Диафрагменный электролизер: Что такое электролизер, его принцип работы, конструкция и виды

Содержание

Диафрагменный электролизер — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Диафрагменный электролизер

Cтраница 1

Диафрагменный электролизер представляет собой сложный объект с большим числом входных и выходных величин, подверженный многим возмущающим воздействиям — внешним и внутренним.
 [2]

Диафрагменные электролизеры на малые и средние нагрузки целесообразно делать цилиндрическими.
 [4]

Диафрагменный электролизер представляет собой сложный объект с большим числом входных и выходных величин, подверженный многим возмущающим воздействиям — внешним и внут-ренним.
 [6]

Диафрагменный электролизер с твердым катодом, как указано выше, относится к объектам с нестационарными параметрами.
 [7]

Диафрагменные электролизеры обеспечивают разделение продуктов электродных реакций, смешение которых исключает эффект изменения рН и Eh. Как правило, разделение продуктов реакций осуществляется с помощью ионообменных или инертных диафрагм.
 [8]

Диафрагменные электролизеры на малые и средние нагрузки целесообразно делать цилиндрическими.
 [10]

Диафрагменные электролизеры с закрепляемой крышкой, сушильные башни и холодильники смешения отделения осушки хлора должны иметь предохранительные разрывные мембраны.
 [11]

Диафрагменный электролизер состоит из ячеек ( рис. 5.11), включаемых по току параллельно. В каждой ячейке имеется графитовый анод /, контактную часть которого пропитывают ортофосфорной кислотой, обмазывают огнестойкой замазкой и стягивают болтами с токоподводящими шинами. По обеим сторонам анода размещают катодные стальные листы 4, приваренные к то-коподводящим стальным штангам. Анодные контактные части выступают над перекрытием ванн из шамотного кирпича, в котором закрепляют с обеих сторон анода керамические перегородки-диафрагмы 2, служащие для разделения потоко

Электролизер — устройство и принцип работы

Промышленный электролизер – это технологическое оборудование, которое используется при добыче полезных ископаемых и производственных предприятиях для получения некоторых видов газов (хлора, водорода), для производства алюминия и магния. Отдельные виды оборудования могут применяться для обессоливания, обеззараживания и дезинфекции сточных вод.

Конструктивные особенности устройства

Рассмотрим подробнее устройство и принцип работы устройства. Устройство имеет токопроводящий корпус, электроды из разных материалов (медный, цинковый и т. д.) – катод и анод, а также патрубки для ввода внутрь электролита и вывода вещества, которое получают электролитическим методом.

Конструкция оборудования может быть изменения для выполнения специализированных задач. Например, для выделения магния и хлора применяется емкость со стенками, облицованными огнеупорными кирпичами или иными подобными материалами.

При подключении установки к электрическому току электроды, которые опущены в токопроводящую жидкость – электролит – начинают электрохимическую реакцию. Между анодом и катодом протекает ионный ток, а в процессе реакции положительные частицы направляются к катоду, а отрицательные – к аноду. Таким образом электролит разлагается, например, на водород кислород, металлы и хлор.

Если электролизная установка используется для получения газа, образующиеся в процессе реакции пузырьки поднимаются и собираются в емкость с помощью специальных патрубков.

Промышленный электролизер

Используется несколько видов электролизеров:

  • Сухие;
  • Проточные – в них организован постоянный поток электролитической жидкости;
  • Мембранные – в этих устройства применяется твердый электролит на полимерной основе;
  • Диафрагменные – применяются в случаях, когда нельзя допускать диффузию продуктов электролиза между камерами.

Характеристики электролизеров могут варьироваться в зависимости от области применения и задач, которые решаются с их помощью на производстве.

Где применяются электролизеры?

Основные сферы применения оборудования:

  • Получение цветных металлов из растворов;
  • Выделение золота из цианистых растворов;
  • Разложение воды на кислород и водород;
  • Получение хлора из раствора.

Также применяется проточный для нефти электролизер, который используется в комплексах для добычи полезных ископаемых для обеспечения технологического процесса.

Основными преимуществами оборудования является цена, простота обслуживания и высокая производительность, а также большой коэффициент полезного действия.

Как подобрать устройство?

При выборе оборудования для использования в промышленности необходимо обращать внимание на мощность и производительность электролизных установок. Обычно эти параметры указываются в маркировке оборудования. На рынке в России представлены различные модели, среди которых можно подобрать нужный вариант под любое производство.

Диафрагменный электролизер для очистки и обеззараживания воды

Изобретение относится к установкам для электрохимической очистки воды и/или водных растворов и может быть использовано в различных областях деятельности человека для очистки и регулирования свойств воды и водных растворов.

Известны установки различных конструкций для обработки и очистки воды при однократном или многократном прохождении воды через проточный электролизер (RU 2096337, опубл. 20.11.97 [1]; RU 2038322, опубл. 27.06.95 [2]; RU 2076847, опубл. 10.04.97 [3]; RU 2084408, опубл. 20.07.97 [4]; RU 2091320, опубл. 27.09.97 [5]; US 5427667, опубл. 27.06.95 [6]; ЕР 0286233, опубл. 12.10.88 [7]).

Недостатками известных устройств являются использование двухкамерных проточных электролизеров и, как следствие, сравнительно невысокая степень очистки от ионов тяжелых металлов и продуктов анодного окисления, а также усложнение конструкции из-за необходимости применения дополнительных устройств для вывода из получаемой воды активного хлора и удаления образовавшихся гидроксидов. В проточных двухкамерных диафрагменных электролизерах подвергающийся обработке водный раствор обеспечивает два потока: один — к аноду, другой — к катоду. Разделяющая микропористая диафрагма препятствует конвекционному (и диффузному) обмену электронейтральных молекул. Вместе с тем она прозрачна для заряженных ионов, мигрирующих в электрическом поле электролизера. Под действием напряжения, приложенного к катоду и аноду, ионы мигрируют к соответствующим электродам. Диафрагма препятствует смешению околоэлектродных растворов, приводя к тому, что в разделенных электродных пространствах происходит динамическое накопление ионов разных знаков. Необходимое условие работы любого проточного диафрагменного электролизера — это заполненность его электродных камер растворами электролита. В этом случае подачу водных растворов в двухкамерный проточный электролизер для их обработки можно осуществлять по параллельной или последовательной схеме. При параллельной схеме обработки, когда вода подается сразу на вход анодной и катодной камер, на выходе получаются два продукта: анолит и католит, что имеет применение для специальных нужд. Последовательная схема обработки, когда вода последовательно протекает через одну, затем через другую электродные камеры, применяется для очистки и обеззараживания питьевой воды.

Электрохимической обработке подвергается вода (питьевая или техническая), содержащая то или иное количество растворенных солей, и содержит ионы: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, , и другие (Сан. Пин. 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода»). Содержание этих ионов колеблется в зависимости от источника воды, но общее их количество в питьевой воде достаточно для того, чтобы можно было проводить электрохимическую обработку с целью обеззараживания и очистки воды от органических загрязнителей, а также ионов тяжелых металлов путем катодного осаждения. В обрабатываемой воде при прохождении через электрическое поле межэлектродного пространства образуются сильнодействующие оксиданты, такие как и и другие, способствующие уничтожению (окислению, в том числе глубокому деструктивному окислению) многих молекул сложных органических веществ, в том числе циклического и гетероциклического строения с переводом их в более простые соединения.

При использовании двухкамерного проточного электролизера для очистки и обеззараживания питьевой воды, обрабатываемая вода всегда обрабатывается в анодной камере этого электролизера, соприкасается с анодом и накапливает в себе продукты анодного разложения. В дальнейшем, при последовательном прохождении водой катодной камеры, происходит образование гидроксидов, которые также остаются в общем потоке. После такой обработки вода является обеззараженной, но неочищенной, т.к. из-за непрерывности потока она содержит продукты анодной и катодной обработки. Такая вода к употреблению не готова, поэтому впоследствии необходимо вводить дополнительные устройства для ее очистки и фильтрации, что значительно усложняет оборудование.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является диафрагменный электролизер, известный из (RU 2038323, опубл. 27.06.1995) [8]. Электролизер содержит коаксиально установленные по отношению друг к другу внешний цилиндрический анод, внутренний стержневой катод и расположенную между электродами трубчатую микропористую керамическую диафрагму, разделяющую межэлектродное пространство на анодную и катодную камеры. Каждая камера имеет отдельный вход в нижней части электролизера и отдельный выход в верхней части электролизера, сообщающиеся с подводящими и отводящими гидравлическими линиями для протока воды. Электроды и диафрагма жестко и герметично взаимно закреплены при помощи уплотнительных колец и торцевых втулок из диэлектрического материала. Данный электролизер используют в составе установки для очистки и обеззараживания воды, в которой обрабатываемая вода подается от напорного источника в анодную камеру электролизера. Во время протока через анодную камеру образуется активный хлор, уничтожающий все микроорганизмы и окисляющий органические примеси. После выхода из анодной камеры вода проходит через емкость с катализатором, на котором происходит разрушение активного хлора. Затем вода поступает в катодную камеру электролизера, в которой происходит восстановление органических примесей. В дальнейшем вода подается потребителю. Недостатком этого устройства является невысокая степень очистки от ионов тяжелых металлов, гидроксидов и продуктов анодного окисления. Так как проток является непрерывным, то с точки зрения материального баланса весь ионный состав воды должен сохраняться, конечно, за исключением части ионов, осевших на катоде. Таким образом, хлор, прошедший через каталитический реактор, потеряет свою активность, но сохранится в воде. Это значительно снижает ее органолептические свойства. Недостаток прототипа заключается и в том, что процесс обработки воды в подобных устройствах связан с необходимостью частых остановок из-за зарастания диафрагмы и поверхности катода солями жесткости, что требует проведения сравнительно частых кислотных промывок внутренних коммуникаций электрохимических ячеек. Удлинение времени работы таких устройств без кислотных промывок приводит к снижению эффективности их функционирования.

