Мембранный электролизер Советский патент 1992 года по МПК C25B9/00 

Изобретение относится к электрохимическим производствам, в частности к конст- рукции мембранных электролизеров трехкамерного типа, используемых для получения хлора и гидроксидов щелочных . таллов электролизом хлоридов щелочных металлов.

Целью изобретения является повышение производительности электролизера по чистому гидроксиду щелочного металла, снижение энергозатрат и увеличение срока его эксплуатации до переборки.

На фиг. 1 изображена ячейка предлагаемого мембранного электролизера трехкамерного типа; на фиг. 2 - зависимости основных показателей работы предлагаемого мембранного электролизера трехкамерного типа.

Электролизер снабжен анодом 1. катодом 2 и двумя катионообменными мембранами 3 и 4. Анодная камера 5 имеет патрубки 6 и 7 для соответственно ввода и вывода растворов хлорида щелочного металла; средняя камера 8 - патрубки для ввода воды 9 и вывода разбавленного раствора щелочи 10; катодная камера 11 - патрубки ввода воды 12 и вывода чистого раствора гидроокиси щелочного металла 13. Мембрана 4 со стороны, расположенной ближе к катоду, снабжена слоем 14 полимера с сульфамидными группами.

При работе электролизера в анодную камеру 5 подают раствор хлорида щелочного металла, выводят через патрубок 7 хлор- газ и разбавленный раствор хлорида щелочного металла. В среднюю камеру 8 через патрубок 9 вводят воду, выводят через патрубок 10 разбавленный раствор гидроокиси щелочного металла технической чистоты. В катодную камеру 11 подают через патрубок 12 воду, выводят через патрубок 13 водород и концентрированный раствор щелочи реактивной чистоты.

Пример 1. Осуществляют электролиз раствора KCI в предлагаемом трехкамерном мембранном электролизёре.

м -

ь

S3

о

Ј

Электролизер состоит из 20 ячеек конструкции, изображенной на фиг. 1. Рабочая поверхность мембраны - 320 х 620 мм. В качестве мембраны, расположенной ближе к аноду, используют перфорированную ка- тионообменную мембрану с ионогенными сульфогруппами (сополимер политетрафторэтилена и перфторвинилового эфира с эквивалентным весом 1250). В качестве мембраны, расположенной ближе к катоду, используют катионообменную мембрану того же состава, у которой слой толщиной 40 мкм, обращенный к катоду, подвергается воздействию этилендиамина для образования сульфамидных ионогенных групп. В анодную камеру электролизера подают раствор КС1 концентрации 320 г/л, выводят обеднённый раствор КС1 концентрации 190 г/л и хлоргаз. В среднюю камеру электролизера подают воду и выводят раствор КОН концентрации 10 мас.%, содержащей около 0,1% Ш. В катодную камеру подают воду и выводят раствор КОН реактивной чистоты, содержащий 44 мае.% КОН и 0,002% KCI.

Нагрузка на электролизер - 330 А.

При работе электролизера измеряют падение напряжения на каждой ячейке, выход по току по щелочи реактивной чистоты, рассчитывают производительность электролизера по реактивной щелочи и затраты электроэнергии на производство последней.

Проводят два тура испытаний. В первом туре в качестве мембраны, расположенной ближе к катоду, используют мембрану с ионогенными карбоксильными группами. Во втором туре используют мембрану со слоем сульфамидных ионогенных групп толщиной 40 мкм. Результаты испытаний приведены на фиг. 2.-

Из приведенных данных следует, что электролизер, снабженный катионообмён- ной мембраной с сульфамидным слоем со

стороны катода, обеспечивает более высокую производительность и более низкие энергозатраты, чем известный электролизер с карбоксильной мембраной. Высокие показатели работы электролизера, а именно высокий выход по току реактивной щелочи, сохраняется в течение 12 мес работы до переборки .электролизера.

Пример 2. В лабораторных условиях проводят испытания ионообменной мембраны карбоксильного типа и из пленки указанного выше состава.

Условия эксперимента: электролиз в двухкамерном электролизере, концентрация KCI-320 г/л, температура - 85° С, плотность тока - 0,8 кА/см , напряжение 10 В.

Результаты опытов приведены в таблице.

Из приведенных данных следует, что . несмотря на то, что сульфамидная мембрана имеет пониженные характеристики, по сравнению с карбоксильной, применение ее в трехкамерном электролизере позволяет получить более высокий результат и достичь поставленную цель.

Формула изо б ре тени я

Мембранный электролизер трехкамер- ного типа для получения гидроксида щелоч- ных металлов, снабженный анодом, катодом и расположенными между ними двумя катионообменными мембранами из перфорированных сополимеров, содержащих ионогенные сульфогруппы, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности электролизера по чистому гидроксиду щелочного металла, снижения энергозатрат и увеличения срока его эксплуатации до переборки, мембрана, расположенная ближе к катоду, на стороне, обращенной к катоду «.содержит слой из перфорированного сополимера, содержащего сульфамидные ионогенные группы.

Изобретение относится к производству хлора и каустической соды электролизом растворов хлоридов в электролизере с ионообменной мембраной. Цель изобретения - повышение производительности электролизера по чистому гидроксиду щелочного металла, снижение энергозатрат и увеличение срока эксплуатации электролизера до переборки. Предлагаемый мембранный электоо- лизер трехкамерного типа для получения гидроксидов щелочных металлов снабжен анодом, катодом и расположенными между ними двумя катионообменными мембранами из перфорированных сополимеров, содержащих ионогенные сульфогруппы. В качестве мембраны, расположенной ближе к катоду, используют пленку, одна сторона которой выполнена из перфорированного сополимера, содержащего сульфамидные группы, причем мембрану располагают стороной из указанного полимера к катоду. 2 ил., 1 табл.

Л .5

1

Часовая выработка чистой КОН,

хг/4 15,0

. 12,0

9,0

6,0

3,0

зо

60

Время patfo-ra, сутки .2

1Z

Затраты электроэнергии, ка пр-во чистой КОН,

7500

6000

4500

3000

1500

таг

Ш- ISO ISO