СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИЗА РАСТВОРОВ ХЛОРИДОВ ЩЕЛОЧНЫХМЕТАЛЛОВ Советский патент 1972 года по МПК B01J19/00 C25B1/36 

Изобретение касается получения хлора и едких щелочей электролизом хлоридов щелочных металлов в ртутных электролизерах. Известен способ электролиза растворов хлоридов щелочных металлов, по которому для снижения напряжения на электролизере рассол выводят из ванны на уровне более низком, чем положение верхнего края анода в момент его наибольшего срабатывания. Однако в электролизерах большой длины при перерывах подачи рассола происходит вытекание электролита из ваииы, в результате чего прерывается ток в серии ванн, что приводит к крупным авариям. Если же высота выходного щтуцера обеспечивает покрытие катода электролитом, то .увеличение подачи рассола в электролизер не дает желаемых результатов, та.к как элехт ролит в этом случае движется над анодами. По предложенному способу снижение рабочего напряжения и более равномерный износ анодов достигаются путем увеличения скорости электролита в межэлектродиом пространстве. Для предотвращения вытекания электролита из ванны при перерывах подачи рассола выводимый электролит возвращают в начало электролизера, где избыточный электролит выводят выше нижнего края графитового анода. При этом степень рециркуляции элекТ|ролита задают yipoiBiHeM вывода электролита В начале электролизера, а для увеличения концентрации поступающего на электролиз рассола ввод отработанного электролита осуществляют между выводом избыточного электролита и вводом свежего рассола. Схема предложенного способа представлена на чертеже. По известному способу рассол подают в электролизер по штуцеру , хлор и анолит выводят через хлоранолитный штуцер 2, а уровень электролита устанавливают по линии а-а. Увеличение подачи рассола не приводит к существенному снижению напряжения, так как дополнительное количество рассола будет перемещаться к хлоранолитному штуцеру 2 преимущественно над анодами. При подаче рассола через штуцер / и выводе его на уровень штуцера 3 рассол движется преимущественно под анодами, что приводит к снижению напряжения. Однако при -сокращении подачи рассола значительная часть электролита из электролизера вытекает, и уровень рассола в электролизере при этом соответствует линии б-б. Токовая нагрузка распределяется только на те аноды, которые находятся в рассоле, электролит вскипает и электрическая цепь разрывается во всей серии ванн. Возникающая вольтова дуга между графитовыми анодами и днищем электролизера прожигает днище, а

приводит к другим аварийным ситуациям.

По предложенному способу выводимый по штуцеру 3 анолит направляют с помощью циркуляционного насоса 4 в начало электролизэра и |В месте со .авежим раосолод, поступающим по штуцеру /, подают в электролизер. Избыточный анолит вытекает через штуцер 5. Уровень раствора в электролизере в условиях рециркуляции анолита определяется штуцерами 3 и 5, т. е. соответствует линии в-в. Поскольку штуцеры 3 и 5 обеспечивают вывод анолита на более низком уровне, чем положение верхнего края графитовых анодов в момент их наибольшего износа, т. е. положен«ам этих штуцеров задают урОве нь раствора в электролизере, то благодаря наклону электролизера в межэлектродном пространстве в условиях рециркуляции анолита будет обеспечена высокая скорость движения раствора, в результате чего и будет достигнуто снижение рабочего положения. Отработаниый электролит (анолит) вводят в электролизер по штуцеру 6 между штуцерами подачи свежего рассола и вывода отработанного рассола. Этим достигается вывод обедненного рассола и подача на электролиз разбавленного свежим рассолом электролита. Степень или кратность рециркуляции электролита в этих условиях определяется уровнем вывода электролита тз начале электролизера, т. е. высотой штуцера 5.

В случае прекращения подачи свежего рассола по штуцеру / уровень электролита при работающей системе рециркуляции будет соответствовать линии в-в, так как он не может быть ниже штуцеров 5 и 5. При отключении системы рециркуляции электролит не может вытечь из элекБрюл.изера, так жак штуцер 3 не имеет свободного слива, а трубопровод между штуцерами 5 и 5 и насос 4 заполнены раствором. Поэтому уровень рассола в конце электролизера поднимется выше штуцера 3, а в начале электролизера опустится ниже штуцера 5, так как количество подаваемого расгвора уменьшится.

При дальнейшей работе с подачей |раасола но штуцеру / элея тролизсф превратится в обычную систему с выводом анолита через штуцер 5. При прекращении подачи рассола по штуцеру / и прекращении рециркуляции электролита уровень его поднимается выше штуцера 3 и опускается ниже штуцера 5. При этом запаса электролита будет достаточно для полного покрытия ртутного катода и обеспечения работы всех анодов.

Предложенный способ позволяет осущесгвнть высокую кратность рециркул;я:дии анолита и тем самым увеличить удаление пузырьков хлора из межэлектродного пространства, что способствует существенному снижению напряжения. Кроме того, из-за большой скорости рециркуляции температурный режим и

состав рассола в начале и конце электролизера отличаются незначительно, что приводит к более равномерному износу анодов и, следовательно, к увеличению тура пробега анодного комплекта.

Приме р. Электролизер с длиной катода 1500 мм и шириной 50 мм работает при плотности тока 15000 а/лг при температуре электролита 80°С и подаче его из расчета 45 л/час на каждые 1000 а токовой нагрузки, напряжение на электролизере при этом 5,6 в. На том же электролизере осуществляют рециркуляцию рассола со скоростью 200 л/час на 1000 а нагрузки, остальные параметры те . В условиях рециркуляции отработанного рассола напряжение электролиза составляет 4,4 в, т. е. снижается на 1,2 в.

Предмет изобретения

1. Способ электролиза растворов хлоридов щелочных металлов в электролизерах с ртутньпг катодом и графитовыми анодами с выводом электролита на уровне более низком,

чем положение верхнего края графитового анода в момент его наибольшего износа, отличающийся тем, что, с целью увеличения срока службы графитовых анодов, предотвращения вытекания электролита при перерывах в

подаче рассола и снижения напряжения электролиза, выводимый электролит возвращают в начало электролизера, где избыточный электролит выводят выше нижнего края графитового анода.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, степень рециркуляции электролита задают уровнем вывода электролита в иачале электролизера.

3. Способ по п. I, отличающийся тем, что, с целью увеличения концентрации поступающего на электролиз рассола, ввод отработанного электролита осуществляют выводсМ избыточисто электролита и вводом свежего рассола. шшшшшш а