электролизер для получения хлора

Формула изобретения

1. Электролизер для получения хлора, гидроксида натрия и водорода из водного раствора хлорида щелочного металла, включающий по меньшей мере одну электролитическую ячейку, образованную основами двух соседних электродов, выполненных в виде разделенных изоляционным уплотнением ванн, к которым соответственно крепятся анод и катод, разделенные электрохимическим сепаратором, устройство для подвода исходного раствора и отвода продуктов электролиза, причем последнее выполнено из по меньшей мере одной отводной трубы, размещенной внутри ванн вертикально, отличающийся тем, что электролизер снабжен неэлектропроводными пластинами, установленными в верхней части анодов и катодов, с образованием разделительной зоны, в которой размещен верхний край отводной трубы.

2. Электролизер по п. 1, отличающийся тем, что неэлектропроводная пластина выполнена высотой 2 10 см.

3. Электролизер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что неэлектропроводная пластина выполнена высотой 3 см и шириной 2,5 мм, расстояние между пластиной и стенкой ванны 4 см, верхний край отводной трубы установлен на середине высоты пластины и снабжен переливной заслонкой.

4. Электролизер по пп. 1 3, отличающийся тем, что изоляционное уплотнение выполнено заходящим между неэлектропроводными пластинами.

5. Электролизер по пп. 1 4, отличающийся тем, что ванная, соединенная с анодом, выполнена из материала, стойкого к хлору.

6. Электролизер по пп. 1 3, отличающийся тем, что ванна, соединенная с катодом, выполнена из материала, стойкого к гидроксиду натрия.

7. Электролизер по пп. 1 6, отличающийся тем, что электроды выполнены перфорированными, или жалюзиобразными, или из сетки.

8. Электролизер по пп. 1 7, отличающийся тем, что аноды и катоды соединены с соответствующими ваннами гофрированными лентами.

Описание изобретения к патенту

Предметом изобретения является электролизное устройство для изготовления хлора, натрового щелока и водорода из водных растворов щелочных галогенов, в котором имеется по меньшей мере один электролизер, анод и катод которого, разделенные стенкой, размещены в корпусе из двух ванн, разделенных изоляционным уплотнением, и в котором корпус снабжен устройствами для подвода исходных веществ и для отвода продуктов электролиза, причем последнее состоит из по меньшей мере одной отводной трубы, расположенной внутри ванн в вертикальном направлении, выступающей через ванну вблизи нижнего края и доходящей до верхнего края.

Из ЕР-В-01 89535 известен подобный электролизер, в котором ток подается при помощи продольных контактов к обратной стенке ванн, а оттуда через гофрированные ленты на электроды. Электроды выполнены в виде жалюзи.

В обеих конструкциях отвод электролита и газов из каждой ванны происходит посредством вертикальной трубы, которая проходит с нижней стороны ванны через дно электролизера с обеспечением непроницаемости для жидкости, а внутри ванны доходит почти до верхнего края, выводя к верхней крышке электролизера. По конструктивным причинам эти вертикальные трубы имеют диаметр, ограниченный глубиной ванн. Недостатком является то, что при площади электродов свыше 2 м² и плотности тока свыше 4 кА/м² возникают колебательные движения электролита, в связи с чем отвод газа и электролита происходит неравномерно. Если из-за этого мембрана недостаточно орошается электролитом, появляются повреждения мембраны. Такого повреждения мембраны в верхней части электролизера следует избегать, поскольку оно заставляет производственника менять всю мембрану, что означает не только снижение выпуска продукции и затрату времени на сборку, но и необходимость закупки дорогостоящих ионитовых мембран, подвергнутых перфторированию. Кроме того, повреждение мембраны в верхней части электролизера может приводить к охрупчиванию и последующему образованию пор и трещин, вследствие чего становится возможным смешивание продуктов, что при образовании водородно-хлорных смесей может приводит к взрыву.

В этом отношении может принести пользу рассматриваемое изобретение.

Изобретение решает задачу при помощи упомянутого выше электролизного устройства, отличающегося тем, что отводная труба заканчивается в разделительной камере, которая расположена в зоне успокоения, образованной при помощи закрепленной на электроде пластины и соответствующей ванны.

Пластина может быть высотой 2 10 см. Разделительная камера должна иметь ширину не менее 5 см, глубину 2,5 см и высоту 3 см, ее верхний край может быть снабжен переливной заслонкой, а отводная труба может заходить в разделительную камеру до половины последней. Анодные ванны могут состоять из электропроводного материала, стойкого по отношению к хлору, а катодные из электропроводного материала, стойкого против щелочей. Электроды могут быть изготовлены из тянутого металла, перфорированных листов, отштампованных жалюзи или пруткового материала и электрически соединены со своими полуваннами при помощи гофрированных лент.

Рассматриваемое изобретение приводит к защите мембраны в верхней зоне электролизера, к успокоению пенной зоны и к разделению жидкостей и газов перед поступлением в отводную трубу, позволяя тем самым, использовать большие элементы с плотностью тока свыше 4 кА/м².

На фиг. 1 представлен разрез по верхней части электролизера; на фиг.2 - внешний вид ванны корпуса с частично разрезанным электродом типа жалюзи; на фиг. 3 внешний вид электрода.

Анодная ванна 1 из титана соединена с катодной ванной 2 из никеля или стали при помощи отъемного фланца 3. Анод 4 и катод 5 электрически соединены с обратной стенкой соответствующей ванны при помощи титановых гофрированных лент 6 и никелевых или стальных гофрированных лент 7. Между электродами 4, 5 находится разделительная стенка 8 ионитная мембрана, например, типа "Нафион" фирмы "Дюпон", "Флемион" фирмы "Асахи Глас" или "Асифлекс" фирмы "Асахи Кемикл". Исходные электролитные растворы натрового щелока и рассола подводятся в электролизер у его дна через патрубки 18. Продукты электролизера выводятся из электролизера через отводные трубы 9 и 10 вниз. Отводные трубы 9, 10 заканчиваются каждый раз в разделительной камере 14, 15. Разделительные камеры 9, 10 имеют ширину не менее 5 см, глубину 2,5 см, высоту 3 см. Их верхний край снабжен переливной заслонкой 16. Разделительные камеры 14, 15 располагаются каждый раз в зоне успокоения электролита, которая образована закрепленными на электродах 4, 5 пластинами 11, 12 и соответствующими ваннами 1, 2. Через прикрытую часть мембраны 8 ток не течет, поэтому в этой части электролизера мембрана защищена, даже если здесь образуется газовая зона без электролита. Уплотнение 13, находящееся между фланцами 3, выступает в промежуточное пространство, образованное обеими пластинами 11, 12. Пластины 11, 12 могут быть также выполнены зацело с электродами 4, 5, как показано на фиг. 3. Номером 17 обозначен присоединительный патрубок для отводных труб 9 и 10.