Монополярный фильтрпрессный электролизер

(71) Империал Кемикал Индастриз Лимитед(72) Томас Весли Боултон и БрДарвент (ОВ)(57) Использование: предназначено длялучения хлора и щелочи из водных раствоайан Джен 61.ЕССНЫЙИзобретение относится к конструкции электролизеров, которые используются для получения хлора и щелочи.Известен монополярный фильтрпрессный электролизер для получения хлора и щелочи, включающий концевые плиты, между которыми размещены чередующиеся гибкие анодйые пластины с рабочей частью из пленкообразующего металла с электрометаллическим покрытием и гибкие катодные пластины с металлической рабочей частью, катианообменные мембраны, размещенные между аиодными и квтодными пластинами с образованием энодных и катодных камер,Целью изобретения является упрощение конструкции.Это достигается в монополярном фильтрпрессном зле ктролизере для получения хлора и щелочи, включающем концевые плйты, между которыми размещены чередующиеся гибкие анодные пластины с рабочей частью иэ пленкообразующего металла с ГОСУДЯРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ров галогенидов. Электролизер содержит концевые плиты, между нимй помещены анодные, катодные пластины и катионообменные мембраны, а между укаэанными пластинами и мембранами - гибкие прокладочные пластины из неэлектропроводного материала. Катодные и анодные пластины снабжены с боковых сторон полосами из неэлектропроводного материала, В анодных, катодных и прокладочных пластинах выполнены на двух противоположных сторонах по два отверстия. Указанные отверстия при сборке образуют четыре электрически изолированные полости для подачи и отвода реагентов.2 . ИЛ. электрокаталитическим покрытием и гибкие катодные пластины с металлической рабо-; чей частью, катионообменные мембраны,размещенные между анодными и катодными пластинами с образование анодных и катодных камер, причем электролизер снаб-, жен гибкими прокладочными пластинами из неэлектропроводного материала, расположенными между анодной пластиной и катионообменной мембраной и между катодной пластиной и катионообменной мембранной, причем катодные и анодные пластины снабжены с боковых сторонполосами из неэлектропроводного материала, в анодных, катодных и прокладочных пластинах выпол-, нены на двух противоположных сторонах по два отверстия, одно в теле пластины, другое в полосе из неэлектропроводного материа ла или оба в полосе из неэлектропроводного материала, которые при сборке образуют четыре электрически изолированные полости, в каждой прокладочной пластине выполнены каналы, соединяющие полость с анодной или катодной камерами,На фиг. 1 представлен вид в перспективе части мембранного элемента н соответствии с изобретением; на фиг, 2 - вид по стрелке А на фиг. 1,Часть элемента содержит анодную пластину 1, катодную пластину 2, мембрану 3 и промежуточные прокладки 4 и 5. Кроме того, элемент содержит торцевые пластины (не показаны) из мягкой стали и прокладки (не показаны)из эластомерного материала, например, резины, которые встанляютмежду каждой торцевой пластиной и соседней концевой анодной пластиной и концевой катодной пластиной.Мембрана 3 отделяет анодную камеру, содержащую анодную пластину 1 и промежуточную прокладку 4, от катодной камеры, содержащей катодную пластину 2 и промежуточную прокладку 5,Элемент (см, фиг. 1) содержит вводную и катодную камеры, но необходимо отметить, что промышленные электролизеры содержат множество таких камер, обычно о 1 200 до 500 камер.Электролиэер может собираться вместе (для обеспечения теплового расширения) при помощи болтов Й пружин, Или гидравлических устройств, чтобы образовать фильтр- пресс.Отдельные составляющие элементы, образованные выше (и обсуждаемые детально ниже) объединяются в элементе (как показано на рисунке 2), чтобы ограничить камеры, которые обеспечивают соответственно вход для подачи рассола, выход для отработанного рассола и галогена; выход для щелока элемента и водорода й вход для йоды или щелочной воды, Размеры анодных (или катодных) камер определяются расстоянием между мембраной 3 и анодйой пла-: стиной 1 (или катодной пластиной 2) и поперечным сечением активного анода (или катода) областей анодной (или катодной) пластины,Анодная пластина 1 изготовляется в части пленкообразующего материала, предпочтительно титана. Она снабжается активной зоной анода в виде множества решеток 6, покрытых электрокаталитическим активным покрытием, например, смесью окиси рутения и двуокиси титана. Анодная пластина 1 имеет ныступающую часть 7 для подсоединения к источнику (не показан). электрического тока. Анодная пластина 1 имеет нижню 1 о часть каркаса 8, ограничивающую отверстие 9, размеры которого соответствуют поперечному сечени 1 о камеры для входа подаваемого рассола, и верхнюю. Промежуточные прокладки 4,5 изготов ляются изэластомерного материала, например, из натуральной или синтетической резины, Каждая из промежуточных прс 1 кладок 4,5 снабжается пятью отверстиями, размеры которых соответствуют практически 50 таким же размерам решетчатых зон анодных и катодййх пластин и размерам отверстий в анодных и катодйых пластинах,Промежуточная прокладка 4 снабжается вырезами 25 и 26 на лицевой части пла 55 стины, которые предназначаются длягибких гофрированных полос 27 и 28 соответствейно. Полосы 27 и 28 соответственно изготовляются из пленкообраэующего материала, например, титана или полимера, например, фторида йоливинилидона. Поло 5 10 15 20 25 30 35 40 часть