

Фиг..

Claims (2)

1. . 1. ДИАФРАГМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР С ВЕРХНИМ ТОКОПОДВОДОМ, включающий корпус с крышкой, в корпусе размещен каркас с нат'янутым сетчатьм катодом в виде гребенки с пустотелыми карманами, в которых помещены ано ды, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе путем обеспечения сохранности диафрагмы при сборке и обеспечения равномерного распределения тока по поверхности анодов, каждый из анодов· выполнен из двух параллельно размещенных пластин из пленкообразующего Металла с электрокаталитическим покрытием, соединенных между собой по бокам токораспределительными шинами, выполненными зигзагообразными,, при этом пластины имеют форму трапеций с усечением в нижней части и. обращены усеченной частью к катоду.
2. 2. Электролизер по п.1, о т л ичающийся тем, что отношение ширины верхней части анодных пластин к ширине нижней составляет (1,1-1,2): :1, высота усеченной части пластин составляет 1/16-1/17 высоты анода, а площадь зигзагообразных токораспределительных шин в 1,5-2,0 раза меньше площади анодов.