ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2296818

ЭЛЕКТРОЛИЗЕР МОНОПОЛЯРНЫЙ ДИАФРАГМЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОЛИЗЕР МОНОПОЛЯРНЫЙ ДИАФРАГМЕННЫЙ

Имя изобретателя: Новичков Евгений Петрович (RU),
Лейф Валерий Эдуардович (RU),
Африн Сергей Александрович (RU),
Коняхин Олег Анатольевич (RU),
Внучкова Валентина Адамовна (RU)
Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью "НПО "Эко-Технология-НН" (RU)
Адрес для переписки: 606000, Нижегородская обл., г. Дзержинск, Восточный промрайон, ул. Менделеева, 401, ООО "НПО "Эко-Технология-НН", В.А. Внучковой
Дата начала действия патента: 30.03.2005

Изобретение относится к конструкции электролизера, предназначенного для электролиза рассола с целью получения хлора, водорода и каустической соды. Предложена конструкция монополярного диафрагменного электролизера, содержащего токоведущее анодное биметаллическое дно с установленными на нем анодами и катодами. Дно электролизера выполнено из цельных алюминиевой и титановой плит, соединенных сваркой взрывом. Токоведущая плита катодного каркас-кармана выполнена двусторонней выштамповкой, а катодная шина приварена к корпусу взрывным способом. Технический эффект - снижение энергетических затрат на ведение процесса, увеличение выхода по току целевых продуктов технологического цикла, уменьшение металлоемкости аппарата.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к конструкции электролизера, предназначенного для электролиза рассола с целью получения хлора, водорода и каустической соды. Изобретение может быть использовано в производственных процессах химической технологии.

Известными и широко распространенными являются диафрагменные электролизеры серий БГК и ДМ, например электролизер БГК-50/25, состоящий из анодного и катодного блоков и крышки, причем анодный блок представляет собой комплект неразрушаемых анодов, закрепленных на металлическом токонесущем основании. Основание выполнено в виде титановой плиты, к которой снаружи приварены алюминиевые пластины, или алюминиевой плиты, на которой имеются пазы для сварки. Аноды коробчатой формы изготовлены из просечных титановых листов, покрытых активной анодной массой и расположенных параллельными рядами. Катодный блок состоит из стального корпуса и комплекта катодных элементов, причем металлические каркасы катодных элементов обтянуты плетеной проволочной сеткой, а внешняя общая катодная шина приварена к одной из стенок корпуса (Зимин В.М., Камарьян Г.М., Мазанко А.Ф. Хлорные электролизеры, М., Химия, 1984 г., с.109).

Недостатком таких конструкций электролизеров являются довольно высокие потери тока за счет большого сопротивления в сварных токоведущих соединениях.

Наиболее близким к предложенной конструкции электролизера и достигаемому результату является усовершенствованный диафрагменный электролизер, который содержит по меньшей мере один анод, прикрепленный к анодной базе и находящийся с ней в электрическом контакте посредством токосъемного стержня, отделенного от циркулирующего в анодном пространстве электролита за счет системы гидравлического уплотнения, содержащий по меньшей мере одно уплотнительное кольцо, установленное в соответствии с указанным токосъемным стержнем.

Электролизер дополнительно содержит электропроводящий и деформируемый контактный элемент, установленный между указанным токосъемным стержнем и указанной анодной базой и одним содержащим элементом, закрепленным на указанном токосъемном стержне (RU 2232830 С2, 20.07.04 г.).

К недостаткам данного электролизера следует отнести высокие энергозатраты на проведение технологического процесса и высокую трудоемкость изготовления аппарата.

Задачей данного изобретения является усовершенствование конструкции электролизера, обеспечивающей уменьшение металлоемкости аппарата, увеличение выхода по току целевых продуктов и снижение энергетических затрат на ведение технологического процесса.

Поставленная задача решается предложенной конструкцией монополярного диафрагменного электролизера, содержащего токоведущее анодное биметаллическое дно с установленными на нем анодами и катодами, отличающегося тем, что дно электролизера выполнено из цельных алюминиевой и титановой плит, соединенных сваркой взрывом, токоведущая плита катодного каркас-кармана выполнена двусторонней выштамповкой, а катодная шина приварена к корпусу взрывным способом.

