Монополярный фильтрпрессный электролизер

Монополярный фильтрпрессный электролизер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: предназначено для получения хлора и щелочи из водных растворов галогенидов. Электролизер содержит концевые плиты, между ними помещены анодные, катодные пластины и катионообменные мембраны, а между указанными пластинами и мембранами - гибкие прокладочные пластины из неэлектропроводного материала. Катодные и анодные пластины снабжены с боковых сторон полосами из неэлектропроводного материала. В анодных , катодных и прокладочных пластинах выполнены на двух противоположных сторонах по два отверстия. Указанные отверстия при сборке образуют четыре электрически изолированные полости для подачи и отвода реагентов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 25 В 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 2589346/26 (22) 03.03.78 (46) 30.10.92. Бюл. М 40 (31) 9190/77 (32) 04.03,77 (ЗЗ) GB (71) Империал Кемикал Индастриз Лимитед (GB) (72) Томас Весли Боултон и Брайан Джен

Дарвент (GB) (56) Патент Франции

М 1301460, кл. В 01 К, опублик, 1961. (54) МОНОПОЛЯРНЫЙ ФИЛЬТРПРЕССНЫЙ . ЭЛЕКТРОЛИЗЕР (57) Использование: предназначено для получения хлора и щелочи из водных раствоИзобретение относится к конструкции электролизеров, которые используются для получения хлора и щелочи.

Известен монополярный фильтрпрессный электролизер для получения хлора и щелочи, включающий концевые плиты, между которыми размещены чередующиеся гибкие анодныв пластины с рабочей частью из пленкообразующего металла с электрометаллическим покрытием и гибкие катодные пластины с металлической рабочей частью, катианообменныв мембраны, размещенные между эиодными и квтодными пластинами с образованием энодных и катодных камер, Целью изобретения является упрощение конструкции.

Это достигается в монополярном фильтрпрессном электролизере для получения хлора и щелочи, включающем концевые плйты, между которыми размещены чередующиеся гибкие анодные пластины с рабочей частью иэ пленкообразующего металла с

„„Я „„1773265 АЗ ров галогенидов. Электролизер содержит концевые плиты, между нимй помещены анодные, катодные пластины и катионообменные мембраны, а между укаэанными пластинами и мембранами — гибкие прокладочные пластины из неэлектропроводного материала. Катодные и анодные пластины снабжены с боковых сторон полосами из неэлектропроводного материала, В анодных, катодных и прокладочных пластинах выполнены на двух противоположных сторонах по два отверстия. Указанные отверстия при сборке образуют четыре электрически изолированные полости для подачи и отвода реагентов.2 . ИЛ.

» электрокаталитическим покрытием и гибкие катодные пластины с металлической рабочей частью, катионообменные мембраны, размещенные между анодными и катодными пластинами с образование анодных и катодных камер, причем электролизер снабжен гибкими прокладочными пластинами из неэлектропроводного материала, расположенными между анодной пластиной и катионообменной мембраной и между катодной пластиной и катионообменной мембранной, причем катодные и анодные пластины снабжены с боковых сторон nonocaw из неэлектропроводного материала, в анодных, катодных и прокладочных пластинах выполнены на двух противоположных сторонах по два отверстия, одно в теле пластины, другое в полосе из неэлектропроводного материа-ла или оба 8 полосе из неэлектропроводного материала, которые при сборке образуют четыре электрически изолированные полости, в каждой прокладочной пластине вы-

1773265 полнены каналы, соединяющие полость с анодной или катодной камерами, На фиг. 1 представлен вид s перспективе части мембранного элемента в соответствии с изобретением; на фиг, 2 — вид по стрелке А на фиг. 1, Часть элемента содержит анодную пластину 1, катодную пластину 2, мембрану 3 и промежуточные прокладки 4 и 5. Кроме того, элемент содержит торцевые пластины (не показаны) из мягкой стали и прокладки (не показаны)из эластомерного материала, например, резины, которые вставляютмежду каждой торцевой пластиной и соседней концевой анодной пластиной и концевой катодной пластиной.

