Монополярный фильтрпрессный электролизер Советский патент 1981 года по МПК C25B1/46 C25B9/08 C25B9/20 

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть при менено при изготовлении электролизеров для производства хлора и раство ра каустической соды по диафрагменному методу. Известен монополярный электролизер для получения хлора и щелочи, содержащий катодный блок с гребенчатыми катодными пальцами. На сетчатую поверхность катода насасывается асбестовая диафрагма ll . Известный электролизер сложно собирать, в нем практически невозможно использовать полимерные проточ-. ные диафрагмы в виде плоских листов. Известен также монополярный фильт прессный электролизер для получения хлора и щелочи, содержащий анодные пластины с рабочей частью из пленкообразующего металла с электрокаталитическим покрытием, катодные пластины с металлической рабочей частью, фильтрующие диафрагмы, расположенные между кауЦдыми соседними анодной и катодной пластинами, и концевые плас тины, которые составляют концевые стенки электролизера 2 . Недостатком данного электролизера является сложность, обусловленная не рбходимостью установки труб и коллекторов для отвода образующихся газов в каждом монополярном элементе. Цель изобретения - упрощение конструкции . Поставленная цель достигается тем, что известный монополярный фильтрпрессный электролизер для получения хлора и щелочи, содержащий анодные пластины с рабочей частью из пленкообразующего металла с электрокаталитическим покрытием, катодные пластины с металлической рабочей частью, фильтрующие диафрагмь, расположенные между каждыми соседними анодной и катодной пластинами, и концевые пластины, которые составляют концевые стенки электролизера, снабжен диафрагменнЫми пластинами, соединенными с диафрагмами, и прокладочными пластинегми из неэлектропроводного материала, расположенными между каждой анодной и соседней диафрагменной пластинами, а также между каждой катодной и соседней диафрагменной пластинами, причем в анодных, катодных, диафрагменных и прокладочных пластинах в верхней части выполнены прорези одинаковых размеров, которые в сборке образуют две электрически изолированкые полости вдоль электролизера, в прокладочных пластинах выполнены вертикальные каналы, соединяющие пе вую полость с анодной рабочей часть вторую пластину - с катодной рабоче частью, а части катодных пластин, определяющие первую полость, и част анодных пластин, определяющие втору полость, выполнены из неэлектропроводного материала. На фиг. 1 приведено перспективно изображение в растянутом виде части топополярного фильтрпрессного диафра менного электролизера; на фиг, 2 вид диафрагменного электролизера с торца части в направлении А на фиг. Часть электролизера (фиг.1 и 2) содержит анодную пластину1, катодную пластину 2, диафрагму 3, прокла дочные пластины 4 и 5, диафрагменну пластину 6 и уплотнители 7. Диафраг ма 3 и связанная с ней диафрагменн-а пластина 6 отделяют анолитную часть содержащую анодную пластину 1, прокладочную пластину 4 и уплотнение 7 от каяголитной части, содержащей катодную пластину 2, прокладочную пластину 5 и уплотнение 7. В промыш ленный электролизер лучше собирать 500-2000 таких частей и зажимать и вместе. Такой электролизер содержит концевые пластины, которые предпочтительно изготовлять из мягкой стал При сборке электролизера образуются первая полость 8 для выпускаемого рассола и хлора и вторая.полость 9 для раствора щелочи и водорода. Каждая анодная пластина 1 состои из активной части 10 и рамной части 11, изготовленной из пленкообразующего металла, предпочтительно титана, причем рамную часть 11 изготовляют из пластмассы, например из изопропилена. Анодная Активная часть 10 вьтолняется в виде жалюзей с электрокаталитическим покрытием, состоящим из смеси окислов рутения и титана. Выступающая часть 12. анодной пластины 1 предназначена для соединения с источником тока а рамные части 11 и 13; определяющие отверстия 14 и 15, размеры которых соответствуют поперечному сечению, соответственно полостей 8 и 9. Каждая катодная пластина 2 состои из рамной части 16, изготовленной из мягкой стали, и рамной части 17, изготовленной из полипропилена. Активная поверхность катода 18 имеет форму жалюзей. Выступающая часть 19 катодной пластины 2 предназначена для подвода электрического тока, а рамные части 16 и 17 определяют соответственно отверстия 20 и 21, размеры которых соответствуют поперечному сечению соответственно полостей 9 и 8. Каждая диафрагма 3 представляет собою микропористый лист асбеста или политетрафторэтилена. Диафрагма 3 опирается на пластину 6, изготовленную из натуральной или синтетической резины. Пластина 6 имеет форму рамы с тремя отверстиями, размеры которой соответствуют поперечным сечениям аналитной и католитной камеры, и полостей 8 и 9. Каждая прокладочная пластина 4 и 5 изготовлена из пластмассы, например полипропилена. Прокладочные пластины 4 и 5 имеют три отверстия, размеры которых равны размерам отверсти-й в диафрагменных пластинах 6. Кроме того, в прокладочных пластинах 4 и 5 выполнены канавки 22 и 23, расположенные таким образом, что канавки 22 прокладочной пластины 4 соединяют анолитную камеру с полостью 8, а канавки 23 прокладочной пластины 5 соединяют католитную камеру с полостью 9. Каждое из уплотнений 7 изготовлено из натуральной или синтетической резины и имеет форму рамы с тремя отверстиями, размеры которых приблизительно равны размерам анолитных и католитных камер и полостей 8 и 9. Пластина б и пластины 4 i. 5 имеют одинаковую форму, за исключением того, что нижние отверстия 6 в пластине меньше соответствующего отверстия в пластинах 4 и 5, так что в электролизере кромки диафрагмы, которая несколько больше нижнего отверстия в пластине б,, захватываются между пластиной б и пластиной 4 или пластиной 5. Кроме того, пластины б по толщине близки к толщине диафрагмы, а уплотнения 7 выполнены из более тонкого материала. Электролизер содержит впускной трубопровод для подачи рассола и трубопровод для вывода хлора(на рисунках не показано, соединенные с полостью 8, а также трубопроводы для вывода водорода и щелочи, соединенные с полостью 9. Электролизер работает следующим образом. Раствор хлористого натрия поступает из полости 8 вниз через канавки 22, выполненные в прокладочных пластинах, в анолитные камеры. Хлор, образующийся в анолитных камерах, проходит вверх через канавки 22 прокладочных Пластин 4 и выходит в плотность 8. Электролитическая щелочь и водород, получаемые в католитных камерах, поднимаются по канавкам 23, выполненным в прокладочных пластинах 5, в полость 9, где отделяется водород. Электролизер может быть собран из одиночных анодных пластин 1, чередующихся с одиночными катодными пластинами 2, или из пар анодных пласти и пар катодных пластин.

