Электролизер для получения хлора и щелочи

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 25 В 9/О ГЯдИ 3 Ц ИЗО Т ПАТЕНТУ 5/23813480 90. Бюл, Ф 5Касеи Когио Каб и Есида и оеси Мацуока 7.729 (088,8) Франции 11 217 3/00, опублик,73,3.11.7 ОЛУЧЕН желез н10, жел о же" н счетна ектролизер,афик, показыуммарной в ающидлин ап я оит и катионо, катод аноденки оящей иполярноз титаноребра й пласра 9 из стин итанов 8, ре ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТПРИ ГКНТ СССР(54) ЭЛЕКТРОЛИЭЕР ДЛЯРА И ЩЕЛОЧИ Изобретение относится к констру и электролизеров, используемы ектролиза",. и хлоридов щелочнь таллов с получением хлора и щ Целью изобретения является с е расхода электроэнергии за еньшения падения напряжения мбране. На фиг.1 изображен эл д сбоку; на фиг.2 - гр й взаимоотношение с ы отверстий и падения н ря юЭл ек тр олиз ер со собменной мембраны 13, разделительной сго электрода 4, сосвой пластины 5 и пл7, выполненного изтины, анодной камерь(57) Изобретение относится к конструкциям электролизеров и позволяетснизить расход электроэнергии, Предлагаемый электролизер включает корпус, анод и катод, разделенныекатионообменной мембраной, В анодевыполнены отверстия, суммарная длина окружностей которых на сторонеанода, обращенной к катионообменноймембране относится к площади анодас той же самой стороны как 3-19,93м/дм , а соотношение площади отверстий на его части, противоположнойкатионообмениой мембране, и общейплощади той же самой части составляет 10,1-69,87 2 ил., 2 табл. ой пластины, катодной камерыезной рамы 11, футерованной титановой пластиной 12, патрубков для подачи анолита 13, для вывода анолита 14,для ввода католита 15 и для вывода католита 16.В аноде электролизера выполнены отверстия, причем суммарная длина окружностей на стороне анода, обращенной к катионообменной мембране, относится к площади поверхности той же стороны, анода как 3-19,93 м/дм а площадь отверстий ка поверхности анода обращенной к катионообменной мембране, к общей площади той же поверхности составляет 10,1-69,87, Во время измерения электролитического напряжения ячейки измерение падения напряжения в каждой части электролитической ячейки может быть сделано с помощью ка 1542419пилляра Луггина, Потенциал перфорированной анодной пластины точно такой же, как у пористого металлического анода, следовательно, разница нап 5 . ряжения электролитической ячейки возникает только благодаря разнице падения напряжения на катионообменной мембране.Когда общая периферическая длина отверстий увеличивается, бдение напряжения на катионообменной мембране уменьшается, Когда общая периферическая длина отверстий перфорирован 2 ной анодной пластины равна 3 м/дм или более, падение напряжения на ка". тионообменной мембране, когда используют перфорированную анодную пластину, становится меньше, чем когда используют пористый металлический анод.Когда общая периферическая длина отверстий перфорированной анодной пластины равна 4 м/дм или более., даже если общая периферическая длина отверстий увеличивается, па 4 ение напряжения на катионообменной мембране почти не меняется, но наблюдается слабое уменьшение падения напряжения, Однако в этом случае по сравнению с падением напряжения на катионообменной мембране, когда используют пористый металлический анод, падение напряжения на катионообменной мембране при использовании перфорированной анодной пластины уменьшается при использовании перфорированной пластины с разницей порядка 0,15-0,2 В. Распределение тока в катионообменной мембране становится равномерным и, следовательно, падение напряжения на 40 катионообменной мембране уменьшается, в результате чего снижается электролитическое напряжение ячейки.Для проведения процесса электролиза готовят перфорированную анодную 45 пластину следующим образом.Штампуют титановую пластину 10 см 10 см толщиной 1,0 мм; получая перфорированную пластину, в которой круглые отверстия диаметром 2 мм расположены под углом 60 с шагом0 50 3,0 мм. Обезжиривают перфорированную пластину коммерчески доступным полировальным порошком, затем погружают ее в воднйй 20 Х-ный по весу раствор серной кислоты при 85 С на 3 ч для 55 загрубления поверхности перфорированной пластины, Затем наносят раствор треххлористого рутения, имеющий содержание рутения 40 г/л, который приготовлен растворением треххлористого рутения в 10 -ном водномрастворе соляной кислоты, на переднюю поверхность и поверхность внутренних стенок отверстий перфорированной пластины с помощью кисти, а затем обжигают при 450 С в,течение5 мин на воздухе. Такое покрытие иоперацию обжига повторяют семь раз.