Диафрагменный электролизер для получения хлора и каустической соды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электрохимическому получению хлора и гидроксидов щелочных металлов диафрагменным методом. С целью снижения расхода электроэнергии в диафрагменном электролизере для получения хлора и каустической соды к аноду прижата дополнительная диафрагма из ткани из полимерного материала таким образом, что закрывает часть рабочей поверхности анода, площадь которой относится к площади рабочей поверхности анода, не закрытой дополнительной диафрагмой, как (100:1) - (20:1). Между асбестовой и дополнительной диафрагмами помещена сетка из неэлектропроводного материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COLLHAËÈÑTÈ×ÅÑHÈХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) (5D4 С 25 В 9/00 46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ПАКТ СССР

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4362640/31-26 (22) 12.01.88 (46) 15. 12.89. Бюл. У 46 (71) Харьковский политехнический ин— ститут им. В.И.Ленина (72) А.К.Горбачев, В.Н.Потапов, Г.Г.Тульский и Е.В.Жданов (53) 621.357.1(088.8) (56) Зимин В.М. Хлорные электролизеры

М.: Химия, 1984, с. 109-111. (54) ДИАФРАГМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ

ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И КАУСТИЧЕСКОЙ СОДЫ (57) Изобретение относится к электрохимическому получению хлора и гидроИзобретение относится к электрохимическому получению хлора и гидроксидов щелочных металлов диафрагменным методом.

Цель изобретения — снижение расхода электроэнергии.

Электролизер состоит из корпуса 1, крьппки 2, сетчатого катода 3, окиснорутениевых анодов 4, фильтрующей диафрагмы 5, допапнительной тканевой диафрагмы 6, сетки из неэлектропроводного материала 7, штуцеров для подачи рассола 8, отвода хлора 9, отвода водорода 10 и регулятора 11 уровня католита.

Сетчатый катод 3 смонтирован непосредственно на корпусе электролизера

1 и представляет собой несколько гребенок катодных пальцев н виде плоских полых карманов из стальной проволочной сетки, натянутой на металлический каркас.

2 ксидов щелочных металлов диафрагменным методом. С целью снижения расхода электроэнергии в диафрагменном электролизере для получения хлора и каустической соды к аноду прижата дополнительная диафрагма иэ ткани из полимерного материала таким образ(пу, что закрывает часть рабочей поверхности анода, площадь которой относится к площади рабочей поверхности анода, не закрытой дополнительной диафрагмой, как (100: 1) — (20:1). Между асбестовой и до-. полнительной диафрагмами помещена сетка из неэлектропроводного материала. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Внутри катодных пальцев находится свободное пространство для католита и водорода. На катодную сетку насасывается пористая асбестовая диафрагма 5.

Минусовая шина подсоединена к корпусу электролизера. Ток по корпусу электролиэера и пруткам каркаса подведен к стальной катодной сетке.

Пространства всех катодных пальцев соединены между собой и образуют общее катодное пространство.

Оксидно-рутениевые титановые аноды 4 состоят иэ основного татанового листа и выносных сетчатых или перфорированных электродов, которые при помощи токопередающих элементов прикреплены на нем. На анод монтируется тканевая диафрагма 6 из полипропиленовой ткани.

Тканевая диафрагма 6 обтягивает рабочие поверхности анода 4 и с ho1528815 мощью вингов закреплена на его боковой с горо не, перпендикулярной рабочей. Для улучшения крепления под вингы подложены тигановые шайбы. Диафрагма б установлена таким образом, чгобы

5 площадь незакрытой диафрагмой рабочей поверхности выносного анода 4 составляла 0,01-0,05-ю часть площади рабочей поверхности выносного анода 4, которую тканевая диафрагма 6 закрываег. Незакрыгая диафрагмой 6 час гь анодной поверхносги должна находи гься в нижней части электрода.

Оксидно-рутениевые гитановые аноды 15

4 с диафрагмами 6 присоединены к гребенкам, приваренным к титановому днищу. Плюсовая пина присоединяегся к днищу электролизера. Анодный и кагодный блоки смонтированы таким образом, ч гобы каждьпл анод 4 с закрепленной на нем тканевой диафрагмой 6 находился между двумя соседними катодными пальцами 3.

В пространство между фильтрующей

5 и дополнительной 6 диафрагмами всгавлена сетка из неэлектропроводного, например полимерного материала 7, примерно такого плегения, как катодная сетка. Высота этой сетки 7 равна высоге дополнительной диафрагмы 6. В верхней часги сетка 7 закреплена на допо знительной диафрагме 6 ти.гановой проволокой.

Злектролизер работает следующим образом.

Через штуцер 8 в, ктролизер подаегся подогретый очищенный рассол с концентрацией NaC1 300-310 г/л. Уровень рассола в анодном пространстве должен быть »е менее, «ем на 50 мм

40 вьппе верхней части катодных пальцев

3. Через фильтрующую асбестовую диафрагму 5 рассол попадает в катодное пространство. Уровень католита регулируется регуляторсм 11 уровня. Разносгь уровней анолига и каголига в начале электролиза должна бьггь 80i00 мм, а затем регулируется в зависимосги от протекаемосги фильтрующей диафрагмы 5.

