Патент 657758

Электролизер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Сеюз Советсинз

Сецналнстнчесинв

Респубини (11)657758 (6! ) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 2409.74 (23) 2066492/23-26 (23) Приоритет — (32) 24,09.73 (3l) 44682/73 (33) Великобритания

Опубликовано 150479. Бюллетень ph 14

8 Т опубликования О е < 1504.79 (5l) N. Хл.

С 25 В 9/00! осуиаретиеииый комитет

СССР ио лелам иообретеиий и открытий (53) УДК 661.418.1 (088. S) Иностранцы

Алан Брайэн Эмелей и Фредерик Спрюс (Великобритания) (72) Авторы изобретения

Иностранная Фирма Империал Кемикал Индастриз Лимитед (Великобритания) Pl) Заявитель (54) ЭЛЕКУРОЛИЗЕР

Изобретение относится к конструк циям диафрагменных электролизеров, используемых для получения хлора и щелочи электролизом растворов хлоридов щелочных металлов. б

Известен электролизер для электролиза растворов хлоридов щелочных металлов, содержащий корпус, катод с токоподводящей опорной деталью и рабочими элементами, диафрагму и анод с токоподводящей опорной деталью и рабочими элементами. Рабочие элементы анода выполнены в виде сплошных нли перфорированных листов иэ плеикообразующего металла, покрытых анод- ® но активным материалом. Листы анода расположены параллельно поверхности рабочих элементов катода (1). Недостатком этого электролизера является значительное напряжение, что приводит к большому расходу электроэнергии.

Известен также электролизер для электролиза растворов хлоридов щелочных металлов, содержащий корпус, катод с токоподводящей опорной деталью и рабочими элементами, прикрепленными к токоподводящей опорной детали, диафрагму и анод, содержащий параллельно расположенные пластины из пленкообразующего металла, покрытые анодно активным материалом, прикрепленные к токоподводящей опорной детали и обращенные к катоду узкой кромкой. Пластины анода расположены горизонтально (2). Недостатками этого электролизера также являются высокое напряжение и значительный pclc» ход электроэнергии, особенно нри высоких плотнастяк тока, когда наблюдается большое газообразование.

Целью изобретения является снижение напряжения на электролизере °

Указанная цель достигается тем, что в электролизере для электролиза растворов хлоридов щелочных металлов, содержащем катод с токоподводящей опорной деталью и рабочими элементами, прикрепленными к токоподводящей опорной детали, диафрагму и анод, содержащий параллельно расположенные пластины из пленкообразующего металла, покрытые анодно активным материалом, прикрепленные к токоподводящей опорной детали и обращенные к катоду узкой кромкой, пластины, анода расположены вертикально.

Целесообразно пластины анода снабдить перемычками, соединяющими их попарно, а токоподводящую опорную

657 деталь анода выполнить в виде листа с отверстиями.

На фиг. 1 изображен предложенный электролизер в изометрии; на фиг. 2 анод в изометрии; на фиг. 3 — деталь анода в изометрии; на фиг. 4 — схема электролизера, изображенного на 5 фиг. 1, с показом циркуляции анолита; на Фиг. 5 — другой вариант выполнения анода, в изометрии; на фиг. 6 схема электролизера с анодом, показанным на фиг.5tна Фиг.7 — электро-j )О лизер с измененной конструкцией катода, в изометрии; на фиг. 8 — вариант выполнения электролизера, в изометрии> на фиг. 9 — схема электролизера, изображенного на фиг. 8; >5 на фиг. 10 — анодный комплект электролизера н изометрии; на фиг. 11 — дру" гой вариант выполнения анодного комплекта, н изометрии.

Электролизер содержит анод 1 ка20 тод 2, диафрагму 3, анодный отсек 4, катодный отсек 5, концевые плиты 6 и 7 и прокладку 8.

Анод 1 имеет токоподнодящую опорную деталь 9 (фиг. 2), представляющую собой титановый лист. К опорной дЕтали 9 приварены пластины 10 из титана, покрытые.анодно активным материалом, например двуокисью рутения и двуокисью титана, Пластины 10 анода могут быть соединены попарно перемычками 11 и 12 (Фиг. 3). Перемычки 11 служат для приваривания пластин к титановому листу, а перемычки

12 обеспечивают жесткость конструкции. Титановый лист 9 имеет проре- 35 зи 13 и 14, расположенные выше и ниже пластин 10, и выступы 15 с отверстиями 16 для крепления опорной детали 9 к токопроводу.

Катод 2 имеет токопроводящую опор-40 ную деталь 17, прЕдставляющую собой стальной лист с отверстиями, к которому прикреплен рабочий элемент 18 катода, представляющий собой стальную сетку.

Диафрагма 3 выполняется из поли45 тетрафторэтилена или другого подходящего материала и закрепляется на катоде 2.

Прокладка 8 определяет зазор анодкатод. 50

Анодный отсек 4 представляет собой камеру, ограниченную рамкой, например, из полипропилена, и имеющую штуцера, 19 — для выхода хлора и анолита, 20-для спуска анолита и

21-для ввода свежегО и рециркулирую. щего анолита.

Катодный отсек 5 представляет собой камеру, ограниченную рамкой, 60 например, из полипропилена, и имеющую штуцера: 22-для выхода водорода и 23-для выхода щелочи. При монтаже электролизера все описанные элементы стягиваются н единую конструкцию ч закрываются с двух сторон концевы758 4 ми пластинами б и 7. Электролизер н собранном виде снабжается сепаратором 24 (фиг. 4), соединенным через штуцера 19 и 21 с анодным отсеком 4.

Сепаратор имеет штуцера: 25-для выхода хлора и 26-для ввода свежего питающего рассола.

