Диафрагменный электролизер для получения хлора и щелочи

.оюзаяга":"-а и о т е на,";,у.р. Союз Советских Социалистических Республик/26 м заявки21 осудврственныи комитеСовета Министров СССРоо делам изобретенийи открытий 23) Приоритет43) Опубликовано,08 77 Бюллетень29 описания 12.09,77(45) Дата о иков н 72) Автор изобретен М, Камарьян 71) Заявитель РАГМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ХЛОРА И ШЕЛОЧИ ЛУЧЕН Изобретение применяемым д воров хлоридов чением хлора, щ но к биполярныго типа. ЕТОЙ ф двумя осится к устро электролиза вод твам, ых растс полу- имен- афрагщелочных металлов дочи и водорода, электролизерам д ыенно рамы ой, вэлеоробок,котортодные ты ных и к нод итовьц и аминой дру"овы,Внут илоля простра катоднь Известен электролизер для электролизаводных растворов хлористых солей щелочных металлов с диафрагмой и биполярнымиэлектродами гребенчатого типа с анодным 10полюсом из графитовых плит и катодным полюсоиз полых сетчатых и перфорированных металлических элементов, покрытыхдиаф рагм ой,Биполярные электроды со стороны катоднного полюса вмонтированы в коробообразнуюкамеру, герметично стыкованную по торцамс вертикальной несущей токораспределительной стенкой смежных биполярных электродов,образуя ряд замкнутых отсеков с пространством для электролита и газообразного хлора 1)Наиболее близким решением из известныхявляется диафрагменный хлорный электролизер биполярного типа, содержащий корпусв виде открытой сверху емкости прямоуголь-р мы с крышкой и размещенными в немонцевыми монополя рными электродами противоположной полярности, между которыми установлены биполярные электроды санодными и катодными элементами, закрепленными с противоположных сторон несущейтокораспределительной основы, По периме ру основы приварена полоса, образующая рамбиполярного электрода, вставляемую в верти кальные пазы стенки корпуса, К прикреплена катодная стенка, к свою очередь, прикреплены ка менты в виде сплющенных сетч На поверхность катодной сетки элементов нанесена диафрагма. люс электрода выполнен из граф закрепленчых параллельными ря гой стороны токораспределитель ренине полости катодных элемент ного электрода соединены с прост жду гокораспределительной основой ой сеткой и составляют катодное нство ячейки, служащее сборником х продуктов, Водород и электролитческая шелочь выводятся из него через отверстие в раме биполярного электрода.Концевые монополярные электроды имеют устройство, аналогичное соочъетствуюшему полюсу биполярного электролизаТокораспределительные основы биполярных электродов разделяют всю емкость на ряд отдельных ячеек-секций, Каждая секция являет" ся сам остоятельной. элок грохимическбй ячей- кой, включающей катодный и анодный полюсы со.,10 ответственнб от смежных биполярных электродов. Хлорное газовое пространство заключено между основами соседних электродов и корпусом, Иэ каждой ячейки продукты электролиза выводятся раздельно через штуцера в коллек 15 торы для хлора, щелочи и водорода. Также раздельно подают в каждую;ячейку питающий раствор хлорида щелочного металла.Монополярные электроды служат дця ввода электрического тока с противополож 20 ных тбрцов емкости соответственно.Рабочие поверхности анодных и катодных элементов известных биполярных электродов расположены вертикально 2 .25Недостатками указанного электролизера являются невысокая единичная мощность и повышенный расход электроэнергии. Увели чение его размеров, в вместес тем периметра уплотнения крышек корпуса герметиФ 30 эируюших хлорное пространство, а также периметра уплотнения устройства для вывода катодных продуктов электролиза (щелочи и водорода) усложняет конструкцию электролизера и практически исключает воз можность достижения необходимой плотности стыков между элементами электролизера,Известный биполярный электролизер работает при значительном межэлектродном расстоянии и может развиваться преимушест венно за счет нарашивания длины его токорвспределительной основы и соответственно увеличения числа катодны:; и анодных элементов, прикрепленных к ней, Вместе с тем развитие и длину биполярного электрода при 45 водит к его значительному утяжелению, что усложняет ч онтаж и дем онтвж электролизера с применением тяжелого подъемно-транспорт, ного оборудования при необходимости собгподения заданной точности установки электро 50 дов с определенным межэлектродным расстоянием.