Мембранный электролизер

Мембранный электролизер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к производству хлора и каустической соды электролизом растворов хлоридов в электролизере с ионообменной мембраной. Цель изобретения - повышение производительности электролизера по чистому гидроксиду щелочного металла , снижение энергозатрат и увеличение срока эксплуатации электролизера до переборки . Предлагаемый мембранный электоолизер трехкамерного типа для получения гидроксидов щелочных металлов снабжен анодом, катодом и расположенными между ними двумя катионообменными мембранами из перфорированных сополимеров, содержащих ионогенные сульфогруппы. В качестве мембраны, расположенной ближе к катоду, используют пленку, одна сторона которой выполнена из перфорированного сополимера, содержащего сульфамидные группы, причем мембрану располагают стороной из указанного полимера к катоду. 2 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 25 B 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4234672/26 (22) 23.04.87 (46) 23,03.92. Бюл. М 11 . (72) А.Ф. Мазанка, В.Е. Мулин, Н.И, Большакова, Г.В. Отрошко и О.П. Ромашин (53) 661.418,1 (088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

М 1275925, кл. С 25 В 1/46, 1985, (54) МЕМБРАННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР (57) Изобретение относится к производству хлора и каустической соды электролизом растворов хлоридов в электролизере с ионообменной мембраной. Цель изобретения— повышение производительности электролизера по чистому гидроксиду щелочного меИзобретение относится к электрохимическим производствам, в частности к конструкции мембранных электролизеров трехкамерного типа, используемых для получения хлора и гидроксидов щелочных.металлов электролизом хлоридов щелочных металлов.

Целью изобретения является повышение производительности электролизера по чистому гидроксиду щелочного металла, снижение энергозатрат и увеличение срока его эксплуатации до переборки.

На фиг. 1 изображена ячейка предлагаемого мембранного электролизера трехкамерного типа; на фиг. 2 — зависимости основных показателей работы предлагаемого мембранного электролизера трехкамерного типа.

Электролизер снабжен анодом 1, катодом 2 и двумя катионообменными мембранами 3 и 4. Анодная камера 5.имеет патрубки 6 и 7 для соответственно ввода и вывода растворов хлорида щелочного металла; средняя камера 8 — патрубки для вво„„SU „„1721126 А) талла, снижение энергозатрат и увеличение срока эксплуатации электролизера до переборки, Предлагаемый мембранный электоолизер трехкамерного типа для получения гидроксидов щелочных металлов снабжен анодом, катодом и расположенными между ними двумя катионообменными мембранами из перфорированных сополимеров, содержащих ионогенные сульфогруппы, В качестве мембраны, расположенной ближе к катоду. используют пленку, одна сторона которой выполнена из перфторированного сополимера, содержащего сульфамидные группы, причем мембрану располагают стороной из указанного полимера к катоду. 2 ил., 1 табл, е да воды 9 и вывода разбавленного раствора щелочи 10; катодная камера 11 — патрубки ф ввода воды 12 и вывода чистого раствора гидроокиси щелочного металла 13. Мембрана 4 со стороны, расположенной ближе к катоду, снабжена слоем 14 полимера с сульфамидными группами.

При работе электролизера в анодную камеру 5 подают раствор хлорида щелочного металла, выводят через патрубок 7 хлоргаз и разбавленный раствор хлорида щелочного металла. В среднюю камеру 8 через патрубок 9 вводят воду, выводят через патрубок 10 разбавленный раствор гидроокиси щелочного металла технической чистоты. В катодную камеру 11 подают через патрубок 12 воду, выводят через патрубок

13 водород и концентрированный. раствор щелочи реактивной чистоты, Пример 1. Осуществляют электролиз раствора КС! в предлагаемом трехкамерном мембранном электролизере, 1721126

Электролизер состоит из 20 ячеек конструкции, изображенной на фиг. 1, Рабочая поверхность мембраны — 320 х 620 мм, 8 качестве мембраны, рэсположенной ближе к аноду, используют перфторированную ка- 5 тионообменную мембрану с ионогенными сульфогруппами (сополимер политетрафторзтилена и перфторвинилового эфира с эквивалентным весом 1250}. 8 качестве мембраны, расположенной ближе к катоду, 10 используют квтионообменную мембрану того же состава, у которой слоИ толщиной 40 мкм, обращенный к катоду, подвергается воздействию этилендиамина для образования сульфамидных ионогенных групп. 8 15 анодную камеру электролизера подают рас- твор КО концентрации 320 г/л, выводят обедненный раотвор КС1 концентр®ции 190 г/л и хлоргаз. 8 среднюю камеру эяектролизера подают воду и выводят раствор. КОН 20 концентрации 10 мас.$, содержащей около

0,1 g KCI. В кэтодную weepy подают воду и выводят раствор KOH реактивной чистоты, содержащий 44 мвс.ф KOH и 0,002ф КО.

Нагрузке на элвктролизер — ЗЗО А.. 25

При работе электролизерэ измеряют падение напряжения на каждой ячейке, выход по току по щелочи реактивной чистоты, рассчитывают производительность электролизерэ но реактивной щелочи и затраты ЗО электроэнергии нэ производство последHBA.

Проводят два тура испытаний. В первом туре в качестве мембраны, расположенной ближе к катоду, используют мембрану с 35 ионогенными карбоксильными труппами.

Be втором туре используют мембрану со слоем сульфамидных ионогенных групп тол- . щиной 40 мкм. Результаты испытаний приведены на фиг. 2: : 40

Из приведенных данных следует, что электролизер, снабженный катионообменной мембраной с сульфамидным слоем со стороны катода, обеспечивает более высокую производительность и более низкие энергозатраты, чем известный электролизер с карбоксильной. мембраной. Высокие показатели работы злектролизера, а именно высокий выход по току реактивной щелочи, сохраняется в течение 12 мес работы до переборки электролизера.

Пример 2. Влабораторныхусловиях проводят испытания ионообменной мембраны кврбоксильного типа и из пленки указанного выше состава.

Условия эксперимента: электролиз в двухкамерном электролизере, концентрация KCI-320 г/л, температура — 85 С, плотность тока — 0,8 кА/см, напряжение 10 В.

Результаты опытов приведены в таблице.

Из приведенных данных следует, что несмотря на то, что сульфамидная мембрана имеет пониженные характеристики, по сравнению с карбоксильной, применение ее в трехкамерном электролизере позволяет получить более высокий результат и достичь поставленную цель.

Формула изобретения

Мембранный электролизер трехкамерного типа для получения гидроксида щелочных металлов, снабженный анодом, катодом и расположенными между ними двумя катионообменными мембранами из перфторироввнных сополимеров, содержащих ионогенные сульфогруппы, о тл и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности электролизера по чистому гидроксиду щелочного металла, снижения энергозатрат и увеличения срока его эксплуатации до переборки, мембрана. расположенная ближе к катоду, на стороне, обращенной к катоду,.содержит слой из перфтарированного сополимера, содержащего сульфамидные ионогенные группы.

1721126

I2,0

6000

9,0

6,0

3,0

I500

Корректор Л. Бескид

Редактор М.Кузнецова .

Заказ 930 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Часовая выработка чистой КОН, хг/ч

Время работы, сутки

Wua.2

Составитель Т.Барабаш

Техред М;Моргентал

Затраты электроэнергии, ка пр-во чистой КОН, кВт ч/т

7500