Задача настоящего изобретения заключается в упрощении конструкции устройства для очистки и обеззараживания воды, повышении степени очистки воды, повышении биологической ценности питьевой воды, получаемой в результате процесса очистки,

Для этого предложен диафрагменный электролизер для очистки и обеззараживания воды, который, как и известный электролизер, содержит вертикально установленные в диэлектрических втулках при помощи уплотнительных колец коаксиально расположенные по отношению друг к другу внешний цилиндрический электрод, внутренний цилиндрический электрод, один из которых является анодом, а другой — катодом, и микропористую диафрагму между ними, посредством которой межэлектродное пространство разделено на две электродные камеры — наружную и внутреннюю.

Заявленный электролизер отличается тем, что содержит вертикально установленную в диэлектрических втулках при помощи уплотнительных колец коаксиально расположенную между электродами дополнительную микропористую диафрагму, образующую между электродными камерами дополнительную среднюю междиафрагменную камеру, при этом в нижней торцевой втулке расположен вход для обрабатываемой воды, обеспечивающий подачу воды одновременно во все три камеры электролизера, а в верхней торцевой втулке расположен выход для чистой воды, соединенный с междиафрагменной камерой, а также выход воды, соединенный с электродными камерами.

В заявленном трехкамерном электролизере часть воды, поступающей из водопровода, поступает в его среднюю камеру, а другая часть воды поступает в анодную и катодную камеры. Под действием электрического тока во всех трех камерах одновременно начинается процесс электролиза. Образуется активный хлор и его соединения из солей, которые составляют естественную минерализацию любой питьевой воды. Образующиеся оксиданты обеззараживают, окисляют хлорорганику и оказывают бактерицидное действие на воду. Одновременно, под действием напряжения, приложенного к катоду и аноду, из средней камеры через диафрагмы ионы начнут мигрировать к соответствующим электродам. Таким образом, из воды, находящейся в средней камере, удаляются избыточные ионы металлов и хлор. Процесс регулируется величиной напряжения, подаваемого на электроды, и скоростью протока воды. В анодной камере происходит концентрация ионов хлора, в катодной камере — ионов тяжелых металлов. Вода из средней камеры является очищенной, обеззараженной, пригодна к потреблению без дополнительной обработки и обладает хорошими органолептическими свойствами, приятна на вкус при отсутствии запаха хлора. Таким образом, трехкамерный электролизера позволяет получать пригодную к потреблению воду без ее дополнительной обработки.

Для получения дополнительных свойств обрабатываемой воды заявленный электролизер может использоваться в составе установок для очистки и обеззараживания воды, а также придания ей особых свойств. Для этого в установке используется как минимум один дополнительный двухкамерный реактор. Гидравлическая схема организуется следующим образом. После выхода из средней камеры вода может проходить через катодную камеру дополнительного двухкамерного электролизера, а потоки из электродных камер направляются в анодную камеру двухкамерного электролизера. В катодной камере дополнительного двухкамерного электролизера происходит смещение окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) до уровня, соответствующего внутренней среде организма человека. В результате повышается биологическая ценность воды, ее способность проникать сквозь биологические мембраны клеток и участвовать в процессах обмена.

Использование трехкамерного электролизера с независимой от расположения электродов средней камерой очистки воды, допускает применение реверсивного режима, с изменением полярности электродов через определенные периоды времени. В этом случае электродные камеры меняются местами. Это обеспечивает самоочищение диафрагм от засоряющих их частиц, повышает удаление отложенных солей. Т.е. можно не применять опасные кислотные методы очистки от солей жесткости, которые обязательны для всех других установок.

Новый технический результат, достигаемый заявленным трехкамерным электролизером, заключается в одновременном получении в качестве целевого продукта очищенной от анионов и катионов и обеззараженной воды, пригодной к потреблению без ее дополнительной обработки, и воды с накопленными в ней анионами и катионами.

Изобретение иллюстрируется рисунками, где на фиг. 1 изображена конструкция заявленного диафрагменного трехкамерного электролизера; на фиг. 2 — то же, в разрезе, на фиг. 3 — то же в виде схемы; на фиг. 4 — схема применения заявленного трехкамерного электролизера в сочетании с двухкамерным электролизером.

Электролизер содержит коаксиально установленные по отношению друг к другу внешний цилиндрический электрод 1 (катод или анод), внутренний цилиндрический электрод 2 (анод или катод), между которыми коаксиально по отношению к электродам и друг другу установлены две трубчатые микропористые керамические диафрагмы 3 и 4. Электроды и диафрагмы образуют электродные камеры: наружную электродную камеру 5 и внутреннюю электродную камеру 6. Диафрагмы образуют, расположенную между ними среднюю — междиафрагменную камеру 7.

Конструктивно электроды и диафрагмы взаимно закреплены в торцевых втулках, выполненных из диэлектрического материала, верхней втулке 8 и нижней втулке 9 при помощи уплотнительных колец 10 и 11, а также гаек 12, накручиваемых на резьбовые концы внутреннего электрода. В нижней втулке 9 расположен вход 13 для обрабатываемой воды, который распределяет воду по камерам 5, 6 и 7 через отверстия 14, 15, 16. В верхней втулке 8 расположен выход чистой воды 17, соединенный через отверстие 18 с междиафрагменной камерой 7, а также выход воды 19, соединенный с камерами 5 и 6 через отверстия 20, 21.

Электроды электролизера могут быть изготовлены из титана, титана с покрытием, графита, нержавеющей стали и прочих в зависимости от условий эксплуатации, которые определяются назначением электролизера. Диафрагмы электролизера выполнены из керамики и являются ультрафильтрационными, что обеспечивает при равных давлениях в камерах отсутствие фильтрационного перетока при наличии ионного обмена.

Трехкамерный электролизер работает следующим образом. Обрабатываемая вода подается от напорного источника сразу во все три камеры электролизера. После подачи напряжения на электроды, во время протока воды через камеры, начинается процесс электролиза. В электродных камерах, в зависимости от потенциала электрода, происходит накопление ионов: в анодной камере — анионов (хлор, кислород и т.п.) в катодной камере — катионов (ионы щелочных, тяжелых металлов, и т.п.) Функциональность электродных камер определяется знаком потенциала напряжения подаваемого на электрод и может меняться в процессе эксплуатации. Соответственно, в средней камере, являющейся по сути биполярной, одновременно идут и катодный и анодный процессы. Образуется активный хлор, уничтожающий все микроорганизмы и окисляющий органические примеси. Одновременно для обеспечения электропроводности, должно происходить электро-миграционное перемещение ионов. При подаче на внутренний электрод отрицательного потенциала, а на наружный электрод — положительного, их соответственно можно определить как катод и анод. В этом случае катионы, в том числе и ионы тяжелых металлов, из средней камеры, мигрируют в катодную камеру 6 через диафрагму 3, а анионы, в том числе хлор, переходят в анодную камеру 5 через диафрагму 4. При этом, если полярность электродов будет меняться, процесс будет принципиально тот же: катионы — к катоду, анионы к — аноду. Основным остается то, что в процессе электролиза образуется активный хлор, который окисляет органику и оказывает бактерицидное действие. Одновременно из средней камеры происходит электромиграционный вывод ионов в электродные камеры через микропористые керамические диафрагмы, которые не допускают перемешивания потоков. Таким образом, поток воды, протекающий в междиафрагменной камере, обеззараживается и очищается от хлора и ионов тяжелых металлов. Потоки, протекающие в электродных камерах 5 и 6, накапливают: анодный — хлор, катодный — ионы тяжелых металлов. После выхода из электродных камер 5, 6 растворы используются для хозяйственных нужд или удаляются в дренаж. Вода из средней камеры, очищенная и обеззараженная, поступает потребителю.

Заявленный электролизер может использоваться также в составе установок для обработки воды, например в установке, где поток воды последовательно обрабатывается в трехкамерном электролизере и затем в двухкамерном электролизере.

В такой установке вода после обработки из анодной и катодной камер трехкамерного электролизера через смеситель поступает в анодную камеру двухкамерного электролизера, а вода из средней камеры трехкамерного электролизера — в катодную камеру дополнительного двухкамерного электролизера. В катодной камере дополнительного двухкамерного электролизера может происходить прямое электрохимическое восстановление оставшихся органических примесей, удаление анионов и оставшихся ионов тяжелых металлов. А главное, происходит смещение окислительно-восстановительного потенциала воды до уровня, соответствующего внутренней среде организма человека. В результате повышается биологическая ценность воды, ее способность проникать сквозь биологические мембраны клеток и участвовать в процессах обмена. Впоследствии продукты анодной обработки идут в дренаж или используются в качестве жидкости для хозяйственных нужд, а продукты катодной обработки поступают потребителю.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет упростить конструкцию устройства для очистки и обеззараживания воды, повысить степень очистки, а также биологическую ценность получаемой питьевой воды.

Диафрагменный электролизер для очистки и обеззараживания воды, содержащий вертикально установленные в диэлектрических втулках при помощи уплотнительных колец коаксиально расположенные по отношению друг к другу внешний цилиндрический электрод, внутренний цилиндрический электрод, один из которых является анодом, а другой — катодом, и микропористую диафрагму между ними, посредством которой межэлектродное пространство разделено на две электродные камеры — наружную и внутреннюю, отличающийся тем, что электролизер содержит вертикально установленную в диэлектрических втулках при помощи уплотнительных колец коаксиально расположенную между электродами дополнительную микропористую диафрагму, образующую между электродными камерами дополнительную среднюю междиафрагменную камеру, при этом в нижней торцевой втулке расположен вход для обрабатываемой воды, обеспечивающий подачу воды одновременно во все три камеры электролизера, а в верхней торцевой втулке расположен выход для чистой воды, соединенный с междиафрагменной камерой, а также выход воды, соединенный с электродными камерами.
Диафрагменный электролизер для очистки и обеззараживания воды
Диафрагменный электролизер для очистки и обеззараживания воды
Диафрагменный электролизер для очистки и обеззараживания воды
Диафрагменный электролизер для очистки и обеззараживания воды

способ хлорщелочного электролиза и диафрагменный электролизер — патент РФ 2126461

Использование: получение хлора. В способе хлорщелочного электролиза, выполняемом в диафрагмном электролизере, содержащем пары чередующихся анодов и катодов, катоды имеют отверстия и покрыты пористой диафрагмой, стойкой к коррозии, причем по крайней мере часть анодов снабжена гидродинамическими средствами для обеспечения циркуляции анодного рассола, причем электролизер имеет входы для подачи свежего рассола и выходы для удаления получаемых хлора, водорода и каустика, при этом технический результат заключается в контроле кислородсодержания в хлоре и концентрации хлората в каустике независимо от вводимого указанного свежего рассола и от концентрации указанного рассола, добавлением водного раствора хлористо-водородной кислоты к рассолу в анодном отсеке электролизера через распределитель, расположенный выше гидродинамических средств. 2 с. и 18 з.п.ф-лы, 1 ил.

