RU236U1 - Электролизер - Google Patents

Abstract

1. Электролизер для электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов, включающий комплект анодов с несущей токоподводящей основой, катодный блок в составе корпуса и катодных элементов в виде полых сплющенных коробок, выполненных из перфорированных металлических пластин или сетки, крышку, устройства для ввода и вывода рабочих сред, электрическую обвязку, отличающийся тем, что шины катодных элементов пронизывают герметично корпус катода и электрически скрепляются с внешней уравнительной шиной.2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что аноды выполнены с наклоном к катодным элементам таким образом, что расстояние между катодом и анодом постепенно уменьшается снизу вверх от максимума в крайне нижней части до минимума в крайне верхней части.3. Электролизер по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что вдоль внутреннего периметра. корпуса катодного блока размещены тип новые планки с активной анодной массой, скрепленные с токоподводящей основой.4. Электролизер по пп. 1-3, отличающийся тем, что одной или нескольким стенкам корпуса катодного блока придан уклон во внешнюю сторону снизу вверх.5. Электролизер по пп. 1-4, отличающийся тем, что корпус катодного блока снабжен наружными карманами в виде полы коробок или кожуха, скрепленных со стенками корпуса.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для производства, в частности, хлора и щелочей электролизом водных растворов хлоридов щелочных металлов,, .

Известен электролизер диафрагменного типа, содержащий анод- ; НИИ комплект, катодный блок, кршшку, электрические шины и технологическую обвязку, Анодний комплект включает токонесущую основу и групщг анодов в Определенном порядке скрепленных мех|1нически и электрически с указанной основой. Аноды выполнены из перфорированных титановых листов с активированной рабочей поверхностью, закрепленных попарно на биметаллических (титан-медь) стержнях, подводящих к ним ток, В сборе, указанные стержни пронизывают основу комплекта и герметизируются извне через прокладку и скреплянную гайку, Токоподвод к стержням осуществляется через основу, которая снабжена общей шиной.

e-g5B-MJ4

ШШ 5

O-SSB-ffT С-25В 1/46

)ЛИЗЕР

Катодный блок состоит из металлического корпуса, открытого сверху и снизу и электрически и механически скрепленных с ним полых катодных элементов, выполненных из металлической сетки и перфорированных пластин и размещенных в определенном порядке внутри корпуса. Подвод тока к катодным элементам осуществляется через общую шину, скрепленную с корпусом, стенки корпуса и каркасы катодных элементов. Вся рабочая поверхность катодного блока, покрывается фильтрующей диафрагмой,

Крышка имеет куполообразную форму и герметично стыкуется с катодным блоком, В крышке выполнены штуцера для ввода электролита и вывода анодных продуктов электролиза, В катодном блоке имеются штуцера для вывода катодных про |уктов электролиза (книгу В,М,Зимина и др, Хлорные электролизеры 1984 г, см, Химия страницы 94-95),

Недостатком известного электролизера является многоступенчатый подвод тока к собственно катоду, осуществляемый через внешнюю общую шину, стенки корпуса и каркас катодных элементов, выполненных из материалов разной электрической проводимости. Это ограничивает мощность электролизера и приводит к повышенному расходу t электроэнергии., л ;- ;;..|

Вще одним недостатком прототипа является наличие слабополяризованных участков катода но нижнему периметру стыка катодного блока с основой анодного комплекта, что снижает съем продукции с электролизера, В прототипе имеют место значительные потери тепла в окружающую среду.

93(7fJ7/

%: . t

Задача решается тем, что в электролизере, содержащем анодный комплект с несущей токораспределительной основой, катодный блок из ряда полых катодных элементов, размещенных-внутри открытого сверху и снизу корпуса, и герметичную крышку, катодные элементы снабжены токоподводящжми шинами, герметично проникащими через стенки корпуса наружу и скрепленными вне катодного блока с общей уравнительной шиной. Аноды размещены с наклоном к катодным элементам и электрически соединены с токонесущей основой внутренней контактной стяжкой и снабжены по нижнему периметру катодного блока дополнительными анодными элементами. Снаружи корпуса катодного блока размещена с кольцевым зазором рама с теплоизолирующим материалом в полости между рамой и корпусом.