На заднюю поверхность не наносят никакого покрытия. Толщина покрытияна передней поверхности и поверхностях внутренних стенок отверстий перфорированной пластины составляет примерно 1,9 мкм, Операции нанесенияи обжига повторяют пять раз, В первой двухразовой операции покрываютвсю поверхность перфорированной пластины, тогда как в следующей трехкратной операции покрывают только переднюю поверхность и поверхности внутренних стенок отверстий перфорированной пластины, Толщина покрытия напередней поверхности и внутреннихповерхностях стенок отверстий равнапримерно 1,6 мкм, тогда как толщинапокрытия на задней поверхности составляет примерно 0,6 микрона. Общееколичество покрытия является одинаковым и составляет примерно 190 мг.Когда покрытие не наносят на заднююповерхность, протирают марлей, пропитанной четыреххлористым углеродом,содержащим 1 мас.И рапсового масла,растворенного в нем, а затем наносят покрытие на переднюю поверхностьи поверхности внутренних стенок отверстий. Наконец покрытую перфорированную пластину подвергают термообоработке при 500 С в течение 3 ч навоздухе,Готовят катионообменную мембрану,Сополимеризуют тетрафторэтилен иперфтор,6-диокси-метил-октенсульфонилфторид в 1,1,2-трихлор,2,2-трифторэтане, используя в качествеинициатора полимеризации перекисьперфторпропионила, получают первыйполимер, имеющий эквивалентный вес1350, и второй полимер, имеющийэквивалентный вес 1500, Эти эквивалентные веса измеряют путем промывки части каждого из полимеров водой,а затем его омылением с последущимтитрованием, Проводят горячее формование первого полимера и второго полимера, получая двухслойный слоистыйТаким образом, предлагаемый электролизер позволяет вести процесс при 20 меньшем расходе электроэнергии,ДиаметротверстияХ, шаг,мммм Электро- литичесПадениенапрякенияу катно -нообненной мембраны, 8 Доля пло - щади отверстий,Т Отношениеобщей длиТип анода ны окружности отверстий к площади, м/дме кое напрякение, в Отверстияразмещенызигзагом 787 В,54,5725 кз121609131,Эк 1,6О 5 О 960,510051,Э под углом60 3,95 4,00 4,00 Э,85 3,82 Э,В 1 3,80 3,80 3,82 3,84 171,гг 1,22 1,07 1,О 4 1,ОЗ 1,02 1,ог 1,О 4 1,06 69 62 37 63 51 43 60 25 23 1 З 4,О 3,5 з,з 1 О,1 17,О 19,3 18,4 197 18,1 1 О,7 То меи5 15424материал, в котором первый полимеримеет толщину 35 мкм, а второй поли-мер имеет толщину 100 мкм, Соединяютсо слоистым материалом ткань ТеФлонсо стороны второго полимера по вакуумному методу для слоистых материалов,затем слоистый материал омыляют, получая катионообменную мембрану с сульфогруппами. Поверхность, только первого полимера мембраны подвергаютвосстановительной обработке дпя превращения сульФогрупп в карбоксильныегруппы.Злектролитическая ячейка имеетплощадь прохождения тока 1 О смк 10 см,Рамка анодной камеры изготовлена изтитана, тогда как рамка для катоднойкамеры - из нержавеющей стали. Позади анода и катода, которые находятсяодин против другого, соответственно,предусмотрены 3 см пространства.В электролитической ячейке катионообменную мембрану располагают таким образом, чтобы первый полимер находился со стороны катода. В аноднуюкамеру подают 3 н.водный раствор хлористого натрия, имеющий рН 2, в товремя как в катодную камеру подают5 н, водный раствор гидроокиси натрия. 30В это же время, поддерживая внутреннее давление в катодной камере науровне на 1 м (имея в виду высотуводяного столба выше, чем в аноднбйкамере), проводят электролиз приплотности тока 50 А/дм и при 90 С.35Электролиз проводят стабильно приэлектролитическом. напряжении 3,88-.3,92 и в электролитичееком напряжении 3,85-3,90 В соответственно,Через 15 мес после начала электролиза и через 16 мес после начала электролиза электролитическое напряжетние начинает расти, в это же времяанодные потенциалы также начинаютувеличиваться, т.е. указанные интервалы времени являются сроками службы анодов. В табл. приведены данные по падению напряжения в катионообменной мембране при работе предлагаемого электролизера в зависимости от размера отверстий, а в табл,2 - разница падения напряжения на мембране между известным и предлагаемым электролизером в зависимости от размера отверстий. Формула изобретения Электролизер для получения хлора и щелочи путем электролиза раствора хлориданатрия, включающий корпус, анод с анодно-активным покрытием и катод, разделенные катионообменной мембраной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии за счет уменьшения падения напряжения на мембране, в аноде выполнены отверстия, суммарная длина окружностей которых на стороне анода, обращенной к катионообменной мембране, относится к площади анода с той же самой стороны как 3-19,93 м/дм , а соотношение площади отверстий анода на его части, противоположной катионообменной мембране, и общей площади той же самой части, составляет с 10,1 до 69,87,Таблица154249 Таблица 2 Падение напряже-, ния ка- тионообменной мембраны,В Общаядлинаокружностей,мдм Толщинаанода,Шаг,Диаметр отверстия,мм Отношение отпод уго лом 60Тип анода Отверстияразмещены, 005 Составитель О, ЗобнинРедактор И. Иулла Техред Л.Олийнык Корректор Т. Малец аказ 29 одлисно КНТ СССР звадственно в издательск комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 2 Тираж 539 сударственного комитет113035, Москва) по изобретейия