Электролизная установка Советский патент 1981 года по МПК C25B1/36 C25B15/08 

(54) ЭЛЕКТРОЛИЗНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к электрохимическому производству, в частност к установкам электролиза по ртутному методу с распределенными по длине электролизера параметрами электролита. Известна электролизная установка, включающая серию электролизеров с ртутным катодом, соединенных в группы, общий рассольный трубопровод, электролизеры снабжены входыми и выходными патрубками, входные патрубки первой группы соединены с общим рассольным трубопроводом 1, Недостатками известных электролизных установок является уменьшение срока службы анодов и повышенное напряжение постоянного тока, вследствие температурного и концентрационного градиентов по длине электролизеров. А также низкий выход по току и высокое накопление шлама, Цель изобретения - снижение напря жени,я и увеличение срока службы анодов электролизеров, а также увели чение выхода по току и снижение накопления шлака в электролите./ Поставленная цель достигается тем что в электролизной установке, вклю.чающей серию электролизеров с ртутным катодом, соединенных в группы, общий рассольный трубопровод, электролизеры снабжены входными и выходными патрубками, входные патрубки первой группы соединены с общим рассольным трубопроводом, причем выходные патрубки предыдущей группы электролизеров соединены трубопроводом с входными патрубками последующей группы электролизеров. Установка может быть снабжена разделителем,фаз и дозатором, размещенным на трубопроводе между rpynnaNoi. На чертеже схематически изображено последовательное соединение групп электролизеров с линией рассольного питания i. Серия электролизеров 1 разделена на три группы, которые соединены в общую рассольную линию 2 последовательно по питанию их рассолом. Электролизеры внутри групп с помощью входных 3 и выходных 4 коллекторов соединены параллельно. Рассольная линия 2 между группами электролизеров соединена с дозаторами химических веществ, выполненных в виде емкостей 5,. снабженньох патрубками 6 и регулируемыми вентилями 7, а также - с разделителями фаз электролита отстойнинами 8, на соединительных патрубках которых установлены задвижки 9, а на нижних выпускных патрубках - упр ляемые вентили 10, При помощи патру ков и установленных на них задвижек 11 рассольная линия 2 между второй и третьей группами электролизеров со динена с теплообменником 12, охлаждаемой жидкостью в котором служит электролит, выходящий из группы эле ролизеров второй группы, а хладоагентом - питающий серию электролизеров свежий рассол. Входные коллек торы второй и третьей группы соединены между собой линией 13, на кото рой установлена задвижка 14, а с по мощью патрубков и установленных на них задвижек 15 и 16 - с линией све жего рассола, В рассольной линии 2 между группами установлены перекачивающие насосы 17 и задвижки 18 и 19, а задвижка 20 - перед входом в первую группу электролизеров. Предлагаемая электролизная установка работает следующим образом. Задвижки 14-16,18,19 закрыты, 9,11,20 открыты. Поступающий в серию электролизеров свежий рассол подогревается в теплообменнике 12 и подается в первую группу, где час тично обедняется и нагревается под действием электрического тока. Вход ной рассольный коллектор 3 служит д равномерного распределения рассола по электролизерам группы, а выходно 4 - для сбора рассола, выходящего и группы электролизеров, и направления его в рассольную линию 2, При открытой задвижке 14 часть рассола из входного коллектора второй группы минуя ее, направляется во входной коллектор третьей группы. Такая необходимость может возникнуть при отключении части электролизеров вто рой группы и уменьшении ее пропускно спосо ности по рассолу. Ртутные элек ролизеры рассчитаны на обработку опр деленного количества рассола, превышение расхода которого может привести к созданию аварийной ситуации в цехе электролиза (захлебыванию. электролизеров, увеличение давления хлоргаза, выливание хлорного анолита из ванны в помещение цеха и т.