Монополярный фильтрпрессный электролизер Советский патент 1992 года по МПК C25B9/00 

Ё

Использование: предназначено для получения хлора и щелочи из водных растворов галогенидов. Электролизер содержит концевые плиты, между ними помещены анодные, катодные пластины и катионообменные мембраны, а между указанными пластинами и мембранами - гибкие прокладочные пластины из неэлектропроводного материала. Катодные и анодные пластины снабжены с боковых сторон полосами из неэлектропроводного материала. В анодных, катодных и прокладочных пластинах выполнены на двух противоположных сторонах по два отверстия. Указанные отверстия при сборке образуют четыре электрически изолированные полости для подачи и отвода реагентов. 2 ил.

Изобретение относится к конструкции электролизеров, которые используются для получения хлора и щелочи.

Известен монополярный фильтрлресс- ный электролизер для получения хлора и щелочи, включающий концевые плиты, между которыми размещены чередующиеся гибкие анодные пластины с рабочей частью из пленкообразующего металла с электрометаллическим покрытием и гибкие катодные пластины с металлической рабочей частью, катионообменные мембраны, размещенные между анодными и катодными пластинами с образованием анодных и катодных камер,

Целью изобретения является упрощение конструкции.

Это достигается в монополярном фильтр- прессном электролизере для получения хлора и щелочи, включающем концевые плиты, между которыми размещены чередующиеся гибкие анодные пластины с рабочей частью из пленкообразующего металла с

злектрокаталитическим покрытием и гибкие катодные пластины с металлической рабочей частью, катионообменные мембраны, размещенные между анодными и катодными пластинами с образование анодных и катодных камер, причем электролизер снабжен гибкими прокладочными пластинами из неэлектропроводного материала, расположенными между анодной пластиной и кати- онообменной мембраной и между катодной пластиной и катионообменной мембранной, причем катодные и анодные пластины снабжены с боковых сторон полосами из неэлектропроводного материала, в анодных, катодных и прокладочных пластинах выполнены на двух противоположных сторонах по два отверстия, одно в теле пластины, другое в полосе из неэлектропроводного материала или оба в полосе из неэлектропроводного материала, которые при сборке образуют четыре электрически изолированные полости, в каждой прокладочной пластине выVJ VI

CJ

N3 О

сл

OJ

подмены каналы, соединяющие полость с анодной или катодной камерами.

На фиг. 1 представлен вид в перспективе части мембранного элемента в соответствии с изобретением; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1,

Часть элемента содержит анодную пластину 1, катодную пластину 2, мембрану 3 и промежуточные прокладки 4 и 5. Кроме того, элемент содержит торцевые пластины (не показаны) из мягкой стали и прокладки (не показаны)из эластомерного материала, например, резины, которые вставляют между каждой торцевой пластиной и соседней концевой анодной пластиной и концевой катодной пластиной.

Мембрана 3 отделяет анодную камеру, содержащую анодную пластину 1 и промежуточную прокладку 4, от катодной камеры, содержащей катодную пластину 2 и промежуточную прокладку 5.

Элемент (см. фиг. 1) содержит анодную и катодную камеры, но необходимо отметить, что промышленные электролизеры содержат множество таких камер, обычно of 200 до 500 камер.

Электролизер может собираться вместе (для обеспечения теплового расширения) при помощи болтов и пружин, Или гй дравли- ческих устройств, чтобы образовать фильтр- пресс.

Отдельные составляющие элементы, образованные выше (и обсуждаемые детально ниже) объединяются в элементе (как показано на рисунке 2), чтобы ограничить камеры, которые обеспечивают соответственно вход для подачи рассола, выход для отработанного рассола и галогена, выход для щелока элемента и водорода и вход для поды или щелочной воды. Размеры анодных (или катодных) камер определяются расстоянием между мембраной 3 и анодной пластиной 1 (или катодной пластиной 2) и поперечным сечением активного анода (или катода) областей анодной (или катодной) пластины.

Анодная пластина 1 изготовляется в части пленкообразующего материала, предпочтительно титана. Она снабжается активной зоной анода в виде множества решеток б, покрытых электрокаталитическим активным покрытием, например, смесью окиси рутения и двуокиси титана. Анодная пластина 1 имеет выступающую часть 7 для подсоединения к источнику (не показан) электрического тока. Анодная-пластина 1 имеет нижнюю часть каркаса 8, ограничивающую отверстие 9, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для входа подаваемого рассола, и верхнюю

часть каркаса 10, ограничивающую отверстие 11, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для отработанного рассола и галогена. Анодная пластина имеет также часть каркаса 12 из непроводящего материала, которая ограничивает отверстие 13, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для входа воды или щелочной воды, и часть

каркаса 14 из непроводящего материала, которая ограничивает отверстие 15, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для щелока элемента и водорода. Части каркаса 12 и 14 обычно

изготовляются из пластмассового материала, например, полипропилена.