Контроль количества кислорода в хлоре, полученном электролизом рассола в диафрагменном электролизере, является серьезной проблемой. Содержание кислорода в хлоре является прямой функцией количества каустика, которое мигрирует обратно через диафрагму из катодных отсеков в анодные отсеки. К тому же реакция каустика с хлором способствует получению гипохлорита в рассоле. Т.к. рассол течет через диафрагму в катодный отсек с образованием раствора каустика и хлорида натрия, очевидно, что этот раствор загрязняется хлоратами, получаемыми дисмутацией гипохлорита, вызванной высокой рабочей температурой. Обратная миграция каустика, которая неизбежна в диафрагмных электролизерах, кроме того, усиливается истощением рассола вблизи диафрагмы. По этой причине улучшенная работа диафрагмных электролизеров была достигнута за счет установки на аноды указанных электролизеров гидродинамических средств, описанных в патенте США N 5066378. Действительно, указанные средства обеспечивают сильную внутреннюю рециркуляцию рассола, что эффективно позволяет избежать образования областей низкой концентрации. Водородсодержание в получаемом хлоре является дополнительной серьезной проблемой, влияющей на работу диафрагмных электролизеров. Согласно общим знаниям, одной из причин наличия водорода в хлоре является присутствие железа в подаваемом рассоле. Железо восстанавливается на катодах с последующим ростом дендритов металлического железа или проводящих окислов, таких как магнетит (Fe3O4). Когда кончики дендритов выходят из диафрагмы на стороне рассола, они ведут себя как металлизирированные катодные участки, способные производить водород непосредственно в анодном отсеке. Задачей изобретения является разработка улучшенного способа электролиза рассола с полным контролем содержания в хлоре кислорода, хлоратов в получаемом каустике и образования водорода в анодных отсеках. Задачей изобретения является также разработка улучшенных диафрагменных электролизеров, пригодных для способа изобретения. Предлагаемый способ для электролизера рассола для получения в диафрагменном электролизере, снабженном парами чередующихся анодом и катодов, причем катод снабжен отверстиями и покрыт пористой диафрагмой, стойкой в коррозии, а аноды являются либо расширяющимися, либо нерасширяющимися, при этом по крайней мере часть анодов обеспечена гидродинамическими средствами для обеспечения циркуляции анодного рассола, электролизер, оборудованный патрубками для подачи свежего рассола, входами и выпускными патрубками, выходами для удаления хлора, водорода и каустика, содержит контроль содержания кислорода в хлоре и концентрации хлората в каустике, независимо как от скорости потока, так и от концентрации свежего рассола, добавлением водной хлористо-водородной кислоты в электролизер через распределитель, установленный сверху гидродинамических средств. Предпочтительно электролизеры являются такими, как описано в патенте США N 5066378. Изобретение позволяет получить восстановление pH или снижение в рассоле, которое является полностью регулируемым и равномерно распределенным по всей массе. Поэтому без необходимости добавления чрезмерного количества кислоты, что будет описанным для электролизера, можно получить снижение кислородного содержания в хлоре до требуемого значения при операции электролиза легким и полностью контролируемым путем. В то же время pH рассола является однородно низким, например, 2 — 3 вместо 4-5 в существующей технологии, без добавления хлористо-водородной кислоты, и содержание гипохлорита в рассоле является практически нулевым. Только форма активного хлора в рассоле представлена небольшим количеством растворенного хлора, обычно менее 0,1 г/л. Как следствие, рассол, следующий в катодный отсек, дает пониженное количество активного хлора, который после этого превращается в хлорат. Поэтому, как конечный результат, получаемый каустик содержит очень низкие уровни хлората, показательно, на один порядок меньше, чем обычные уровни, типичные для работающих электролизеров в существующем производстве. Дополнительным преимуществом изобретения является то, что содержание кислорода в хлоре и хлората в рассоле не зависит от концентрации каустика, находящегося в катодном отсеке. Последняя концентрация, действительно, может быть увеличена повышением рабочей температуры (более высокое испарение воды, удаленной в состоянии пара из потока газообразного водорода, получаемого на катодах) и снижением потока рассола через диафрагму (большее время нахождения жидкости в электролизере). Оба способа определяют потерю выхода по току, приводя в существующей технологии к увеличению кислородного содержания в хлоре и хлората в каустике. Напротив, при работе согласно настоящему изобретению чистота хлора и каустика могут поддерживаться на требуемом уровне увеличением соответствующим образом количества хлористо-водородной кислоты, добавляемой в электролизер через внутренние распределители, поддерживая таким образом pH рассола при вышеуказанных значениях. Было неожиданно установлено, что при работе согласно изобретению потери выхода по току, вызванные увеличением концентрации каустика в катодных отсеках, являются совсем минимальными по сравнению с работой по существующей технологии. На чертеже представлен электролизер, вид спереди, пригодный для способа по изобретению. Электролизер содержит основание (A), на котором пространственные аноды (B) скреплены средствами опоры (Y). Катоды (не показаны) образуются железной сеткой, покрытой диафрагмой, состоящей из волокон и необязательно полимерного связующего. Катоды и аноды являются чередующимися, и распределитель (C) для раствора хлористо-водородной кислоты устанавливается ортогонально по отношению к гидродинамическим средствам (D). Множество распределителей может быть введено в электролизер в рядах, размещенных бок о бок, и более преимущественно, когда более высокими являются ряды анодов (B), установленных в электролизере, или, если предпочтительно, более длинным является сам электролизер, или более высоким является ампераж тока, подаваемого через электросоединения (R). Отверстия, преимущественно соответствующие середине прохода (W) дегазированного рассола (без уносимых пузырей газообразного хлора), опускающегося к основанию (A) от анодов (B), (W), (Y), представляют длину прохода, определенного гидродинамическими средствами (D) соответственно для дегазированного рассола и для рассола, обогащенного газом, который поднимается вдоль анодов. Дегазированный рассол отводится к основанию анодов (B) с помощью опускающейся трубы (E) в соответствии с работой гидродинамических средств, описанных в патенте США N 5066378. Таким путем получается интенсивная рециркуляция рассола, позволяющая избежать образования бедных областей токораспределения. (P) показывает как уровень рассола в электролизере, так и зону жидкости, в которой концентрируется дегазирующее действие рассола, обогащенного газом, поднимающимся вдоль анодов. Регулированием уровня (P) поддерживается адекватный поток рассола через диафрагму. Крышка (C) электролизера ограничивает пространство, где собирается получаемый хлор, который затем направляется через выпускной патрубок (H) для его использования. (M) показывает впускной патрубок подачи свежего рассола. Из электролизера водный раствор получаемого каустика и оставшийся хлорид натрия удаляются через выпускной патрубок с фильтром (не показан). Распределитель раствора хлористо-водородной кислоты может быть также расположен продольно по отношению к гидродинамическим средствам. Он может быть расположен продольно по отношению к гидродинамическим средствам. Распределитель также может быть расположен выше уровня рассола, но предпочтительно ниже уровня рассола (P) над гидродинамическими средствами, чтобы избежать того, чтобы часть хлористо-водородной кислоты могла быть захвачена массой газообразного хлора. Также очевидно, что могут быть использованы другие гидродинамические средства, отличные от описанных в патенте США 5066378, поскольку они способны вызвать достаточную циркуляцию рассола. Необходимо отметить, что, если хлористо-водородная кислота добавляет в электролизер, не обеспеченный никакими гидродинамическими средствами, невозможно получить значительное снижение содержания кислорода в хлоре, даже если количество кислоты, подаваемое в электролизер, является таким же. С другой стороны, количество кислоты, подаваемое в электролизер, должно контролироваться как с точки зрения экономики, так и с точки зрения безопасности для диафрагмы, которая состоит из асбестовых волокон и для того, чтобы избежать потери выхода по току. В последующих примерах описывается несколько предпочтительных вариантов осуществления изобретения для иллюстрации изобретения. Однако необходимо понимать, что изобретение не ограничивается отдельными вариантами осуществления изобретения. Пример 1. Испытание были выполнено на хлорщелочной производственной линии диафрагменных электролизеров типа MDС55, укомплектованных анодами со стабильным размером расширяющегося типа и обеспеченных дистанционными прокладками для поддержания зазора между поверхностью диафрагмы и анода, равным 3 мм. В этой установке аноды имели толщину 40 мм, а поверхности электродов были из катаной титановой сетки, имеющей толщину 1,5 мм. Диагонали ромбовидных отверстий сетки были равны 4 и 12 мм. Электродные поверхности анодов были покрыты электрокаталитической пленкой, содержащей окислы металлов платиновой группы. Рабочие условия были следующими:
асбестовые волокна с фторсодержащим связующим типа MS 2, толщиной 3 мм (измеренной в сухом состоянии),
— плотность тока — 2000 А/м2,
— среднее напряжение электролизера — 3,40 В,
— подаваемый рассол — 315 г/л со скоростью потока около 1,5 м3/ч,
— выходящий раствор:
каустика — 125 г/л,
хлорида натрия — 190 г/л,
хлората — около 1 — 1,2 г/л,
— средняя рабочая температура — 95oC,
— среднее кислородсодержание в хлоре —
— среднее водородсодержание в хлоре —
— средний выход по току — около 91%. Шесть электролизеров производственной линии (A, B, C, D, E и F по порядку), проработавшие от 150 до 300 дней, были отключены, открыты и модифицированы следующим образом:
— электролизер A: 4 перфорированные трубы из политетрафторэтилена были введены, прикреплены к крышке, имея такую же длину, как электролизер, и ортогонально расположены к электродным поверхностям, имея равное расстояние между собой;
