Электролизер

) Заявител 4) ЭЛЕКТРОЛИ Изобретение относится к аппаратуредля проведения электрохимических процессов и, в частности, может быть использовано в гидрометаллургической промышленности,Известны электролизеры, выполненные фв виде яшичных ванн с большим количеством электродов, располагаемых на расстоянии нескольких десятков миллиметровдруг от друга. Поскольку массопередача .в электрохимических процессах интенсифицируется при перемешивании электролита,а пр расположении электродов на близком расстоянии друг от друга установкав ваннах мешалок обычных типов не эффективна, для интенсификации массопередачи чаще всего используется циркуляцияэлектролита с помощью насосов, установ-ленных вне электролизера.Известен электролизер, снабженныйпульсатором, передающим импульс элек-тролиту, который сообщается с полостьюэлектролизера через отверстия перфорированной перегородки 1. Однако размытый при переходе сквозь перфорированную перегородку гидравлический импульс не обеспечивает интенсивного перемешивания электролита в междуэлектродном промежутке.Известен также электролизер, представляющий ящичную ванну с погруженными под уровень электролита электродами. Ванна имеет циркуляционный контур, включаюшнй коллекторы, расположенные в ванне, сообшенные с транспортирующим устройством, помещенным вне ванны. Коллекторы расположены вдоль стен ванны, перпендикулярно к плоскостям элетродов, и снабжены большим числом отверстийф 7,5-1,Х мм. При работе устройства электролит со скоростью 7-16 м/с поступает в ванну 2.Однако распространение потока электролита в виде большого количества рассредоточенных струй в узких щелевых каналах, какими являются межэлектродные пространства, интенсифицирует процесс массопереноса недостаточно, Кроме того, наличие перекачивающего насоса усложняет устройство и снижает его надежностьв эксплуатации, поскольку для электрохи-.мических производств характерна повышенная коррозия оборудования.5Цель изобретения - повышение производительности электролизера.Указанная цель достигается тем, чтов электролизере, включающем электролитическую ванну с электродами, заполнен Оную электролитом и циркуляционный конур, содержащий пульсатор, узел транспортировки и коллектор с отверстиями, размещенный под уровнем электролита, узел3транспортировки выполнен в. виде вертикалькой камеры, соединяющей пульсаторс коллектором, коллектор снабжен соплами, размещенными у краев электродов,причем. гидравлический диаметр сопласоставляет от 02 до 0,8 расстояния щмежду электродами, а расстояние междусоседними соплами одного межэлектродного промежутка не превышает тридцатигидравлических диаметров сопла,При подведении энергии на перемеши Звание в межэлектродное пространство через сопла предлагаемого устройства процесс массопереноса интенсифицируетсябольше, чем при подводе энергии черезбольшое число рассредоточенных по коллектору отверстий. При этом скоростиистечения электролита через сопла значительно меньше. Отсутствие движущихся частей в контакте с электролитом повышает надежность работы устройства,Высокая интенсификация процесса массопереноса в межэлектродном пространствеулучшает также качество осадков, получаемых при электрорафинировании и позволяет увеличить срок наращивания металла, что снижает трудозатраты на обслуживание электролизеров.На фиг. 1 изображен электролизер,продольный разрез; на фиг. 2 - вариантвыполнения электролизера с двумя кол 45лекторами, вид в плане; на фиг. 3 - вари ант исполнения электролизера с двумяузлами транспортировки, вид в плане; нафиг. 4-7 показаны поперечные разрезыэлектролизера с размещением сопел и50траектории спутных потоков.Электролизер (фиг. 1) состоит изванны 1 с электродами 2, погруженными под уровень электролита 3. Вертикальная камера 4 сообщается снизу сколлектором 5, снабженным соплами 6,выходные отверстия которых располагаются у нижнего края электродов и направлены в межэлектродное пространст 3во вдоль яоверхности электродов. В верхней части камера 4 сообщается трубопроводом 7 с пульсатором 8.На фиг, 2 показан вид сверху на вариант выполнения электролизера с двумяколлекторами 5, расположенными подэлектродами 2 и сообщенными с камерой 4 в ее нижней части. Сечения сопла6 могут иметь разную форму, так прималых межэлектродных расстояниях удобна форма сопла в виде овала.На фиг, 3 показан вид сверху на вариант. электролизера, снабженный двумякамерами 4, сообщенными между собойв нижней части коллектором 5 с соплами 6,На фиг. 4-7 показаны поперечные разрезы через межэлектродное пространствовариантов исполнения электролизера, которые отличаются различным расположением и ориентацией сопел в зависимости от соотношения размеров электродов. На этих же фигурах пунктиром показаны спутные потоки, которые генерируются пульсируюшими струями, истекающими из сопел.