Электролизер для электролиза под давлением

(51)5 С 2 РЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВУ ик здняков дств органичесХимия, 1974.СССР 1982. свидетельствл. С 25 В 9/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ Н АВТОРСКОМУ СФ(71) Институт ядерной энерАН БССР) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА ПОДВЛЕНИЕМ 57) Изобретение относится к конструкБО 156935 циям электролизеров и может наити применение в электрохимическом производстве и других областях химической промышленности, 1 елью изобретения является снижение энергетических затрати уменьшение степени пенообразования,Электролизер включает корпус 1, окруженный рубашкой теплообменника 3,электролизную камеру 4 с дуговымищелями 6 и продольными щелями 7, окруженную чехлом 8, графитовый анод 10,полукольцевые и кольцевые катодныеэлементы 11 и 12, фланцы 14,15 и 16,конические кольцевые прокладки 17,полукольцевые и кольцевые прокладки18 и 19 П- и Г-образных профилейсоответственно, прокладки 20,21, пружины 23, штуцера 24, газоотводящиештуцера 26. 2 ил.Изобретение относится к конструкциям электролиэеров, используемых вэлектрохимических производствах водорода, кйслорода, хлора и щелочей, а5также может найти применение в области производства водорода и кислородав термоэлектрохимических комбинированных циклах разложения воды, например для электролиза щелочньгх раст 10воРов йодида калия с получением йодата ,калия и водорода.Целью изобретения является снижениеэнергетических затрат и уменьшениестепени пенообразования . 15На Фиг.1 показан электролизер, продольный разрез; на Фиг.2 - разрезА-А на Фиг.1,Электролизер содержит корпус 1 снаправляющими пазами 2, окруженный,ру балтикой теплообменника 3, электролизну 0 камеру 4 с наружными горизонталь-,ныйи перегородками 5, дуговыми щелями 6 и продольными щелями 7, окруженную чехлом 8, элементы 9 креплениячехла, графитовый анод 10, полукольцевь 1 е и кольцевые катодные элементы 11и 12, соединенные несущими токоподводящими шпильками 13, фланцы 14- 16,конические кольцевые прокладки 17, полукольцевые и кольцевые прокладки 18и 19 и П- и Г-образных профилей сооветственно, прокладки 20-22, пружинь 23 сжатия, вводные и выводные штуцйра 24 и 25, газоотводящие штуцера 26. 35Электролизер работает следующимобразом.Тканевый чехол 8 окружает электролизную камеру 4 и укреплен на горизонтальных перегородках 5 с помощью элементов 9 крепления чехла. 11 ежду дисками графитового анода размещены полукольцевые прокладки 18, а на еготорцах - кольцевые прокладки 19, накоторые установлены полукольцевые икольцевые катодные элементы 11 и 12.Электродную сборку размещают вэлектролизной камере 4, Конические концевые части графитового анода уплотняют с помощью кольцевых прокладок 17 50посредством Ьланцев 16 с использовани-.ем пружины 23 сжатия.Наружные горизонтальные перегород.ки 5 устанавливают и уплотняют досрецсгвом прокладок 22 в направляющих па.зах 2 корпуса 1, снабженного выводными штуцерами 25Уплотнение электролизной камеры 4и корпуса 1 обеспечивают фланцами 14 и 15 через уплотняющие прокладки 20и 21, причем Фланцы 15 снабжают вводными для электролита штуцерами 24 игазоотводящими штуцерами 26.По коллекторам ввода и вывода,образованным трубчатым корпусом электролпзной камеры 4, корпусом 1 и горизонтальными перегородками 5, через тканевый чехол 8, щели 6 и 7 перфорацииэлектролит вводят и выводят в межэлектродное пространство параллельноЭлектродным поверхностям.В электролизере предусмотрена какестественная циркуляция эа счет газлирта, так и принудительная циркуляция электролита,Образующийся при электролизе газчерез продольные щели 7 перфорациии чехол 8 поступает в свободный объемколлектора вывода и далее через штуцера 26 отводится к потребителю.Электролизер предлагаемой конструкции изготавливают и испытывают в лабораторных условиях. Корпус 1 электролизера изготавливают из органическогостекла, он не окружен рубашкой теплообменника с целью обеспечения визуального наблюдения за процессом электролиза.