— электролизер B: такие же перфорированные трубы из политетрафторэтилена были введены, прикреплены к крышке, имея такую же длину, как электролизер, причем их число было таким же, как число рядов анодов. Указанные перфорированные трубы были расположены продольно по отношению к электродным поверхностям анодов и центрированы в середине анодов, как показано на чертеже. Электролизер C: 4 перфорированные тубы были введены, как в электролизер A. Кроме того, каждый анод был оборудован гидродинамическими средствами типа, описанного в патенте США N 506678, ортогонально расположенными по отношению к электродным поверхностям анодов;
— электролизер D: перфорированные трубы были введены, как в электролизер B. Кроме того, каждый анод был оборудован гидродинамическими средствами, как в электролизере C;
— электролизер E: такие же изменения, как в электролизере C, с устранением дистанционных прокладок. Поэтому электродные поверхности анодов находились, в основном, в контакте с соответствующими диафрагмами;
— электролизер F, такие же изменения, как в электролизере D, с устранением дистанционных прокладок, как в электролизере E. Все 6 электролизеров были дополнительно оборудованы патрубками для отбора проб, чтобы можно быть отобрать анолит из некоторых частей электролизеров, в частности из точек, соответствующих обозначениям (W) и (U) на чертеже, что соответствует области опускания дегазированного рассола и области рассола, обогащенного пузырьками хлора, подходящими к анодам. Шесть электролизеров были запущены в работу и находились под контролем до тех пор, пока не были достигнуты нормальные рабочие условия, в частности, в отношении кислородсодержания в хлоре и концентрации хлората в получаемом каустике. После введения перфорированных труб из ПТФЭ был добавлен 33% раствор хлористо-водородной кислоты со следующими результатами. В электролизерах A и B не было отмечено значительного снижения кислородсодержания в хлоре или хлоратов в получаемом каустике, даже с нагрузкой хлористо-водородной кислоты, исключающей обратную миграцию каустика. Этот неожиданный отрицательный результат может быть объяснен значениями pH, измеренными у проб рассола, отобранных из различных точек электролизера. В частности, значения pH рассола, отходящего от анодов, были обычно в пределах 4-4,5, как пред добавлением хлористо-водородной кислоты, за исключением некоторых точек, где pH снизился до очень низких значений, близких к нулю. Эта ситуация является результатом неудовлетворительной внутренней рециркуляции и поэтому результатом неоднородности дополнительной кислотности. Испытание было приостановлено через несколько часов, потому что очень низкие значения pH опасны для диафрагмы. Электролизеры C, D, E и F перед началом процедуры подкисления характеризовались кислородсодержанием в хлоре, равным 2,5%, и входом по току около 94%. Кислород в хлоре быстро снизился до 0,3 — 0,4% при добавлении количества хлористо-водородной кислоты, немного большего, чем количество каустика, обратно мигрирующее через диафрагмы. Значение pH проб рассола, взятых из различных областей электролизеров, было практически постоянным и находилось в интервале от 2,5 до 3,5. Кроме того, концентрация хлората в каустике сильно снизилась до значений, колеблющихся от 0,05 до 0,1 г/л. Неожиданно было найдено, что выход по току при добавлении хлористо-водородной кислоты был 96%, примерно на 2% больше, чем выход по току, определенный перед добавлением хлористо-водородной кислоты. Для подтверждения этого результата добавление хлористо-водородной кислоты было остановлено, и кислородосодержание и выход по току были определены после регулирования рабочих параметров. Значения были равны начальным значениям, колеблющимся около 2,5% для кислорода в хлоре и 94% для выхода по току. Тот факт, что результаты являются эквивалентными для двух пар электролизеров соответственно C, D и E, F, показывает, что расстояние между диафрагмами и электродными поверхностями анодов не влияет значительно на корреляцию между добавленной хлористо-водородной кислотой и кислородом в хлоре, только если аноды обеспечиваются соответствующими гидродинамическими средствами. Пример 2. Электролизеры E и F из примера 1 были отключены, и гидродинамические средства, расположенные ортогонально к электродным поверхностям анодов, были заменены на средства подобного типа, расположенные продольно по отношению к электродным поверхностям, в частности вдоль середины анодов. Затем электролизеры были запущены в работу, и была выполнена процедура добавления хлористо-водородной кислоты, как описано в примере 1. Результаты были очень схожими с положительными результатами из примера 1, подтверждая, что действие добавления хлористо-водородной кислоты не зависит от типа гидродинамических средств, но зависит от эффективности внутренней рециркуляции, дающей однородную кислотность в рассоле. Через 15 дней работы подпитка свежим рассолом для двух электролизеров была снижена до 1,4 м3/ч, а температура была увеличена до 98oC. В этих условиях выходящий из электролизера раствор содержал примерно 160 г/л каустика и примерно 160 г/л хлорида натрия. Два электролизера без добавления хлористо-водородной кислоты имели кислородсодержание в хлоре около 3,5% и выход по току порядка 92%. При добавлении хлористо-водородной кислоты кислородсодержание в хлоре снизилось до 0,3 — 0,4% и одновременно выход по току составил 95%. Кроме того, значение pH проб рассола, взятых в различных точках электролизера в разное время, были от 2,5 до 3,5 и концентрация хлоратов в рассоле поддерживалась равной 0,1 — 0,2 г/л. Пример 3. В один из двух электролизеров после абилизации рабочих условий добавлением кислоты и выходом раствора, содержащего 125 г/л каустика и 190 г/л хлорида натрия при 95oC, был подан свежий рассол, содержащий 0,01 г/л железа вместо обычных значений около 0,002 г/л. В течение следующих 72 дней работы водородсодержание в хлоре держалось под контролем с особым вниманием:
оно было постоянным и менее 0,3%. Такое же добавление железа к одному из традиционных электролизеров, установленному в ту же электролитическую цепь, вызвало прогрессивное увеличение водорода в хлоре до 1%, при котором момент добавления железа к свежему рассолу был прерван. Различные модификации электролизера и способ изобретения могут быть выполнены без отхода от характера или объема изобретения и необходимо понимать, что изобретение определяется только прилагаемой формулой изобретения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ хлорщелочного электролиза в диафрагменном электролизере, содержащем пары чередующихся анодов и катодов, причем катоды имеют отверстия и покрыты пористой диафрагмой, стойкой к коррозии, а аноды являются либо расширяющимися, либо нерасширяющимися, причем по крайней мере часть анодов снабжена гидродинамическими средствами для осуществления рециркуляции анодного рассола, при этом электролизер имеет входы для подачи свежего рассола и выходы для удаления получаемых хлора, водорода и каустика, отличающийся тем, что он включает контроль кислородосодержания в хлоре и концентрации хлората в каустике, независимо от вводимого свежего рассола и от концентрации рассола, добавлением водной хлористо-водородной кислоты к рассолу в электролизер через распределитель или множество распределителей, расположенных сверху гидродинамических средств. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что распределителем является труба, расположенная ниже уровня рассола в электролизере. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидродинамические средства расположены ортогонально по отношению к электродным поверхностям анодов. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидродинамические средства расположены продольно по отношению к электродным поверхностям анодов. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый анод снабжен гидродинамическим средством. 6. Способ по п.2, отличающийся тем, что распределитель расположен ортогонально по отношению к электродным поверхностям анодов. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что распределитель расположен продольно по отношению к электродной поверхности анодов. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что распределителем является труба, имеющая перфорацию в соответствии с каждым из гидравлических средств. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество добавляемой хлористо-водородной кислоты является достаточном для нейтрализации обратно мигрирующего каустика с поддержанием постоянным значения рН анодного рассола в пределах 2,5-3,5. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество хлористо-водородной кислоты является достаточным для поддержания уровня кислорода в хлоре и при значении 0,3-0,4 об.% и хлората в получаемом каустике 0,05-0,1 г/л. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество добавляемой хлористо-водородной кислоты является достаточным для увеличения выхода по току электролизера не менее чем на 2% по отношению к типичному значению выхода по току такого электролизера в тех же условиях работы без добавления кислоты. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что свежий рассол содержит железо с концентрацией более 0,01 г/л. 13. Диафрагменный электролизер для хлорщелочного электролиза, содержащий пары чередующихся анодов и катодов, причем катоды имеют отверстия и покрыты пористыми диафрагмами, стойкими к коррозии, а аноды являются либо расширяющимися, либо нерасширяющимися и по крайней мере часть анодов снабжена гидродинамическими средствами для обеспечения циркуляции анодного рассола, причем электролизер имеет входы для подаваемого свежего рассола и выходы для удаления хлора, водорода и каустика, отличающийся тем, что электролизер имеет распределитель или множество распределителей кислоты, расположенных выше гидродинамических средств для контроля рН анодного рассола. 14. Электролизер по п.13, отличающийся тем, что распределителем является труба, расположенная ниже уровня рассола в электролизере. 15. Электролизер по п.13, отличающийся тем, что гидродинамические средства расположены ортогонально по отношению к электродным поверхностям анодов. 16. Электролизер по п.13, отличающийся тем, что гидродинамические средства расположены продольно по отношению к электродным поверхностям анодов. 17. Электролизер по п. 13, отличающийся тем, что каждый анод снабжен гидродинамическим средством. 18. Электролизер по п.13, отличающийся тем, что распределитель расположен ортогонально по отношению к электродным поверхностям анодов. 19. Электролизер по п.13, отличающийся тем, что распределитель расположен продольно по отношению к электродным поверхностям анодов. 20. Электролизер по п.13, отличающийся тем, что распределителем является труба с перфорацией в соответствии с каждым из гидродинамических средств.

