SU562122A1 - Диафрагменный электролизер дл получени хлора и щелочи - Google Patents

Abstract

1.ДИАФРАГМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И ЩЕЛОЧИ содержащий корпус с двум  концевыми монопол рными электродами противоположной пол рности и расположенными между ними бипол рными электродами с катодными и анодными элементами, закрепленными с противоположных сторон несущей токораспредели- тельной основой, образующей с катодными элементами, выполненными из сетки в форме гребенки, с нанесенной на нее диафрагмой, полость, служащую сборником катодных продуктов, хлорное газовое пространство, заключенное между основами соседних электродов и корпусом, штуцера дл  ввода и вывода электролита и дл  вывода хлора, отличающийс  тем, что, с целью ведени  процесса электролиза под давлением и увеличени  мощности электролизера, корпус выполнен в виде полого цилиндра из неэлектропроводного материала, в основани х которого размещены концевые монопол рные электроды, герметично скреп- , ленные с цилиндром, в основании каждого бипол рного электрода, концевого катодного монопол рного электрода и в катодной поверхности выполнено одно или несколько сквозных отверстий , соедин ющих сборники катодных продуктов соседних электродов, бипол рные электроды установлены с зазором в верхней части и образуют с корпусом канал дл  вывода хлора.2.Электролизер по п.1, отличающийс  тем,- что сквозное отверстие в катодной поверхности выполнено в основани х одного или нескольких катодных элементов, герметично закрепленных в сквозных отверсти х основы соседнего электрода, образующего общий канал.3.Электролизер по п.1, о т л и- чающийс  тем, что сквозное отверстие в катодной поверхности выполнено между катодными элементами коаксиально отверстию в основе электрода, в котором герметично закреплен раструб, снабженный сквозными отверсти ми на боковой поверхности, соедин ющими его внутреннюю полость со сборником катодных продуктов , и состыкованный с патрубком 'установленным в отверстии основы соседнего электрода.4.Электролизер по пп.1-3, о т- личающийс  тем, что корпус выполнен из двух или более частей, герметично скрепленных между собой.(Лел05к>&ND 1C