П р и м е р. Диафрагменный электролизер по изобретению соде-ржит четные титановые анодные пластины 1 в виде жалюзей толщиной 0,75 мм каждая с покрытием из смеси окиси рутения и двуокиси титана, четыре катодные пластины 2 из мягкой стали в виде жалюзей толщиной 0,75 мм каждая.и семь изготовленных электростатической вытяжкой листовых диафрагм из политетрафторэтилена толщиной 3 мм. Длина жалюзей анодных и катодных пластин составляет 15 см. Расстояние между поверхностями диафрагм в соседних камрах составляет 6 мм. Прокладочные пластины 4 и рамы 7 и 10 изготовлены из полипропилена, а диафрагменные пластины- 6 из синтетической резины.

Электролизёр питают водным раствором хлористого натрия концентрации 300 г/л со скоростью 5 л/ч, нагрузка составляет 480 А, плотност тока 3 кА/м. Напряжение составляет 3,5 в. Получаемый хлоргаз содержит 95 вес.% С1 и 5 вес. % Од едкий натрс 10 вес.%. Выход по току составил 86%.

Формула изобретения

Монополярный фильтрпрессный электролизер для получения хлора и щелочи, содержащий анодные пластины с рабочей частью из пленкообразующего металла с электрокаталитическим покрытием, катодные пластины с металлической рабочей частью, фильтрующие диафрагмы, расположенные между каждыми соседними анодной и катодной пластинами, и концевые пластины, которые составляют концевые стенки электролизера, отличающийся тем что, с целью упрощения конструкции, электролизер снабжен диафрагменными пластинами, соединенными с диафрагмами, и прокладочными пластинами из неэлектропроводного материала, расположенными между каждой анодной и соседней диафрагменной пластинами, а также между каждой катодной и соседней дйаф5 рагменной пластинами, причем в анод-. ных, катодных, диафрагменных и прокладочных пластинах в верхней части выполнены прорези одинаковых размеров, которые в сборке образуют две

0 электрически изолированные полости вдоль электролизера, в прокладочных пластинах выполнены вертикальные каналы, соединяющие первую полость с анодной рабочей частью, вторую полость - с катодной рабочей, частью, а части катодных пластин, определяющие первую полость, и части анодных пластин, определяющие вторую полость, выполнены из неэлектропроводного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Якименко Л.М. Электролизеры с твердым катодом, м., Химия, 1966, с. 200.

2.Патент Франции 1301460, кл. В 01 К, 11.07. 61 (npOTorr.ffl) ,