Мембрана 3 отделяет анодную камеру, содер>кащую анодную пластину 1 и промежуточную прокладку 4, от катодной камеры, содержащей катодную пластину 2 и промежуточную прокладку 5.

Элемент (см, фиг. 1) содержит анодную и катодную камеры, но необходимо отметить, что промышленные электролизеры содержат множество таких камер, обычно of

200 до 500 камер.

Электролиэер может собираться вместе (для обеспечения теплового расширения) при помощи болтов и пружин, Или гидравлических устройств, чтобы образовать фильтрпресс.

Отдельные составляющие элементы, образованные выше (и обсуждаемые детально ниже) объединяются в элементе (как показано на рисунке 2), чтобы ограничить камеры, которые обеспечивают соответственно вход для подачи рассола, выход для отработанного рассола и галогена; выход для щелока элемента и водорода и вход для йоды или щелочной воды, Размеры анодных (или катодных) камер определяются расстоянием между мембраной 3 и анодйой пла-: стиной 1 (или катодной пластиной 2) и поперечным сечением активного анода (или катода) областей анодной (или катодной) пластины, Анодная пластина 1 изготовляется в части пленкообразующего материала, предпочтительно титана. Она снабжается активной зоной анода в виде множества решеток 6, покрытых электрокаталитическим активным покрытием, например, смесью окиси рутения и двуокиси титана. Анодная пластина 1 имеет выступающую часть 7 для подсоединения к источнику (не показан). электрического тока. Анодная .пластина 1 имеет нижню1о часть каркаса 8, ограничивающую отверстие 9, размеры которого соответствуют поперечному сечени1о камеры для входа подаваемого рассола, и верхнюю. Проме>куточные прокладки 4, 5 изготов45 ляются изэластомерного материала, например, из натуральной или синтетической резины, Каждая иэ промежуточных прокладок 4,5 снабжается пятью отверстиями, размеры которых соответствуют практически

50 таким же размерам решетчатых зон анодHbfx и катодййх пластин и размерам отверстий в анодйых и катодных пластинах.

Промежуточная прокладка 4 снабжается вырезами 25 и 26 на лицевой части пла55 стины, которые предназначаются для гибких гофрированных полос 27 и 28 соответствейно. Полосы 27 и 28 соответственно изготовляются из пленкообраэующего материала, например, титана или полимера, например, фторида йоливинилидона. Поло5

I часть каркаса 10, ограничивающую отверстие 11, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для отработанного рассола и галогена. Анодная пластина имеет также часть каркаса 12 из непроводящего материала, которая ограничивает отверстие 13, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для входа воды или щелочной воды, и часть каркаса 14 из непроводящего материала, которая ограничивает отверстие 15, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для щелока элемента и водорода. Части каркаса 12 и 14 обычно изготовляются из пластмассового материала, например, полипропилена.

Катодная IlflGGTMI- 2 соответственно изготовляется из мягкой стали или железа, предпочтительно из мягкой стали. Она снабжается активной зоной катода в виде множества решеток 16, и выступающей частью 17 для отвода электрического тока. Катодная пластина 2 имеет нижнюю часть каркаса 18, ограничивающую отверстия 19; размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для входа воды или щелочной вЬды, и верхнкно часть каркаса

20, ограничивающую отверстие 21, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для щелока элемента и водорода, Катадная пластина 2 имеет так>ке часть каркаса 22 из йепроводящего материала, которая ограничивает отверстие 23, размеры которого соответствуют поперечйому сечению камеры для отработанного рассола и галогена, и часть каркаса 24, которая ограничивает отверстие 25, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для входа рассола. Части каркаса 22 и 24 обычно изготовляются из пластмассового материала, например, полипропилена.

1773265 сы 27 и 28 ограничивают каналы между камерами.