Новым в предлагаемой конструкции электролизера являются выполнение катодных элементов с токоподводами, герметично пронизыващими корпус катода и непосредственно скрепленными с внешней общей шиной, выполнение анодов из двух отдельных пластин .снабженных отдельным гибким токоподводом и отбортовкой по краям; выполнение стенки корпуса катода наклонной.

Предлагаемая новая конструкция электролизера обладает рядом отличительных преимуществ, обеспечиваемых особенностями, составляющими предмет полезной модели. Благодаря тому, что в электролизере шины катодных элементов герметично пронизывают корпус катодного блока и непосредственно скрепляютсявне корпуса с общей уравнительной щиной исключаются промежуточные переходные контакты между общей шиной и корпусом катодного блока и, в свою очередь, между корпусом и шинами катодных элементов, применяемые в известных электролизерах. Это позволяет снизить потери напряжения и соответственно или сократить расход электроэнергии на 8-10/, или

93( (,

поднять мощность (нагрузку) при достигнутом расходе энергии. Кроме того, такая система токоподвода, исключая корпус из электрической цепи, позволяет сделать его легким и из одного сортамента металла, что облегчает и изготовление и обращение с электролизером в ходе эксплуатации. Применение плавной отбортовки в анодных пластинах и дополнительных анодных элементов вдоль нижнего внутреннего периметра катодного блока позволяют полностью полезно использовать слабополяризованные участки катода, неизбежные в известных электролизерах, и тем самым увеличить съем продукции с единицы поверхности электродов на 7-10. Сочетание вертикальной катодной поверхности катодных элементов со слегка наклонной анодной поверхностью обеспечивает более свободное удаление хлоргаза из межэлектродного пространства в заанодное и выравнивание перепада напряжения в электролите по высоте с учетом газонаполнения. Оба этих фактора способствуют снижению напряжения и экономии электроэнергии. Применение нарзгжной рамы, образующей со стенками корпуса катодного блока кольцевзгю свободную полость, заполняемую малотеплопроводным материалом позволяет сберегать тепло, особенно

при размещении электролизеров на открытых площадках или в легких укрытиях.

Конструкция электролизера представлена на фиг.фиг.1-9. Фиг.1 - Общий вид в поперечном разрезе; Фиг.2 - Общий вид в частичном продольном разрезе; Фиг.З - Анодный комплект, вид сбоку; Фиг.4 Анодный комплект, вид продольный; Фиг.5 -Катодный блок в боковом разрезе; Фиг.6 - Катодный блок, вид сверху; т ОПИСАНИЕ ЭЖКГРОЖЗЕРА Конструкция электролизера, основном,состоит из трех частей: анодного комплекта,катодного блока,крьш1ки. Анодный комплект (фиг.фигЛ,2,3,4) включает в себя несущую токоподводящую основу и собственно аноды.Токоподводящая основа представляет собой металлическую плиту I из стали,алюминия,меди или другого токопров©дящего материала,плакированную с рабочей стороны,например,титановым листом 2. Эта плита может быть выполнена и биметаллической,Токоподводящая основа снабжена общей шиной 3 и токопередающими ребрами 4,электрически скрепленными с нею. Токоподводящей основе снаружи придана рама жесткости 5. Аноды выполнены в виде пластин 6 из перфорированного любым способом титанового листа,покрытого с рабочей стороны известной активной анодной массой,Пластина 6 может быть выполнена и сплошной,т,е, неперфорированной. Края пластин плавно отбортованы,С противоположной , нерабочей стороной анодной пластины 6 электрически скреплен с нею токоподводящий элемент 7 в виде планки из титана или бимеалла,который снабжен контактным отводоьв.Токоподводящий элемент 7 выполнен с оцределенной степенью гибкэсти,позволяющей изменять положение анодной пластины 6 при небольшом внешнем усилии,В сборе, анодные пластины 6 через контактный отвод 8 электрически и механически скреплегш с ребрами 4 токоподводящей основы I или при помощи разъемного соединения или при помощи сварки.В случае разъемного соединения,предусматривается применение болтов 9, Параллельно краям токонесущей основы 8 с определенным отступлением от них во-внутрь размещены дополнительные анодшле элементы 10 в виде титановых полос с активным покрытием,которые также с скреплены с основой электрически и механически люб1з1м из известных способов - винтами,сваркой и др. Катодный блок (фиг.фигЛ,2,5,6) представляет собой цельнуюнеразъемную конструкцию включающую металлический корпус II в виде кожуха,открытого сверху и снизу и комплект катодных элементов 12, размещенных в определенном порядке внутри корпуса. Корпус II выполнен из стали и снабжен штуцером 13 для выво да водорода и штуцером 14 для вывода щелочи.Катодные элементы 12 представляют собой полые,сильно сплющенные коробки,выполненные из металлических перфорированных пластин или сетки. катодных элементов 12 размещены ребра жесткости 15 и токоподводящие шины 16. Электрический контакт между катодными элементами 12 и шинами 16 осуществлен при помощи сварки или любым другим извест- ным способом. Все катодные элементы 12 механически скреплены с корпусом II через перемычки 17 и 18,выполненные из материала,что и сами катодные элементы,а также шины 16.Шины 16 катодных элементов 12 герметично пронизывают одну или две противоположные стенки корпуса II и выходят концами нарул.Наружные концы шин 16 электрически объединяются в одну общую токораспределяющую систему при помощи общей катодной шины 19 вне катодного блока.Эта истему в отдельности по внешнему виду схожа с граблями и может быть или объединенной или разделенной на нижнюю и верхнюю.Стенки корпуса II катодного блока,или,в приведенном случае одна его стенка,противоположная той,которую пронизывают шинки 16 может быть выполнена наклонной с расширением корпуса снизу вверх.Этим

