Электролизер фильтрпрессного типа для получения гидроксида натрия Советский патент 1991 года по МПК C25B9/20 C25B1/34 

Изобретение относится к электрохимической технологии, в частности к конструкции электролизера, предназначенного для получения хлора и гидроокиси щелочного металла электролизом водного раствора хлорида щелочного металла.

Цель изобретения - увеличение выхода продукта по току за счет равномерного распределения электролита по ячейкам как в анодной, так и в катодной группах ячеек.

На фиг.1 представлен анод, вертикальный разрезi на фиг.2 - катод, вертикальный разрезJ на фиг.З - прокладочная пластина, вертикальный разрез; на фиг.4 - часть электролизера, включающая анод,катод и прокладочные пластины.

Анод состоит из пластинки 1, имеющей центральное отверстие 2, которое перекрыто большим количеством вертикально расположенных полосок 3, образующих активную анодную поверхность. Полоски 3 лежат в плоскости, параллельной плоскости пластины 1. Группа .полосок располагается на каждой стороне пластины 1. Сама пластинка 1 имеет четыре отверстия 4-7, которые в пределах электролитической ячейки образуют какую-то часть индивидуальных простиракядахся в продольном направлении коллекторов, используемых для подачи электролита в анодные пространства и для удаления конечных продуктов электролиза из анодных пространств, для подачи жидкости в катодные пространства и для удалесь оь

ГС

со ел

со

ы

ния конечных продуктов электролиза из катодных пространств. Анодная пластинка 1 имеет также два дополнительных отверстия 8 и 9, которые в пределах электролитической ячейки образуют какую-то часть камер, простирающихся в продольном направлении относительно самой ячейки и которые в данном случае выполняют функцию уравновешивающих коллекторов. Отверстие (8 сообщается через канал 10, который образован в стенке анодной пластинки 1, с центральным отверстием 2, а сле- довательно, и с анодными пространствами электролитической ячейки. Отверстие 9 не соединяется с таким же каналом 11 и не сообщается с центральным отверстием 2 и с анодным пространством ячейки. Анодная пластинка 1 также снабжена каналом 12 и выступом 13, который соединяется с проводником 14 для последующего соединения с электрической шиной.

Катод (фиг.2) представлен пластинкой 15, снабженной центральным отверстием 16, которое перекрывается большим количеством вертикально расположенных полосок 17, образующих активную катодную поверхность. Полоски 17 лежат в плоскости, параллельной плоскости пластинки 15. Последняя имеет четыре отверстия 18 - 21, которые в пределах электролитической ячейки совместно образуют какую-то часть индивидуальных простирающихся в продольном направлении коллекторов, с помощью которых жидкость подается в катодные пространства, а конечные продукты электролиза удаляются из катодных пространств; электролит подается в анодные пространства, а конечные продукты электролиза удаляются из анодных пространств. Катодная пластинка 15 имеет два дополнительных отверстия 22 и 23, которые в пределах электролитической ячейки образуют какую-то часть камер, простирающуюся в продольном направлении электролитической ячейки и которая служит в данном случае в качестве уравновешивающих коллекторов. Отверстие 23 через канал 24, расположенный в стенке катодной пластинки 15, сообщается с центральным отверстием 16, а следовательно, и с катодным пространством ячейки. Отверстие 22 не соединено с упомянутым каналом, а следовательно,

5

0

5

0

не сообщается с центральным отверстием 16 и с катодными пространствами электролитической ячейки. Катодная пластинка 15 снабжетк также каналом

25,который соединяет отверстие 18 с центральным отверстием 16, и каналом

26,который соединяет центральное отверстие 16 с отверстием 19. Катодная пластинка 15 снабжена также выступом

27,который соединен с проводником 28 для обеспечения последующего соединения с электрической шиной.

Прокладка 29 из электроизолирующего материала (фиг.З) имеет центральное отверстие 30, которое соответствует центральному отверстию 2 в анодной пластинке 1, и отверстия 31 - 36, которые соответствуют отверстиям 4-9 анодной пластинки 1, но имеют несколько меньшие размеры, чем подобные отверстия в анодной пластинке 1. Расположенные в прокладке 29 отверстия 31-36 включают в себя периферийные выступы (не показаны), которые в полностью собранной электролитической ячейке входят в отверстия 4-9 анодной пластинки 1 или в отверстия 18-23 катодной пластинки 15, ив зависимости от конкретных обстоятельств эти выступы могут образовывать поверхность электрически изолирующего материала в отверстиях анодной пластинки 1 и катодной пластинки 15.

0

5

0

5

Часть электролитической ячейки (фиг.4) состоит из двух катодов 37 и 38, каждый из которых имеет две прокладки 39, 40 и 41, 42 из эласто- мерного материала, установленные на одной из сторон катода. Кроме того, часть электролитической ячейки также включает в себя два анода 43 и 44, каждый из которых имеет две прокладки 45, 46 и 47, 48 из эластомерного материала, которые располагаются на любой стороне анода. Ионообменные мембраны 49-51 устанавливаются между каждым анодом и смежным катодом. Мембраны 49 и 50 образуют границы анодного пространства, а мембраны 50 и 51 - границы катодного пространства. Электролитическая ячейка также снабжена торцовыми пластинками (не показаны) и устройством (не показано) для загрузки или ввода жидкостей в коллекторы и для удаления конечных продуктов электролиза из коллекторов.

