SU1542419A3 - Электролизер дл получени хлора и щелочи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к конструкци м электролизеров и позвол ет снизить расход электроэнергии. Предлагаемый электролизер включает корпус, анод и катод, разделенные катионообменной мембраной. В аноде выполнены отверсти , суммарна  длина окружностей которых на стороне анода, обращенной к катионообменной мембране, относитс  к площади анода с той же самой стороны как 3-19,93 м/дм², а соотношение площади отверстий на его части, противоположной катионообменной мембране, и общей площади той же самой части составл ет 10,1-69,8%. 2 ил., 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к конструкции электролизеров, используемых дл  электролиза . и хлоридов щелочных металлов с получением хлора и щелочи.

Целью изобретени   вл етс  снижение расхода электроэнергии за счет уменьшени  падени  напр жени  на мембране.

На фиг,1 изображен электролизер, вид сбоку; на фиг.2 - график, показывающий взаимоотношение суммарной длины отверстий и падени  напр жени .

Электролизер состоит из катионо- обменной мембраны 1, анода 2, катода 3, разделительной стенки бипол рного электрода 4, состо щей из титановой пластины 5 и пластины 6, ребра 7, выполненного из титановой пластины , анодной камеры 8, ребра 9 из

железной пластины, катодной камеры 10, железной рамы 11, футерованной титановой пластиной 12, патрубков дл  подачи анолита 13, дл  вывода анолита 14,дл  ввода католита 15 и дл  вывода католита 16.

В аноде электролизера выполнены отверсти , причем суммарна  длина окружностей на стороне анода, обращенной к катионообменной мембране, относитс  к площади поверхности той же стороны анода как 3-19,93 м/дм2, а площадь отверстий Яа поверхности анода обращенной к катионообменной мембране, к общей ппощади той же поверхности составл ет 10,1-69, 8%. Во врем  измерени  электролитического напр жени   чейки измерение падени  напр жени  в каждой части электролитической  чейки может быть сделано с помощью ка

см

пилл ра Луггина. Потенциал перфорированной анодной пластины точно такой же, как у пористого металлического анода, следовательно, разница напр жени  электролитической  чейки возникает только благодар  разнице падени  напр жени  на катионообменной мембране.

Когда обща  периферическа  длина отверстий увеличиваетс , пДцение напр жени  на катионообменной мембране уменьшаетс . Когда обща  периферическа  длина отверстий перфорированной анодной пластины равна 3 м/дм или более, падение напр жени  на катионообменной мембране, когда используют перфорированную анодную пластину становитс  меньше, чем когда используют пористый металлический анод.

Когда обща  периферическа  длина отверстий перфорированной анодной пластины равна 4 м/дм или более, даже если обща  периферическа  длина отверстий увеличиваетс , падение напр - жени  на катионообменной мембране почти не мен етс , но наблюдаетс  слабое уменьшение падени  напр жени . Однако в этом случае по сравнению с падением напр жени  на катионообменной мембране, когда используют пористьй металлический анод, падение напр жени  на катионообменной мембране при использовании перфорированной анодной пластины уменьшаетс  при использовании перфорированной пластины с разницей пор дка 0,15-0,2 В. Распределение тока в катионообменной мембране становитс  равномерным и, следовательно, падение напр жени  на катионообменной мембране уменьшаетс , в результате чего снижаетс  электролитическое напр жение  чейки.

Дл  проведени  процесса электролиза готов т перфорированную анодную пластину следующим образом.

Штампуют титановую пластину 10 см 10 см толщиной 1,0 мм; получа  перфорированную пластину, в которой круглые отверсти  диаметром 2 мм расположены под углом 60° с шагом 3,0 мм„ Обезжиривают перфорированную пластину коммерчески доступным полировальным порошком, затем погружают ее в водный 20%-ный по весу раствор серной кислоты при 85°С на 3 ч дл  загрублени  поверхности перфорированной пластины. Затем нанос т раствор треххлорйстого рутени , имею

24194

щий содержание рутени  40 г/л, который приготовлен растворением треххлорйстого рутени  в 10%-ном водном растворе сол ной кислоты, на перед- нюю поверхность и поверхность внутренних стенок отверстий перфорирован