Промежуточная прокладка 5 снабжается пазами, которые предназначены для гибких гофрированных полос соответственно.

Полосы изготовляются из мягкой стали или полимера, например, из фторида поливинилидона. Полосы ограничивают. каналы между камерами.

Прокладки (не показаны), которые располагаются вблизи пластин, могут изготовляться из эластомерного материала, например натуральной или синтетической резины, и могут идентичными по наружным . размерам с промежуточными прокладками

4 и 5, исключая то, что эти прокладки не снабжаются каналами.

Электролизер снабжается входными трубопроводами для рассола и для воды или щелочной воды и выходными трубопроводами для отработанного рассола и галогена для щелока и водорода.

При работе рассол проходит из канала, ограниченного полосой 28 в промежуточной прокладке 4 в камеру анолита, а отработанный рассол и галоген проходят через каналы, ограниченные гофрированными полосами 27 в промежуточной прокладке 4.

Входная вода или щелочная вода проходит из канала, ограниченного гофрированной полосой в промежуточной прокладке 5, в камеру католита, а щелок элемента и водород проходят через каналы, ограниченные гофрированной полосой в промежуточной прокладке 5, в канал отвода. Каналы 12 соединяются со сборниками (нв показаны), из которых извлекаются галоген и водород.

Пример, Мембранный элемент в соответствии с изобретением снабжен одной титановой решетчатой анодной пластиной 1 (каждая толщина 0,75 мм), покрытой смесью окиси рутения и двуокиси титана, одной катодной пластиной из мягкой стали

2 (каждая толщиной 0,75 мм), и одной мембраной "NAFION" {перфторсульфоновой кислоты, мембрана изготовляется и продается

Du Pout под товарным знаком "NAFION" толщиной 0,3 мм), Длина решеток 14, 12 анодной и катодной пластин в направленйи протекания тока составляла 15 см. Зазор анод(катод) между краями поверхностей ре20

Формула изобретения

Монополярный фильтрпрессный электролизер для получения хлора и щелочи, включающий концевые плиты, между которыми размещены чередующиеся гибкие анодные пластины с рабочей частью из пленкообразующего металла с электрокэталитическим покрытием и гибкие катодные пластины с металлической рабочей частью, катионаобменные мембраны, размещенные между анодными и катодными пластинами с образованием анодных и катодных камер, о т л и ч э ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, электролизер снабжен гибкими прокладочными пластинами из неэлектройроводного материала, расположенными между анодной пластиной и катионообменной мембраной и,между катодной пластиной и катионообменной мембраной, причеМ катодные и анодные пластины снабжены с боковых сторон поло. сами из неэлектропроводного материала, в анодных, катодных и прокладочных пласти нах выполнены на двух противоположных сторонах по два отверстия, одно в теле пластины, другое в полосе из неэлектропроводного материала или оба в полосе из неэлектропроводного материала, которые при сборке образуют четыре. электрически изолированные полости, в каждой прокладочной пластине выполнены каналы, соединяющие полость с анодной или катодной камерами, шетки) составлял 2 мм, Расстояние между поверхностями мембраны в элементе этого типа, содержащим более одной мембраны, составляло 6 мм. Промежуточные проклад5 ки 4, 5 изготовлены из синтетической резины.

Элемент снабжался рассолом хлорида натрия (300 г/литр NaCI) при расходе 5 л/ч и токе 500 А (соответствующем плотности

10 тока в 3,5 кА/м ), который проходил через элемент. Рабочее напряжение элемента было 4,0 В. Производимый хлор содержал 8085 мас.% Clz и 6-8 мас,% 02. Получаемая гидроокись натрия содержала 20 мас,%

15 NaOH. Элемент работал с эффективностью (коэффициентом полезного действия) тока

83%.

1773265

Фиг.1

Фи8. Р

Составитель О. Зобнин

Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Редактор

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

Заказ 3853 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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