SU554314A1 - Электролизер" - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к химическому оборудованию и, в частности, к электролизерам с твердыми электродами.

Изобретение может быть использовано в производстве получени  хлора и щелочи, хлоратов , гйпохлоритов электролизом растворов хлоридов щелочных металлов.

Широко примен емые в промышленности электролизеры содержат твердый катод в виде металлической сетки, на которую нанесена диафрагма и аноды в форме графитовых плит. Аноды закреплены либо в крышке электролизера , либо, что на практике бывает значительно чаще, в днище электролизера.

Таким электролизерам присущ р д недостатков , св занных с применением графита в качестве анодов и способом их креплени .

Широко распространенный способ закреплени  анодов в днище заключаетс  в установке анодных плит в пазы токопровод щих решеток . Затем решетки заливаютс  свинцом, который улучшает электроконтакт и одновременно прочно закрепл ет анод в токопровод щей решетке. На этот токонровод щий слой укладывают слой асфальта, защищающий металл от соприкосновени  с анолитом. На слой асфальта укладывают еще слой бетона. Таким образом, конструкци  закреплени  анодов получаетс  очень громоздкой.

Часть активной поверхности анода оказываетс  закрытой материалами основани  и не участвует в процессе. Слой бетона постепенно разрушаетс  и его частицы засор ют диафрагму , что приводит к повыщению напр жени  на электролизере.

В последние годы широкое распространение получили малоизнашивающиес  (стабильные) аноды. Они устранили недостатки, св занные

с применением в качестве анодов графитовых плит. Однако недостатки, св занные с закреплением анодов, были присущи и электролизерам с металлическими анодами. Известна конструкци  электролизера, в котором днище электролизера выполнено из металла , хорошо провод щего ток и покрытого изол ционным листом, например из титана. В изол ционном листе и днище сделаны отверсти , в которые вход т токоподводы анодов.

Токоподвод анода представл ет собой сплошной стержень из титана или из титана с сердечником из меди. В нижней части токоподвод спабжен фланцем, которым анод опираетс  на изол ционное покрытие. Часть токоподвода,

располол енна  под фланцем, проходит через отверстие в днище электролизера и снабжена резьбой, на которую навинчиваетс  гайка, обеспечива  закрепление анода в днище .члектролизера .

Подвод тока к аноду осуществл етс  либо непосредственным нрисоединением токоподвод щей шины к токоподводу анода, либо через динще электолизера.

Дл  предотвращени  вытекани  электролита в месте закренлени  анодов нредусмотрены ирокладкн.

Однако, поскольку дннще электролизера не представл ет собой идеально ровной плоскости п фланцы анодов также не абсолютно перпендикул рны токоподводам анодов, то аноды пр.и их креплении на днище устанавливаютс  не строго вертикально, а под разными углами.

При большой высоте анодов даже незначительна  неточность в устанавливании анодов ведет к значительным отклонени м верхней рабочей части анода от нужного положени . Если, например, отклонение от вертикального положени  составл ет 1°, то при высоте анода 1000 мм отклонение верхнего конца анода от правильного положени  (от вертикальной оси) составит около 20 мм. Причем такие отклонени  у разных анодов направлены в разные стороны. Дл  того чтобы на собранный анодный блок, состо щий из большого числа анодов, одеть единый катодный блок, необходимо предусматривать большие рассто ни  между электродами, что пеизбежно приводит к большим излишним расходам электроэнергии . Так как стоимость электроэнергии в большинстве крупнотоннажных электрохимических производств, например в производстве хлора и щелочи, составл ет наиболее значительную часть всех расходов, то применение такой конструкции приводит к существенному увеличению себестоимости продукции.

Кроме того, известный способ креплени  анодов делает необходимым прин тие специальных мер по предотвращению вытекани  электролита в месте креплени  анодов. Вытекание электролита, хот  бы из из одного электролизера, при включенной нагрузке может привести к последстви м дл , всего цеха электролиза.

Известен электролизер с металлическими анодами, в котором токоведуща  основа, например днище электролизера, снабжена выступами , к которым креп тс  аноды. Аноды выполнены в виде сплошной или перфорированной плиты. В этой конструкции устранена возможность вытекани  электролита в месте креплени  анодов. Однако и в данном электролизере невозможно достаточно точно установить аноды.

Целью насто щего изобретени   вл етс  создание конструкции электролизера, позвол ющей устанавливать аноды параллельно друг другу с необходимой точностью в плоскости , перпендикул рной к плоскости креилени  анодов, независимо от качества изготовлени  поверхности, к которой креп тс  аноды. Это позволит снизить расход электроэнергии при проведении электролиза за счет уменьшени  межэлектродного рассто ни .

В предлагаемом электролизере токоиодвод анода выполнен в виде двухгнбких иараллельных пластин, закрепл емых на фиксирующих выступах, а рабоча  часть каждого анода выполнена из двух параллельных перфорированных листов, жестко соединенных армирующими детал ми.

Целесообразно армирующие детали выполнить в виде поперечных планок между перфорированными листами, а верхние части токоподвод щих пластин расположить между перфорированными листами и приварить к поперечным планкам.

