Электролизер"

Электролизер"

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ р1 5543! 4!

Союз Советских

Социалистических

Реслублин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.04.73 (21) 1911900/26 с присоединением заявки № (51) М, Кл С 25В 9/04

С 25В 11/02

С 25В 134

Совета Министров CCCP ло делам изобретений н открытий

Опубликовано 15.04.77. Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 04.07.77 (53) УДК 621.3.035.14 (088.8) (72) Авторы изобретения

М. А. Мельников-Эйхенвальд, А. Ф. Золотов, М. П. Акимкин, Г. М. Камарьян, В. И. Дюмулен, Л. И. Юрков и В. Л. Кубасов (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР

Государственный комитет

Приоритет

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

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

Широко применяемые 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 ряд недостатков, связанных с применением графита в качестве анодов и способом их крепления.

Широко распространенный способ закрепления анодов в днище заключается в установке анодных плит в пазы токопроводящих решеток, Затем решетки заливаются свинцом, который улучшает электроконтакт и одновременно прочно закрепляет анод в токопроводящей решетке. На этот токопроводящий слой укладывают слой асфальта, защищающий металл от соприкосновения с анолитом. На слой асфальта укладывают еще слой бетона. Таким образом, конструкция закрепления анодов получается очень громоздкой, Часть активной поверхности анода оказывается закрытой материалами основания и не участвует в процессе. Слой бетона постепенно разрушается и его частицы засоряют диафраг5 му, что приводит к повышению напряжения н а электр ол изер е.

В последние годы широкое распространение получили малоизнашивающиеся (стабильные) аноды. Они устранили недостатки, связанные

10 с применением в качестве анодов графитовых плит. Однако недостатки, связанные с закреплением анодов, были присущи и электролизерам с металлическими анодами.

Известна конструкция электролизера, в ко15 тором днище электролизера выполнено из металла, хорошо проводящего ток и покрытого изоляционным листом, например из титана. В изоляционном листе и днище сделаны отверстия, в которые входят токоподводы анодов.

20 Токоподвод анода представляет собой сплошной стержень из титана или из титана с сердечником из меди. В нижней части токоподвод снабжен фланцем, которым анод опирается на изоляционное покрытие. Часть токоподвода, 25 расположенная под фланцем, проходит через отверстие в днище электролизера и снабжена резьбой, на которую навинчивается гайка, обеспечивая закрепление анода в днище электролизера.

554314

Подвод тока к аноду осуществляется либо непосредственным присоединением токоподводяшей шины к токоподводу анода, либо через дн и ще эл ектол изер а.

Для предотвращения вытекания электролита в месте закрепления анодов предусмотрены прокладки.

Однако, поскольку днище электролизера не представляет собой идеально ровной плоскости и фланцы анодов также не абсолютно перпендикулярны токоподводам анодов, то аноды при их креплении на днище vcTBHBBëèíàþòñÿ не строго вертикально, а под разными углами.

При большой высоте анодов даже незначительная неточность в устанавливании анодов ведет к значительным отклонениям верхней рабочей части анода от нужного положения.

Если, например, отклонение от вертикального положения составляет 1, то при высоте анода

1000 мм отклонение верхнего конца анода от правильного положения (от вертикальной оси) составит около 20 мм. Причем такие отклонения у разных анодов направлены в разные стороны. Для того чтобы на собранный анодный блок, состоящий из большого числа анодов, одеть единый катодный блок, необходимо предусматривать большие расстояния между электродами, что неизбежно приводит к большим излишним расходам электроэнергии. Так как стоимость электроэнергии в большинстве крупнотоннажных электрохимических производств, например в производстве хлора и щелочи, составляет наиболее значительную часть всех расходов, то применение такой конструкции приводит к существенному увеличению себестоимости продукции.

Кроме того, известный способ крепления анодов делает необходимым принятие специальных мер по предотвращению вытекания электролита в месте крепления анодов. Вытекание электролита, хотя бы из из одного электролизера, при включенной нагрузке может привести к тяжелым последствиям для всего цеха электролиза.

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

Целью настоящего изобретения является создание конструкции электролизера, позволяющей устанавливать аноды параллельно друг другу с необходимой точностью в плоскости, перпендикулярной к плоскости крепления анодов, независимо от качества изготовления поверхности, к которой крепятся аноды. Это позволит снизить расход электроэнергии при проведении электролиза за счет уменьшения межэлектродного расстояния.