Целью настояшего изобретения является повышениеединичной мошности электролизерв и уменьшение расхода электроэнергии,Указанная цель достигается тем, что катодные элементы выполнены с внутренней полостью, сужавшейся снизу вверх, и снабБО жены ребрами из неэлектропроводного материала, закрепленными на внешней верхней стороне элементов и служащими для фиксации межэлектродного расстояния, а анодные элементы выполнены в виде одной или нескольких перфорированных пластин с плоской или криволинейной поверхностью, закрепленных на токоподводе, жестко связанном с токораспре. делительной плитой, и образующих с ним полость, расширяющуюся снизу вверх.Анодный элемент может быть закреплен на токоподводе через гибкий токопровод.Токораспределительная плита может быть выполнена сборной из отдельных блоков.На фиг. 1 изображен предлагаемый биполярный электрод, общий вид; на фиг. 2 катодные элементы; на фиг, 3 - 8 - анодные элементь 1; на фиг. 9 - 14 - совмещенные катодные и анодные элементы.,Биполярный электрод включает в себя несущую токорасн основу 1, сборник 2 катодных продуктов, катодный полюс 3, анодный полюс 4, анодный токоподводдержатель 5, устройство 6 для вывода ка,тодных продуктов электролиза.Токораспределительная основа 1 электродаможет быть выполнена биметаллической (сталь-титан, алюминий-титан, медь-титан и т. д.) или из трех металлов (например, сталь-медь-титан). Возможно использование плиты из стали, зашишенной любыми известными материалами (гуммировка, футеровка и т.д.).Сборник катодных продуктов образован . поверхностью основы и внутренней поверхностью катодного полюса и представляет .собой замкнутую полость, в которой собираются катодные продукты в процессе электролиза. Катодный полюс 3 состоит из комплекта кагодных элементов 7 и 8, расположенных в определенном порядке с одной стороны основы 1, Катодные элементы могут быть выполнены из металлической сетки (элемент 7) или из перфорированноголиста (элемент 8) в виде полых коробок переменного сечения, имеюших в вертикальном се чении форму трапеции, треугольника или сферы с внутренней полостью, сужающейся снизу вверх, Катодные элементы электрически и механически прикреплены к основе 1 любым известным способом,Анодный полюс 4 образован из комплекта внодных элементов 9, в определечном порядке расположенных с противоположной квтодному полюсу 3 стороны основы 1.Анодные элементы 9 включают в себя токоподвод-держвтель 5 и рабочие элементы5677 1 10, которые крепятся непосредственно к токоподводу 5 или через штангу 11,Рабочий алемент 10 выполнен вформе полого, открытого сверху клина с перфорированными наклонными стенками - полуэлементами, расходящимися под определенным угломснизу вверх по обе стороны от токоподвода-держателя 5. Рабочий элемент 10 может быть выполнен из титанового листа, титановой сетки, титановых прутков любой 1 оформы, покрытых активной массой,Полуэлементы могут быть выполненыцельными из,нескольких частей по высоте,сомкнутыми и вершине угла или разомкнутыми снизу, Соединение полуалементов в 15нижней части может иметь любую криволинейную форму, Сами анодные алементы так-,же могут быть выполнены с криволинейнойповерхностью.Рабочие алементы 10 непосредственно, роприкреплены к гокоподводу-держателю 5, который служит для подвода тока к нолуалементами фиксации их в заданном положении. В сваюочередь, токоподвод-держатель 5 механически прикреплен к основе 1. Крепление рабочих элементов к токоподводу-держателюобеспечивает им способность изменять своепространственное положение при внешнемвоздействии, г.е. угол наклона. В целяхповышения равномерности питания током 30рабочих элементов 10 к разным точкамповерхности их полуэлементов свнутренней.