Горизонтальный разлагатель

Горизонтальный разлагатель представляет собой металлический короб или желоб, по дну которого протекает амальгама, служащая растворимым анодом. В амальгаму помещены электродные элементы из графита (рис.4.19). Графитовые электроды для увеличения поверхности и облегчения отвода водорода имеют гребенчатую форму с просверленными отверстиями. Плотность тока разряда водорода на графите максимальна у поверхности амальгамы и уменьшается по мере удаления от нее. Средняя плотность тока растворения амальгамы составляет 15000-20000 А/м² . Очевидно, что производительность горизонтального разлагателя пропорциональна его площади. Площадь разлагателя может быть определена из соотношения

BL=0,95I/i

где B,L - ширина и длина разлагателя,

0,95 - выход по току щелочного металла в электролизере,

I - токовая нагрузка на электролизер,

i=15000-20000 А/м² - плотность тока в разлагателе.

В разлагатель противотоком амальгаме подается вода, от количества которой зависит концентрация щелочи. При противотоке поступающая амальгама взаимодействует с концентрированной щелочью, а отработанная амальгама - с чистой водой. Такая система позволяет поддерживать примерно постоянную скорость разложения амальгамы и увеличить степень извлечения натрия из нее.

Рис. 4.19. Схема горизонтального разлагателя.

1- графитовые блоки, 2- штуцер подачи воды, 3- штуцер отвода щелочи, 4- штуцер отвода водорода.

Скорость протока ртути определяется углом наклона разлагателя, противоположным углу наклона электролизера. Скорость стекания ртути должна быть равна производительности насоса. В горизонтальных разлагателях трудно получить интенсивное перемешивание. Кроме того, они занимают много места и требуют повышенной закладки ртути. Поэтому в настоящее время предпочтение отдается вертикальным разлагателям.

Вертикальный разлагатель.

Вертикальный или скрубберный разлагатель имеет форму цилиндра, днище - коническое (рис.4.20). На плоской крышке устанавливается холодильник водорода. Для получения высоких концентраций щелочи, разлагатель нагревают паром, для чего он заключен в паровую рубашку. Амальгама подается сверху, деминерализованная вода - снизу и движется противотоком.Графитовая насадка располагается между двумя распределительными решетками, над и под которыми имеются свободные пространства. Нижняя решетка удерживается жестко, а верхняя прижимает насадку с помощью пружин (Де-Нора) или грузов (СДМ-200). Ртуть протекает через кусочки графита разной формы и размером от 0,2 до 0,8 см при интенсивном перемешивании (рис.4.20,Б), в результате чего степень превращения значительно увеличивается.

Для разложения протекающей амальгамы должно пройти некоторое время, поэтому графитовая насадка должна быть определенной высоты. Эта высота зависит от размера частиц графита. Чем больше диаметр частиц, тем больше сечение каналов между ними и больше скорости протока амальгамы. Следовательно, тем больше должна быть высота насадки.

Рис.4.20. Схема вертикального разлагателя.

1- корпус, 2- графитовая насадка, 3.4- верхняя и нижняя распределительные решетки, 5-капли ртути.

В общем виде высота слоя насадки в сантиметрах может быть определена по эмпирической формуле:

H = 100d

где d- диаметр частиц графита, см.

Плотность тока, при которой выделяется водород в разлагателе, также зависит от размера частиц. Так, при d=0,2 cм i=5 кА/м², при их увеличении до 0,8 - 1 см плотность тока пропорционально увеличивается до 20-25 кА/м². Таким образом, пропускная способность скрубберного разлагателя пропорциональна размеру частиц графитовой насадки. Поэтому существует приближенное правило, по которому объем скрубберного разлагателя при данной нагрузке не зависит от размера частиц насадки.

Проекционную плотность тока в насадке можно определить по эмпирической формуле

i_d = 25000d

где i_d - проекционная плотность тока А/м²,

25000 - коэффициент пропорциональности.

Отсюда площадь поперечного сечения разлагателя равна

S = IВт/i_d

где I- токовая нагрузка на электролизер,

Вт=0,95 - выход по току щелочного металла.

Внешний вид электролизера фирмы “Uhde” с ртутным катодом и вертикальным разлагателем показана на рис. 4.21. Несмотря на некоторые конструктивные особенности электролизеров других фирм, он полностью передает взаимосвязь отдельных элементов.

Рис. 4.21. Внешний вид электролизера с ртутным катодом и вертикальным разлагателем.

1-входной карман,2-устройство для регулирования положения анодов, 3-групповая подвеска анодов, 4-шины постоянного тока, 5-шунтирующий выключатель, 6-крышка, 7-уплотнение крышки, 8-анод, 9-дно электролизера, 10-выходной карман, 11-холодильник водорода, 12-разлагатель, 13-ртутный насос.