Отличие предложенной конструкции электролизера от прототипа состоит в том, что токоведущая плита катодного каркас-кармана выполнена двусторонней выштамповкой. Катодный каркас-карман представляет собой конструкцию, в которой катодные элементы выполнены в виде штампованных токоведущих плит, к которым по бокам крепятся электроды, а сверху и снизу устанавливаются накладки. Модификация поверхности катода путем развития активной зоны его в пределах заданных форм и размеров позволяет уменьшить потери напряжения, снизить энергию активации для разряда ионов водорода, что позволяет снизить энергетические затраты на ведение процесса в целом.

Другим отличием является то, что дно электролизера (анодная база) выполнено из цельных алюминиевой и титановой плит сваркой взрывом вместо сварки-пайки. Применение сварки взрывом при изготовлении данного узла электролизера позволяет уменьшить толщину титановой плиты до 3 мм (вместо 6 мм), толщину алюминиевой плиты до 30 мм (вместо 50 мм, как в существующих конструкциях), т.к. при сварке взрывом достигается высокая степень равномерности соединения элементов, что обеспечивает передачу тока по всей поверхности плиты. Кроме того, катодная шина приварена к корпусу катодного комплекта также сваркой взрывом. Использование технологий сварки взрывом при изготовлении наиболее металлоемких узлов электролизера позволяет снизить толщину металлических плит, из которых изготавливаются эти элементы, и тем самым значительно снизить металлоемкость аппарата в целом. Равномерная передача тока по всей поверхности анодной базы, а также увеличение активной зоны катода позволяет увеличить выход целевых продуктов по току.

Таким образом, поскольку у предложенной конструкции электролизера появляются новые свойства, последняя обладает существенными отличиями.

Из научно-технической литературы авторам не известно применение метода сварки взрывом в процессах изготовления электролизеров.

общий вид монополярного диафрагменного электролизера вид слева монополярного диафрагменного электролизера
выносной элемент катодного комплекта

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показан общий вид монополярного диафрагменного электролизера, на фиг.2 дан вид слева, а на фиг.3 приведен выносной элемент катодного комплекта.

Электролизер состоит из токоведущего анодного дна 1, корпуса 2, крышки 3 и опорной рамы 4. К корпусу 2 приварены взрывом катодные шины 5. Токоведущее дно выполнено в виде цельных алюминиевой плиты 6 и титановой плиты 7.

Катодный комплект состоит из корпуса 2, катодных шин 5 и катодных каркас-карманов. Каждый катодный каркас-карман в свою очередь состоит из токоведущей штампованной плиты 8, выполненной двусторонней выштамповкой, двух электродов 9 и двух накладок 10. Катодные каркас-карманы вместе с корпусом образуют катодное пространство электролизера, в котором в процессе электролиза получается щелочь, а через катодные шины подают электрический ток на корпус 2 и токоведущую плиту 8.

Сборку узлов электролизера по данному изобретению осуществляют следующим образом. Проводят сварку алюминиевой и титановой плит между собой взрывным способом, а затем выполняют сборку анодного комплекта, состоящего из биметаллической плиты, рамы 4, анодной шины 11 и анодов 12. Затем собирают катодный комплект, состоящий из катодных каркас-карманов, корпуса 2, к которому сваркой взрывом присоединяют катодные шины 5. Далее осуществляют сборку в соответствии с документацией на данный электролизер.

Электролизер работает следующим образом

Собранный аппарат устанавливают на электроизоляторах 13 и осуществляют технологическую и коммуникационную обвязку. Для включения в работу электролизер заполняют рассолом до установления стабильного уровня электролита, к токоведущим шинам 5 и 11 подают электрический ток. В аппарате протекает электролиз рассола, в анодном пространстве 14 образуется хлор, выделяющийся через штуцер Г, а в катодном пространстве 15 образуется щелочь, сливаемая через штуцер Д.

Использование изготовленного по данному изобретению электролизера позволяет снизить энергетические затраты на ведение процесса и увеличить выход по току целевых продуктов технологического цикла. Применение сварки взрывом при сборке узлов электролизера уменьшает металлоемкость аппарата в целом.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленных задач, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Электролизер монополярный диафрагменный, содержащий токоведущее анодное биметаллическое дно с установленными на нем анодами и катодами, отличающийся тем, что дно электролизера выполнено из цельных алюминиевой и титановой плит, соединенных сваркой взрывом, токоведущая плита катодного каркас-кармана выполнена двусторонней выштамповкой, а катодная шина приварена к корпусу взрывным способом.

Версия для печати


вверх