Электролизер для электролиза под давлением

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 СЮ С 25 В 9 00 ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ)1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт ядерной энергетикиАН БССР.аноды из графита и катоды, коллекторы ввода и вывода продукта, фланцы,размещенные с торца корпуса, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения монтажа электролизеа и снижения энергозатрат, электроизер снабжен электролизной камерой цилиндрической формы, на внутренней поверхности корпуса выполнены пазы для установки электролизной камеры, аноды выполнены в виде цилиндра с л . коническими концевыми частями и дисками, между которыми размещены ка.тоды в виде полуколец, в торцовых частях корпуса выполнены отверстия с конической прокладкой, в которые вставлены конические части анода, боковая поверхность электролизной камеры выполнена перфорированной и между корпусом и камерой размещены две горизонтальные перегородки, де-,лящие пространство на две камеры, одна из которых служит коллектором ввода, а другая - коллектором выводаИзобретение относится к электро- химической промышленности, а именно к конструкциям электролизеров, используемых в электрохимических производствах водорода, кислорода, хлора и щелочей, а также может найти 5 применение в области производства водорода и кислорода в термоэлектрохимических комбинированных циклах разложения воды, например, для электролиза щелочных растворов йодида калия с получением йодата калия и водорода.Известен электролизер непрерывного действия с проточным электролитом, содержащий корпус с размещенными в нем биполярными электродами, представ ляющими собой электрохимически активные пластины, по периметру. которых смонтирована рама из неэлектропроводящего материала, при этом впускной туннель корпуса имеет отверстия для подачи электролита под электродные 2 О пластины, а коллекторный туннель, являющийся общим для всех пластин, служащий для сбора вытекающего электролита, расположен под электродами, установленными в Форме штабеля, при чем плоскости всех электродных пластин параллельны направлению движения электролита через корпус Г 13Недостатками этого электролизера являются: сложность их монтажа и де- ЗО монтажа, что связано с использованием в качестве стыкообразующих прокладок рамы эластичных материалов, которые при малых межэлектродных расстояниях и большом количестве электродов трудно установить в нужном положении, а при использовании прокла.док из твердого материала наличие щелей между прокладками и электрода" ми приводит к значительной утечке 40 тока; сравнительно малый срок службы, а в ряде случаев вообще невозможность применения, что связано с низкой коррозионной стойкостью в щелочных средах, широко используемых в прикладной электрохимии, в частности в данных конструкциях, анодных материалов: металлов, ОРТА оксинорутениевотитановых анодов) и ряда других оксидов и карбидов металлов, рост удельных энергозатрат на получение целевых 50 продуктов по мере работыэлектролизера; значительные потери напряжения в местах контактов при использовании в таких конструкциях в качестве анод-ного материала графита, 55 Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к предлагаемому является электролизер для электролиза под давлением, вклю- о чающий корпус цилиндрической формы, монополярные аноды из графита и катоды, коллекторы ввода и вывода продукта, фланцы, размещенные с торца корпуса 23;65 Данный электролизер обладает аналогичными недостатками как и вышеукаЗанная конструкция.Цель изобретения - упрощение монтажа электролизера и снижение энергозатрат,Поставленная цель достигаетсятем, что электролиэер для электролиза под давлением, включающий корпусцилиндрической формы, монополярныеаноды из графита и катоды, коллекторы ввода и вывода электролита, фланцы, размещенные с торца корпуса,снабжен электролизной камерой цилиндрической Формы, на внутренней поверхности корпуса выполнены пазы дляустановки электролизной камеры, анодывыполнены в виде цилиндра с коническими концевыми частями и дисками, междукоторыми размещены катоды в виде полуколец, в торцовых частях корпуса выполиены отверстия с конической прокладкой, в которые вставлены коническиечасти анода, при этом боковая поверхность электролизной камеры выполненаперфорированной и между корпусом икамерой размещены две горизонтальныеперегородки, делящие пространство надве камеры, одна из которых служитколлектором ввода, а другая - коллек-тором вывода.