Электролизер для электролиза под давлением

 

ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включакхций корпус цилиндрической формы, монополярные аноды из графита и катоды, коллекторы ввода и вывода продукта, фланцы, размещенные с торца корпуса, отличающийся тем, что, с целью упрощения монтажа ;элёктролизера и снижения энергозатрат, злектролизер снабжен электролизной камерой цилиндрической формы, на внутренней поверхности корпуса выполнены пазы для установки электролизной камеры, аноды выполнены в виде цилиндра с коническими концевьми частями и дисками , между которыми размещены катоды в виде полуколец, в торцовых частях корпуса выполнены отверстия с конической прокладкой, в которые вставлены конические части анода, боковая поверхность электролизной камеры выполнена перфорированной и между корпусом и камерой размещены две горизонтальные перегородки, де , лящие пространство на две камеры, (Л одна из KOTOfxJx служит коллектором ввода, а другая - коллекторе вывода

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗСЮ С 25 В 9 00

OllHGAHNE ИЗОБРЕТЕНИЯ -"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(зI

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТКРЫТИЙ (21) 3426814/23-26 (22) 22.04.82 (46) 07.04.84. Бюл. В 13 (72) В.В.Романовский, В.И.Сорокин, В.И.Асташко и Г.И.Новиков (7i) Институт ядерной энергетики

AH БССР (53) 621.317.729(088.8) (56) 1. Патент CIA 9 4203821, кл. С 25 В 9/00, опублик ° 1981 ° .

2. Заявка Франции В 2448580, кл. С 25 В 1/04, опублик. 1980 (лрототип). (54)(57) ЭЛЕК1РОЛИЗЕР ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИ-, 3А ПОД ДАВЛЕНИЕМ, включающий корпус цилиндрической формы, монополярные .аноды из графита и катоды, коллекторы ввода и вывода продукта, фланцы, размещенные с торца корпуса, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения монтажа электролизе1 а и снижения энергозатрат, электроизер снабжен электролизной камерой цилиндрической формы, на внутренней поверхности корпуса выполнены пазы для установки электролизной камеры, аноды выполнены в виде цилиндра с . коническими концевыми частями и дисками, между которыми размещены ка.тоды в виде полуколец, в торцовых частях корпуса выполнены отверстия с конической прокладкой, в которые вставлены конические части анода, боковая поверхность электролизной камеры выполнена перфорированной и между корпусом и камерой размещены две горизонтальные перегородки, де- Я ,лящие пространство на две камеры, одна из которых служит коллектором ввода, а другая — коллектором вывода

1084340

Изобретение относится к электрохимической промышленности, а именно к конструкциям электролизеров, используемых в электрохимических производствах водорода, кислорода, хлора и щелочей, а также может найти 5 применение в области производства водорода и кислорода в термоэлектрохимических комбинированных циклах разложения воды, например, для электро лиза щелочных растворов йодида калия с получением йодата калия и водорода.

Известен электролизер непрерывного действия с проточным электролитом, содержащий корпус с размещенными в нем биполярными электродами, представ- 15 ляющими собой электрохимически активные пластины, по периметру. которых смонтирована рама из неэлектропроводящего материала, при этом впускной туннель корпуса имеет отверстия для подачи электролита под электродные пластины, а коллекторный туннель, являющийся общим для всех пластин, служащий для сбора вытекающего электролита, расположен под электродами, установленными в форме штабеля, причем плоскости всех электродных пластин параллельны направлению движения электролита через корпус f13.

Недостатками этого электролизера являются: сложность их монтажа и де- 30 монтажа, что связано с использованием в качестве стыкообразующих прокладок рамы эластичных материалов, которые при малых межэлектродных рас:стояниях и большом количестве элект- 35 родов трудно установить в нужном положении, а при использовании прокла.док из твердого материала наличие щелей между прокладками и электродами приводит к значительной утечке 40 токар сравнительно малый срок службы, а в ряде случаев вообще невозможность применения, что связано с низкой коррозионной стойкостью в щелочных средах, широко используемых в прикладной электрохимии, в частности в данных конструкциях, анодных материалов: металлов, ОРТА (оксинорутениевотитановых анодов) и ряда других оксидов и карбидов металлов, рост удельных энергозатрат на получение целевых 50 продуктов по мере работы электролизера; значительные потери напряжения в местах контактов при использовании в таких конструкциях в качестве анод- ного материала графита. 55

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату к предлагаемому является электролизер для электролиза под давлением, вклю- 60 чающий корпус цилиндрической формы, монополярные аноды из графита и катоды, коллекторы ввода и вывода продукта, фланцы, размещенные с торца корпуса L2);

Данный электролизер обладает аналогичными недостатками как и вышеукаЗанная конструкция.

