Биполярный электролизер с сепарационными перегородками

Биполярный электролизер с сепарационными перегородками

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области электрохимических производств, конкретно к конструкциям биполярных электролизеров с сепарационными перегородками, используемых при получении хлора, водорода и щелочей. Изобретение позволяет упростить конструкцию электролизера при одновременном снижении токов утечки. Предложен биполярный электролизер с сепарационными перегородками, включающий набор бипо лярных электродов, каждый из которых выполнен в виде стальной рамы с перегородкой в средней части, снабженной штуцерами для подвода и вывода католита и анолита соответственно с катодной и анодной сторон, соединенными через фторопластовые соединительные трубки соответственно с верхними и нижними коллекторами, дополнительный электрод и ионообменную мембрану, а также токоподводящие шины. Электролизер снабжен дополнительным трубопроводом из диэлектрического материала, соединяющим переточные трубы, в котором размещена ионообменная мембрана, разделяющая анолмт и католит, а в анолитную переточную трубу помещен дополнительный электрод, соединяющийся проводником первого рода с токоподводящей шиной (положительной ). 2 табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1724735 А1 (19) (11) (s1)s С 25 B 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4401769/26 (22) 01.04,88 (46) 07.04,92. Бюл. № 13 (72) В.B.Áàííèêîâ, С,B.Ñàâèíêîa, Э.Ф,Рябов и А.С.Горбачев (53) 621.317.729 (088.8) (56) Химическая промышленность, 1984, ¹ 11, с.37 — 40. (54) БИПОЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР С СЕПАРАЦИОННЫМИ ПЕРЕГОРОДКАМИ . (57) Изобретение относится к области электрохимических производств, конкретно к конструкциям биполярных электролизеров с сепарационными перегородками, используемых при получении хлора, водорода и щелочей. Изобретение позволяет упростить конструкцию электролизера при одновременном снижении токов утечки, Предложен биполярный электролизер с сепарационными перегородками, включающий набор бипоИзобретение относится к электрохимическому производству, конкретно к конструкциям биполярных электролизеров с сепарационными перегородками, используемых при получении хлора, водорода и каустической соды.

Целью изобретения является упрощение конструкции электролизера при одновременном снижении токов утечки.

Поставленная цель достигается тем, что в биполярном электролизере с сепарационными перегородками, включающем набор биполярных элементов, каждый из которых выполнен в виде стальной рамы с перегородкой в средней части, снабженной штуцерами, штуцеры с катодной стороны соединены через фторопластовые трубки с нижним и верхним коллекторами католита, лярных электродов, каждый из которых выполнен в виде стальной рамы с перегородкой в средней части, снабженной штуцерами для подвода и вывода католита и анолита соответственно с катодной и анодной сторон, соединенными через фторопластовые соединительные трубки соответственно с верхними и нижними коллекторами, дополнительный электрод и ионообменную мембрану, а также токоподводящие шины. Электролизер снабжен дополнительным трубопроводом из диэлектрического материала, соединяющим переточные трубы, в котором размещена ионообменная мембрана, разделяющая анолит и католит, а в анолитную переточную трубу помещен дополнительный электрод, соединяющийся проводником первого рода с токоподводящей шиной (положительной). 2 табл., 2 ил. а с анодной — с нижним и верхним коллекторами анолита, коллекторы выполнены из диэлектрического материала и соединены соответствующими анолитными и католитными переточными трубами, Электролизер снабжен дополнительным трубопроводом из диэлектрического материала, соединяющим переточные трубы, в котором размещена ионообменная мембрана, разделяющая анолит и католит.

Переточные трубы расположены со стороны анода. В анолитную переточную трубу или в анолитную часть соединительного трубопровода дополнительно помещен электрод, соединенный с положительной токоподводящей шиной. Дополнительный трубопровод помещен в месте наибольшего сближения переточных труб.! !

4 Я ф

4д

Ql

1)»

1724735

55

На фиг. 1 изображен электролизер, общий вид; на фиг. 2 — схема распределения токов утечки.

Биполярный электролизер включает набор биполярных электродов 1 со штуцерами

2 для отвода и подвода электролита в ячейки, заключенных между катодным 3 и анодным 4, 5 монополярными электродами, верхние и нижние коллекторы католита соответственно 6 и 7 и анолита соответственно 8 и 9 из диэлектрического материала, фторопластовые трубки 10, переточные трубы католита 11 и анолита 12, соединяющие соответствующие верхние и нижние коллекторы, отрицательную 13 и положительную

14 и токоподводящие шины. Переточные трубы соединены трубопроводом 15 из диэлектрического материала, в котором размещена ионообменная мембрана 16 и дополнительный электрод 17, соединенный проводником 18 первого рода с положительной шиной.