Электролизер работает следующим

образом.

i

Электролит, например водный раствор хлорида щелочного металла, подается в коллектор, отверстие которого расположено в анодной пластинке 1. Электролит проходит через канал 11 и попадает в анодное пространство элек- тролитической ячейки, отверстие 2 которого расположено в анодной пластинке 1. Газообразные или жидкие конечные продукты электролиза выходят из анодного пространства через канал 12 и попадают в коллектор, отверстие 5 которого образует какую-то часть коллекторов, и выходят из электролитической ячейки.

Жидкость, например вода или разбавленный раствор гидроокиси щелочного металла, подается в коллектор, отверстие 18 которого расположено в катодной пластинке 15. Жидкость проходит через канал 25 и попадает в катодное пространство ячейки, отверстие 16 которого расположено в катодной пластинке 15. Газообразные или жидкие конечные продукты электролиза выходят из катодного пространства через канал 26 и попадают в коллектор, отверстие 19 которого образует какую- то часть коллекторов, а следовательно, выходят из электролитической ячейки.

В процессе работы электролитичес15

20

25

30

катодном пространстве электролитической ячейки будет достигаться равно- „ мерное распределение жидкости и поддерживаться постоянное давление.

Необходимо, чтобы те коллекторы, которые будут сообщаться с анодными пространств ами электролитической ячейки, изолировались в электрическом плане от коллекторов, которые будут сообщаться с катодными пространствами этой же электролитической ячейки. Необходимой электрической изоляции можно добиться за счет использования рамкообразных элементов из электроизолирующего материала, которые должны устанавливаться в отверстиях, расположенных в анодах и катодах и совместно образующих какую-то часть коллекторов. Рамкообразные элементы могут образовывать какую-то часть прокладок, например вертикально стоящую рамкообразную часть на поверхности прокладки.

Наличие уравновешивающих коллекторов в электролизере позволяет повысить выход по току, в частности при получении гидрокснда натрия, на 1-2% по сравнению с известным электролизером.

Формула изобретения

Электролизер фильтрпрессного типа для получения гидроксида натрия,вклюкой ячейки уравновешивающий коллектор,5 чающий чередующиеся анодные, катодные

0

5

0

катодном пространстве электролитической ячейки будет достигаться равно- „ мерное распределение жидкости и поддерживаться постоянное давление.

Необходимо, чтобы те коллекторы, которые будут сообщаться с анодными пространств ами электролитической ячейки, изолировались в электрическом плане от коллекторов, которые будут сообщаться с катодными пространствами этой же электролитической ячейки. Необходимой электрической изоляции можно добиться за счет использования рамкообразных элементов из электроизолирующего материала, которые должны устанавливаться в отверстиях, расположенных в анодах и катодах и совместно образующих какую-то часть коллекторов. Рамкообразные элементы могут образовывать какую-то часть прокладок, например вертикально стоящую рамкообразную часть на поверхности прокладки.

Наличие уравновешивающих коллекторов в электролизере позволяет повысить выход по току, в частности при получении гидрокснда натрия, на 1-2% по сравнению с известным электролизером.

Формула изобретения

Электролизер фильтрпрессного типа для получения гидроксида натрия,вклю5 чающий чередующиеся анодные, катодные

Изобретение относится к электрохимической технологии. Цель - повышение выхода продукта по току. В электролизере фильтрпрессного типа для получения гидроксида натрия, включающем чередующиеся анодные, катодные и прокладочные пластины и размещенные между анодными и катодными пластинами ионообменные мембраны с образованием анодных и катодных камер, в электродных и прокладочных пластинах выполнены отверстия, образующие при сборке продольные каналы, сообщенные с анодными или с катодными камерами, в анодных, катодных и прокладочных пластинах выполнены дополнительные отверстия, образующие при сборке продольные электрически изолированные каналы, сообщенные каждый только с анодными или только с катодными камерами ниже уровня в них электролита. 4 ил.

отверстие 8 которого расположено в анодной пластинке 1, сообщается с каждым из анодных пространств ячейки через каналы 10, расположенные в анодной пластинке 1, благодаря чему поток электролита свободно проходит между анодными пространствами,и гарантируется, что в каждом анодном пространстве электролитической ячейки будет достигаться равномерное распределение электролита и поддерживаться постоянное давление. Уравновешивающий коллектор, отверстие 23 которого расположено в катодной пластинке 15, сообщается с каждым катодным пространством электролитической ячейки через каналы 24, расположенны в каадои катодной пластинке 15, благодаря чему поток жидкости свободно проходит между катодными пространствами и гарантируется, что в каждом

0

5

0

5

и неэлектропроводные прокладочные пластины и размещенные между анодными и катодными пластинами ионообменные мембраны с образованием анодных и катодных камер, при этом в анодных, катодных и прокладочных пластинах выполнены отверстия, образующие при сборке продольные электрически изолированные каналы, сообщенные с анодными или с катодными камерами для подачи в них электролита и отвода продуктов электролиза, отлйчающий- с я тем, что, с целью увеличения выхода продукта по току, в анодных, катодных и прокладочных пластинах выполнены дополнительные отверстия, образующие при сборке продольные электрически изолированные каналы, сообщенные каждый только с анодными или только с катодными камерами ниже уровня в них электролита.

5 12 3

/

Фиг.1

21,

22

f

I

/

25

/ 16

Фиг.2

27

if

23

20

z

17

33

ФигЛ

Составитель Т.Гуменюк Редактор Н.Тупица Техред М.Моргентал

Риг.З

31

50

51

f/%

38

37 W

Корректор Н.Ревская