Диафрагменный электролиз — Справочник химика 21








    Очищенный электрохимическим способом рассол был использован в качестве сырья для диафрагменного электролиза на опытном диафрагменном электролизере. В результате испытаний получены хлор и каустик хорошего качества [235]. [c.129]

    Достигнуть более высокой прозрачности можно за счет двукратной фильтрации рассола через насыпные фильтры. Новым (по сравнению с диафрагменным электролизом) является требование, ограничивающее амальгамную пробу рассола. Амальгамная проба свидетельствует о наличии в рассоле в растворенном виде амальгамных ядов. [c.111]

    В электрохимических производствах каустической соды мощность современных цехов диафрагменного электролиза составляет 200—300 тыс. т в год. Новые хлорные производства размещаются вблизи природных запасов соли, а в переработку направляются в основном рассолы, получаемые подземным растворением соли. [c.17]

    О допустимой концентрации ионов кальция в рассоле для ртутного электролиза сложилось две точки зрения. По одной из них в рассоле допускается присутствие кальция на уровне растворимости в нем сульфата кальция порядка 1-1,2 г/л (при условии, что железа и других вредных примесей в рассоле немного) по другой — очистка рассола от кальция должна проводиться до уровня растворимости в нем карбоната кальция порядка 5 мг/л, т. е. такой же, как и в рассоле для диафрагменного электролиза. [c.110]

    Рассол для диафрагменного электролиза должен иметь прозрачность 98%, содержание ионов аммония — не более 10 мг/л, что исключает накопление трихлорида азота в системе выше опасного предела. [c.63]

    Чистую выпаренную соль получают на выпарных установках 8 из очищенного от кальция, магния и других примесей раствора хлорида натрия. Обычно используют содово-каустический способ очистки 7, аналогичный очистке рассола для диафрагменного электролиза. Раствор, поступающий на очистку, получают либо методом подземного выщелачивания, либо растворением привозной соли. [c.90]

    Рнс. 19. Технологическая схема отделения диафрагменного электролиза [c.67]

    Реакции (3.13) — (3.15) протекают с заметной скоростью в условиях диафрагменного электролиза, т. е. когда температура анолита составляет 90—100°С, а концентрация хлорида щелочного металла превышает 4-10 моль/м только при pH анолита более 4. [c.49]

    Многие из перечисленных операций аналогичны тем, которые проводятся при очистке рассола для диафрагменного электролиза (см. с. 80). Остановимся на тех из них, которые специально ведутся при очистке анолита ртутных электролизеров. Вакуумное удаление хлора из анолита производится в герметичных аппаратах при разряжении в 0,5-10 Па. Анолит предварительно подкисляют соляной кислотой, чтобы сдвинуть реакцию гидролиза хлора, в сторону образования хлора, и подают его в аппарат при той же температуре, с какой он выходит из электролизеров (80° С). В этих условиях анолит закипает и из него удаляется хлор вместе с парами воды. Смесь хлора и водяных паров вакуум-насосом перекачивается в хлорный коллектор, подающий электролизный газ на охлаждение и осушку. Путем вакуумирования удается снизить содержание хлора в анолите с 0,6 до 0,1—0,15 кг/м . [c.112]








    Большой интерес представляет комбинирование ртутного метода производства хлора с диафрагменным. При этом обратная соль стадии упаривания электролитических щелоков диафрагменного электролиза может быть использована для донасыщения анолита электролизеров с ртутным катодом. Отпадает необходимость строительства специальных выпарных установок для рассола, и производство электролиза с ртутным катодом обеспечивается дешевой солью [69—71]. [c.227]

    Очистка анолита от кальция и магния аналогична той, которая проводится при диафрагменном электролизе. Особенностью ее является одновременная очистка анолита также и от иона сульфата. Здесь вместе с реагентами, вводимыми в осветлители для очистки от кальция и магния, вводят также раствор хлорида бария. При этом проходит следующая реакция  [c.112]

    В последнее время наблюдается стремление к увеличению толщины графитовых плит для ртутного метода электролиза до 90 мм и более с целью лучшего использования графита. Для диафрагменного электролиза, наоборот, наблюдается тенденция к уменьшению толщины анодов до 35—40 мм. [c.65]

    При донасыщении не полностью обесхлоренного анолита обратной солью стадии выпарки электролитических щелоков диафрагменного электролиза образуются рассолы, загрязненные амальгамными ядами и не пригодные для использования в электролизе с ртутным катодом. Можно полагать, что амальгамные яды находятся в обратной соли диафрагменного электролиза в виде окислов низшей валентности и при растворении этой со

Электролитическое получение магния — Знаешь как

Содержание статьи

Диафрагменный магниевый электролизер с верхним вводом анодовВ магниевой промышленности применяются два типа электролизеров: диафрагменные и бездиафрагменные, которые в свою очередь подразделяются на электролизеры в верхнем и нижним вводом анодов. В настоящее время в СНГ бездиафрагменные электролизеры как более производительные и расходующие меньше электроэнергии на 1 т магния практически вытеснили диафрагменные.

Рис. 93. Диафрагменный магниевый электролизер с верхним вводом анодов (продольный разрез): 1— кожух; 2 — катод; 3 —футеровка; 4 — диафрагма; 5 —анод; 6 — верхний уровень электролита; 7 — нижний уровень электролита

Конструкции электролизеров с диафрагмами

В футерованном металлическом кожухе диафрагменного электролизера установлено пять — шесть параллельно включенных электролитических ячеек, в которых верхняя часть анодного и катодного пространства разделено диафрагмой. На рис. 93 изображен диафрагменный электролизер с верхним вводом анодов. Кожух электролизера сварен из 10÷12-мм листовой стали и имеет форму прямоугольного сосуда. Для большей прочности к кожуху приварены ребра жесткости, а в верхней и нижней части — пояса из угольников или швеллеров. Размеры и форма кожуха электролизера определяются его производительностью и конструкцией. Длина современного электролизера может достигать 7,5 м, ширина 4,7 м и глубина 3,5 м. Кожух установлен на железобетонной раме на столбах со специальными электрическими изоляторами из фарфора. Срок службы стального кожуха 5—8 лет.

Изнутри для теплоизоляции и компенсации тепловых расширений футеровочных материалов кожух обклеен 10-мм листовым асбестом, а для уменьшения тепловых потерь футерован слоем диатомитового или пеношамотного кирпича. 

 

Общая толщина тепловой изоляции 65—250 мм. За тепловой изоляцией следует огнеупорная футеровка, образующая ванну электролизера, уложенная из тщательно подогнанных друг к другу заранее отшлифованных шамотовых кирпичей или плит; толщина шамотовой футеровки-340:—500 мм. Для заделки швов при кладке кирпичей или плит применяются специальные замазки на основе жидкого стекла с наполнителем из тонко размолотого диабазового или полевого-шпата — порошка с добавкой около 4% кремнефтористого натрия. Для этих целей может быть использована также алюмофосфатная замазка, обладающая лучшими свойствами. Толщину всей футеровки подбирают таким образом, чтобы наружная поверхность, кожуха не нагревалась выше 60—80 °С.

Анодные блоки собирают из стандартных графитовых брусьев марки ЭГ00 и ЭГ0 сечением 340X200 мм и 340X150 мм и требуемой длины. Графитовые брусья склеивают замазкой из графитового порошка на жидком калиевом стекле. Анодные блоки вводят в щель посредине анодного перекрытия, изготовленного из огнеупорного бетона в виде перевернутой коробки. Зазоры между вставленным анодным блоком и внутренними гранями отверстия анодного перекрытия забивают асбестовым шнуром, а сверху заливают густым цементным раствором.

Анодное перекрытие имеет сбоку круглое отверстие для выхода хлора в газовую магистраль и установлено на продольной стенке электролизера и верхних кромках двух диафрагм; ток подводится к верхней части анодного блока (головке) медными шинами. Удельное электросопротивление в месте контакта меди (в отличие от других металлов) с графитом наименьшее. Для лучшего электрического контакта поверхность анодного блока в месте соприкосновения с шинами фугуют, медные шины прошлифовывают. Медные шины с помощью болтов и стальных шайб прикрепляют с двух сторон к головке анода. Выступающая над поверхностью электролита часть анодов имеет температуру до 680—700 °С, а в зоне выхода анодов из перекрытия их температура 350—400 °С. При этих температурах графит анодов сильно окисляется и они быстро разрушаются. Для защиты от окисления верхнюю часть анодных блоков пропитывают раствором ортофосфорной кислоты в течение 10 сут. При 270—280 °С ортофосфорная кислота превращается в стекловидную метафосфорную кислоту, которая покрывает тонким слоем пористую поверхность выступающей части гра-фитового анода и защищает его от окисления. Употребляется также пропитка анодов расплавленным метафосфатом натрия и калия.

Катод представляет собой сварную конструкцию, состоящую мз плоского стального листа толщиной 8—10 мм, служащего непосредственно катодом, подводящей ток штанги с опорами, ребер жесткости и противовеса. Для уменьшения возможности деформации катодов их обычно изготовляют не шире 1,5 м; в случае широких анодов с каждой их стороны устанавливают не меньше чем по два катода. В верхней части катода, находящейся в электролите, имеются отверстия для прохода потока расплава с капельками магния в катодную ячейку. Катоды подвешены на заплечиках, опирающихся на уголки перекрытия, что позволяет регулировать межэлектродное расстояние путем передвижки катодов. Верхняя часть катода, выступающая из электролита, защищена замазкой из магнезита и жидкого стекла от воздействия горячих газов, содержащих хлор и НСl. Контактная поверхность катодной штанги, покрытая алюминием для уменьшения падения напряжения, подсоединена к гибким алюминиевым шинкам с наконечниками при помощи болтов с шайбами.

Для уменьшения тепловых потерь и герметизации электролизера катодные ячейки закрыты съемными наклонными крышками, открывающимися при выливке металла, вычерпывания шлама, откачки отработанного электролита, заливки свежего сырья и т. д. Из катодных ячеек через асбестоцементные патрубки производится сантехнический (катодный) отсос газов.

Диафрагмы устанавливают в ванну для разделения продуктов электролиза, т. е. для отделения хлора от магния. Диафрагмы выполнены в виде плоско^ арки из нескольких шамотных плит толщиной не менее 90 мм, соединенных замком из паза и выступа. Нижняя часть диафрагмы погружена в электролит на 150—300 мм.

В электролизерах с нижним вводом анодов чугунные заливки анодных блоков находятся в кладке подины. В остальном электролизеры этого типа принципиально не отличаются от электролизеров с верхним вводом анодов. Преимущества электролизеров с верхним вводом анодов заключаются в том, что на них можно заменять аноды «на ходу» и они имеют более продолжительный срок службы футеровки. При нижнем вводе анодов вышедшие из строя аноды можно заменять только после остановки электролизера и удаления практически всей футеровки. Однако в электролизерах с верхним вводом анодов срок их службы в 2—3 раза меньше, несмотря на то, что они пропитываются ортофосфорной кислотой, чем в электролизерах с вводом анодов через футеровку. Серьезный недостаток нижнего ввода анодов заключается в том, что имеется опасность проникновения электролита к чугунной заливке и ее электрохимическое растворение. Герметизация электролизеров с нижним вводом анодов осуществляется проще, поэтому санитарно-гигиенические условия труда в цехах, оборудованных такими электролизерами, лучше, а также удобнее их обслуживание.