С этой же целью из органическогостекла изготавливают также электролизную камеру 4. Фланцы 14-16 и соответствующие им штуцера, несущие токопод-,водящие шпильки 13, штуцера 25 выполняют из нержавеющей стали, Анод изготавливают из графита, а катодные элементы 11 и 12 - из пористого (35-403)никеля,Полукольцевые и кольцевые прокладки 18 и 19, уплотняющие прокладки20-22 выполнены из Фторопласта. В качестве тканевого чехла используютхлориновую ткань,Основные узлы электролизера имеютследующие размеры, мм: графитовыйанод - наружный диаметр 100, внутренний диаметр 25, толщина, элемента гребенки 10, расстояние между элементами 10; число элементов 6; длина токоподводов 50; катодные элементы - наружный диаметр 103; внутренний диа"метр полуколец 28 внутренний диаметрколец 34; толщина 2, конические кольцевые прокладки - максимальный наружный диаметр 38, минимальный внутренний диаметр 26, угол наклона к оси5 град, длина 15, электролизная камера - внутренний диаметр 125 толцинастенки 3; ширина дуговых щелей 5; и 1 и53 6газонаполнения в межэлектродном пространстве.Выполнение перфорации в верхней части электролизной камеры в виде продольных щелей и установка тканевого чехла (в качестве материала которого могут быть использованы наряду с хлориновой тканью для указанного процесса стойкие в данной среде асбест хризотиловый, графитовая ткань, полипропиленовая или пропиленовая ткань и др.) практически при том же коэффициенте гидравлических потерь напора электролита в верхней части электролизной камеры обеспечивают возможность перфорации камеры в виде отверстий, характеристические размеры которых значительно меньше минимальных размеров, которые можно выполнить в корпусе камеры сверлением. Это обеснечивает более эффективный отвод газовой Фазы из области электролизной камеры, уменьшает степень пенообразования и приводит к снижению энергетических затрат при электролизе. Электролизер для электролиза поддавлением, включающий корпус цилиндрической формы, фланцы, электролиэнуюкамеру с перфорированной боковойповерхностью и электродную сборку смонополярным графитовым анодом,о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюснижения энергетических затрат иуменьшения степени пенообразования,боковая поверхность электролизнойкамеры охвачена чехлом из стойкой всреде электролита ткани, напримерхлориновой, причем в нижней частиэлектролизной камеры выполнены дуговые, а в верхней части - продольныещели,5 5693 рина продольных щелей 4 число продольных щелей 11.Предлагаемый электролизер, за счет использования хлориновой ткани, термофиксированной под напряжением, обес 5 печивает снижение степени пенообразования в области электролизной камеры и области коллекторного.выпускного туннеля, обеспечив более эффективное отделение газовой фазы от электролита в области электролизера, создав практически полное устранение попадания пены в транспортные коммуникации но электролиту, При этом перепад дав ления электролита между входом и выходом аппарата уменьшается на 200 мм,вод.ст, по сравнению с известным.При электролизе электролита,.ис ходный состав которого изменяется в пределах С = 290 + 300 г/л, рН 13,8- 14,0, С с о = 2-3 г/л, температур ф Кре электролита 70+0,5 С, плотностиотока на аноде 1000 А/м и давлении25в аппарате 202,6 кПа, напряжение электролиза равно 1,69 и 1,63 В в известном и в предлагаемом электролизерах соответственно, что обусловлено снижением степени пенообразования иЭ следовательно, степени газонаполнения в.межэлектродном пространстве электролизера,Выполнение перфорации в нижней части электролизной камеры в виде дуговых 35 щелей и установка тканевого чехла позволяют создать более равномерное распределение потока электролита в сечении радиальных сужений анода, что при практически том же коэффициенте гид-. 4 О равлических потерь напора электролита в нижней части электролизной камеры обеспечивает устранение возможности образования в последней вихревых потоков, ведущих к повьппению степени 45Формула из об ретения,оставитель В.ПоздееваТехред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская едактор Н.Гунь ственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 оиз Заказ 14ВНИИПИ Тираж 541 арственного комитета по 113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раушская наб., д. 4/5