На фиг. 1 изображен предлагаемыйэлектролизер, продольный разрез; нафиг. 2 - разрез А-А на фиг.,1.Электролизер включает корпус 1с направляющими пазами 2, окруженный рубашкой теплообменника 3, электролизную камеру 4 с отверстиями перфорации 5 и наружными горизонтальными перегородками б, графитовый анод 7с дисками и коническими концевымичастями, снабженными токоподводящими стержнями,8 и шинами 9, полукольцевые и кольцевые катодные элементы10 и 11, соединенные несущими токо.подводящими шпильками 12, фланцы 13,14 и 15, конические кольцевые прокладки 16, полукольцевые и кольцевыепрокладки 17 и 18 П и Г-образныхпрофилей, соответственно, прокладки19, 20 и 21, пружины сжатия 22, вводные и выводные штуцеры 23 и 24, газоотводящие штуцеры 25.Между дисками графитового анодаразмещены полукольцевые прокладки 17,а на его торцах - кольцевые прокладки 18, на которые установлены полу"кольцевые и кольцевые катодные элементы 10 и 11,Электродная сборка размещается вэлектролизной камере 4. Коническиеконцевые части графитового анодауплотнены конусными кольцевыми прокладками 16 посредством фланцев 15 сиспользованием пружин сжатия 22.Наружные горизонтальные перегородки б установлены и уплотнены посредством прокладок 21 в направляющихпазах 2 корпуса 1, снабженного выводными штуцерами 24.уплотнение электролизной камеры 4 и корпуса 1 обеспечивается фланцами 13 и 14 через уплотняющие прокладки 19 и 20, причем фланцы 14 снабжены вводными для электролита штуцерами 23 и газоотводящими штуцерами 25.По коллекторам ввода и вывода, образованным трубчатым корпусом электролизной камеры 4, корпусом 1, О и горизонтальными перегородками 6, через отверстия перфорации 5 элект- . ролит вводится и выводится в межэлектродное пространство параллельно электродным поверхностям. 15В электролизере предусмотрена как естественная циркуляция за счет газлифта, так и принудительная циркуляция электролита. При этом образующийся при электролизе газ через отверстия перфорации 5, свободный объем коллектора вывода и штуцера 25 отводится к потребителю.В конструкции использовано надежное уплотнение графитовых боковых токоподводов при помощи фланцев и конусных кольцевых прокладок, обеспечивающее условие самоориентации элект.- родной сборки и создание осевой механической нагрузки на графитовый анод, имеющий максимальную механическую прочность в направлении оси. При этом для устранения попадания анолита в места контакта металлических проводников с графитом и для уплотнениямест прохода графитовых токоподводов через боковые стенки электролизера, конические концевые части пропитываются различными связывающимиматериалами с последующей термообработкой и другими подобными способами, обеспечивающими полную непроницаемость графитовых токоподводованолитом.Предлагаемая конструкция обеспечивает простоту монтажа электролизера, замену и регулировку его отдельных конструктивных элементов,включая полукольцевые катодные элементы, создает условия проточнойциркуляции электролита между дискамианода и катодными элементами, .подобные условиям циркуляции электролитачерез элементарные ячейки электролизеров фильтпрессного типа, отлича"ется принципиально новой конструкцией электродной сборки монополярного типа с применением боковых токоподводов к графитовому электроду,что обеспечивает более равномерноераспределение плотности тока наэлектродах, снижает потери напряжения в местах контактов токоподводови электродных элементов, увеличива-ет продолжительность тура работыэлектролизера и выход по току целевых продуктов,филиал ППП фПатент", г,ужгород, ул,Проектная Заказ 1932/21ВНИИПИ Гпо дел113035, Мо раж 633ударственного изобретений и ва, Ж, Рауш Подписноеитета СССРкрытийя наб., д. 4/5