4.3.3. Варианты конструкций ящичных электролизеров с монополярными электродами

Для увеличения токовой нагрузки на диафрагменных электролизерах до 300-400 кА без значительного увеличения габаритов и массы основных рабочих элементов, предложены конструкции горизонтального секционного и вертикального секционного электролизеров.

Горизонтальный секционный электролизер

Электролизер состоит из прямоугольной удлиненной емкости и размещенных в ней в определенном порядке чередующихся анодных и катодных комплектов. Емкость разделена внутри поперечными перегородками на секции. Это позволяет из одних и тех же типовых электродных комплектов собирать электролизеры любой емкости (рис.4.8). Устройство анодного блока типовое: аноды крепятся на титановом листе. Токоподводящие шины проходят через крышку или дно электролизера.

Катоды - сетчатые , на металлическом каркасе, располагаются между анодами. В верхней и нижней части имеются патрубки для вывода водорода и щелочи.

Крышка - титановая, бетонная или из стеклопластика.

Электродные комплекты смежных камер могут соединяться между собой параллельно и последовательно, что позволяет отключать любую секцию для проведения ремонтных работ независимо от других.

Рис.4.8. Схема горизонтального секционного электролизера.

1-металлический бак, 2-аноды, 3-катодные элементы, 4-биметаллическое основание анода, 5-шины, 6-перегородки, 7-крышка, 8-металлическое основание катодного комплекта.

Вертикальный секционный электролизер

В состав электролизера входит анодный блок большой единичной мощности (200-400 кА) и несколько катодных блоков, рассчитанных на меньшую кратную (например, 50 кА) нагрузку (рис.4.9). Анодный блок типовой, но аноды ориентированы от днища вверх и вниз. Токоподвод к анодам в центре электролизера.

Рис.4.9. Схема вертикального секционного электролизера.

1-дно,2-анод, 3-корпус, 4-катодная сетка, 5-анодный токоподвод, 6-защитное покрытие, 7-ячейка, 8-крвшка, 9-гуммировка, 10-катодное пространство, 11-патрубок, 12-катод, 13-фланец, 14-изолятор.

По сути, в электролизере два днища соединены друг с другом нижними сторонами и подняты вверх на высоту катодного узла. Днище крепится на нижнем катодном узле, сверху - устанавливается еще один. В результате, при одинаковых затратах производственных площадей, производительность электролизера возрастает.

Катодный комплект состоит из нескольких однотипных частей: корпуса и катодных элементов герметично соединенных через фланцы.

Выполнение катодного комплекта разборным упрощает операции по транспортировке и нанесению диафрагмы.

4.3.4. Биполярные электролизеры

Ящичный электролизер

Стремление увеличить плотность расположения электродов в электролизере и, тем самым, повысить его мощность и снизить затраты производственных площадей обусловили разработку диафрагменных электролизеров с биполярными электродами. Эти электролизеры могут быть и ящичными, и фильтр-прессными, конструкция биполярных электродов (рис.4.10) при этом остается неизменной. Самым простым электролизером этого типа является ящичный электролизер фирмы Ниссо. Электролизер имеет корпус прямоугольной формы из неэлектропроводного материала, открытый сверху. К одной стенке примыкает катодный элемент, к противоположной - анодный.

Рис. 4.10. Схема биполярного электрода.

1-аноды, 2- катодные карманы, 3-центральная плита.

Катодный элемент представляет собой ряд полых сетчатых карманов, скрепляемых электрически и механически с токонесущим основанием. Все катодные карманы параллельны друг другу и расположены с одним шагом под углом 90^о к основанию. Внутренние полости катодных карманов сообщаются. Продукты электролиза выводятся через штуцера.

Анодный комплект представляет собой титановую плиту, к которой крепятся аноды с постоянным шагом.

Между анодным и катодным элементами крепятся биполярные электроды, являющиеся единым комплексом описанных выше анодных и катодных элементов. Биполярный электрод включает вертикальную плиту, с одной стороны которой расположены катодные карманы, с другой - аноды. Плита разделяет электролизер на смежные ячейки (рис.4.11). В плите сделаны штуцера для отвода водорода и щелочи.

Сверху электролизер закрывают крышкой, образующей общее пространство для сбора хлора.

Рис.4.11. Схема биполярного ящичного электролизера фирмы Ниссо.

1-корпус, 2-катодный элемент, 3- катодные карманы, 4-катодные шины, 5-токонесещее основание, 6-крышка, 7- аноды, 8-плита-основание, 9-основание анода, 10-анодный элемент, 11-анодные шины, 12-биполярные электроды, 13-диафрагма.