стороны могут быть прикреплены гибкиетокоподводы, отходящие от токоподвода "дер"жателя 5. 35 фиксирующее устройство 12 может быть выполнено в виде хомута Ч -образной формы из неэлектропроводного материала, стойкого к хлору (стеклопластик, текстолит, всбоцемент и т.д.) и плотно установленного на верхнем торце квтодного элемента.При установке анодных элементов между катоднь 9 ми элементами фиксирующее устройсяво 12 при неточной сборке или изготовле нни деформирует нужным образом анодные элементы и направпяет их в требуемое положение. Деформации эти находятся в предепвх пружинис тости рабочих лолуэлемецтов.Предложенный электролизер позволяет 50 увеличить линейный ток до 200-250 кА и выше и обеспечить суммарную нагрузку на электролизер до 7000-7500 кА, конструкция и форма катодныУ и анодных элементов и направление наклона их рабочей поверхности обеспечивают независимость газонаполнення межполюсного (межэлектродцого) пространства от высоты биполярного электродв. Это обеспечивается за счет быстрого и организованного удаления пузырьков хлора с 60 поверхности анодных элементов, на которыхгаз выделяется, и вывода его во внутреннеепространство внодных элементов с последующим направлением в газовое пространство алектролизеро. Такой эффект достигается сочетанием подъемной силы пузырьковхлора с направлением уклона анодной поверхности, ступенчатой перфорацией анодных элементов н постепенно расширяющейся,снизу вверх и открытой сверху внутреннейполостью анодных алементов, свободно сообщающейся с хлорным газовым пространством электролизера, благодаря чему биполярные электр сдыМогут быть выполнены гораздо большей высоты, например, М 50-75% выше, чем известные биполярные электроды. Предлагаемый электролнзер обеспечивает равномерность межполюсного расстояния по всей поверхности алектродов и .минимальную газонаполненность электролита в межалектродном пространстве, что позволяет улучшить межполюсное расстояние на 40-50% против обычного со знвчигельным снижением рабочего напряжения - . расход электроэнергии снижается на 140-150 квт чвс нв 1 т хлора,Выполнение как монополярного, твк и биполярного электродов предложенной конструкции с токораспределительной плитойсостоящей из отдельных блоков, обеспечивает уве личение длиры электродов без ухудшения условий их изгЬтовления, монтажа и демонтажа и рабочих характеристик,формула изобретения 1, Днафрагменный электролизер для получения хлора и щелочи, включающий емкость с размещенными в ней моцополярными электродами н расположенными между ними биполярными электродами, содержащими токораспределительную плиту с прикрепленными к ней с взаимно:противоположных сторон катодными элементами, выполненными в виде сетчатых коробок, и анодными элементами, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения единичной мощности зпектролнзерв и уменьшения расхода электроэнергии, квтодцые элементы выполнены с внутренней полостью, сужающейся снизу вверх, и снабжены ребрами из неэлектропроводцого материала, закрепленными на внешней верхней стороне элементов и служащими для фиксации межэлектродного расстояния, в .анодцые элементы выполнены в виде одной илннескольких перфорированных пластин с плосой или криволинейной поверхностью, закрепленных на токоподводе, жестко связанномс токораспределительной плитой, и образующих с ним полость, расширяющуюся снизувверх. 2. Электролизер по и, 1, о т л и ч а ю,щ и й с я тем, что анодный алемент закреплен на токоподводе черее гибкий токопровод, 10 3. Электролизер по пп. 1 и 2л и ч а ю щ и й с я тем, что токораспределительная плита выполнена сборной изотдельных блоков,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 292383, М.кл. В 01 К 1/00, 16.02,63,2. Патент Японии М 5, кл. 15 Р 212.121, опубл. в 1951 г.567771 Уиг оставитель ф а Техред 3,Львович анта Ко ор С, Шекм.ао актор Л. Жаворон одписноеСовета и о я н иал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Уиг. 7 Р70 696/20 Тираж 646ЦНИИПИ Государственного комитетапо делам, изобретений113035, Москва, Ж, Раушск Министр овкргтий