Дл  улучшени  распределени  тока полезно одну из токоподвод щих пластин расположить по всей высоте перфорированных листов, а другую - до половины.

В качестве токоведущей основы могут быть использованы днище электролизера или вертикальные перегородки, выполненпые заодно с днищем. В случае креплени  анодов к вертикальным перегородкам армирующие детали выполн ют в виде металлических стержней или трубок, расположенных мелоду перфорированными листами вертикально по всей высоте анодов, а токоподвод щие пластины приваривают вдоль вертикальной кромки рабочей части анодов.

На фиг. 1 изображен электролизер с анодами , установленными на днище электролизера; на фиг. 2 - электролизер с анодами, установленными на вертикальных токонесущих перегородках;

на фиг. 3 изображен анод согласно изобретению;

на фиг. 4 - разрез по А-А фиг. 3; на фиг. 5 - вариант выполнени  анода, устанавливаемого на вертикальных токонесущих перегородках;

на фиг. 6 схема установки анодов по шаблону .

Электролизер имеет крышку 1, корпус-катод 2 и днище 3, к которому приварены ф.иксирующие токоподвод щие выступы 4.

Ца фиксирующих выступах закреплены аноды 5 (фиг. 1). Внутри электролизера могут быть установлены вертикальные токонесущие иерегородки бив этом случае аноды устанавливаютс  на токонесущих перегородках (фиг. 2).

Анод состоит из рабочей части и токоподвода . Рабоча  часть анода представл ет собой

два перфорированных листа 7, соединенных

дл  жесткостп поперечными планками 8

(фиг. 4).

Токоподвод анода выполнен в виде двух гибких металлических пластин 9 и 10.

Дл  улучшени  распределени  тока по высоте анода и снижени  потерь электроэнергии верхние части пластин 9 и 10 (фиг. 3) проход т внутрь рабочей части анода и привариваютс  к поперечным планкам 8.

При этом пластина 9 проходит по всей высоте рабочей части анода, а пластина 10 только до ее середины. Таким образом, образуетс  токоподвод переменного сечени .

При выполнении анода дл  устанавливани  на вертикальных токонесущих перегородках рабоча  часть анода армирована дл  жесткости металлическими трубками 11, идущими снизу вверх по всей высоте анода (фиг. 5).

Пластины 9 и 10 анода закрепл ют на фиксирующих выступах 4 с помощью болтов 12.

При сборке электролизера рабочие части анодов устанавливаютс  в нужном положении с помощью щаблона 13.

При установке анодов пластины 9 и 10 токоподвода одеваютс  на фиксирующие выступы 4, а рабочие части анодов 5 устанавливаютс  в нужном положении с помои1,ью щаблона 13.

После установки анодов пластины 9 и 10 токоподвода закрепл ют на фиксирующих выступах , например с помощью болтов, и удал ют 1паблон. Так как фикснрующие выступы практически всегда имеют отклонение от строго вертикального положени , то прн установке анодов по шаблону и .при закреплент-ш токоподводов пластины токоподвода окажутс  смен1еннымн относительно друг друга вдоль выступа. Благодар  этому после сн ти  щаблона рабоча  часть анода останетс  в нужном положении.

Предлагаема  конструкци  позвол ет устанавливать рабочую часть анода в нужном положении независимо от того, насколько точно установлены фиксирующие выступы. Кроме того, така  конструкци  электролизера отличаетс  простотой и надежностью, так как не возникает проблемы предотвращени  вытекани  электролита в месте креплени  анодов.

При эксплуатации известного электролизера в производстве хлора и щелочи при плотности

тока 1500 А./м напр жение составило 3,35 В, расход электроэнергии 2600 кВт/ч иа 1 т СЬ. При эксплуатации опытного образца электролизера предложенной конструкции при той же плотности тока напр жение составило 3,25 В, а расход электроэнергии-2510 кВт/ч на 1 т СЬ.

Claims (4)

1.Электролизер, содержащий корпус, катод , металлические аноды и токоведущую ОСНОВУ , снабженную фиксирующими выступами, отличающийс  тем, что, с целью цовыщени  точности установки анодов и снижени  расхода электроэнергии, токонодвод аиода выполнен в виде двух гибких параллельных пластин , закрепл емых иа фиксирующих выступах , а рабоча  часть каждого анода выполнена из двух параллельных перфорированных листов, жестко соединенных армирующими детал ми .

2.Электролизер по и. 1, отличающийс  тем, что армирующие детали выполнеиы в виде металлических стержней или трубок, расположенных между перфорированными листами вертикально по всей высоте анодов, а токоподвод щие иластнны приварены вдоль вертикальной кромки рабочей части анодов.

3.Электролизер по и. 1, отличающийс  тем, что армирующие детали выполнены в виде поперечных планок между нерфорированиыми листами, а верхиие части токоиодвод ихих пластин расположены между перфорированными листами и приварены к поперечным планкам.

4.Электролизер по пп. 1 и 3, отличающийс  тем, что одна из токоподвод щих пластии расположена по всей высоте перфорированных листов, а друга  - до половины.

ZZ Z2Z22/22:7.7 S 6 ///7/y//4 ----,

: L

ш

J

Ji

Физ5

paf.6