4.5.1. Биполярный электролизер фирмы “Асахи Кемикл”

Типичным примером биполярного мембранного электролизера, послужившего прототипом многих других конструкция, является электролизер фирмы “Асахи Кемикл”.

Электролизер представляет собой комплект из биполярных электродов и концевых монополярных элементов противоположных знаков. Все электродные элементы герметично стянуты в единый агрегат с помощью концевых гидромеханизмов и промежуточной опорной плиты, которая делит электролизер на две равные части (рис.4.23). Электролизеры такого типа очень мощные, токовая нагрузка на один электролизер может превышать один миллион ампер! При этом, наряду с явным достоинством - большой удельной мощностью, малыми затратами производственных площадей и соответственно, небольшими капитальными вложениями у них имеется и ярко выраженный недостаток: при отключении одного электролизера на обслуживание и ремонт, производительность цеха резко падает. Для снижения негативного влияния потери мощности цеха при обслуживании и ремонте оборудования, электролизер разделен на две части промежуточной плитой, к которой с двух противоположных сторон прижимаются однотипные наборы электродов и мембран. При необходимости замены одного из рабочих элементов в этом случае отключается только половина электролизера.

Электродные элементы разделены мембранами, расположенными между прокладок.

Рис. 4.23. Схема электролизера фирмы “Асахи Кемикл”.

1,2-концевые монополярные электроды, 3 - биполярный электрод 4-гидравлический цилиндр, 5- опорная стойка, 6-нажимная плита, 7-промежуточная опорная плита, 8-опорная балка, 9 - коллекторы (хлора водорода, рассола и воды), 10-гибкие шланги.

Биполярный электрод (рис.4.24) включает раму, разделенную по продольной центральной плоскости перегородкой, выполненненной с анодной стороны из титана, а с катодной - из никеля.

Рис.4.24. Схема биполярного элемента электролизера.

1-анод, 2- перегородки, 3-анодное ребро, 4-рама, 5- катод, 6-катодное ребро, 7 - подача анолита, 8-подача католита, 9-вывод католита, 10-вывод анолита, 11 - опорный кронштейн.

Электрический контакт электродных поверхностей осуществляется через токопередающие титан-никелевые вставки. Анод состоит из титановых просечно-вытянутых сеток, катод - из сетки из никеля или нержавеющей стали. Из этих же материалов выполнены токораспределительные ребра, с помощью которых сетки механически и электрически крепятся к раме.

Конструкция монополярных элементов аналогична.В электролизере предусматривается принудительная циркуляция раствора. Для этого используются насосы, коммуникационные обвязки и трубы, соединенные с соответствующими штуцерами.

4.5.2.Монополярный мембранный электролизер “Асахи Гласс”

Электролизер (рис.4.25) представляет собой агрегат, состоящий из чередующихся монополярных анодов и катодов, разделенных мембраной и стянутых в единый комплект с помощью гидравлического механизма. Механизм стяжки электродов представляет собой траверсу с автономной гидросистемой и силовым цилиндром. Стяжка фиксируется шпильками.

Рис.4.25. Схема электролизера “Асахи Гласс”.

1-анодный газовый сепаратор, 2-шпилька, 3-концевая неподвижная плита, 4-анодный коллектор, 5- опора электролизера, 6-токоподводы, 7-прокладка, 8-анодный элемент, 9- катодный элемент, 10- коллектор католита, 11- катодный газовый коллектор.

Электродные ячейки в электролизере объединяются в два или несколько блоков. Обвязка электролизера по току последовательно-параллельная: в каждом блоке ячейки соединены параллельно, а блоки между собой - последовательно. Анодная и катодная ячейки имеют одинаковую конструкцию и выполнены, соответственно, из титана и нержавеющей стали.

Ячейка состоит из трубчатой рамы прямоугольного сечения, к которой приварены ребра биметаллических токораздаточных стержней и электродов из просечно-вытянутой сетки.

Несущая трубчатая полая рама является одновременно коллектором электролита. При этом верхняя и нижняя планки рамы заглушены. С внутренней стороны ячейки планки снабжены распределительными отверстиями. С наружной стороны планки рамы имеют штуцера для подачи электролита и отвода газожидкостной смеси от каждой ячейки.

Распределение тока по электродам от шин обеспечивается рамой и токоподводящими стержнями, приваренными к нижней планке рамы и к ребрам, к которым, в свою очередь, приварены электроды (рис.4.26). Токораздаточные стержни состоят из медного сердечника и титановой или стальной оболочки.

Рис.4.26. Схема электродного узла электролизера.

1-кронштейн, 2-подъемное ушко, 3- рама, 4- токораздаточный стержень, 5- токоподводящее ребро, 6-ребро жесткости, 7- электродная сетка.

Гибкими фторпластовыми шлангами штуцера соединяются с титановой анодной и стальной катодной сепарационными камерами, а также с выносными коллекторами (рис.4.27).

Рис.4.27. Схема подключения ячеек электролизера “Асахи Гласс”.