Достоинства и недостатки эксплуатации мембранных электролизеров

1. Габариты (1200х2400 мм) и форма выпускаемых мембран определяет конструкцию электродов, имеющих плоскую поверхность. Условия эксплуатации мембран ограничивают плотность тока 4000 А/м². Поэтому, токовые нагрузки не на электролизер (одну ячейку) не превышают 15000 А.

2. В биполярном электроде с многократным повторением линейной токовой нагрузки на ячейках могут создаваться высокие суммарные токовые нагрузки (1000000-1200000 А).

3. Щелочь в мембранных электролизерах получается более чистая по содержанию NaCl, чем у электролизеров диафрагменного типа.

4. Мембранные электролизеры менее чувствительны к отключению тока; при их эксплуатации меньше опасность взрыва газовых сред.

5. Электролизеры более сложны в эксплуатации, чем например, диафрагменные.

6. Поступающий на электролиз рассол должен быть очень чистым, чтобы предотвратить отравление мембран.

7. Работа электролизера прямо связана с состоянием мембран.

8. Электролизеры отличаются большим периметром ответственных уплотнений, что обуславливает повышенные требования к качеству изготовления электролизеров.

9. Электролизеры содержат большое количество штуцеров, отличаются сложностью внешней и внутренней обвязки.

10. По сравнению с ртутными электролизерами, щелочь менее концентрированная и менее чистая. Плотности тока ниже (4 кА/м² против 10-12 кА/м²). После электролиза требуется выпарка щелочи.

4.5.3. Технологическая схема получения хлора и щелочи мембранным методом

Ионообменные мембраны очень чувствительны к содержанию в растворе больших по размеру катионов (Ca²⁺, Mg²⁺, Fe³⁺ и т.д.). Эти ионы способны сорбироваться на функциональных группах мембран, ухудшая их электрическую проводимость, повышая напряжение и снижая выход по току продуктов. Поэтому особые требования предъявляются к чистоте применяемых растворов. Для очистки рассола используются химические методы и доочистка с помощью ионообменных смол и жидких сорбентов. Дополнительное влияние на производство оказывает относительно невысокая концентрация щелоков. В результате технологическая схема (рис.4.28), кроме отделения электролиза, содержит отделение многостадийной очистки рассола, выпаривания щелочи и осушки газов.

Рис.4.28. Технологическая схема получения хлора и щелочи мембранным методом.

1-бак для приготовления рассола, 2- система для очистки рассола, 3- сборник анолита, 4- электролизер, 5-сборник католита, 6- подогреватель щелочи, 7,8 - выпарные аппараты, 9- барометрический конденсатор, 10-отстойник-осветлитель, 11-фильтры.

В отделении приготовления и очистки рассола вытекающий из электролизера анолит донасыщается солью и поступает на очистку от ионов кальция и магния. Очистка на первом этапе аналогична очистке в диафрагменном методе и основана на перевод этих ионов в водонерастворимое состояние и отделение от рассола в осветлителях и фильтрах. На втором этапе рассол поступает на очистку в ионообменные колонки и после них - в напорный бак питания электролиза.

Католит также циркулирует по замкнутому контуру. После электролизера щелочь поступает в сборник католита, откуда часть ее направляется на выпарные установки. К остаткам добавляется очищенная вода и католит с меньшим содержанием щелочи возвращается на электролиз.

Очистка и осушка получаемых газов ничем не отличается от очистки в диафрагменном методе и повторно рассматриваться не будет.