З0

B предлагаемом электролизере токоподвод анода выполнен в виде двух гибких параллельных пластин, закрепляемых на фиксирующих выступах, а рабочая часть каждого анода выполнена из двух параллельных перфорированных листов, жестко соединенных армирующими деталями.

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

Для улучшения распределения тока полезно одну из токоподводящих 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 крепления анодов к вертикальным перегородкам армирующие детали выполняют в виде металлических стержней или трубок, расположенных между перфорированными листами вертикально по всей высоте анодов, а токоподводящие пластины приваривают вдоль вертикальной кромки рабочей части анодов.

На фиг. 1 изображен электролизер с анодами, установленными на днище электролизера; на фиг. 2 — элсктролизер 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 выполнения 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 фиксирующие токоподводящие выступы 4.

На фиксирующих выступах закреплены аноды 5 (фиг. 1). Внутри электролизера могут быть установлены вертикальные токонесущие перегородки 6 и в этом случае аноды устанавливаются на токонесущих перегородках (фиг. 2).

Анод состоит из рабочей части и токоподвода. Рабочая часть анода представляет собой два перфорированных листа 7, соединенных для жесткости поперечными планками 8 (фиг. 4).

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

Для улучшения распределения тока по высоте анода и снижения потерь электроэнергии верхние части пластин 9 и 10 (фиг. 3) проходят внутрь рабочей части анода и привариваются к поперечным планкам 8.

При этом пластина 9 проходит по всей высоте рабочей части анода, а пластина 10 только до ее середины. Таким образо:, образуется токоподвод переменного сечения.

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

Пластины 9 и 10 анода закрепляют на фиксип :юших выступах 4 с помощью болтов 12.

При сборке электролизера рабочие части анодов устанавливаются в нужном положении с помощью шаблона 13.

При установке анодов пластинь1 9 и !0 токоподвода одеваются на фикси7>у1ошие выступы 4, а рабочие части анодов 5 устанавливаются в нужном положении с помощью шаблона 13.

После установки анодов пластины 9 и 10 токоподвода закрепляют на фиксирующих выступах, например с помощью болтов, и удаляют шаблон. Так как фиксирующие выступы практически всегда имеют отклонение от строго вертикального поло>кения, то прп установке анодов по шаблону и при закреплении токоподводов пластины токоподвода окажутся смещенными относительно друг друга вдоль выступа. Благодаря этому после снятия шаблона рабочая часть анода останется в нужном поло>кении.

Предлагаемая конструкция позволяет устанавливать рабочую часть анода в нужном положении независимо от того, насколько точно установлены фиксирующие выступы. ? роме того, такая конструкция электролизера отличается простотой и надежностью, так как не возникает проолемы предотвращения вытекания электролита в месте крепления анодов.

При эксплуатации известного электролизера в производстве хлора и щелочи при плотности

554314 б тока 1500 Л/м"- напряжение составило 3,35 В, расход электроэнергии 2600 кВт/ч на 1 т С!..

При эксплуатации опытного образца электролнзера предложенной конструкции прн той

5 же плотности тока напряжение составило

3,25 В, а расход электроэнергии — 2510 кВт/1 на 1 т Cl.

Формула изобретения !

О 1. Электролпзер, содержащий корпус, каод, .;:еталлические аноды и токоведущую основу, снабженную фиксирующими выступами, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности установки анодов и снижения !

5 расхода электроэнергии, токоподвод анода выполнен в в11де двух гибких параллельных пластин, закрепляемых на фиксирующих выступах, а рабочая часть каждого анода выполне»а пз,двух параллельных перфорированных

20 листов, жестко соединенных армируюшими деталямп.

2. Электролизер по п. 1, отл и ч а ющи йся тем. что армирующие детали выполнены в виде металлических стержней илп трубок, распо23 ложенных между перфорированными листами вертикально по всей высоте анодов, а токоподводящие пластины приварены вдоль вертикальной кромки рабочей части анодов.

;.:. Электролизер по п. 1, отличающийся

ЗО тем, что армирующие детали выполнены в виде поперечных планок между перфорированными листами, а верхние части токоподводящпх пластин расположены между перфорированными листами и приварены к поперечным

35 планкам.

4. Электролпзер по пп. 1 и 3, отлич аюшийся тем, что одна пз токоподводяших пластин располо>кена по всей высоте перфорированных листов, а другая — до половины.

Фиг. 7 фиг. б

10 ф,,г 5

Составитель А. Гусев-Донской

Редактор Л. Емельянова Техред М, Семенов

Корректор О. Тюрина

Типографий, пр. Сапунова, 2

Заказ 984/!О Изд. Мв 387 Тираж 668 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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