Цель изобретения — упрощение монтажа электролизера и снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что электролиэер для электролиза под давлением, включающий корпус цилиндрической формы, монополярные аноды из графита и катоды, коллекторы ввода и вывода электролита, фланцы, размещенные с торца корпуса, снабжен электролизной камерой цилиндрической формы, на внутренней поверхности корпуса выполнены пазы для установки электролизной камеры, аноды выполнены в виде цилиндра с конически» ми концевыми частями и дисками, между которыми размещены катоды в виде полуколец, в торцовых частях корпуса выполнены отверстия с конической прокладкой, в которые вставлены конические части анода, при этом боковая поверхность электролизной камеры выполнена перфорированной и между корпусом и камерой размещены две горизонтальные перегородки, делящие пространство на две камеры, одна из которых служит коллектором ввода, а другая — коллек- тором вывода.

На фиг. 1 изображен предлагаемый электролизер, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-A на фиг.,1.

Электролизер включает корпус 1 с направляющими пазами 2, окруженный рубашкой теплообменника 3, электролизную камеру 4 с отверстиями перфорации 5 и наружными горизонтальными перегородками б, графитовый анод 7 с дисками и коническими концевыми частями, снабженными токоподводящими стержнями .8 и шинами 9, полукольцевые и кольцевые катодные элементы

10 и 11, соединенные несущими токо.подводящими шпильками 12, фланцы 13, 14 и 15, конические кольцевые прокладки 16, полукольцевые и кольцевые прокладки 17 и 18-П и Г-образных профилей, соответственно, прокладки

19, 20 и 21, пружины сжатия 22, вводные и выводные штуцеры 23 и 24, га зоотводящие штуцеры 25.

Между дисками графитового анода размещены полукольцевые прокладки 17, а на его торцах — кольцевые прокладки 18, на которые установлены полу" кольцевые и кольцевые катодные элементы 10 и 11.

Электродная сборка размещается в электролизной камере 4. Конические концевые части графитового анода уплотнены конусными кольцевыми прокладками 16 посредством фланцев 15 с использованием пружин сжатия 22 ° .Наружные горизонтальные перегородки б установлены и уплотнены пос редством прокладок 21 в направляющих

1084340 пазах 2 корпуса 1, снабженного выводными штуцерами 24. уплотнение электролизной камеры 4 и корпуса 1 обеспечивается фланцами

13 и 14 через уплотняющие прокладки

19 и 20, причем фланцы 14 снабжены вводными для электролита штуцерами

23 и газоотводящими штуцерами 25.

По коллекторам ввода и вывода, образованным трубчатым корпусом электролизной камеры 4, корпусом 1, 1О и горизонтальными перегородками 6, через отверстия перфорации 5 элект- . ролит вводится и выводится в межэлектродное пространство параллельно электродным поверхностям. 5

В электролизере предусмотрена как естественная циркуляция за счет газлифта, так и принудительная циркуляция электролита. При этом образующийся при электролизе газ через отверс- О тия перфорации 5, свободный объем коллектора вывода и штуцера 25 отводится к потребителю.

В конструкции использовано надежное уплотнение графитовых боковых токоподводов при помощи фланцев и конусных кольцевых прокладок, обеспечивающее условие самоориентации элект.« родной сборки и создание осевой меха: нической нагрузки на графитовый анод, иьающий максимальную механическую прочность в направлении оси. При этом для устранения попадания анолита в места контакта металлических проводников с графитом и для уплотнения мест прохода графитовых токоподводов через боковые стенки электроли3ера, конические концевые части пропитываются различными связывающими материалами с последующей термообработкой и другими подобными способами, обеспечивающими полную непроницаемость графитовых токоподводов анолитом.

Предлагаемая конструкция обеспечивает простоту монтажа электролизера, замену и регулировку его отдельных конструктивных элементов, включая полукольцевые катодные элементы, создае условия проточной циркуляции электролита между дисками анода и катодными элементами, подобные условиям циркуляции электролита через элементарные ячейки электролизеров фильтпрессного типа, отличается принципиально новой конструкцией электродной сборки монополярного типа с применением боковых токоподводов к графитовому электроду, что обеспечивает более равномерное распределение плотности тока на электродах, снижает потери напряжения в местах контактов токоподводов и электродных элементов, увеличива- ет продолжительность тура работы электролизера и выход по току целевых продуктов. 084340

Фиг.2

Составитель О.Зобнин

Редактор A.Долинич Техред 0.Неце

Корректор И.Муска

Заказ 1932/21 Тираж 633 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Нроек, 4