Биполярный электролизер с сепарационными перегородками Советский патент 1992 года по МПК C25B9/00 

Изобретение относится к электрохимическому производству, конкретно к конструкциям биполярных электролизеров с сепарационными перегородками, используемых при получении хлора, водорода и каустической соды.

Целью изобретения является упрощение конструкции электролизера при одновременном снижении токов утечки.

Поставленная цель достигается тем, что в биполярном электролизере с сепарационными перегородками, включающем набор биполярных элементов, каждый из которых выполнен в виде стальной рамы с перегородкой в средней части, снабженной штуцерами, штуцеры с катодной стороны соединены через фторопластовые трубки с нижним и верхним коллекторами католита,

а с анодной - с нижним и верхним коллекторами анолита, коллекторы выполнены из диэлектрического материала и соединены соответствующими анолитными и католит- ными переточными трубами.

Электролизер снабжен дополнительным трубопроводом из диэлектрического материала, соединяющим переточные трубы, в котором размещена ионообменная мембрана, разделяющая анолит и католит. Переточные трубы расположены со стороны анода. В анолитную переточную трубу или в анолитную часть соединительного трубопровода дополнительно помещен электрод, соединенный с положительной токоподводящей шиной. Дополнительный трубопровод помещен в месте наибольшего сближения переточных труб.

VJ

ы ел

На фиг. 1 изображен электролизер, общий вид; на фиг. 2 - схема распределения токов утечки.

Биполярный электролизер включает набор биполярных электродов 1 со штуцерами 2 для отвода и подвода электролита в ячейки, заключенных между катодным 3 и анодным А, 5 монополярными электродами, верхние и нижние коллекторы католита соответственно 6 и 7 и анолита соответствен- но 8 и 9 из диэлектрического материала, фторопластовые трубки 10, переточные трубы католита 11 и анолита 12, соединяющие соответствующие верхние и нижние коллекторы, отрицательную 13 и положительную

14и токоподводящие шины. Переточные трубы соединены трубопроводом 15 из диэлектрического материала, в котором размещена ионообменная мембрана 16 и дополнительный электрод 17, соединенный проводником 18 первого рода с положительной шиной.

Предлагаемый электролизер работает следующим образом.

К концевым монополярным электродам 3, 4 от токоподводящих шин 13, 14, подводят электрический ток. В анодную часть электролизера через штуцеры 2 вводят и выводят раствор хлорида натрия. В коллектор 8 выводят газообразный хлор и анолит, а в коллектор 6 - раствор каустической соды и водород. От дополнительного электрода 17, соединенного с положительной токопод- водящей шиной 14, доля тока 19 течет по электролиту в коллекторах 8 и 9, а доля тока 20 - через мембрану 16 и католит (коллекторы 6 и 7). Ток 20 катодно поляризует все штуцеры электролизера, кроме штуцеров анодного монополярного электрода 4, так как разность потенциалов между электро- дом 17 и этими штуцерами практически равна нулю. Штуцеры монополярного элемента 4 коррозионному разрушению не подвергаются, поскольку они выполнены из титана, стойкого в данных условиях. Все другие штуцеры электролизера эксплуатируются в условиях катодной защиты, предотвращающей коррозию.

В лабораторных условиях испытывают ячейковый биполярный электролизер с ионообменными мембранами на нагрузку

15А.

Длина фторопластовых трубок с диаметром 10 мм, через которые сообщаются

электродные камеры и коллекторы, 100 мм. В процессе электролиза плотность тока 3 кА/м2, температура электролиза поддерживается на уровне 85-90°С. Концентрация NaOH в получаемой щелочи 28-32%. В этих же условиях производят замеры токов утечки в известном электролизере, а также проводят анализ раствора щелочи на содержание примеси железа и получают данные по скорости коррозии штуцеров.

Результаты испытаний представлены в табл. 1 и 2.

Таким образом, изобретение позволяет существенно упростить конструкцию электролизера и одновременно увеличить срок его службы за счет снижения коррозии деталей (штуцеров), так как скорость коррозии штуцеров, как видно из табл. 1, равна нулю. Кроме того, упрощаются условия эксплуатации электролизера и повышается качество получаемой щелочи посредством уменьшения примесей, появляющихся в результате коррозии.

Как видно из табл. 2, содержание примесей железа в щелочи уменьшается в два раза.

Формула изобретения Биполярный электролизер с сепараци- онными перегородками, включающий набор биполярных элементов, выполненных в виде стальных рам с сепарационной перегородкой в средней части и снабженных с анодных сторон штуцерами для подвода и вывода анолита, а с катодной - штуцерами для подвода и вывода католита, соединенными через фторопластовые трубки соответственно с верхними и нижними коллекторами для анолита и католита из диэлектрического материала, анолитную и ка- толитную переточные трубы, соединенные с соответствующими нижними и верхними коллекторами, токоподводящие шины, дополнительный электрод и ионообменную мембрану, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции при одновременном снижении токов утечки, электролизер снабжен дополнительным трубопроводом из диэлектрического материала, соединяющим переточные трубы, в котором размещена ионообменная мембрана, и дополнительный электрод размещен в анолитной переточной трубе и соединен с положительной токоподводящей шиной,

Т а б л и ц а 1

Изобретение относится к области электрохимических производств, конкретно к конструкциям биполярных электролизеров с сепарационными перегородками, используемых при получении хлора, водорода и щелочей. Изобретение позволяет упростить конструкцию электролизера при одновременном снижении токов утечки. Предложен биполярный электролизер с сепарационными перегородками, включающий набор бипо лярных электродов, каждый из которых выполнен в виде стальной рамы с перегородкой в средней части, снабженной штуцерами для подвода и вывода католита и анолита соответственно с катодной и анодной сторон, соединенными через фторопластовые соединительные трубки соответственно с верхними и нижними коллекторами, дополнительный электрод и ионообменную мембрану, а также токо- подводящие шины. Электролизер снабжен дополнительным трубопроводом из диэлектрического материала, соединяющим переточные трубы, в котором размещена ионообменная мембрана, разделяющая анолмт и католит, а в анолитную переточную трубу помещен дополнительный электрод, соединяющийся проводником первого рода с токоподводящей шиной (положительной). 2 табл., 2 ил.

Таблица 2