Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Пропитка анодов приводит к уменьшению активной поверхности графитового анода [104] и некоторому увеличению потенциала выделения хлора. Поэтому при высоких плотностях тока на пропитанных электродах легче достигается критическое значение потенциала, при котором наступает сильное увеличение износа графитового анода. Поэтому пропитка анодов применяется только для диа-фрагменного метода электролиза, но не для ртутного [105, 106].
При применении пропитанных анодов в современных конструкциях диафрагменных электролизеров расход графита при правильной эксплуатации составляет 3,5—6,0 кг на 1 т хлора, в электролизерах с ртутным катодом расход графита обычно ниже 2—3 кг/т хлора.
К графитовым анодам, применяемым в современных электролизерах с твердым катодом, после пропитки их раствором льняного масла в CCl4, предъявляются следующие требования:
Удельное сопротивление, Ом *мм2/м, не более ...... 9,5
Содержание золы, %, не более ............. 0,3
Износ анодов при испытании в HCl (5 г/л), г/(1000А-ч),
не более ......... .............. 95
Плотность, г/см3, не менее - ............... 1,67
Прочность на сжатие, кгс/см2, не менее......... 210
В электродах, используемых в электролизе с ртутным катодом, дополнительно должны отсутствовать примеси, способствующие разложению амальгамы щелочных металлов. Электроды, предназначенные для ртутного электролиза, должны содержать не более 0,2% золы и не более 20 частей на миллион ванадия. Графитовые плиты для ртутного электролиза применяются без пропитки, поэтому допускается их износ до 130 г/(1000 А*ч). Удельное сопротивление должно быть в пределах от 8 до 13 Ом*мм2/м.
В процессе электролиза удельное сопротивление графита возрастает по сравнению с исходным его значением за счет нарушения контактов между отдельными зернами материала [106]. К концу тура работы графитового непропитанного анода удельное сопротивление его может увеличиться примерно в два раза; для пропитанных электродов оно возрастает в меньшей степени. Так, для пропитанных анодов удельное сопротивление увеличивается до 10—?2,9 Ом«мм2/м, а для цепропитанных — до 18,8—22,0 Ом-мм2/м (по сравнению с 8 Ом-мм2/м для новых анодов).
В зависимости от конструктивного оформления электролизера применяются графитовые аноды различной формы: в виде плит, призм или стержней-круглого или квадратного сечения. В современ-
ных конструкциях электролизеров большой мощности с ртутным катодом и с диафрагмой применяются графитовые плиты различных размеров. В зависимости от расположения электродов, плотности тока и способа подвода тока размеры графитовых плит колеблются по длине от 300 до 1200 мм,-по ширине от І00 до 250 мм и по толщине от 30 до 90 мм. Наиболее распространенные размеры плит и стержней, выпускаемых отечественной промышленностью для электролиза растворов хлоридов щелочных металлов, приведены в табл. 2-6.
Таблица 2-6- Размеры плит и стержней (в мм)
Аноды графитовые
Длина
Ширина
Толщина
Для электролизеров с твердым катодом
До 1100
51
51
-
До 1100
180
• 50
До 1100
250
50
Для электролизеров с ртутным катодом
550—700
230
90/70
210—680
175
90
Стержни
155—290
Диаметр
¦
65; 68; 70;
-
70/65
В последнее время наблюдается стремление к увеличению толщины графитовых плит для ртутного метода электролиза до 90 мм и более с целью лучшего использования графита. Для диафрагменного электролиза, наоборот, наблюдается тенденция к уменьшению толщины анодов до 35—40 мм.
При использовании более толстых плит доля неиспользованной части графитового анода, выбрасываемой при ремонте, снижается и за счет этого сокращаются удельные затраты графитовых анодов. Увеличение толщины плит влияет также благоприятно на уменьшение омических потерь напряжения в аноде. Необходимо учитывать, что увеличение начальной толщины графитовых плит в случае применения горизонтальных анодов может привести к необходимости увеличить высоту электролизера или к сокращению газового объема электролизера и ухудшить сепарацию брызг электролита, уносимого с хлором.
В электролизерах с ртутным катодом применяется горизонтальное расположение анодов; в электролизерах с диафрагмой — преимущественно вертикальное.
При горизонтальном расположении анодов выделяющийся на аноде хлор в виде пузырьков собирается под электродом и, если его не отводцть, газ может экранировать поверхность анода. При этом значительная часть поверхности электродов может оказаться выключенной из работы, а остальные части поверхности электродов будут работать при повышенной плотности тока. Также неравномерно может распределяться плотность тока и по слою электролита между электродами. В местах скопления газовых пузырьков под анодом
плотность тока по электролиту будет близка к нулю, а в местах, свободных от газовых скоплений, — завышенной. Если возрастание действительной плотности тока на электродах вследствие экранирования части поверхности анодов газовыми скоплениями приводит к сравнительно небольшому увеличению перенапряжения на электродах, то повышение плотности тока в электролите вызывает пропорциональный рост величины потерь напряжения на преодоление омического сопротивления электролита. С увеличением плотности