Электролизер работает следующим образом,Перед началом работы электролизер икамера 4, как сосуды сообщающиеся через сопла 6, заполняются электролитом3 до уровня, Включается пульсатор 8,который поочередно сообщает пространство над уровнем электролита в камере4 со штуцерами 9 и 10 подачи сжатоговоздуха и выхлопа. При поступлении сжатого воздуха через пульсатор и трубопровод 7 в камеру 4 уровень электролитав ней опускается в положение 11. Затемзолотник 12 пульсатора поворачиваетсяи сообщает пульсационную камеру со штуцером 10 выхлопа, в результате, когдадавление в камере 4 падает до атмосферного, уровень электролита в ней поднимается в положение 13. Таким образом,цикл повторяется с заданной частотойпульсации, которая определяется и регулируется числом оборотов золотника.На фиг, 3 показан другой вариант выполнения пульсатора, который представляет собой систему двух клапанов 14,например электромагнитных, котораяуправляется специальным устройством 1 5,и поочередно сообщает трубопровод 7 соштуцерами 9 и 10 подачи сжатого воздуха и выхлопа. Соотношение длительностисообщения камеры 4 со штуцерами 9 и10 в пределах цикла пульсации можетрегулироваться.5543 онструкци И оллект 10 отв. 6 5 мм Отношение 6 от рстия к расоянию межд Скорость прокачки чере отверстия - 16 м/с= 0,01,200 0 О Предлагаемоустройство: 5,5 6,8 30 50 1 сопло 6 20 мм Вертикальнаяполость сечением 7 см, отно шение О соплак расстоянию между электродами= 0,4 5 93При опускании уровня в камере 4 электролит по распределительному коллектору 5 поступает к соплам и истекает из них в межэлектроаное пространство в виде струй, направленных вдоль4 поверхности электродов, Размепы пульсационной камеры, распределительного коллектора и сопел, а также частот и продолжительности подачи сжатого воздуха в пульсационную камеру определя. ют скорость истечения струй.Указанные параметры выбираются таким образом, чтобы средняя скорость в соплах при истечении струй составляла 0,5-5 м/с. При этом в межэлектродном пространстве возникает гидродинамическая обстановка, обеспечивающая интенсификацию массопередачи с поверхности электрода на расстоянии 50 гидравлических диаметров сопла - в направлении истечения струй и до 30 гидравлических диаметров сопла - в направлении, перпендикулярном направлению истечения по обе стороны от сопла.Сравнительные испытания были провведены для двух моделей электролизера,выполненных по предлагаемому техническому решению и по известному 2).В обоих случаях модель состояла издвух электродов размером 1,0 х 1,0 м, 5 расположенных на расстоянии 50 мм другот друга, В модели известного электролизера коллектор имел 10 отверстий диаметром 5 мм, в которых насосом, прокачивающим электролит, создавалась еко рость 16 м/с, Коллектор электролизераимел 1 сопло диаметром 20 мм, расположенное, как показано на фиг. 6, и сообщенное с вертикальной камерой сечением 7 см , присоединенной к пневматическо 15 му пульсатору. Проводили, процесс электроосаждениямеди из электролита, содержащего 2 г/л меди и 0,2 Н серной кислоты. Методом О вольт-амперметрии определялся предельный ток к поверхности электрода в различных ее точках, который характеризует массопередачу Результаты испытаний приведены в-. таблице, 7 03884Из таблицы видно, что при частоте пульсации 3.Гц и скорости прокачки электролита через сопло со скоростью 1,5- 2 м/с предлагаемая конструкция позволяет получить предельный ток почти вдвое больший, чем. у известной конструкции, Это, в свою очередь, позволяет повысить нагрузки по току на единицу поверхности электрода, а следовательно, и производительность электролизера. 1 О Ф ор мула изобретения отличающийся тем,что,сцелью повышения производительности электролизера, узел транспортировки выполнен в виде вертикальной камеры, соединяющей пульсатор с коллектором, коллектор снабжен соплами, размещенными украев электродов, причем гидравлическийдиаметр сопла составляет от 0,2 до 0,8расстояния между электродами, а расстояние между соседними соплами одногомежэлектродного промежутка не превышает тридцати гидравлических диаметровсопла, Электролизер, включающий электролитическую ванну с электродами, заполненную электролитом, и циркуляционный контур, содержащий пульсатор, узел транспортировки и коллектор с отверстиями, размещенный под уровнем электролита,15 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР467764, кл. В 01 К 3/00, 1972. 2. Патент США М 3966567,кл. 204-165, опублик, 1974,12Реда Подпикомитета СССРи открытийРаушская наб.,аз 4162/32 Тираж 686 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, ное иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Составитель А. КостинКасарда Техред Е.Харитончик Корректор Н. Стец