Современные диафрагменные электролизеры работают при силе тока 65—150 кА. Напряжение на шунтах электролизеров с верхним вводом анодов 5,7—6,4 В, на электролизерах с нижним вводом 5,4—5,9 В.

Конструкции бездиафрагменных электролизеров

Разработаны принципиально новые конструкции магниевых электролизеров, которые получили название бездиафрагменных. Эти электролизеры приобретают все большее распространение в магниевой промышленности, так как по своим технико-экономическим показателям они значительно превосходят электролизеры диафрагменного типа.

Отличительная особенность конструкции бездиафраг-менного электролизера заключается в том, что она имеет несколько (1—3) рабочих (электролизных) ячеек, в которых установлено большое число вертикальных анодов и двухсторонне работающих катодов, и только одна или две сборные ячейки для извлечения магния, шлама и загрузки сырья. Сборные ячейки отделены от рабочих огнеупорными шторами (перегородками), которые погружены в электролит.

В бездиафрагменных электролизерах электролит циркулирует в плоскости, параллельной рабочей поверхности электродов. Магний выносится направленной циркуляцией электролита в сборную ячейку и оттуда периодически извлекается. В этих электролизерах отпадает надобность в большом числе шамотных диафрагм и закатодных пространств в катодных ячейках, где скапливается магний и откуда вычерпывают шлам в диафрагменных электролизерах. Благодаря этому рабочее пространство в бездиафрагменных электролизерах в большей степени насыщено электродами, площадь, занимаемая бездиафрагменными электролизерами, используется более эффективно. В бездиафрагменных электролизерах отношение площади пода сборных ячеек к площади пода рабочих ячеек примерно в 3—4 раза меньше, чем у диафрагменных. Это дает возможность в 1,5 раза увеличить рабочую поверхность электродов, приходящуюся на 1 м2 пода электролизера, и значительно поднять объемную плотность тока в электролите.

Расчет на 1 м3 электролита показывает, что производительность у бездиафрагменных электролизеров должна быть в 1,4—1,5 раза выше даже при снижении плотности тока, а, следовательно, и при более низком напряжении на ванне. Действительно, практика работы бездиафрагменных электролизеров свидетельствует об интенсификации процесса электролиза: удельная производительность с 1 м2 пода ванны больше на 30—40%, а удельный расход электроэнергии ниже на 1700— 2500 кВт·Ч на 1 т получаемого магния по сравнению с диафрагменными электролизерами.

К недостаткам конструкции бездиафрагменных электролизеров следует отнести более длительный пусковой период, трудность теплового регулирования, более неустойчивый технологический процесс электролиза и более продолжительный период ремонта.

В настоящее время в магниевой промышленности работает несколько типов конструкций бездиафрагменных электролизеров, которые классифицируются не только по способу ввода анодов, но и по числу и взаимному расположению рабочих и сборных ячеек.

Бездиафрагменный электролизер с верхним вводом анодов с одной электролизной и одной сборной ячейками, расположенными параллельно продольной оси электролизераРис. 94. Бездиафрагменный электролизер с верхним вводом анодов с одной электролизной и одной сборной ячейками, расположенными параллельно продольной оси электролизера (поперечный разрез по катоду) (а) и рамный катод этого электролизера (б): 1 — кожух; 2 — рамный катод; 3 — футеровка; 4 — отсос анодного хлора; 5 — графитовые аноды; 6 — верхний уровень электролита; 7 — перегородка; 8 — сантехнический отсос газа из сборной ячейки; 9 — сборная ячейка; 10 — нижний уровень электролита.

На рис. 94, а схематично показана конструкция без-диафрагменного электролизера с верхним вводом анода. Электролизер состоит из одной рабочей ячейки и одной сборной, расположенной вдоль продольной стенки электролизера. Устройство анодного узла у бездиафрагменных электролизеров практически такое же, как и у диафрагменных. Катод (рис. 94, б) обычно выполнен в виде жесткой рамы, элементы которой образуют замкнутый контур вокруг каждого анода. Ток к катоду подводится при помощи стальных штанг, проходящих через боковую футеровку электролизера. Неподвижная конструкция катода лишает возможности регулировать межэлектродное расстояние.. Ввод катодных штанг через боковую стенку приводит к разрушению футеровки в результате образования на стыке футеровка — штанга силицида магния.

 

Электролитическое получение магния

Для предохранения футеровки от разрушения ее защищают специальными стальными экранами, находящимися под катодным потенциалом. На рис. 95 схематично изображен бездиафрагменный электролизер, состоящий из двух сборных ячеек и трех рабочих ячеек, с верхним вводом анодов и рамным катодом.

Электролизеры с нижним вводом анодов в промышленности пока работают только одной конструкции: две рабочих ячейки с расположенной между ними одной сборной. Аноды установлены вертикально, чугунные заливки вмонтированы в подину ванны, токоподводящие штанги катодов выведены через футеровку продольных стенок электролизера. Потери тепла с поверхности таких электролизеров на 30—35% меньше, чем на электролизерах с верхним вводом анодов. Это дает возможность вести электролиз на низких плотностях тока и с пониженным напряжением на ванне почти на 1 В. Удельный расход электроэнергии на таких электролизерах на 1 т магния, получаемого из карналлита, на 1200—1400 кВт. ч меньше, чем на электролизерах с вводом анодов сверху. Однако удельный съем металла с 1 м2 пода на этих электролизерах меньше на 25%, чем на электролизерах с верхним вводом анодов.

Бездиафрагменный электролизер с верхним вводом анодов с рамным катодом

В настоящее время в промышленности эксплуатируются бездиафрагменные электролизеры на силу тока 100 кА и выше при напряжении на шунтах у электролизеров при нижнем вводе анодов 4,4—5,0 В, при верхнем вводе 4,7—5,4 В. Напряжение у диафрагменных электролизеров на 0,8—1,0 В выше, чем у бездиафрагменных.

Рис. 95. Бездиафрагменный электролизер с верхним вводом анодов с рамным катодом, тремя электролизными отделениями и двумя сборными ячейками: а — продольный разрез; б — поперечный разрез; 1 — аноды; 2 — рамные катоды; 3 — сборные ячейки; 4 — перегородки; 5 — кожух; 6 — футеровка.

В магниевом производстве наряду с магнием товарной продукцией является отсасываемый из электролизеров хлор. Повышение извлечения хлора в процессе электролиза — одна из важнейших задач магниевой промышленности. Хлор теряется главным образом с газами сантехнического отсоса. Снижение этих потерь хлора повышает срок службы магниевых электролизеров, улучшает санитарно-гигиенические условия труда в цехах электролиза, уменьшает вредные выбросы в атмосферу.

При эксплуатации бездиафрагменных электролизеров потери хлора с газами сантехнического отсоса резко снижены: в 10—15 раз ниже, чем на диафрагменных, за счет лучшей герметизации рабочих ячеек.

Пуск электролизеров

Монтаж электролизера — ответственная операция, от которой в значительной мере зависит нормальная его работа и срок службы. Монтаж электролизера ведут по особым техническим условиям применительно к данной конструкции. При монтаже необходимо обращать особое внимание на правильность взаимного расположения основных элементов электролизера и на соблюдение всех размеров по проекту.

После монтажа электролизер перед пуском должен быть хорошо просушен. Сушку ведут электрическими нагревателями, которые устанавливают внутрь электролизера и подключают к регулировочным трансформаторам. В первые 3 сут температуру в рабочем пространстве электролизера держат 110—200°С, а затем в течение 7 сут температуру поднимают до 350—400°С. Дальнейшее повышение температуры недопустимо, так как начинается быстрое окисление графитовых анодов. Иногда сушку электролизера осуществляют горячими газами сантехнического отсоса.

После окончания сушки электролизера в него заливают электролит из работающих ванн. Залитый электролит разогревают до температуры электролиза элект-рическим током, пропускаемым через расплав. При разогреве электролита переменным током подводящими электродами служат катоды. После выдержки расплава при температуре около 720°С в течение 2 сут электролизер переключают на постоянный ток и доводят уровень электролита до нормального. Довольно часто в просушенный электролизер заливают электролит до уровня, расположенного на 350—500 мм выше нижнего края катодов, и включают постоянный ток. При этом электролит быстро разогревается до 720—730°С за счет высокого напряжения на ванне, а затем в электролизер в течение 4—5 ч доливают электролит из работающих электролизеров до погружения диафрагм или просветов в разделительной шторе бездиафрагменных электролизеров на 200—250 мм. Из-за низкого уровня электролита при пуске электролизеров на постоянном токе аноды окисляются больше, чем при пуске на переменном токе; кроме того, идет интенсивное взаимодействие хлора с непогруженной в расплав частью катодов.

Во время пуска непрерывно следят за температурой электролита, напряжением на электролизере и распределением тока по электродам.

В первый период после пуска электролизера анодный газ некоторое время отсасывают через сантехнический (катодный) отсос до тех пор, пока концентрация хлора в нем не поднимется выше 60%, а содержание НСl — уменьшится.

Пуск электролизера считается законченным, если он находится в тепловом равновесии и достиг своей нормальной производительности. Обычно для хорошо смонтированных и правильно пускаемых электролизеров пусковой период длится несколько суток с момента включения его в сеть постоянного тока.

На пусковой период электролизеров сильно сказывается состояние поверхности катодов. Как показывает заводская практика, для быстрого достижения высоких выходов по току после пуска электролизеров, лучше использовать старые катоды. Так, высокий выход по току на новых катодах, изготовленных из стали марки Ст. 3, достигается через 2—3 мес, а на катодах, работавших 1—2 кампании, всего за 5—15 сут.

При остановке электролизера на капитальный или текущий ремонт обычно последовательно выполняют следующие операции: из ванны извлекают весь магний, электролизер отключают от сети постоянного тока, отсоединяют анодные патрубки от магистрального хлоропровода, удаляют электролит из ванны, отключают все электроды от ошиновки и осуществляют частичный или полный демонтаж электролизера.

