Биполярный электролизер с сепарационными перегородками

(55 С 25 В 9(00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к области электрохимических производств, конкретно кконструкциям биполярных электролизеровс сепарационными перегородками, используемых при получении хлора, водорода ищелочей. Изобретение позволяет упроститьконструкцию электролизера при одновременном снижении токов утечки, Предложенбиполярный электролизер с сепарационными перегородками, включающий набор бипоИзобретение относится к электрохимическому производству, конкретно к конструкциям биполярных электролизеров с сепарационными перегородками, используемых при получении хлора, водорода и каустической соды.Целью изобретения является упрощение конструкции электролизера при одновременном снижении токов утечки.Поставленная цель достигается тем, что в биполярном электролизере с сепарационными перегородками, включающем набор биполярных элементов, каждый из которых выполнен в виде стальной рамы с перегородкой в средней части, снабженной штуцерами, штуцеры с катодной стороны соединены через фторопластовые трубки с нижним и верхним коллекторами католита,лярных электродов, каждый из которых выполнен в виде стальной рамы с перегородкой в средней части, снабженной штуцерами для подвода и вывода католита и анолита соответственно с катодной и анодной сторон, соединенными через фторопластовые соединительные трубки соответственно с верхними и нижними коллекторами, дополнительный электрод и ионообменную мембрану, а также токо- подводящие шины, Электролизер снабжен дополнительным трубопроводом из диэлектрического материала, соединяющим переточные трубы, в котором размещена ионообменная мембрана, разделяющая анолит и католит, а в анолитную переточную трубу помещен дополнительный электрод, соединяющийся проводником первого рода с токоподводящей шиной (положительной). 2 табл., 2 ил. а с анодной - с нижним и верхним коллекторами анолита, коллекторы выполнены из диэлектрического материала и соединены соответствующими анолитными и католитными переточными трубами,Электролизер снабжен дополнительным трубопроводом из диэлектрического материала, соединяющим переточные трубы, в котором размещена ионообменная мембрана, разделяющая анолит и католит. Переточные трубы расположены со стороны анода. В анолитную переточную трубу или в анолитную часть соединительного трубопровода дополнительно помещен электрод, соединенный с положительной токоподводящей шиной. Дополнительный трубопровод помещен в месте наибольшего сближения переточных труб.4 Я 3 ь4 6 д ОЧ 1)40 45 50 55 На фиг. 1 изображен электролизер, общий вид; на фиг. 2 - схема распределения токов утечки,Биполярный электролизер включает набор биполярных электродов 1 со штуцерами 2 для отвода и подвода электролита в ячейки, заключенных между катодным 3 и анодным 4, 5 монополярными электродами, верхние и нижние коллекторы католита соответственно 6 и 7 и анолита соответственно 8 и 9 из диэлектрического материала, фторопластовые трубки 10, переточные трубы католита 11 и анолита 12, соединяющие соответствующие верхние и нижние коллекторы, отрицательную 13 и положительную 14 и токоподводящие шины. Переточные трубы соединены трубопроводом 15 из диэлектрического материала, в котором размещена ионообменная мембрана 16 и дополнительный электрод 17, соединенный проводником 18 первого рода с положительной шиной.Предлагаемый электролизер работает следующим образом,К концевым монополярным электродам 3, 4 от токоподводящих шин 13, 14, подводят электрический ток. В анодную часть электролизера через штуцеры 2 вводят и выводят раствор хлорида натрия. В коллектор 8 выводят газообразный хлор и анолит, а в коллектор 6 - раствор каустической соды и водород. От дополнительного электрода 17, соединенного с положительной токоподводящей шиной 14, доля тока 19 течет по электролиту в коллекторах 8 и 9, а доля тока 20 - через мембрану 16 и католит (коллекторы 6 и 7), Ток 20 катодно поляризует все штуцеры электролизера, кроме штуцеров анодного монополярного электрода 4, так как разность потенциалов между электродом 17 и этими штуцерами практически равна нулю. Штуцеры монополярного элемента 4 коррозионному разрушению не подвергаются, поскольку они выполнены из титана,стойкого в данных условиях. Все другие штуцеры электролизера эксплуатируются в условиях катодной защиты, предотвращающей коррозию,В лабораторных условиях испытывают ячейковый биполярный электролизер с ионообменными мембранами на нагрузку 15 А.Длина фторопластовых трубок с диаметром 10 мм, через которые сообщаются 5 10 15 20 25 30 35 электродные камеры и коллекторы, 100 мм. В процессе электролиза плотность тока 3 кА/м, температура электролиза поддерживается на уровне 85-90 С. Концентрация йаОН в получаемой щелочи 28 - 32, В этих же условиях производят замеры токов утечки в известном электролизере, а также проводят анализ раствора щелочи на содержание примеси железа и получают данные по скорости коррозии штуцеров.Результаты испытаний представлены в табл. 1 и 2.Таким образом, изобретение позволяет существенно упростить конструкцию электролизера и одновременно увеличить срок его службы за счет снижения коррозии деталей (штуцеров), так как скорость коррозии штуцеров, как видно из табл, 1, равна нулю, Кроме того, упрощаются условия эксплуатации электролизера и повышается качество получаемой щелочи посредством уменьшения примесей, появляющихся в результате коррозии,Как видно из табл. 2, содержание примесей железа в щелочи уменьшается в два раза,Формула изобретения Биполярный электролизер с сепарационными перегородками, включающий набор биполярных элементов, выполненных в виде стальных рам с сепарационной перегородкой в средней части и снабженных с анодных сторон штуцерами для подвода и вывода анолита, а с катодной - штуцерами для подвода и вывода католита, соединенными через фторопластовые трубки соответственно с верхними и нижними коллекторами для анолита и католита из диэлектрического материала, анолитную и католитную переточные трубы, соединенные с соответствующими нижними и верхними коллекторами, токоподводящие шины, дополнительный электрод и ионообменную мембрану, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с. целью упрощения конструкции при одновременном снижении токов утечки, электролизер снабжен дополнительным трубопроводом из диэлектрического материала, соединяющим переточные трубы, в котором размещена ионообменная мембрана, и дополнительный электрод размещен в анолитной переточной трубе и соединен с положительной токоподводящей шиной,1724735 Таблица 1е ее ееет Скорость коррозии штуе церов, мм/год,в электролизереизвестном предлагае- мом Величина тока утечки в трубках, Я, в электролизере Расположе-.ние фтороепластовыхтрубок Номерячейки Эле кт ролит,заполняющийфторопласто"вые трубкиизвестном предлагаемомееееееееееее ВерхНиз Анолит е 0,02 "0,06 ВерхНиз Католит-0,02 -0,03 -0,05 е 0,15 ВерхНизВерхНиз Анолит Католит е 0,03 -0,09 "0,09 -0 2 ВерхНизВерхНиз АнолитКатолит 4 Анолит-0,31 ВерхНизВерхНиз Католит Таблица 2 4 0,0021 0,0046 0,0051 0,009 0,0005 0,001 0,002 0,005 0 е 0,0008 -0,005 -0,008 -0,0013 е 0,0035 -0,007 -О, 012 3,6 6,1 О, 0 5 0,4 0,85 0,07 0,15 0 0 0 0 0 0 0 01724735 Фиг, Г Составитель О.Зобнинэктор Н.Гунько Техред М,Моргентал Корректор М.Шароши Гагарина, 10 роизводственно-издательский комбинат "Патент горо каз 1153 ТиражВНИИПИ Государственного комитета по изоб113035, Москва, Ж, Рау Подписноетениям и открытиям при ГКНТ С кая наб., 4/5