4.7.4. Технологическая схема электролиза воды
Для электролизеров разных конструкций в общем характерна одна технологическая схема получения газов. Она включает системы охлаждения и циркуляции электролита, регулирование уровня электролита и давления газа в ячейках электролизера, системы очистки и осушки газов (рис.4.36).
Рис.4.36. Технологическая схема электролиза воды.
1- барабаны со щелочью, 2-бак-растворитель щелочи, 3- баки для хранения электролита, 4-фильтр, 5- емкость для кислотного регенерационного раствора, 6, 7- ионообменные фильтры, 8- емкость для щелочного регенерационного раствора, 9-баки для хранения очищенной воды, 10-питательный бачок, 11-фильтры для очистки газов, 12-аппарат для каталитической очистки водорода, 13- печь дожигания смеси водорода и кислорода, 14- холодильники газов, 15- осушители газов, 16-ресиверы кислорода и водорода, 17- клапаны регулировки давления газов, 18, 19- промыватели кислорода и водорода, 20-разделительные колонки, 21- электролизер, 22 - баллоны с азотом для продувки электролизера, 23- источник питания.
Раствор 32-35% КОН готовят растворением в конденсате, дистиллированной воде или воде, прошедшей ионообменную очистку. Этот раствор подают на электролиз. Получаемые в электролизере газы уносят с собой большое количество паров воды и щелочной туман (микробрызги электролита). Поэтому газы поступают в промыватели и регуляторы давления, представляющие собой соединенные гидравлически барботеры (рис.4.37). В барботерах газы охлаждаются, отмываются и подаются на дальнейшую очистку. Эти аппараты соединены с электролизером и по мере расходывания электролита, его количество пополняется перекачиванием воды из промывателей.
Необходимо отметить, что эта система не управляет абсолютным давлением газа в электролизере, а только перепадом давления (из-за возможного неравномерного отбора газа потребителем) в ячейках электролизера. Без такого регулятора перепад давлений в ячейках приведет к вытеснению электролита из, например, анодного пространства в катодное (электролит протекает через асбестовую диафрагму с незначительным сопротивлением!), оголению диафрагмы и попаданию кислорода в водородную магистраль, что обычно приводит к взрыву.
Рис.4.37. Регулятор давления в газовых магистралях
1,2 -поплавковые регуляторы, 3, 4 -гидравлические регуляторы (барботеры-промыватели), 5, 6 - разделители.
Использование достаточно больших по высоте сообщающихся сосудов позволяет выравнивать давление в кислородном и водородном контурах: увеличение давления в одном из них приводит к изменению уровня воды в сообщающихся сосудах и, соответственно, выравниванию давлений. При барботаже через воду газы отмываются от щелочи и охлаждаются.
После промывателей газы поступают на дополнительную очистку и охлаждение и подаются потребителю.
Водород очищается от следов кислорода на никель-хромовом катализаторе, а кислород от следов водорода - на гопкалитовом патроне.
Щелочь, уловленная в барботерах, возвращается в электролизер.