При электролизе на кагоде прогpêaет реакция

2Н О + 2е = Н f + 2ОН и образуюцийся водород отводится 55 через штуцер 10, а католит, содержаций НаОН, отводится через регулятор

11 уровня.

На аноде протекает основная реакция

2C1 "e С1

Образующийся на оксидно-рутениевом аноде хлор удаляется в основном в пространство между выносньп и основным титановым электродом. Затем хлор отводится через цтуцер 9.

Дополнительная диафрагма, прижатая к аноду, препятствует выделению анодного газа в межэлектродное пространство. Отвод газа за тыльную сторону выносного анода позволяет угленьшить межэлектродное расстояние по сравнению с известным электролизером в 22,5 раза. Однако при полностью закрытой поверхности выносных электродов дополнительной тканевой диафрагмой не обеспечивается нормальная подача рассола к анодам, вследствие «его рассол обедняется ионами хлора, что способствует протеканию побочного процесса выделения кислорода и росту анодного потенциала. Экспергп1ентально установлено, что нормальные условия для протекания анодного процесса обеспечиваются, если нижняя часть перфорированного выносного анода не закрывается дополнительной тканевой диафрагмой.

Ероме того, при небольших расстояниях между фильтрующей и дополнительной тканевой диафраг лой может нарушаться равномерность фильтрации рассола в катодное пространство через фильтрунзцую асбестовую диафрагму.

Сетка из неэлектропроводного полимерного материала, помеценная между фильтруюцей и дополнительной тканевой диафрагмами, обеспечивает более равномерную работу фильтру|эцей диафрагмы.

Промьппленньп электролизер БГК-50 с ОРТА работает при сравнительно низких рабочих анодных плотностях тока, не превышаюцих 1450 А/м2, что соответствует производительности 1,9 кг хлора в 1 ч. В то же время удельные затраты электроэнергии постоянного тока достигают 2720 кВт ч на 1 т хлора.

Проведены испытания лабораторного электролизера с электродами высотой

300 мм и шириной 40 мм. Рабочая поверхность 120 с . Температура электо ролиэа. 80 С. Результаты испытаний приведены в таблице. !лспытания показали, что предлаг, емая;:онструкция

8815 6 ч а ю ц и и с я тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии,электролизер снабжен дополнительной диафрагмой из ткани иэ полимерного материала, размеценной на аноде в его верхней части, при отношении площади анода, закритойг дополнительной диафрагмой к остальной площади анода

20: 1-100: 1, и сеткой иэ неэлектропроводного материала, установленной между асбестовой и дополнительной диафрагмой.

152 хлора.

Омгческое падеНапряжение на ячейке, В

Соотиогзе ние

Лнодиая ПроизРасход электроэнергии, кВт ч /! т

Дополни

Фильтруюцая перегородка

Тип водительность тельная диафрагплотность электролизера между закрытой и неэатока, A/м ма напряжения по крытой рабочей хпору кг/м . ч в диафрагме и элек поверхностью анода тролите В!

450

Нет

Лсбестовая насосная

ИзвестНЫЙ

БГК-50 с ОРТА

Предлагаемый

ЛсбестоПолипро- 50: !450 пилеиодая вая насосная ткань толциной

0,2 мм

То хе

20:! 2000

50:! 2000

100:! 2000

20:1 3000

50:! 3000 !

00:! 3000

То же

ll в электролизера позволяет снизить рас— ход электроэнергии на 355-395 кВт-ч на 1 т хлора, т.е. на 13-142. При работе на плотностях тока в 1,5 раза больших, чем у электролнэера БГЕ-50 с ОРТА, снижение расхода электроэнергии составляет 119-159 кВт ° ч на 1 т

Формула и з обре т е и и я

1. Диафрагггенный электролизер для получения хлора и каустической соды, включагхгий корпус, крысгку, выносной перфорированн1гй или сетчатый анод, сетчатыйг катод с осажденной на нем асбестовой диафрагмой, о т л и

2. Электролиэер по п.1, о т л и— ч а ю ц и и с я тегг, что дополнительная диафрагма и сетка выполнены из полипропилена.

1,90 0,85 3,5-3,6 2760-2800

1,90 0,42 3,05 2405

2,62 0,75 3,35 2641

2,62 0,60 3,25 2562

2,62 0,75 3,35 2641

3,93 0,90 3,55 2798

3,93 0,85 3,45 2720

3,93 0,88 3,50 2760

1528815

Составитель A. Зобнин

Редактор M.Íåäoëóæåíêî Техред Л.Кравчук Корректор О. Кравцова

Тираж 605

Заказ 7617/24

Подписное

BHHHHH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101