каркаса 10, ограничивающую отверстие 11, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для отработанного рассола и галогена. Анодная пластина имеет также часть каркаса 12 из непроводящего материала, которая ограничивает отверстие 13, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для входа воды или щелочной воды, и часть каркаса 14 из непроводящего материала, которая ограничивает отверстие 15, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для щелока элемента и водорода. Части каркаса 12 и 14 обычно изготовляются из пластмассового материала, например, полипропилена,Катодная пластина 2 соответственно изготовляется из мягкой стали или железа, предпочтительно из мягкой стали. Она снабжается активной зоной катода в виде множества решеток 16, и выступающей частью 17 для отвода электрического тока. Катодная пластина 2 имеет нижнюю часть каркаса 18, ограничивающую отверстия 19; размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для входа воды или щелочной нЬды, и верхнюю часть каркаса 20, ограничивающую отверстие 21, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для щелока элемента и водорода,Катодная пластина 2 имеет также часть каркаса 22 из йепронодящего материала, которая ограничивает отверстие 23, размеры которого соответствуют поперечйому сечению камеры для отработанного рассола и галогена, и часть каркаса 24, которая ограничивает отверстие 25, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для входа рассола, Части каркаса 22 и 24 обычно изготовляются из пластмассового материала, например, полипропилена.сы 27 и 28 ограничивают каналы между камерами.Промежуточная прокладка 5 снабжается пазами, которые предназначены для гибких гофрированных полос соответственно.Полосы изготовляются из мягкой стали илиполимера, например, из фторида поливинилидона, Полосы ограничивают. каналы между камерами.Прокладки (не показаны), которые располагаются вблизи пластин, могут изготовляться из эластомерного материала,например натуральной или синтетическойрезины, и могут идентичными по наружным. размерам с промежуточными прокладками4 и 5, исключая то, что эти прокладки неснабжаются каналами.Электролизер снабжается входнымитрубопроводами для рассола и для воды илищелочной воды и выходными трубопроводами для отработанного рассола и галогенадля щелока и водорода,При работе рассол проходит из канала,ограниченного полосой 28 в промежуточнойпрокладке 4 в камеру анолита, а отработанный рассол и галоген проходят через каналы, ограниченные гофрированнымиполосами 27 в промежуточной прокладке 4.Входная вода или щелочная вода проходитиз канала, ограниченного гофрированнойполосой в промежуточной прокладке 5, вкамеру католита, а щелок элемента и водород проходят через каналы, ограниченныегофрированной полосой в промежуточнойпрокладке 5, в канал отвода. Каналы 12 соединяются со сборниками (нв показаны), изкоторых извлекаются галоген и водород.П р и м е р, Мембранный элемент всоответствии с изобретением снабжен одной титановой решетчатой анодной пластиной 1 (каждая толщина 0,75 мм), покрытойсмесью окиси рутения и двуокиси титана,одной катодной пластиной из мягкой стали2 (каждая толщиной 0,75 мм), и одной мембраной "КАНОМ" (перфторсульфоновой кислоты, мембрана изготовляется и продаетсяОо Роцит под товарным знаком "МАГОМ"толщиной 0,3 мм), Длина решеток 14, 12анодной и катодной пластин в напрэвленйипротекания тока составляла 15 см. Зазоранод(катод) между краями поверхностей ре 20ЗО4050 Формула изобретенияМонополярный фильтрпрессный электролизер для получения хлора и щелочи, включающий концевые плиты, между которыми размещень 1 чередующиеся гибкие анодные пластины с рабочей частью из пленкообразующего металла с электрокэталитическим покрытием и гибкие катодныепластины с металлической рабочей частью, катионаобменные мембраны, размещенные между анодными и катодными пластинамис образованием анодных и катодньх камер, о т л и ч э ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения конструкции, электролизерснабжен гибкими прокладочнь 1 ми пластинами из неэлектройроводного материала, расположенными между анодной пластиной и катионообменной мембраной и, между катодной пластиной и катионообменной мембраной, причеМ катодные и анодные пластиныснабжены с боковых сторон полосами из неэлектропроводного материала, ванодных, катодных и прокладочных пластинах выполнены на двух противоположных сторонах по два отверстия, одно в теле пластины, другое в полосе из неэлектропроводного материала или оба в полосе из неэлектропроводного материала, которые при сборке образуют четыре. электрическиизолированные полости, в каждой прокладочной пластине выполнены каналы, соединяющие полость с анодной или катодной камерами,щетки) составлял 2 мм, Расстояние между поверхностями мембраны в элементе этого типа, содержащим более одной мембраны, составляло 6 мм. Промежуточные проклад ки 4, 5 изготовлены из синтетической резины.Элемент снабжался рассолом хлориданатрия (300 глитр МаС) при расходе 5 л/ч и токе 500 А (соответствующем плотности 10 тока в 3,5 кА/м ), который проходил черезэлемент, Рабочее напряжение элемента было 4,0 В. Производимый хлор содержал 80- 85 мас.% С 12 и 6-8 мас,% 02. Получаемая гидроокись натрия содержала 20 мэс,% 15 ИаОН. Элемент работал с эффективностью, Палий рре акто Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Г 10 каз 3853 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Моеква, Ж, Раушская наб., 4/5