Диафрагменный электролизер для получения хлора и щелочи Советский патент 1977 года по МПК C25B1/46 C25B11/02 

(54) ДИАФРАГМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И ЩЕЛОЧИ ческая щелочь выводятся из него через отверстие в раме биполярного электрода. Концевые монополярные электроды имеют устройство, аналогичное соотеетствуюшему болюсу биполярного электролиза Токораспределительные основы биполярны электродов разделяют всю емкость на ряд отдельных ячеек-секций. Каждая секция явля ся самостоятельной.элвктрохимическбй ячейкой, включающей катодный и анодный полюсы с ответственнй от смежных биполярных электрод Хлорное газсжое пространство заключено меж основами соседних электродов и корпусом. Из каждой ячейки продукты электролиза выводятся раздельно через штуцера в коллекторы для хло|эа, щелочи и водорода. Также раздельно подают в каждую ;ячейку питающий раствор хлорида щелочного металла. Монаполярные электроды служат ддя.вво да электрического тока с прогивополож- ных торцов емкости соответственно. Рабочие поверхности анодных и катодных элементов известных биполярных электродов расположены вертикально 2. Недостатками указанного электролизера являются невысокая единичная мощность и повышенный расход электроэнергии. Увели чение его размеров, а вместес -тем пери метра уплотнения крышек корпуса, герметиаирующих хлорное пространство, а также периметра уплотнения устройства для выво да катодных продуктов электролиза (щелочи и водорода) усложняет конструкцию электролизера и практически исключает возможность достижения необходимой плотное.ти стыков между элементами электролизера Известный биполярный электролизер работает при значительном межэлектродном расстоянии и может развиваться преимущест венно за счет наращивания длины его токораспределительной основы и соответственно увеличения числа катодных-и анодных элементов, прикрепленных к ней. Вместе с тем развитие в длину биполярного электрода при водит к его значительному утяжелению, что усложняет монтаж и демонтаж электролизер с применением тяжелого подъемао-транспорт . ного оборудования при необходимости соблюдения заданной точности установки электродов с определенным межэлектродным рассто цием. Целью настоящего изобретения является повышение / единичной мощности электролизера и уменьшение расхода электроэнергии. Указанная цель достигается тем, что катодные элементы выполнены с внутренней полостью, сужшощейся снизу вверх, и снабжены ребрами из неэлектропроводного материала, закрепленными на внещней верхней стороне элементов и служащими для фиксации межэлектродного расстояния, а анодные элементы выполнены в виде одной или нескольких перфорированных пластин с плоской или криволинейной поверхностью, закрепленных на токоподводе, жестко связанном с тсжораспре делительной плитой, и образующих с ним полость, расширяющуюся снизу вверх. Анодный элемент может быть закреплен на токоподводе через гибкий токопровод.: Тсжораспределительная плита может быть выполнена сборной из отдельных блсжов. На фиг. 1 изображен предлагаемый биполярный электрод, общий вид; на фиг. 2 катодные элементы; на фиг. 3 - 8 - анодные элементы; на фиг. 9 - 14 - совмещенные катодные и анодные элементы.. Випо;/ярни(й электрод включает в себя несущую токораспределительную основу 1, сборник 2 катодных продуктов, катодный полюс 3, анодный полюс 4, анодный токоподводдержатель 5, устройство б для вывода катодных продуктов электролиза. Токораспределительная основа 1 электродаможет быть выполнена биметаллической (сталь-титан, алюминий.титан,. медь-титан и т. д.) или из трех металлов (например, сталь-медь-1итан). Возможно использование плиты из стали, защищенной любыми извест ными материалами (гуммировка, футеровка и т.д.). Сборник катодных продукзов образован . поверхностью основы и внутренней поверхностью катодногО полюса и представляет .собой замкнутую полость, в которой собираются катодные продукты в процессе электролиза. Катодный полюс 3 состоит из комплекта катодных элементов 7 и 8, расположенных в определенном порядке с одной стороны основы 1. Катодные элементы могут быть выполнены из металлической сетки (элемент 7) или из перфорированноголиста (элемент 8) в виде полых коробок переменного сечения, имеющих в вертикальном сечении форму трапеции, треугольника или сферы с внутренней полостью, сужающейся снизу вверх. Катодные элементы электрически и механически прикреплены к осксже 1 любым известным способом. Анодный пояюс 4 образован из комплекта анодных элементов 9, в определенном порядке расположенных с противоположной катодному полюсу 3 стороны основы 1. Анодные элементы 9 включают в себя токоподвод-держатель 5 и рабочие элементы lO, которые крепятся непосредственно к ТО коподводу 5 или через штангу 11, Рабочий элемент 10 выполнен; в форме по лого, открытого сверху клина с перфорирова ными наклонными стенками - полуэлементами, расходящимися под определенным угло снизу вверх по обе стороны от токоподвода-держателя 5. Рабочий элемент 10 может быть выполнен из титанового листа, титановой сетки, титановых прутков любой , покрытых активной массой. Полуэлементы могут быть выполнены цельными яз. нескольких частей по высоте, сомкнутыми в вершине угла или разомкнутыми снизу. Соединение полуэлементов в нижней части может иметь любую крив.