Электролизер для электролиза под давлением Советский патент 1984 года по МПК C25B1/12 C25B9/00 C25B15/08 

00

f

со

4;: Изобретение относится к электрохимической промышленности, а именно к конструкциям электролизеров, используемых в электрохимических производствах водорода, кислорода, хлора и щелочей, а также может найти применение в области производства во дорода и кислорода в термоэлектрохимических комбинированных циклах разложения воды, например, для электролиза щелочных растворов йодида калия с получением йодата калия и водорода Известен электролизер непрерывного действия с проточным электролитом содержащий корпус с размещенными в нем биполярными электродами ,представляющими собой электрохимически актив ные пластины, по периметру.которых смонтирована рама из неэлектропроводящего материала, при этом впускной туннель корпуса имеет отверстия для подачи электролита под электродные пластины, а коллекторный туннель, являющийся общим для всех пластин, служащий для сбора вытекающего элект ролита, расположен под электродами, установленными в форме штабеля, причем плоскости всех электродных пластин параллельны направлению движения электролита через корпус С ЗНедостатками этого электролизера являются: сложность их монтажа и дамонтажа, что связано с использованием в качестве стыкообразующих прок ладок рамы эластичных материалов, ко торые при малых межэлектродных рас: СТОЯНИЯХ и большом количестве элект: родов трудно установить в нужном полох ении, а при использовании прокла.док из твердого материала наличие щелей между прокладками и электродами приводит к значительной утечке тока; сравнительно малый.срок службы а в, ряде случаев вообще невозможност применения, что связано с низкой кор розионной стойкостью в щелочных средах, широко используемых в прикладно электрохимии, в частности в данных конструкциях, анодных материалов: ме таллов , ОРТА (оксинорутениевотитановых анодов) и ряда других оксидов и карбидов металлов, рост удельных энергозатрат на получение целевых продуктов по мере работы электролизера; значительные потери напряжения в местах контактов при использовании в.таких конструкциях в качестве анод ного материала графита. Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к предлагаемому является электролизер для электролиза под давлением, включающий корпус цилиндрической формы, монополярные аноды из графита и катоды, коллекторы ввода и вывода продукт.а, фланцы, размещенные с торца корпуса 23, Данный электролизер обладает аналогичными недостатками как и вышеуказанная конструкция. Цель изобретения - упрощение монтажа электролизера и снижение энергозатрат. Поставленная цель достигается тем, что электролизер для электролиза под давлением, включающий корпус цилиндрической формы, монополярные аноды из графита и катоды, коллекторы ввода и вывода электролита, фланцы, размещенные с торца корпуса, снабжен электролизной камерой, цилиндрической формы, на внутренней поверхности корпуса выполнены Пазы для установки электролизной камеры, аноды выполнены в виде цилиндра с коническими концевыми частями и дисками, между которыми размещены катоды в виде полуколец, в торцовых частях корпуса выполнены отверстия с конической прокладкой, в которые вставлены конические части анода, при этом боковая поверхность электролизной камеры выполнена перфорированной и между корпусом и камерой размещены две горизонтальные перегородки, делящие пространство на две камеры, одна из которых служит коллектором ввода, а другая - коллектором вывода. . На фиг. 1 изображен предлагаемый электролизер, продольный разрез; на фиЪ. 2 - разрез А-А на фиг..1. Электролизер включает корпус 1 , с направляющими пазами 2, окруженный рубашкой теплообменника 3, электролизную камеру 4 с отверстиями перфорации 5 и наружныпи горизонтальными перегородками 6, графитовый анод 7 с дисками и коническими концевыми частями, снабженными токоподводящими стержнями .8 и шинами 9, полукольцевые и кольцевые катодные элементы 10 и 11, соединенные несущими токоподводящими шпильками 12, фланцы 13, 14 и 15, конические кольцевые прокладки 16, полукольцевые и кольцевые прокладки 17 и 18 П и Г-образных профилей, соответственно, прокладки 19, 20 и 21, пружины сжатия 22, вводные и выводные штуцеры 23 и 24, га 3оотводящие штуцеры 25. , Между дисками графитового анода размещены полукольцевые прокладки 17, а на его торцах - кольцевые прокладки 18, на которые установлены полукольцевые и ко 1ьцевые катодные элементы 10 и 11. Электродная сборка размещается в электролизной камере 4. Конические концевые части графитового анода уплотнены конусными кольцевыми прокладками 16 посредством фланцев 15 с использованием пружин сжатия 22. Наружные горизонтальные перегородки б установлены я уплотнены пос редством прокладок 21 в направляющих

пазах 2 корпуса 1, снабженного выводными штуцерами 24.

Уплотнение электролизной камеры 4 и корпуса 1 обеспечивается фланцами 13 и 14 через уплотняющие прокладки 19 и 20, причем фланцы 14 снабжены вводными для электролита штуцерами 23 и газоотводящими штуцерами 25.

По коллекторам ввода и вывода, образованным трубчатым корпусом электролизной камеры 4, корпусом 1, и горизонтальными перегородками б, через отверстия перфорации 5 элект- . ролит вводится и выводится в межэлектродное пространство параллельно электродным поверхностям.

В электролизере предусмотрена как естественная циркуляция за счет газлифта, так и принудительная циркуляция электролита. При этом образующийся при электролизе газ через отверстин перфорации 5, свободный объем коллектора и штуцера 25 отводится к потребителю.

В конструкции использовано надежное уплотнение графитовых боковых то коподводов при помощи фланцев и конусных кольцевых прокладок, обеспечи вающее условие самоориентации электродной сборки и создание осевой механической нагрузки на графитовый анод шдБющий максимальную механическую прочность в направлении оси. При это для устранения попадания анолита в

места контакта металлических проводников с графитом и для уплотнения мест прохода графитовых токоподвоftOB через боковые стенки электролизера, конические концевые части пропитываются различными связывающими материалами с последующей термообработкой и другими подобными способами, обеспечивающшли полную непроницаемость графитовых токоподводов анолитом.

Предлагаемая конструкция обеспечивает простоту монтажа электролизера, замену и регулировку его отдельных конструктивных элементов, включая полукольцевые катодкые элементы, создает условия проточной циркуляции электролита между дисками анода и катодными элементами, .подобные условиям циркуляции электролита через элементарные ячейки электролизеров фильтпрессного типа, отличается принципиально новой конструкцией электродной сборки мбнополярного типа с применением боковых токоподводов к графитовому электроду, что обеспечивает более равномерное распределение плотности тока на электродах, снижает потери напряжения в местах контактов токоподводов и электродньис элементов, увеличивает продолжительность тура работы электролизера и выход по току целевых продуктов.

ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включакхций корпус цилиндрической формы, монополярные аноды из графита и катоды, коллекторы ввода и вывода продукта, фланцы, размещенные с торца корпуса, отличающийся тем, что, с целью упрощения монтажа ;элёктролизера и снижения энергозатрат, злектролизер снабжен электролизной камерой цилиндрической формы, на внутренней поверхности корпуса выполнены пазы для установки электролизной камеры, аноды выполнены в виде цилиндра с коническими концевьми частями и дисками, между которыми размещены катоды в виде полуколец, в торцовых частях корпуса выполнены отверстия с конической прокладкой, в которые вставлены конические части анода, боковая поверхность электролизной камеры выполнена перфорированной и между корпусом и камерой размещены две горизонтальные перегородки, де, лящие пространство на две камеры, (Л одна из KOTOfxJx служит коллектором ввода, а другая - коллекторе вывода

S t 7 10 Tl

J л

fS

I I / / |

25 7

17

2

f2

10