Диафрагменный электролизер для получения хлора и каустической соды Советский патент 1989 года по МПК C25B1/46 C25B9/08 

Изобретение относится к электрохимическому получению хлора и гидрокси- дов щелочных металлов диафрагменным методом.

Цель изобрете1шя - снижение расхода электроэнергии.

Электролизер состоит из корпуса 1, крьшки 2, сетчатого катода 3, окисно- рутениевых анодов 4, фильтрующей диафрагмы 5, дополнительной тканевой диафрагмы 6, сетки из неэлектропроводного материала 7, штуцеров для подачи рассола 8, отвода хлора 9, отвода водорода 10 и регулятора 11 уровня ка- толита.

Сетчатый катод 3 смонтирован не- посредствейно на корпусе электролизера 1 и представляет собой несколько гребенок катодных пальцев в виде плоских полых карманов из стальной проволочной сетки, натянутой на металлический каркас.

Внутри катодных пальцев находится свободное пространство для католита и водорода. На катодную сетку насасывается пористая асбестовая диафрагма 5.

Минусовая шина подсоединена к корпусу электролизера. Ток по корпусу электролизера и пруткам каркаса подведен к стальной катодной сетке, пространства всех катодных пальцев соединены меааду собой и образуют общее катодное пространство.

Оксидно-рутениевые титановые аноды 4 состоят из основного татанового листа и выносных сетчатых или перфорированных электродов, которые при помощи токопередающих элементов прикреплены на нем. На анод монтируется тканевая диафрагма 6 из полипропиленовой ткани.I

Тканевая диафрагма 6 обтягивает рабочие поверхности анода 4 и с rto

мощью пннгов закреплена на его боковой стороне, перпе1щикуляр11ой рабо- чей. Для улучшения крепления под винты подложены титановые ща1)бы. Диафрама 6 установлена таким образом, чтоб площадь незакрытой диафрагмой рабоче поверхности выносного анода 4 составляла 0,01-0,05-ю часть площади рабочей поверхности выносного анода 4, которую тканевая диафрагма 6 закрывает. Незакрытая диафрагмой 6 часть ано;;ной поверхности должна находитьс в нижней части электрода.

Оксидно-рутениевые титановые анод

4с диафрагмами 6 присоединены к гребенкам, приваренным к титановому днищу. Плюсовая Ш1на присоединяегся к днищу электролизера. Анодный и катодный блоки смонтированы таким образом чтобы каждьш анод 4 с закрепленной н нем тканевой диафрагмой 6 находился между двумя соседними катодными пальцами 3.

В пространство между фильтрующей

5и дополнительной 6 диафрагмами вставлена сетка из неэлектропроводно го, например полимерного материала 7 примерно такого плетения, как катодная сетка. Высота этой сетки 7 равна высоте дополнительной диг фрагмы 6. В верхней части сетка 7 закреплена на допо/шительной диафрагме 6 титановой проволокой.

Электролизер работает следую1цим образом.

Через штуцер 8 в ....ектролизер под ется подогретый очищенный рассол с концентрацией NaCl 300-310 г/л. Уровень рассола в анодном пространстве должен быть не менее, чем на 50 мм выше верхней части катодных пальцев 3. Через фильтрук1 :;ую асбестовую диафрагму 5 рассол попадает в катодное пространство. Урове1 ь като.лита регулируется регулятором 11 уровня. Разность уровней анолита и каголига в начале электролиза должна быть 80- 100 мм, а затем регулируется в зависимости от протекаемости фильтрующей диафрагмы 5.

При электролизе на кагоде протекает реакция

+ 2е + 20Н

и образующийсп иодород отводится через штуцер 10, а 1;атолит, содержащий ЫаОН, отподится MUJILVJ рет улятор 11 уровня.

На аноде протекает основная реак2С1 Clit.

0

0

цин

5

5

0

5

0

5

0

ОбразующиГ1ся на оксидно-рутениевои аноде хлор удалпетсл в основном в пространство ме)хду выносньш и основным титановым электродом. Затем хлор отводится через итуцер 9.

Дополнительная диафрагма, прижатая к аноду, препятствует выделению анодного газа в межэлектродное пространство. Отвод газа за тьшьную сторону выносного анода позволяет уменьшить межэлектродное расстояние по сравнению с известным электролизером в 2- 2,5 раза. Однако при полностью закрытой поверхности выносных электродов дополнительной тканевой диафрагмой не обеспечивается нормальная подача рассола к анодам, вследствие чего рассол обедняется ионами хлора, что способствует протеканию побочного процесса выделения кислорода и росту анодного потенциала. Экспериментально установлено, что нормальные условия для протекания анодного процесса обеспечиваются, если нижняя часть перфорированного выносного анода не закрывается дополнительно тканевой диафрагмой.

Кроме того, при небольших расстояниях между фильтрующей и дополнительной тканевой диафрагмой может нарушаться равномерность фильтрации рассола в катодное пространство через фильтрующую асбестовую диафрагг-гу.

Сетка ит неэлектропроводного полимерного материала, помещенная фильтрующей и дополнительной тканевой диафрагмами, обеспечивает более равномерную работу фильтрующей диафрагмы.

Промьпдленньш электролизер СГК-50 с ОРТА работает при сравнительно низких рабочих анодных плотностях тока, }1е превьшающих 1450 Л/м , что соответствует производительности 1,9 кг ;лора в 1 ч. В то же время удельные затраты электроэнергии постоянного тока достигают 2720 кВт.ч на 1 т хлора..

Проведены испытания лабораторного электролизера с электродами высотой 300 мм и ширино1 40 мм. Рабочая поверхность 120 см. Температура электролиза 80 С. Результат. испытаний приведены в таблице. Испытания показали, что предлагаемая конструкция

515288

электролизера позволяет снизить расход электроэнергии па 355-395 кВт-ч на 1 т хлора, т.е. на 13-14%. Пр.и работе на плотностях тока в 1,5 раза больших, чем у электролизера БГК-50 с ОРТА, снижение расхода электроэнергии составляет 119-159 кВт-ч на I т хлора.

Формула изобретения

1. Диафрагиенньп электролизер для получения хлора и каустической соды, включа1зций корпус, крышку, выносной перфорированньш или сетчатый анод, сетчатьш катод с осажденной на нем асбестовой диафрагмой, о т л и

0

5

156

чающийся теп, что, с целью снижения расхода электроэнергии,электролизер снабжен дополнительной диафрагмой из ткани из полимерного материала, разиеценной на аноде в его верхней части, при отношении площади анода, закрытой дополнительной диафрагмой к остальной площади анода 20:1-100:1, и сеткой из неэлектропроводного материала, установленной меящу асбестовой и дополнительной диафрагмой.

2. Электролизер по п. 1, о т л и - чающийся тем, что дополнительная диафрагма и сетка выполнены из полипропилена.

W////////A

Изобретение относится к электрохимическому получению хлора и гидроксидов щелочных металлов диафрагменным методом. С целью снижения расхода электроэнергии в диафрагменном электролизере для получения хлора и каустической соды к аноду прижата дополнительная диафрагма из ткани из полимерного материала таким образом, что закрывает часть рабочей поверхности анода, площадь которой относится к площади рабочей поверхности анода, не закрытой дополнительной диафрагмой, как (100:1) - (20:1). Между асбестовой и дополнительной диафрагмами помещена сетка из неэлектропроводного материала. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.