Предлагаемый электролизер работает следующим образом.

К концевым монополярным электродам

3, 4 от токоподводящих шин 13, 14, подводят электрический ток. В анодную часть электролизера через штуцеры 2 вводят и выводят раствор хлорида натрия. В коллектор 8 выводят газообразный хлор и анолит, а в коллектор 6 — раствор каустической соды и водород. От дополнительного электрода

17, соединенного с положительной токоподводящей шиной 14, доля тока 19 течет по электролиту в коллекторах 8 и 9, а доля тока

20 — через мембрану 16 и католит (коллекторы 6 и 7). Ток 20 катодно поляризует все штуцеры электролизера, кроме штуцеров анодного монополярного электрода 4, так как разность потенциалов между электродом 17 и этими штуцерами практически равна нулю. Штуцеры монополярного элемента

4 коррозионному разрушению не подвергаются, поскольку они выполнены из титана, стойкого в данных условиях. Все другие штуцеры электролизера эксплуатируются в условиях катодной защиты, предотвращающей коррозию, В лабораторных условиях испытывают ячейковый биполярный электролизер с ионообменными мембранами на нагрузку

15 А.

Длина фторопластовых трубок с диаметром 10 мм, через которые сообщаются

35 электродные камеры и коллекторы, 100 мм.

В процессе электролиза плотность тока

3 кА/м, температура электролиза поддерживается на уровне 85-90 С. Концентрация

Na0H в получаемой щелочи 28 — 32%. В этих же условиях производят замеры токов утечки в известном электролизере, а также проводят анализ раствора щелочи на содержание примеси железа и получают данные по скорости коррозии штуцеров.

Результаты испытаний представлены в табл. 1 и 2.

Таким образом, изобретение позволяет существенно упростить конструкцию электролизера и одновременно увеличить срок его службы за счет снижения коррозии деталей (штуцеров), так как скорость коррозии штуцеров, как видно из табл. 1, равна нулю.

Кроме того, упрощаются условия эксплуатации электролизера и повышается качество получаемой щелочи посредством уменьшения примесей, появляющихся в результате коррозии, Как видно из табл. 2, содержание примесей железа в щелочи уменьшается в два раза.

Формула изобретения

Биполярный электролизер с сепарационными перегородками, включающий набор биполярных элементов, выполненных в виде стальных рам с сепарационной перегородкой в средней части и снабженных с анодных сторон штуцерами для подвода и вывода анолита, а с катодной — штуцерами для подвода и вывода католита, соединенными через фторопластовые трубки соответственно с верхними и нижними коллекторами для анолита и католита из диэлектрического материала, анолитную и католитную переточные трубы, соединенные с соответствующими нижними и верхними коллекторами, токоподводящие шины, дополнительный электрод и ионообменную мембрану, о тл и ч а ю шийся тем, что, с. целью упрощения конструкции при одновременном снижении токов утечки, электролизер снабжен дополнительным трубопроводом из диэлектрического материала, соединяющим переточные трубы, в котором размещена ионообменная мембрана, и дополнительный электрод размещен в анолитной переточной трубе и соединен с положительной токоподводящей шиной, 1724735

Таблица1

Скорость коррозии шту« церов, мм/год,в электролизере известном предлагаемом

Величина тока утечки в трубках, Я, в электролизере

Расположение фторопластовых трубок

Номер ячейки

Эле кт ролит, заполняющий фторопласто" вые трубки

1 известном предлагаемом

«

Верх

Низ

Анолит

-0,02

-0,06

Верх

Низ

Католит

-0,02

-0,03

-0,05

-0,15

Верх

Низ

Верх

Низ

Анолит

Католит

-0,03

-0,09

"0,09

-0,2

Верх

Низ

Верх

Низ

Анолит

Католит

4 Анолит. -0,053

-0,1

-0,15

-О 31

Верх

Низ

Верх

Низ

Католит

Таблица 2

50

0,0021

0,0046

0,0051

0,009

0,0005

0,001

0,002

0,005

О

-0,0008

-О, 005

-0,008

-0,0013

-0,0035

-0,007

-0,012

3,6

6,1

О

О 5

0,4

0,85

0307

ОЭ15

О

О

О

О

О

О

О

1724735

Фиг.2

Составитель О.Зобнин

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор М.Шароши

Редактор Н.Гунько

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

Заказ 1153 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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