 

Статья на тему Электролитическое получение магния

Диафрагменный электролизер для получения хлора и щелочи — SU 562122

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК В 1/46; С 25,.В 15/О юр с ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) 1.ДИАФРАГМЕННЫЙ ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРА И ЦЕЛОЧИ 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 катод- ными 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 80562122 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, о т л ич а ю щ и й с я 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 ич а ю щ и й с я 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 поверхностн, 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 т л и ч а ю щ и й с я тем, что корпус выполнен из двух или более частей, герметично скрепленных между собой.Изобретение относится к устройствам, применяемым для электролиза водных растоворов хлоридов щелочных металлов с получением хлора, водорода и щелочи, а именно к биполярн электролизерам диафрагменного 5 типа.Известен диафрагменный электролизер для получения хлора,и щелочи, в котором биполярные электроды размещаются в общем бетонном корпусе, 10 составляя ряд последовательно включенных ячеек 13.Наиболее близким из известных является диафрагменный хлорный электролизер биполярного типа, содержащий корпус в виде открытой сверху емкости прямоугольной формы с крышками и с размещенными в нем двумя концевыми монополярными электродами противоположной полярности, между которыми установлены биполярные элекроды с анодными и катодными элементами, закрепленными с противоположных сторон несущей токораспределительной основы, По периметру основы приварена полоса, образующая раму биполярного электрода, вставляемую в вертикальные пазы стенки корпуса. К краям рамы прикреплена катодная сетка, к которой, в свою очередь, прикреплены катодные элементы в виде сплющенных сетчатых коробок, На поверхность катодной сетки и катодных элементов нанесена диафрагма. Анодный полюс электрода выполнен из графитовых плит, закрепленных парал лельными рядами с другой стороны токораспределительной основы. Внутренние полости катодных элементов биполярного электрода соединены с пространством между токораспреде О лительной основой и катодной сеткой и сбставляет катодное пространство ячейки, служащее сборником катодных продуктов. Водород и электролитическая цтелочь выводятся из него через отверстие в раме биполярного электрода. Концевые монополярные электроды имеют устройство, аналогичное соответствующему полюсу биполярного электрода,Токораспределительные основы биполярных электродов разделяют всю емкость на ряд отдельных секций-ячеек. Каждая секция является самостоятельной электрохимической ячейкой, включающей в себя катодный и анодный полюсы соответственно от смежных биполярных электродов. Хлорное газовое пространство заключенэ между основами со.седних электродов и корпусом, Из каждой ячейки продукты электролиза бО выводятся раздельно через штуцера в коллекторы лля хлора, щелочи и оводорода, Также раздельно подают в каждую ячейку питаюций раствор хлорида щелочного металла. Монопо- б 5 лярные электроды служат для ввода ивывода электрического тока с противоположных торцов емкости соответственно 2 3. Недостатками указанного.электролизера являются невысокаяединичная мощность и невозможностьпроведения процесса электролиза поддавлением. Известный электролизерне может быть построен на высокиеединичные мощности, так как увеличение его размеров влечет за с

Вертикальный диафрагменный электролизер, химический прибор для электролитической насыщенной соленой воды J2605, установка для производства водорода. |

Пункт продажи

Вертикальный диафрагменный электролизер J2605 Электролитический насыщенный солевой химический прибор Учебный прибор для установки по производству водорода

Размер: 10 * 8 * 12 см

Демонстрационный образец вертикального диафрагменного электролизера
Цель:
Водород и хлор получают из электролитически насыщенного солевого раствора.
1. Электролитически насыщенная соленая вода (1)
Насыщенная соленая вода готовится с горячей водой при температуре 60-70 ° C, а затем подается в электролизер.Две трети насыщенной соленой воды было введено в среду, и два газосборных бамбука были заполнены насыщенной соленой водой.
Соленая вода вводится в два электрода (две капли раствора фенолфталеина капают в катетер на отрицательном электроде), напряжение питания постоянного тока должно быть не менее 24В.
Затем обратите внимание на явление в трубке. Примерно через три минуты удалите катетер на отрицательном полюсе, заблокируйте маленькое отверстие большим пальцем, подойдите ближе к пламени, ослабьте большой палец, извлеките катетер на положительном полюсе и быстро закройте влажную тестовую бумагу с йодистым калием. небольшое отверстие для наблюдения за явлением.,
2. Электролитически насыщенная соленая вода (2)
При использовании метода сжигания для проверки газообразного хлора этапы работы в основном такие же, как и упомянутые выше. Конкретная операция выглядит следующим образом:
Вставьте бездонную жесткую пробирку диаметром 20 мм на положительный полюс, оберните небольшое количество порошка красного фосфора вокруг двух спичек с помощью ватной проволоки, обвяжите спичку тонкой проволокой, попробуйте дать ей повиснуть в пробирке, переверните на источнике питания наблюдать явление (самовозгорание через 2 минуты)
Примечания: После демонстрации I слейте электролит и очистите его, чтобы не задерживать раствор и не разъедать цинковую пластину.

Пункт продажи

Опишите детали пункта продажи выше, привлекая и обеспечивая доверие вашим потенциальным пользователям.

Пункт продажи

Опишите детали пункта продажи выше, привлекая и обеспечивая доверие вашим потенциальным пользователям.

Пункт продажи

Опишите детали пункта продажи выше, привлекая и обеспечивая доверие вашим потенциальным пользователям.

Q: Часто задаваемый вопрос

A: Ответьте на вопрос выше.

Q: Часто задаваемый вопрос

A: Ответьте на вопрос выше.

Q: Часто задаваемый вопрос

A: Ответьте на вопрос выше.

Доступно несколько цветов

Опишите историю вашего бренда, включая сроки создания и развития, основные этапы и т. Д.

.

Ячейки с монополярной диафрагмой — Big Chemical Encyclopedia

Рис. 8. Анод для ячеек с монополярной диафрагмой a, активированный (покрытый) растянутый металл b, растягивающаяся пружина c, медный стержень с титановым покрытием d, медная резьба для фиксации … Fig. 8. Anode for monopolar diaphragm cells a, activated (coated) expanded metal b, expanding spring c, titanium-clad copper bar d, copper thread to fix...

На рис. 6 представлен эскиз современной монополярной диафрагменной ячейки (также существуют биполярные устройства). [Стр.276]

Управление потоком (потоками) в каждый электролизер часто осуществляется вручную с помощью ротаметров.Это особенно актуально в монополярных установках с большим количеством электролизеров. Ячейки с монополярной диафрагмой имеют по существу по одной камере для анолита и католита и только одну линию подачи (для рассола). Они полагаются на разделение исходного раствора … [Pg.749]

OxyTech Systems производит и лицензирует серию MDC ячеек с монополярной диафрагмой (рис. 39). Ячейки MDC оснащены сетками из плетеной стальной проволоки с катодными экранами, открытыми с обоих концов, которые приварены к толстым стальным трубным решеткам с каждого конца.Трубки, трубные решетки и внешняя стальная катодная оболочка образуют католитную камеру ячейки (рис. 40). Медь приклеивается, а не приваривается к прямоугольной катодной оболочке с двух длинных сторон, параллельных трубным решеткам. Медные соединители, прикрепленные к концам приклеенных медных боковых пластин, завершают окружение катода медью. Аноды подключаются к запатентованному медному основанию элемента, которое защищено от анолита резиновым покрытием или титановым базовым покрытием (TIBAC) [126]. Направление катодных трубок параллельно цепи элемента, в отличие от Hooker- тип ячейки.Такая компоновка позволяет компенсировать тепловое расширение элемента и схемы без изменения ориентации анода и катода. [Pg.65]

В Соединенных Штатах 76% производимого хлора вырабатывается мембранными ячейками. Производство поровну делится на биполярные и монополярные электролизеры. [Стр.489]

Казимир Э.С. (1999) Улучшения конструкции монополярных катодов и другие достижения в компонентах мембранных ячеек. ELTECH Systems Corporation, семинар по хлору / хлоратам. [Pg.186]

Для мембранных камер одинаковой емкости есть два варианта технологии: монополярные или биполярные электролизеры.В случае монополярных мембранных электролизеров (рис. 15.9), таких как ICI FM1500, один мембранный электролизер может заменить одну диафрагменную ячейку. Поскольку мембранный электролизер имеет меньшие размеры, достигается общая экономия места. В монополярных мембранных электролизерах могут использоваться те же самые галереи трубопроводов и мостовой кран из … [Pg.202]

Если вы хотите использовать полную мощность существующих выпрямителей и установить больше мембранных электролизеров, тогда будет достаточно места.В примере 200 000 тонн в год использование сэкономленного напряжения и добавление 16 дополнительных монополярных электролизеров займет меньше места, чем исходные мембранные элементы. В случае биполярных электролизеров длина электролизера может быть увеличена по мере того, как к каждому электролизеру добавляется больше анодов и катодов. Однако количество электролизеров останется прежним. [Pg.203]

Поэтапные преобразования также могут выполняться, когда некоторое количество мембранных ячеек заменяется эквивалентным количеством мембранных электролизеров.Например, четыре ячейки с диафрагмой удаляются, и их заменяют пятью монополярными мембранными электролизерами. Потребуется специальный переключатель, например, на 20 В, чтобы работа могла выполняться с минимальными потерями в производстве. Специальный коллекторный коллектор позволяет подводить трубопроводные соединения пяти мембранных электролизеров к исходным четырем фланцам мембранных ячеек на коллекторах. [Pg.205]

Замена ячеек с диафрагмой на ячейки с монополярной мембраной несложна в том смысле, что она может быть заменой один к одному, заканчиваясь той же электрической схемой, но меньшей длины (см. Рис. 15.15 и 15.16). [Pg.205]

Коммерческие ячейки амальгамы строго монополярны, а ячейки диафрагмы существуют в монополярном и биполярном вариантах. Это справедливо для мембранных ячеек, и, представив монополярную промышленную мембранную ячейку как … [Pg.277]

В монополярной схеме обычным методом является использование мобильного переключающего устройства, которое может быть установлено рядом с соответствующим электролизер. В случае диафрагменных ячеек он имеет форму шкафа на колесах, размещенного в проходе рядом с ячейкой.В случае мембранных ячеек переключатель может находиться выше, ниже или рядом с ячейкой. В зависимости от расположения межэлементных разъемов может потребоваться переключение двух электролизеров для фиксации цепи, но принцип остается прежним. [Pg.753]