оли- нейную форму; Сами анодные элементы так- же могут быть выполнены с криволинейной поверхностью. Рабочие элементы 10 непосредственно, прикреплены к гокоподводу-держателю 5, кот рый служит для подвода тока к полуэлемента и фиксаши их в заданном положении. В свою очередь, токоподвод-держатель 5 механически прикреплен к основе 1. Крепление рабочих элементов к ток оподв од у-держателю обеспечивает им способность изменять свое пространственное положение при внешнем воздействии, т.е. угол наклона. В целях повышения равномерности питания током рабочих элементов 1О к разным точкам поверхности их полуэлементов свнутренней, стороны могут быть прикреплены гибкие токоподБоды, отходящие от токолодводз-держателя 5. Фиксирующее устройство 12 может быть выполнено в виде хомута V -образной формы из неэлектропроводного материала, стойкого к хлору (стеклопластйк, текстолит, асбоцемент и т.д.) и плотно установленного на верхнем торце катодного элемента. При установке анодных элементов между кaтoднь v и элементами фиксирующее устройс во 12 при неточной сборке или изготовле- НИИ деформирует нужным образом анодные элементы и направляет их в требуемое положение. Деформации эти находятся в пределах пружинис тости рабочих полуэлементов. Предложенный электролизер позволяет увеличить линейный ток до 2ОО-250 кА и выше и обеспечить суммарную нагрузку на электролизер до 7ООО-7500кА, конструкция и форма катодный и анодных элементов и направление наклона их рабочей noBe ности обеспечивают независимость газонапо нения межполюсного (межэлектродного) пространства от высоты биполярного электр да. Это обеспечивается за счет быстрого и организованного удаления пузырьков хлора сжерхностн анодных элементов, на которых газ вьщеляется, и вывода его во внутреннее ространство анодных элементов с послеующим направлением в газовоепространств о электролизера. Такой эффект достигаетя сочетанием подъемной силы пузырьков лора с направлением уклона анодной поерхности, ступенчатой перфорацией анодных элементов и постепенно расышрякндейся снизу вверх и (Упсрьггой сверху внутренней олостью анодных элементов свободно сообщаюейся С хлсфным газовым пространством электролизера, благодаря чему биполярные электроды vioryT быть выполнены гораздо большей высоты, например, а 5О-75% выше, чем известные биполярные электроды, Предлагаемый электролизер обеспечивает равномерность i межполюсного расстояния по всей поверхности электродов и минимальную газонаполненность электролита а межалектродном пространстве, что позволяет улучшить межполюсное расстояние на 4О-50% против обычного со значительным снижением рабочего напряжения - , расход электроэЕШргии снижается на:140 150 квт-час на 1 т хлора. Выполнение как монололярного, так н биполярного электродов предложенной конструкции с токораспределительной плитой, состоящей из отдельных блоков, обеспечивает уве личение длины : электродов без ухудшения условий их изготовления, монтажа и демон тажа я рабочих характеристик. Формула изобретения 1. Диафрагменный электролизер для получения хлора и щелочи, включающий емкость с размещенными в ней монополярными электродами и расположенными между ними биполярными электродами, содержащими токораспределительную плиту с прикрепленными к ней с взаимно.противоположных сторон катодными элементами, выполненными в виде сетчатых коробок, и анодными элементами, отличающийся тем, что, с целью повышения единичной мощности электролизера и уменьшения расхода элекгроэнергии, катодные элементы выполнены с внутренней полостью, сужающейся снизу вверх, и снабжены ребрами из неэлектропроводного материала, закреплонными на внешней верхней стороне элементов и служащими для фиксации межэлектродного расстояния, а .аноднь(е элементы выполнены ввиде одной или

нескольких перфорированных пластин с плоской или криволинейнсй поверхностью, закрепленных на токоподводе, жестко связанном с токораспределительной плитой, и образующих с ним полость, расширяющуюся снизу вверх.

2. Электролизер по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что анодный эле1мент закреплен на токоподводе черев гибкий токопровод,

3. Электролизер по па. i и 2, отличающийся тем, что токораспределительная плита выполнена сборной из отдельных блоков.

Источники информации,принятые во вниманиэ при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

N9 292383, М.кл. В01К 1/ОО, 16.02,63.

2.Патент Японии Ms 5, кл. 15 Р 212. 121, опубл. в 1951 г.

.г

10

W

иг.