Электролизер

Сеез Сфаетснна Сецналнстнчесннз Респубпнн(51) М. Хл 3 В 9/О 32) 2409.7333) Великобритания 23) Приорит3 ) 44682/7 исуааретвениыи к СССР ио лелам иаобрет и открытий) УДК 661.418. (088. 8) Опубликовано 1504.79. Бюллетень % 14 Дата Опубликования Описания 10479 Иностранцыан Брайэн Эмелей и Фредерик С (Великобритания) 72) Авторы изобретенн Иностранная ФирмаИмпериал Кемикал Индастриз Лимитед (Великобритания) тель ЛЕКУРОЛИЗЕР Изобретение относится к конструк циям диафрагменных электролизеров, используемых для получения хлора и щелочи электролизом растворов хлоридов щелочных металлов.Известен электролизер для электролиза растворов хлоридов щелочных металлов, содержащий корпус, катод с токоподводящей опорной деталью и ра бочими элементами, диафрагму и анод с токоподводящей опорной деталью и рабочими элементами. Рабочие элементы анода выполнены в виде сплошных нли перфорированных листов иэ плеикообразующего металла, покрытых анод- но активным материалом. Листы анода расположены параллельно поверхности рабочих элементов катода 1). Недо" статком этого электролизера является значительное напряжение, что приводит к большому расходу электроэнергии.Известен также электролизер для электролиза растворов хлоридов щелочных металлов, содержащий корпус, катод с токоподводящей опорной деталью и рабочими элементами, прикрепленными к токоподводящей опорной детали, диафрагму и анод, содержащий паРаллельно расположенные пластины из пленкообразующего металла, покрытые анодно активным материалом, прикрепленные к токоподводящей опорнойдетали и обращенные к катоду узкой ф кромкой. Пластины анода расположеныгоризонтально 2). Недостатками этого электролизера также являются высокое напряжение и значительный расход электроэнергии, особенно "ри высоких плотностяк тока, когда наблю"дается большое газообразование.Целью изобретенияявляется снижение напряжения на электролизереУказанная цель достигается тем, ф что в электролнзере для электролизарастворов хлоридов щелочных металловсодержащем катод с токоподводящейопорной деталью и рабочими элементами, прикрепленными к токоподводящей ф опорной детали, диафрагму и анод,содержащий параллельно расположенныепластины из пленкообразующего металла, покрытые анодно активным материалом, прикрепленные к токоподводящей опорной детали и обращенные ккатоду узкой кромкой, пластины,анодарасположены вертикально.Целесообразно пластины анодаснабдить перемычками, соединяющимиих попарно, а токоподводящую опорнуюдеталь анода выполнить в виде листас отверстиями.На фиг. 1 изображен предложенныйэлектролизер в изометрии; на Фиг. 2анод в изометрии; на фиг. 3 - детальанода в изометрии; на Фиг. 4 - схемаэлектролизера, изображенного на 5фиг. 1, с показом циркуляции анолита;на Фиг. 5 - другой вариант выполне"ния анода, в изометрии 1 на фиг. 6схема электролизера с анодом, показанным на Фиг.5 на фиг.7 - электро- )Олизер с измененной конструкцией катода, в изометрии; на фиг. 8 - вариант выполнения электролизера, визометрии; на фиг. 9 - схема электролизера, изображенного на Фчг. 8; )5на Фиг. 10 - анодный комплект электролизера в изометрии; на фиг, 11 - дру"гой вариант выполнения анодного комплекта, в изометрии,Электролизер содержит анод 1 ка 20тод 2, диафрагму 3, анодный отсек 4,катодный отсек 5, концевые плиты 6и 7 и прокладку 8.Анод 1 имеет токоподводящую опорную деталь 9 (Фиг. 2), представляющуюсобой титановый лист. К опорной дЕтали 9 приварены пластины 10 из титана, покрытые.анодно активным материалом, например двуокисью рутенияи двуокисью титана, Пластины 10 анода могут быть соединены попарно пе- З)ремычками 11 и 12 (Фиг. 3). Перемычки 11 служат для приваривания пластин к титановому листу, а перемычки12 обеспечивают жесткость конструкции. Титановый лист 9 имеет прорези 13 и 14, расположенные выше и ниже пластин 10, и выступы 15 с отверстиями 16 для крепления опорной детали 9 к токопроводу.Катод 2 имеет токопроводящую опор ную деталь 17, прЕдставляющую собойстальной лист с отверстиями, к кото"рому прикреплен рабочий элемент 18катода, представляющий собой стальную сетку.Диафрагма 3 выполняется из поли 45тетрафторэтилена или другого подходящего материала и закрепляется накатоде 2,Прокладка 8 определяет зазор анодкатод.50Анодный отсек 4 представляет собой камеру, ограниченную рамкой,например, из полипропилена, и имеющую штуцера 19 - для выхода хлораи анолита, 20-для спуска анолита и 5521-для ввода свежегО и рециркулирующего анолита. Катодный отсек 5 представляет собой камеру, ограниченную рамкой, 60 например, из полипропилена, и имеющую штуцера: 22-для выхода водорода и 23-для выхода щелочи. При монтаже электролизера все описанные элементы стягиваются в единую конструкцию и закрываются с двух сторон концевы 758 4ми пластинами б и 7. Электролизерв собранном виде снабжается сепаратором 24 (фиг, 4), соединенным через штуцера 19 и 21 с анодным отсеком 4. Сепаратор имеет штуцера: 25-для выхода хлора и 26-для ввода свежего питающего рассола.Анод на фиг. 5 имеет опорную токоподводящую деталь 9, выполненную из листа пленкообразующего металла, например титана, снабженного отверстием и ребрами 27. Пластины 10 прикреплены к листу титана 9 таким образом, что отверстие в листе располагается в пределах высоты пластин10.