Q

0

5

0

5

0

5

ной пластины с помощью кисти, а затем обжигают при 450°С в течение 5 мин на воздухе. Такое покрытие и операцию обжига повтор ют семь раз. На заднюю поверхность не нанос т никакого покрыти . Толщина покрыти  на передней поверхности и поверхност х внутренних стенок отверстий перфорированной пластины составл ет примерно 1,9 мкм. Операции нанесени  и обжига повтор ют п ть раз. В первой двухразовой операции покрывают всю поверхность перфорированной пластины , тогда как в следующей трехкратной операции покрывают только переднюю поверхность и поверхности внутренних стенок отверстий перфорированной пластины. Толщина покрыти  на передней поверхности и внутренних поверхност х стенок отверстий равна примерно 1,6 мкм, тогда как толщина покрыти  на задней поверхности составл ет примерно 0,6 микрона. Общее количество покрыти   вл етс  одинаковым и составл ет примерно 190 мг. Когда покрытие не нанос т на заднюю поверхность, протирают марлей, пропитанной четыреххлористым углеродом, содержащим 1 мас.% рапсового масла, растворенного в нем, а затем нанос т покрытие на переднюю поверхность и поверхности внутренних стенок отверстий о Наконец покрытую перфорированную пластину подвергают термообработке при 500 С в течение 3 ч на воздухе.

Готов т катионообменную мембрану, Сополимеризуют тетрафторэтилен и перфтор-3,6-диокси-4-метил-7-октен- сульфонилфторид в 1,1,2-трихлор-1,2, 2-трифторэтане, использу  в качестве инициатора полимеризации перекись перфторпропионила, получают первый полимер, имеющий эквивалентный вес 1350, и второй полимер, имеющий эквивалентный вес 1500, Эти эквивалентные веса измер ют путем промывки части- каждого из полимеров водой, а затем его омылением с последущиМ титрованием. Провод т гор чее формование первого полимера и второго полимера , получа  двухслойный слоистый

515

материал, в котором первый полимер имеет толщину 35 мкм, а второй поли- мер имеет толщину 100 мкм. Соедин ют со слоистым материалом ткань Тефлон со стороны второго полимера по вакуумному методу дл  слоистых материалов, затем слоистый материал омыл гот, получа  катионообменную мембрану с суль- фогруппами. Поверхность только первого полимера мембраны подвергают восстановительной обработке дл  превращени  сульфогрупп в карбоксильные группы.

Электролитическа   чейка имеет площадь прохождени  тока 10 см. Рамка анодной камеры изготовлена из титана, тогда как рамка дл  катодной камеры - из нержавеющей стали. Позади анода и катода, которые наход тс  один против другого,соответственно, предусмотрены 3 см пространства.

В электролитической  чейке катионообменную мембрану располагают таким образом, чтобы первый полимер находилс  со стороны катода. В анодную камеру подают 3 н.водный раствор хлористого натри , имеющий рН 2, в то врем  как в катодную камеру подают 5 н. водный раствор гидроокиси натри 

В это же врем , поддержива  внутреннее давление в катодной камере на уровне на 1 м (име  в виду высоту вод ного столба выше, чем в анодной камере), провод т электролиз- при плотности тока 50 А/дм и при 90°С, Электролиз провод т стабильно при электролитическом напр жении 3,88-. 3,92 и в электролитическом напр жении 3,85-3,90 В соответственно.

Через 15 мес после начала электролиза и через 16 мес после начала

0

41

5

0

5

0

5

0

96

электролиза электролитическое напр жег ние начинает расти, в это же врем  анодные потенциалы также начинают увеличиватьс , тэе. указанные интервалы времени  вл ютс  сроками службы анодов.

В табл.1 приведены данные по падению напр жени  в катионообменной мембране при работе предлагаемого электролизера в зависимости от размера отверстий , а в табл.2 - разница падени  напр жени  на мембране между известным и предлагаемым электролиз ером в зависимости от размера отверстий.

Таким образом, предлагаемый электролизер позвол ет вести процесс при меньшем расходе электроэнергии.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Электролизер дл  получени  хлора и щелочи путем электролиза раствора хлорида натри , включающий корпус, анод с анодно-активным покрытием и катод, разделенные катионообменной мембраной, отличающийс  тем, что, с целью снижени  расхода электроэнергии за счет уменьшени  падени  напр жени  на мембране, в аноде выполнены отверсти , суммарна  длина окружностей которых на стороне анода, обращенной к катионообменной мембране, относитс  к площади анода с той же самой стороны как 3-19,93 м/дм , а соотношение площади отверстий анода на его части, противоположной катионообменной мембране , и общей площади той же самой части, составл ет с 10,1 до 69,8%.

   Таблица 1

   Таблица2

   J

   13N/5

   Фиг.1

   0 1 23456789 Ю

   Фиг. 2