На рисунке 12.11 схематически показан коммерческий мембранный элемент, обычно работающий в диапазоне от 75 000 до 150 000 ампер. Многие такие элементы соединены последовательно, как показано на рисунке 12.12, так что ток, выходящий на анод одного элемента, поступает на катод следующего элемента, причем анодный терминал элемента подключен к положительной шине выпрямителя, а катод. клемма ячейки подключена к отрицательной шине выпрямителя.Схемы биполярных и монополярных элементов показаны на рис. 12.13. … [Pg.427]

Наиболее широко используемыми солевыми электролитическими ячейками являются Hooker и Diamond Shamrock, которые являются монополярными, но биполярные конструкции, подобные изображенному на рис. 19.19 (a), также популярны. Этот рисунок не указывает на наличие диафрагмы, но ее необходимо использовать. [Pg.648]

Рисунок 19.16. Базовые конструкции электролитических ячеек, (а) основной тип двухкамерной ячейки, используемой при смешивании анолита и католита, должен быть минимизирован, перегородка может быть пористой диафрагмой или ионообменной мембраной, которая позволяет проходить только выбранным ионам, (б) Ртутный элемент для электролиза рассола.Высвободившийся Na растворяется в Hg и отводится в другую зону, где он образует с водой не содержащий соли NaOH. (C) Монополярные электрические соединения, каждая ячейка подключается отдельно к источнику питания, поэтому они находятся параллельно при низком напряжении, (d) Биполярные электрические соединения 50 или более ячеек могут быть последовательными и могут потребовать питания в несколько сотен вольт. (E) Биполярно-соединенные элементы для процесса адипонитрила Монсанто. Расстояние между электродами и мембраной составляет 0,8-3,2 мм. (f) Ячейки нового типа для процесса производства адипонитрила Monsanto, без перегородок пакет состоит из 50-200 стальных пластин с 0.0-0,2 напускное покрытие Cd. Скорость электролита 1-2 м / сек сметает образовавшуюся Oz. Figure 19.16. Basic designs of electrolytic cells, (a) Basic type of two-compartment cell used when mixing of anolyte and catholyte is to be minimized the partition may be a porous diaphragm or an ion exchange membrane that allows only selected ions to pass, (b) Mercury cell for brine electrolysis. The released Na dissolves in the Hg and is withdrawn to another zone where it forms salt-free NaOH with water, (c) Monopolar electrical connections each cell is connected separately to the power supply so they are in parallel at low voltage, (d) Bipolar electrical connections 50 or more cells may be series and may require supply at several hundred volts, (e) Bipolar-connected cells for the Monsanto adiponitrile process. Spacings between electrodes and membrane are 0.8-3.2 mm. (f) New type of cell for the Monsanto adiponitrile process, without partitions the stack consists of 50-200 steel plates with 0.0-0.2 ram coating of Cd. Electrolyte velocity of l-2 m/sec sweeps out generated Oz.

.

Вертикальный диафрагменный электролизер J2605 электролиз насыщенной соленой воды химический инструмент устройство для производства водорода обучение | |

Назначение:

Водород и хлор получают из электролитически насыщенного солевого раствора .

1. Электролитически насыщенная соленая вода (1)

Насыщенная соленая вода готовится из горячей воды с температурой 60-70 градусов по Цельсию, затем две трети насыщенной соленой воды вводятся в электролизера, и насыщенная соленая вода заливается в две коллекторные трубы и вставляется в два электрода (две капли испытательного раствора фенолфталеина капают в коллекторные трубы на отрицательных полюсах).Напряжение питания постоянного тока должно быть не менее 24 В.

Обратите внимание на явление в трубке. Примерно через три минуты снимите катетер на отрицательном полюсе и закройте маленькое отверстие большим пальцем, подойдите к пламени, ослабьте большой палец, снимите катетер на положительном полюсе. Маленькое отверстие направлено вверх, и быстро закройте влажную тестовую бумагу на крахмал с йодистым калием, чтобы увидеть это явление.

2.Электролитически насыщенная соленая вода (2)

При использовании метода сжигания для проверки газообразного хлора рабочие этапы в основном такие же, как упомянутые выше. Конкретная операция заключается в следующем: вставьте бездонную жесткую пробирку диаметром 20 мм на положительный полюс, оберните небольшое количество порошка красного фосфора вокруг двух спичек с помощью ватной проволоки, обвяжите спичку тонкой проволокой, попробуйте дать ей повесьте в пробирке, включите питание, чтобы наблюдать явление (самовозгорание через две минуты).

Меры предосторожности при использовании: После демонстрации слейте раствор электролизера и очистите его, чтобы не задерживать раствор и не разъедать цинковую пластину.

,

Аноды мембранных ячеек — Большая Химическая Энциклопедия

Разделение анодных и катодных продуктов в диафрагменных ячейках достигается за счет использования асбеста [1332-21-4] или модифицированного полимером асбестового композита или Polyramix, нанесенного на перфорированный катод. С другой стороны, в мембранных ячейках в качестве сепаратора используется ионообменная мембрана. Разделение анолита и католита осуществляется в диафрагменной и мембранной ячейках с использованием сепараторов и ионообменных мембран соответственно.Ртутные элементы не содержат диафрагмы, ртуть [7439-97-6] сама действует как разделитель. [Pg.482]

Рис. 8. Анод для ячеек с монополярной диафрагмой a, активированный (покрытый) растянутый металл b, растягивающая пружина c, медный стержень с титановым покрытием d, медная резьба для фиксации … Fig. 8. Anode for monopolar diaphragm cells a, activated (coated) expanded metal b, expanding spring c, titanium-clad copper bar d, copper thread to fix...
Рис. 9. Ячейка с диафрагмой Dow, разрез a, перфорированная стальная задняя пластина b, катодный карман c, асбестовая диафрагма d, анод DSA e, задняя пластина из меди f ,… Fig. 9. Dow diaphragm cell, section view a, perforated steel back plate b, cathode pocket c, asbestos diaphragm d, DSA anode e, copper back plate f,...

Никель. Большая часть никеля также очищается электролизом. И медь, и никель растворяются при потенциале, необходимом для анодного растворения. Чтобы предотвратить осаждение растворенной меди на катоде, используется мембранная ячейка, и анолит циркулирует через контур очистки перед попаданием в катодное отделение (см. Никель и никелевые сплавы). [Стр.176] Технология диафрагменных ячеек

.Ячейки с диафрагмой имеют пористую диафрагму, которая разделяет анодное и катодное отделения ячейки. Диафрагмы должны обеспечивать сопротивление потоку жидкости, требовать минимального пространства между анодом и катодом, обеспечивать минимальное электрическое сопротивление и быть долговечными. На аноде, который обычно представляет собой DSA, ионы хлора окисляются до хлора (см. Уравнение 1), а на катоде, который обычно представляет собой плетеную стальную винную сетку, вода восстанавливается до водорода. [Pg.75]

РИСУНОК 14.17 Ячейка с диафрагмой для электролитического получения гидроксида натрия из рассола (водный раствор хлорида натрия), представленная синим цветом.Диафрагма (золотого цвета) предотвращает смешивание хлора, образующегося на титановых анодах, с водородом и гидроксидом натрия, образующимся на стальных катодах. Жидкость (клеточный раствор) отводится, а вода частично испаряется. Непрореагировавший хлорид натрия кристаллизуется, оставляя гидроксид натрия растворенным в клеточном растворе. [Pg.711]

Этот тип электрохимического реактора состоит из двух корпусов путем механического изготовления [66, 67]. Он содержит двухкамерную ячейку с анодной и катодной камерами, разделенными мембраной в качестве диафрагмы.Анодная камера снабжена анодом из углеродного войлока из углеродных волокон, в катодную камеру вставлена ​​платиновая проволока (рис. 4.30). [Pg.411]

Чтобы обеспечить очистку электролита, ячейки с диафрагмой используются для образования отдельных анодных и катодных отсеков, а аноды заключены в свободно закрывающиеся мешки с открытым переплетением для облегчения удаления шлама с аноды. Анолит непрерывно выводится, очищается и подается в катодные отсеки, где никель электроосажден на катодах.Небольшой гидростатический напор очищенного электролита в катодном отсеке поддерживается для предотвращения диффузии анолита с его примесями в катодные отсеки. [Pg.724]

Ячейка с диафрагмой состоит из нескольких электролитических ячеек, в которых анодные пластины и катоды установлены вертикально и параллельно друг другу. Катоды, часто плоские полые перфорированные стальные конструкции, покрытые асбестовыми волокнами, служат в качестве диафрагмы, которая предотвращает смешивание водорода и хлора и обратную диффузию гидроксидных (ОН) ионов от катода к аноду.Рассол, подаваемый в электролизер, разлагается примерно до половины своей первоначальной концентрации с образованием газообразного хлора на аноде и водорода и гидроксида натрия на катоде. [Pg.924]

Ячейки с диафрагмой подвергаются серьезным программам восстановления, основанным на повторном покрытии анода, поскольку срок службы анодного покрытия обычно составляет 15 лет и более. На данном этапе повторного покрытия целесообразно рассмотреть вопрос о том, вкладывать ли средства в новые анодные подложки, … [Pg.197]

Если выбор заключается в использовании полной мощности существующих выпрямителей и установке большего количества мембранных электролизеров, тогда будет достаточно место доступно.В примере 200 000 тонн в год использование сэкономленного напряжения и добавление 16 дополнительных монополярных электролизеров займет меньше места, чем исходные мембранные элементы. В случае биполярных электролизеров длина электролизера может быть увеличена по мере того, как к каждому электролизеру добавляется больше анодов и катодов. Однако количество электролизеров останется прежним. [Стр.203]

Замена мембранных ячеек на биполярные мембранные электролизеры требует другой электрической схемы (рис.15.17), поскольку каждый биполярный мембранный электролизер может потреблять только около 17 кА из имеющихся 150 кА (для выбранной плотности тока). Это означает, что все девять электролизеров необходимо установить вместе. Количество анодов в каждом биполярном электролизере может быть установлено в зависимости от количества диафрагменных ячеек, оставшихся под нагрузкой, вплоть до максимального напряжения выпрямителей. [Pg.205]

Простая ячейка с диафрагмой и реакции, происходящие на аноде и катоде, показаны на рис. 6.2. [Стр.79]


.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о