Description

Изобретение относитс  к устройст вам, примен емым дл  электролиза водных растоворов хлоридов щелочных металлов с получением хлора, водорода и щелочи, а именно к бипол рным электролизерам диафрагмеиног типа. Известен диафрагменный электроли зер дл  получени  хлора,и щелочи, в котором бипол рные электроды размещаютс  в общем бетонном корпусе, составл   р д последовательно включенных  чеек Г1. Наиболее близким из известных  вл етс  диафрагменный хлорный электролизер бипол рного типа, соде жащий корпус в виде открытой сверху емкости пр моугольной формы-с крышками и с размещенными в нем двум  концевыми монопол рными электродами противоположной пол рности, между которыми установлены бипол рные эле роды с анодными и катодными элементами , -закрепленными с противоположных сторон несущей токораспределительной основы. По периметру основы приварена полоса, образующа  раму бипол рного электрода, вставл емую в вертикальные пазы стенки корпуса. К кра м рамы прикреплена катодна  сетка, к которой, в свою очередь, прикреплены катодные элементы в ви де сплющенных сетчатых коробок. На п верхность катодной сетки и катодны элементов нанесена диафрагма. Анодный полюс электрода выполнен из графитовых плит, закрепленных парал лельными р дами с другой стороны то кораспределительной основы. Внутренние полости катодных элементов бипол рного электрода соединены с пространством между токораспределительной основой и катодной сеткой и составл ет катодное пространство  чейки, служащее сборником катодны продуктов. Водород и электролитичес ка  щелочь вывод тс  из него через отверстие в раме бипол рного электрода . Концевые монопол рные электро ды имеют устройство, ан алогичное соответствующему полюсу бипол рного электрода.Токораспределительные основы бипол рных электродов раздел ют всю емкость на р д отдельных секций- чеек. Кажда  секци   вл етс  самосто тельной электрохимической  чейкой, включающ в себ  катодный и анодный полюсы соответственно от смежных бипол рны электродов. Хлорное газовое простра ство заключено между основами со . седних электродов и корпусом. Из ка дои  чейки продукты электролиза вывод тс  раздельно через щтуцера в коллекторы дл  хлора, щелочи и водорода. Также раздельно подают в каждую  чейку питающий раствор хлорида щелочного металла. Монопол рные электроды служат дл  ввода и вывода электрического тока с противоположных торцов емкости соответственно f2J. Недостатками указанного, электролизера  вл ютс  невысока  единична  мощность и невозможность проведени  процесса электролиза под давлением. Известный электролизер не может быть построен на высокие единичные мощности, так как увеличение его размеров влечет за собой значительное увеличение размеров емкости, а вместе с ними и периметра уплотнени  крышек корпуса, герметизирующих хлорное пространство, а также периметра уплотнени  устройства дл  вывода катодных продуктов электролиза (тделочи и водорода/, что чрезвычайно усложн ет конструкцию электролизера и практически исключает возможность достижени  необходимой плотности стыков между элементами электролизера. Все известные устройства и способы уплотнени  не обеспечивают в услови х высокой коррозионной активности среды (химическа  и электрохимическа  коррози , высока  температура ) и при необходимости периодической переборки электролизера достаточной степени герметичности , позвол ющей проводить процесс электролиза под давлением. В то же врем  проведение процесса электролиза под давлением позволило бы получить хлор высокой концентрации и исключить специальные перекачивающие устройства (компрессоры )дл  его транспортировки и компримировани . С целью увеличени  единичной мощности электролизера и ведени  процесса электролиза под давлением в предлагаемом диафрагменном электролизере корпус выполнен в виде полого цилиндра из неэлектропроводного материала, в основани х которого размещены концевые монопол рные электроды, герметично скрепленные с цилиндром, в основании каждого бипол рного электрода, концевого катодного многопол рного электрода и в катодной поверхности выполнено одно или несколько сквозных отверстий , соедин ющих сборники катодных продуктов соседних электродов, бипол рные электроды установлены с зазором в верхней части и образуют с корпусом канал дл  вывода хлора. Сквозное отверстие в катодной поверхности может быть выполнено в основани х одного или нескольких катодных элементов, герметично закрепленных в сквозных отверсти х основы соседного электрода, образующего общий канал. Сквозное отверстие в катодной поверхности может быть выполнено между катодными элементами коаксиально отверстию в основе электрода , в котором герметично закреплен раструб, снабженный сквозными отверсти ми на боковой поверхности, соедин ющими его внутреннюю полость со сборником катодных продуктов, и состыкованный с патрубком, установленным в отверстии основы соседнего электрода.

Корпус электролизера может быть выполнен из двух или более частей, герметично скрепленных между собой.

На фиг.1 представлен электролизер , вид сверху; на фиг.З - поперечный разрез электролизера; на фиг.4,5 - варианты выполнени  бипол рного -электрода i на фиг.б вариант устройства дл  вывода водорода и щелочи.

Электролизер включает в себ  корпус 1, бипол рные электроды 2, концевые монопол рные электроды 3 и 4, токоподвод щие шины 5 и 6, устройства 7,8 и 9, соответственно дл  вывода щелочи, водорода и хлора и подачи электролита 9. Корпус 1 выполнен из стеклопластика или любого другого известного хлоростойкого материала-или комплекса материалов и ему придана цилиндрическа  форма. Корпус 1 снабжен фланцами 10 дл  соединени  с концевыми монопол рными электродами 3 и 4. Бипол рный электрод 2 составлен из токораспределительной основы 11 из материала , стойкого к воздействию хлор и катодных 12 и анодных 13 элементов . Основа 11 выполнена в виде металлической плиты из материала, стойкого к воздействию хлора или за щищенного от него. Основе придана кругла  форма. В верхней части основа установлена с зазором по отношению к корпусу 1. Катодные 12 и аноные 13 элементы закреплены с противоположных сторон основы 11. Анодные элементы 13 могут быть выполнены из графита или титановых листов, покрытых .активной массой. Катодные элементы 12 выполнены в виде полых сплющенных сетчатых коробок, обращеных открытой полостью к основе 11. Между катодными элемента у1и 21 и основой 11 расположен сборник 14 катоных продуктов, объедин ющий внутренние полости всех катодных элементов 12 и служащий дл  сбора и дальнейшего вывода щелочи и водорода. Сквозное отверстие в катодной поверхност Ьыполнено в основании одного или нескольких катодных элементов 12, герметично закрепленных в сквозных отверсти х 15 основы 11 соседнего электрода с образованием общего канала дл  вывода щелочи и водорода. Устройство дл  вывода щелочи и водорода может быть выполнено из серии раструбов 16, приваренных к основам 11 бипол рных электродов и соедин ющихс  с катодными сборниками 14 отверсти ми 17, и патрубков 18 из неметаллического материала, прикрепленных с другой стороны к основам 11 шпильками. Патрубки 18 вход т в раструбы 16 и уплотн ютс  резиновыми кольцами 19. В сборе все элементы устройства дл  вывода щелочи и водорода составл ют единый герметичный коллектор.