достигается пропорциональное объему катодных продуктов электроли« за расширение периферийного внутрикатодного пространства.Корпус катодного блока может быть снабжен полыми карманами в виде коробок или примыкающих к его стенкам,Полость таких карманов заполняется теплоизолирующим материалом (фиг«фиг.8,9).

Крышка 20 электролизера выполнена в виде герметичного шатра из защищенного гуммировкой или титаном металла,или же из известных стойких пластиков.Крышка снабжена штуцерами 21 и 22 для ввода электролита и вывода анодных продуктов электролиза.

Сборка электролизера осуществляется следующим образом,Аноды по шаблону размещаются на несущей основе и скрепляются с ней.На катод наносится диафрагма и он устанавливается на основу так, чтобы все аноды расположились симметрично в ячейках между катодными элементами.Сверху на катод устанавливается крышка 1фышка , катодный блок и анодный комплект герметизируются в стыках между собой через уплотнителъные прокладки 23 при помощи винтовой стяжки. Далее производится технологическая и электрическая обвязка в серии,электролизер заполняется электролитом и включается в работу.

..mttmtsf:

Claims (5)

1. Электролизер для электролиза водных растворов хлоридов щелочных металлов, включающий комплект анодов с несущей токоподводящей основой, катодный блок в составе корпуса и катодных элементов в виде полых сплющенных коробок, выполненных из перфорированных металлических пластин или сетки, крышку, устройства для ввода и вывода рабочих сред, электрическую обвязку, отличающийся тем, что шины катодных элементов пронизывают герметично корпус катода и электрически скрепляются с внешней уравнительной шиной.

2. Электролизер по п.1, отличающийся тем, что аноды выполнены с наклоном к катодным элементам таким образом, что расстояние между катодом и анодом постепенно уменьшается снизу вверх от максимума в крайне нижней части до минимума в крайне верхней части.

3. Электролизер по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что вдоль внутреннего периметра. корпуса катодного блока размещены тип новые планки с активной анодной массой, скрепленные с токоподводящей основой.

4. Электролизер по пп. 1-3, отличающийся тем, что одной или нескольким стенкам корпуса катодного блока придан уклон во внешнюю сторону снизу вверх.

5. Электролизер по пп. 1-4, отличающийся тем, что корпус катодного блока снабжен наружными карманами в виде полы коробок или кожуха, скрепленных со стенками корпуса.