Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
При этом в электродных пространствах ячеек газонаполненный электролит поднимается вдоль электродов вверх, а в циркуляционном канале электролит, освобожденный от газовых пузырьков, опускается вниз и вновь поступает в нижнюю часть электродных пространств ячеек электролизера. 4
Движущая сила циркуляции электролита Дії (в мм вод. ст.) обусловливается различием удельных весов — чистого H^2 — газо-
наполненного электролита и для ячейки высотой I мм может быть ^айдена из выражения
ДЯ = J(Yi-Y2) (2.52)
Интенсивность циркуляции электролита зависит от газонаполнения, высоты электролитической ячейки, полноты выделения газовых пузырьков из электролита перед поступлением его в циркуляционный канал и гидравлического сопротивления на пути движения циркулирующего электролита.
Предложены также конструкции электролизеров с организованной циркуляцией электролита через наружный сепаратор для выделения из него хлора [208], Такой сепаратор может быть использован также для донасыщения твердой солью циркулирующего анолита [209].
Помимо электропроводности газонаполнение анолита и католита оказывает влияние также на давление фильтрации жидкости через диафрагму. В зависимости от газонаполнения в анодной и катодной частях ячейки давление фильтрации может изменяться по высоте ячейки. Газонаполнение анолита всегда стремятся свести к минимуму, организуя с этой целью циркуляцию электррлита.
Газонаполнение в катодной части ячейки можно регулировать в определенных пределах путем изменения конструктивных параметров катодного элемента; с уменьшением толщины катодной ячейки и объема катодного пространства газонаполнение католита возрастает. Изменяя толщину катодного пальца, можно регулировать газонаполнение католита и изменять его плотность.
На рис. 2-27 нанесены кривые, характеризующие изменение по высоте диафрагмы гидростатического давления со стороны анолита (кривая 1) и со стороны католита при различных значениях толщины катодной ячейки (кривые 2—5), при межэлектродном расстоянии 18 мм, температуре 90 °С и концентрации щелочи в католите 130— 140 г/л. Как видно из рисунка, для катодной ячейки толщиной 40 мм в нижней части диафрагмы давление фильтрации меняет свой знак. При толщине катодной ячейки менее 10 мм (или толщине катодного пальца при двусторонней работе катода менее 20 мм) создаются условия для поддержания давления фильтрации постоянным по высоте диафрагмы.
Для различных точек по высоте электролитической ячейки потери напряжения в аноде AE а и в электролите &ЕЭл существенно меняются, что приводит к изменению плотности тока и к соответствующему изменению электродных потенциалов и потерь напряжения в диафрагме.
Потеря напряжения на катоде и металлических проводниках l\Ek также может изменяться по высоте электролитической ячейки, однако абсолютное значение этой величины невелико и ее изменения не оказывают существенного влиянии на баланс напряжения.
В работе [210], приняв линейную зависимость потенциала электрода от плотности тока, выведено выражение для расчета распреде-
ления плотности тока по высоте электрода. Результаты расчетов, проведенных на аналоговой электронной вычислительной машине применительно к электролизеру с нижним подводом тока, показаны на рис. 2-28. Распределение плотности тока по высоте электрода отклоняется от линейной зависимости. Неравномерность в распределении плотности тока по высоте электрода сильно возрастает к концу тура работы электродов. По-видимому, кривые на рис. 2-28 показывают картину распределения плотности тока по высоте электрода, близкую к действительности. Изучение распределения плотности тока в электролизере с диафрагмой при высоте электродов, равной 1100 мм, указывает [211] на то, что при низких плотностях тока (?=500 А/м2) и для новых анодов неравномерность плотности тока
2000
500
7000 Высота, мм
7500
Рис. 2-27. Изменение гидростатического давления анолита и католита по высоте диафрагмы при различной толщине катодной ячейки:
1 — давление анолита; 2 — давление католита при толщине катодной ячейки 40 мм; 3 — то же, при (20 мм; 4—то же, при 10 мм; 5 — то же, при 5 мм.
по высоте электрода невелика, однако она возрастает при увеличении плотности тока и уменьшении межэлектродного расстояния и снижается с повышением температуры и скорости подави электролита .
¦г і
¦¦.г ->
•1'
.: і'.
ft--
г Увеличение удельного сопротивления электролита за счет газо-I Наполнения приобретает большое значение с возрастанием плотности
¦к
.4. і
I'-
-і
Cl
5
Рис. 2-28. Соотношение действительной и средней плотности тока на различной высоте электрода.
При плотности тока 0,1 А/см2: 1 — в начале тура; 2 — в середине тура; s — в конце тура работы анодов.
При плотности тока 0,05 А/см2; 4 — в начале тура; 5 — в середине тура; 6 — в конце тура работы анодов.
тока и при горизонтальном расположении электродов, как это наблюдается, например, при электролизе' с ртутным катодом.
Исследование, газонаполнения и разработка различных способов его снижения в последние годы являются предметом многих