На фиг. б схематически показан электролизер, аналогичный показанному на фиг, 1, нс с использованиеманода, изображенного на фиг. 5.В электролизере на Фиг. 7 все зле" менты аналогичны электролизеру на фиг. 1, но рабочие элементы 18 катода 2 выполнены в виде стальных пластин, аналогичных по конструкциипластинам 10 анода.Электролизер на фиг, 8 имеет корпус-катод 28, содержащий две крайние катодные пластины 29, 30 и центральную катодную пластину 31, выполненные из стали. Анодный комплект 32 имеет два анода. Каждый анод содержит пластины 10, закрепленные по обестороны токоподводящей опорной детали 9. Корпус-катод 28 и анодный комплект 32 соединяются посредствомфланцев 33 и 34, между которыми вставляют резиновые прокладки 35. Электролизер имеет поддон 36 со штуцером 37 для выхода щелочи, присоединяемыйк корпусу-катоду 28 через уплотнительную прокладку 38. Сверху электролизер закрыт крышкой 39 со штуцерами 40 для выхода хлора и 41 для подачй свежего рассола. Крышка 39 присоединяется к корпусу 28 через прокладку42. Штуцер 43 служит для вывода водорода.Асбестовая диафрагма 44 (Фиг. 9)расположена на катодных пластинах29, 30, 31 и в то же время вблизианодных пластин 10.Возможен вариант, когда аноды,каждый из которых включает токоподводящую опорную деталь 9 и пластины 10, соединены попарно планкой 45. Каждая такая пара анодов крепится к основной базовой титановой плите 46 через титановый стержень 47, в свою очередь приваренный к титановому стержню 48, нижний конец которого приварен к базовой плите 46 (фиг.10).Закрепленные таким образом аноды образуют анодный комплект. В электролизере анодный комплект устанавливается таким образом, что катоды с диафрагмой располагаются между каждой парой анодов, и аноды в электролизере обращены к катоду узкими кромкамипластин 10.5 6Кроме того, опорная токоподводящая деталь 9 может быть выполненав виде двух титановых планок 49 и 50,скрепляющих пластины 10 анода сверхуи снизу (фиг. 11), При этом нижняяпланка анода может быть приваренак основной базовой плите 46.При работе электролизера свежийрассол через штуцер 26 поступает всепаратор 24 и далее через штуцер 21 в анодный отсек 4 электролизера(фиг. 4 и 6). Из анодного отсекаэлектролит поступает в пространствомежду анодом и катодом, где происходит собственно процесс электролиза.Образующаяся щелочь выводится из катодного отсека через штуцер 23, аводород - через штуцер 22.Движение анолита в анодном отсекезависит от конструкции анода.В электролизере на фиг. 4, в котором используется анод, изображенный на фиг. 1, анолит поступает впространство между анодом и катодомчерез прорезь 14, насыщенный образо"вавшимся хлором идет вверх и черезпрорезь 13 попадает в верхнюю частьанодного отсека. Отсюда часть анолитас хлором идет в сепаратор 24, а частьвозвращается и через прорезь 14вновь поступает в пространство междуанодом и катодом. В сепараторе 24происходит разделение хлора и анолитаХлор выводится из сепаратора 24 черезштуцер 25, а анолит, вместе со свежим рассолом, поступающим в сепараторчерез штуцер 26, поступает через штуцер 21 в анодный отсек.Таким образом в этом случае происходит двойная циркуляция анолита.В электролизере на фиг. 6 анолитпоступает в пространство между анодом и катодом через отверстие в опорной токонодводящей плите 9 и зазорымежду пластинами 10. В этом случаепроисходит только циркуляция анолитачерез сепаратор,577586В электролнзерах на фиг. 8 и 9благодаря примененной конструкЦиианода наблюдается значительная внутренняя циркуляция анолита,Как показали экспериментальныеданные, предлагаемый электролиэер,даже работая при высоких плотностяхтока (20 А/дФ), имеет напряжение2,70 В, в то время как известныйэлектролнзер работая при плотноститока 15 А/дм имеет напряжение 312 В.при этом выход по току в предлагавмом электролиэере составляет 96-97.,1 ОФормула изобретения1. Электролизер для электролизарастворов хлоридов щелочных металлов, содержащий катод с токоподводящей опорной деталью и рабочими элемен.тами, прикрепленными к токоподводящей опорной детали, диафрагму и анод, :.Осодержащий параллельно расположенныепластины из пленкообразующего металла, покрытые анодно активным материалом, прикрепленные к токоподводящей опорной детали и обращенные к катоду уэкой кромкой, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения напряжения, пластины анода расположены вертикально.2Электролизер по п,1, .о т л и-.ч а ю щ и й с я тем, что пластиныанода снабжены перемычками, соединяющими их попарно.3. Электролизер по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что токоподво- % дящая опорная деталь анода выполненав виде листа с отверстиями.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе40 1. Патент США 9359 1483,кл, 204-252,06.07.712Заявка ФРГ 92059868, кл.12 Ь 2,24.06.7165775 6 оставитель А,Гусев-Донскойехред О.Андрейко Корректор И.Муск ктор Е.Хорина каз 1661/6 Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 Тираж 719ЦНИИПИ Государственного копо делам изобретений и о13035, Москва, Ж, Рауш Подписноемитета СССРкрытийкая наб., д.4/