п,), При отключении части элек:тролизеров и прекращении подачи в них рассола последний перераспределяется между остальными ваннами группы. В этом случае с целью недопущения чрезмерного увеличения расхода рассола часть электролита по трубопроводу на правляется в гтоследующую группу электролизеров, минуя данную. Для уменьшения расхода электролита в пер вой группе используются задвижки 15 16,20. Для транспортировки рассола между группами служат перекачивающие насосы 17. После выхода из электролизеров перг вой группы рассол обогащается химическими веществами из емкости 5, Известно, что в процессе работы в электролите могутнакапливаться ионы различных металлов (Fe, Сг,. Мо и др.) из-за его контакта с незащищенными (повреждено антикоррозионное покрытие, оголено стальное днище) деталяг ш электролизера или рассольной линии. Присутствие этих ионов в электролите нежелательно, так как попадая на ртутный катод, они становятся очагами выделения водорода и поэтому падения выхода по току (КПД процесса элеткролиза), Кроме этого, соединяясь со ртутью, они- образуютшламы и амальгамное масло,которые также снижают величину выхода по току. Путем добавления в электролит химических веществ из емкости 5, например BaCKg, удается связать некоторые ионы в нерастворимые химические соединения и таким образом нейтрализовать их, Электролит может содержать также и другие нерастворимые примеси, например, графитовую пыль, образующуюся в процессе механического износа графитового анода. Наличие любых примесей в электролите нежелательно, осособенно частиц графита, так как попадая на ртутный катод, такая частица является очагом выделения водорода. Для осаждения нерастворимых примесей, а также для частичного удаления растворенного хлора, рассол направляется в отстойник 8. Вентиль 10 служит для периодического удаления осадка. Следует заметить, что таким образом из электролита удаляются примеси, образующиеся в процессе электролиза, поэтому имеет место дополнительное повышение выхода по току по сравнению с тем максимумом, который можно достичь в известной установке , Назначение дозатора и отстойника установленных после второй группы электролизеров, аналогично описанному. Наличие концентрационного и температурного градиентов в электролизерах по схеме рассольного питания известной установки приводит к неравномерному износу графитовых плит . На горячем конце электролизера графит изн-ашивается больше, чем на холодном, поэтому имеет место повышенный его расход, так как срок службы анодного комплекта равен сроку службы наиболее изношенных анодов и замене подлежит весь анодный комплект, несмотря на то, что аноды на холодном конце еще работоспособны. Уменьшение температурного градиента позволяет снизить температуру электролита, выходящего из электролизёров первых по ходу рассола групп, и уменьшить износ анодов на .их горячем конце. Кроме этого,градиент электропроводимости электролита приводит к неравномер ному распределению токовой нагрузки по отдельным анодам, причем, плотност тока на горячем конце ванны боль ше, чем на холодном. Это также способствует износу анодов на горя чем ко.нце электролизера. Выравнива TiHe градиента электропроводимости электролита приводит к равномерному износу по длине ванны и увели чению срока службы анодного комплекса. Электролизная установка содержит горизонтальные ртутные электролизеры включенные параллельно в общую рассольную линию. Токовая нагрузка равна 36 кА, расход свежего рассола 1,5 м V4 (в один электролизер), концентрация свежего рассола 310 кг/м , температура 60°С. Концентрация на выходе из электролизера равна 267 кг/м температура 82°С, напряжение на ванне 4,32 В. Предлагаемая установка позволяет снизить напряжение на каждом злектролизере не менее, чем на 0,04 В. 100 электролизеров на токовую нагрузку 36 кА экономят около 12,5 тыс. кВт/ч электроэнергии в год.

Свежий рассол Формула изобретения 1.Электролизная установка, включающая серию электролизеров с ртутным катодом, соединенных в группы, общий рассольный трубопровод, электролизеры, снабженные входными и выходными патрубками, входные патрубки первой группы соединены с общим рассольным трубопроводом, о т л и ч.а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения напряжения и увеличения срока службы анодов электролизеров, выходные патрубки предыдущей группы электролизеров соединены трубопроводом с.входными патрубками последующей группы электролизеров. 2.Электролизная установка по п. 1, отличающаяся .тем, что, с целью увеличения выхода по току и снижения накопления шлака в электролите, установка снабжена разделителем фаз и дозатором, размещенным на трубопроводе между группами . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Огс5 родник А.В. Автоматическое управление элеткрохимическими производствами, К., Техника , 1974, с. 145, 51.