Сборка электролизера производитс  следующим образом.

При помощи обычных монтажных устройств . лебедка, монорельс, домкрат устанавливаютс  в корпусе 1 бипол рные электроды 2, которые предварительно собираютс  в комплекты по 3-4 электрода. Комплекты бипол рных электродов ввод тс  во внутрь корпуса так, чтобы устройство дл  вывода щелочи и водорода всех бипол рных электродов стыковались друг с другом образу  общий канал. Затем устанавливаютс  концевые монопол рные электроды 3 и 4 и ст гиваютс  с корпусом 1. После этого производитс  технологическа  и электрическа  обв зка электролизера. К электролизеру подсоедин етс  сепаратор дл  разделени  водорода и щелочи.

Предложенный электролизер имеет приведенные ниже преимущества.

Использование цилиндрического корпуса и бипол рных электродов с основой круглой формы обеспечивает построение электролизера любой практически целесообразной длины и мощности при минимальном, неизмен емом от его размеров периметре уплотнени . Так, независимо от длины (1G-20 м) и мощности электролизера (до 5000 кА ) периметр уплотнени  остаетс  неизменным, поэтому электролизер может быть построен без осложнений и специальных мер по герметизации на любую необходимую мощность.

Форма корпуса (цилиндр и минимальный периметр уплотнени  обеспечивают высокую герметичность рабочего пространства электролизера и осуществлени  процесса электролиза под давлением вплоть ло 12 кг/смпри котором из технологической схемы производства хлора исключаетс  не только дорогосто щее и сложное оборудование дл  компримировани  и пере; ачки хлора, но и стади  сжижени  хлора при помощи искусственного холода . При давлении 12 кг/см конденсаци  хлора производитс  с помощью воды

Применение повышенного давлени  многократно уменьшает размеры и объе всех хлорных коммуникаций и оборудовани  по переработке хлора и значительно сокращает стадию осушки хлора, так как влажность хлора с повышением давлени  уменьшаетс .

QO

t

/

13

15

15

П

Claims (4)

1.ДИАФРАГМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И ЩЕЛОЧИ содержащий корпус с двумя концевыми монополярными электродами противоположной полярности и расположенными между ними биполярными электродами с катодными и анодными элементами, закрепленными с противоположных сторон несущей токораспределительной основой, образующей с катодными элементами, выполненными из сетки в форме гребенки, с нанесенной на нее диафрагмой, полость, служащую сборником катодных продуктов, хлорное газовое пространство, заключенное между основами соседних электродов и корпусом, штуцера для ввода и вывода электролита и для вывода хлора, отличающийся тем, что, с целью ведения процесса электролиза под давлением и увеличения мощности электролизера, корпус выполнен в виде полого цилиндра из неэлектропроводного материала, в основаниях которого размещены концевые монопо лярные электроды, герметично скреп- , ленные с цилиндром, в основании каждого биполярного электрода, концевого катодного монополярного электрода и в катодной поверхности выполнено одно или несколько сквозных отверстий , соединяющих сборники катодных продуктов соседних электродов, биполярные электроды установлены с зазором в верхней части и образуют с корпусом канал для вывода хлора.

2. Электролизер по п.1, отличающийся тем,- что сквозное отверстие в катодной поверхности выполнено в основаниях одного или нескольких катодных элементов, герметично закрепленных в сквозных отверстиях основы соседнего электрода, образующего общий канал.

3. Электролизер по п.1, о т л ичающийся тем, что сквозное отверстие в катодной поверхности выполнено между катодными элементами коаксиально отверстию в основе электрода, в котором герметично закреплен раструб, снабженный сквозными отверстиями на боковой поверхности, соединяющими его внутреннюю полость со сборником катодных продуктов , и состыкованный с патрубком установленным в отверстии основы соседнего электрода.

4. Электролизер по пп.1-3, о тличающийся тем, что корпус выполнен из двух или более частей, герметично скрепленных между собой.

SU .... 562122