Анод на фиг. 5 имеет опорную токоподнодящую деталь 9, выполненную из листа пленкообразующего металла, например титана, снабженного отверстием и ребрами 27. Пластины 10 прикреплены к листу титана 9 таким о6разом, что отнерстие в листе располагается н пределах высоты пластин

10.

На фиг. б схематически показан электролизер, аналогичный показанному на фиг, 1, нс с использованием анода, изображенного на фиг. 5.

В электролизере на фиг. 7 нсе элементы аналогичны электролизеру на фиг. 1, но рабочие элементы 18 катода 2 выполнены в виде стальных пластин, аналогичных по конструкции пластинам 10 анода..

Электролизер на фиг. 8 имеет корпус-катод 28, содержащий дне крайние катодные пластины 29, 30 и центральную катодную пластину 31, ныполненные из стали. Анодный комплект 32 имеет два анода. Каждый анод содержит пластины 10, закрепленные по обе стороны токоподводящей опорной детали 9. Корпус-катод 28 и анодный комплект 32 соединяются посредством

Фланцев 33 и 34, между которыми вставляют резиновые прокладки 35. Электролизер имеет поддон 36 со штуцером 37 для выхода щелочи, присоединяемый к корпусу-катоду 28 через уплотнительную прокладку 38. Сверху электролизер закрыт крышкой 39 со штуцерами 40 для выхода хлора и 41 для подачй свежего рассола. Крышка 39 присоединяется к корпусу 28 через прокладку

42. Штуцер 43 служит для вывода водорода.

Асбестовая диафрагма 44 (Фиг. 9) расположена на катодных пластинах

29, 30, 31 и в то же время вблизи анодных пластин 10.

Возможен вариант, когда аноды, каждый из которых включает токоподводящую опорную деталь 9 и пластины 10, соединены попарно планкой 45.

Каждая такая пара анодов крепится к основной базовой титановой плите

46 через титановый стержень 47, н свою очередь приваренный к титаноному стержню 48, нижний конец которого приварен к базовой плите 46 (фиг.10).

Закрепленные таким образом аноды образуют анодный комплект. В электролизере анодный комплект устанавливается таким образом, что катоды с диафрагмой располагаются между каждой парой анодов, и аноды в электролизере обращены к катоду узкими кромками пластин 10.

5 6

Кроме того, опорная токоподводящая деталь 9 может быть выполнена в виде двух титановых планок 49 и 50, скрепляющих пластины 10 анода сверху и снизу (фиг. 11) . При этом нижняя планка анода может быть приварена к основной базовой плите 46.

При работе электролизера свежий рассол через штуцер 26 поступает в сепаратор 24 и далее через штуцер 21в анодный отсек 4 электролизера (фиг. 4 и 6). Из анодного отсека электролит поступает в пространство между анодом и катодом, где происходит собственно процесс электролиза.

Образующаяся щелочь выводится из катодного отсека через штуцер 23, а водород — через штуцер 22.

Движение анолита в анодном отсеке зависит от конструкции анода.

В электролизере на фиг. 4, в котором используется анод, изображенный на фиг. 1, анолит поступает в пространство между анодом и катодом через прорезь 14, насыщенный образовавшимся хлором идет вверх и через прорезь 13 попадает в верхнюю часть анодного отсека. Отсюда часть анолита с хлором идет в сепаратор 24, а часть возвращается и через прорезь 14 вновь поступает в пространство между анодом и катодом. В сепараторе 24 происходит разделение хлора и анолита

Хлор выводится из сепаратора 24 через штуцер 25, а анолит, вместе со свежим рассолом, поступающим в сепаратор через штуцер 26, поступает через штуцер 21 в анодный отсек.

Таким образом в этом случае происходит двойная циркуляция анолита.

В электролизере на фиг. 6 анолит поступает в пространство между анодом и катодом через отверстие в опорной токоцодводящей плите 9 и зазоры между пластинами 10. В этом случае происходит только циркуляция анолита через сепаратор.

57758

В электролнзерах на фиг. 8 и 9 благодаря примененной конструкции анода наблюдается значительная внут ренняя циркуляция анолита.

Как показали экспериментальные данные, предлагаемый электролиэер, даже работая при высоких плотностях тока (20 A/äÔ), имеет напряжение

2,70 В, в то время как известный электролнзер работая при плотности тока 15 A/äì имеет напряжение 312 В. при этом выход по току в предлагавмом электролиэере составляет 96-975., 10

Формула изобретения

1. Электролизер для электролиза растворов хлоридов щелочных металлов, содержащий катод с токоподводящей опорной деталью и рабочими элементами, прикрепленными к токоподводящей опорной детали, диафрагму и анод, :. 0 содержащий параллельно расположенные пластины из пленкообразующего металла, покрытые анодно активным материалом, прикрепленные к токоподводящей опорной детали и обращенные к катоду уэкой кромкой, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью уменьшения напряжения, пластины анода расположены вертикально.

2 ° Электролизер по п.l, .о т л и-. ч а ю шийся тем, -что пластины анода снабжены перемычками, соединяющими их попарно.

3. Электролизер по п.l, о т л ич а ю шийся тем,,что токоподво35 дящая опорная деталь анода выполнена в виде листа с отверстиями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

40 1. Патент США 9359 1483,кл. 204-252, 06.07.71 °

2 ° Заявка ФРГ 92059868, кл.12 h 2, 24.06.71 °

65775 8

Составитель A.Ãóñåâ-Донской

Техред О.Андрейко Корректор И.МУска

Редактор Е.Хорина

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

Эаказ 1661/65 Тираж 719 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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