Катодная пластина 2 соответственно изготовляется из мягкой стали или железа, предпочтительно из мягкой стали. Она

снабжается активной зоной катода в виде множества решеток 16, и выступающей частью 17 для отвода электрического тока. Катодная пластина 2 имеет нижнюю часть каркаса 18, ограничивакщую отверстия 19,

размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для входа воды или щелочной воды, и верхнюю часть каркаса 20, ограничивающую отверстие 21, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для щелока элемента и водорода.

Катодная пластина 2 имеет также часть каркаса 22 из непроводящего материала, которая ограничивает отверстие 23, размеры которого соответствуют поперечному сечению камеры для отработанного рассола и галогена, и часть каркаса 24, которая ограничивает отверстие 25, размеры которого соответствуют поперечному сечению кямеры для входа рассола. Части каркаса 22 и 24 обычно изготовляются из пластмассового материала, например, полипропилена.

Промежуточные прокладки 4,5 изготов- ляются из эластомерного материала, например, из натуральной или синтетической резины. Каждая из промежуточных прокладок 4,5 снабжается пятью отверстиями, размеры которых соответствуют практически таким же размерам решетчатых зон анодных и катодных пластин и размерам отверстий в анодных и катодных пластинах.

Промежуточная прокладка 4 снабжается вырезами 25 и 26 на лицевой части пла- етины, которые предназначаются для гибких гофрированных полос 27 и 28 соответственно. Полосы 27 и 28 соответственно изготовляются из пленкообразующего материала, например „титана или полимера, например, фторида поливинилидона. Полосы 27 и 28 ограничивают каналы между камерами

Промежуточная прокладка 5 снабжается пазами, которые предназначены для гибких гофрированных полос соответственно. Полосы изготовляются из мягкой стали или полимера, например, из фторида поливини- лидона. Полосы ограничивают каналы между камерами.

Прокладки (не показаны), которые располагаются вблизи пластин, могут изготовляться из эластомерного материала, например натуральной или синтетической резины, и могут идентичными по наружным размерам с промежуточными прокладками 4 и 5, исключая то что эти прокладки не снабжаются каналами.

Электролизер снабжается входными трубопроводами для рассола и для воды или щелочной воды и выходными трубопроводами для отработанного рассола и галогена для щелока и водорода.

При работе рассол проходит из канала, ограниченного полосой 28 в промежуточной прокладке 4 в камеру анолита, а отработанный рассол и галоген проходят через кана- лы, ограниченные гофрированными полосами 27 в промежуточной прокладке 4. Входная вода или щелочная вода проходит из канала, ограниченного гофрированной полосой в промежуточной прокладке 5, в камеру католита, а щелок элемента и водород проходят через каналы, ограниченные гофрированной полосой в промежуточной прокладке 5, в канал отвода. Каналы 12 соединяются со сборниками (не показаны), из которых извлекаются галоген и водород.

Пример Мембранный элемент в соответствии с изобретением снабжен одной титановой решетчатой анодной пластиной 1 (каждая толщина 0,75 мм), покрытой смесью окиси рутения и двуокиси титана, одной катодной пластиной из мягкой стали 2 (каждая толщиной 0,75 мм), и одной мембраной NAFION (перфторсульфоновой кислоты, мембрана изготовляется и продается Du Pout под товарным знаком NAFION толщиной 0,3 мм) Длина решеток 14, 12 анодной и катодной пластин в направлении протекания тока составляла 15 см. Зазор анод (катод) между краями поверхностей решетки) составлял 2 мм Расстояние между поверхностями мембраны в элементе этого типа, содержащим более одной мембраны, составляло б мм. Промежуточные прокладки 4, 5 изготовлены из синтетической резины.

Элемент снабжался рассолом хлорида натрия (300 г/литр NaCI) при расходе 5 л/ч и токе 500 А (соответствующем плотности

тока в 3,5 кА/м2), который проходил через элемент Рабочее напряжение элемента было 4,0 В. Производимый хлор содержал SOBS мас.% Cl2 и 6-8 мас.% Оа. Получаемая гидроокись натрия содержала 20 мас.%

NaOH. Элемент работал с эффективностью (коэффициентом полезного действия) тока 83%.

Формула изобретения

Монополярный фильтрпрессный электролизер для получения хлора и щелочи, включающий концевые плиты, между которыми размещены чередующиеся гибкие анодные пластины с рабочей частью из

пленкообразующего металла с электрокаталитическим покрытием и гибкие катодные пластины с металлической рабочей частью, катионообменные мембраны, размещенные между анодными и катодными пластинами

с образованием анодных и катодных камер, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, электролизер снабжен гибкими прокладочными пластинами из неэлектропроводного материала, расположенными между анодной пластиной и катионообменной мембраной и между катодной пластиной и катиохообменной мембраной, причем катодные и анодные пластины снабжены с боковых сторон поло

сами из неэлектропроводного материала, в анодных, катодных и прокладочных пласти нах выполнены на двух противоположных сторонах по два отверстия, одно в теле пластины, другое в полосе из неэлектропроводного материала или оба в полосе из незлектропроводного материала, которые при сборке образуют четыре электрически изолированные полости, в каждой прокпа- дочной пластине выполнены каналы, соединяющие полость с анодной или катодной камерами.

7

20

35

17

/

/г

„JrrfJ

22

18

10

ФигЛ

ILL