Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
работ [212]. Основным методом снижения газонаполнения при горизонтальном расположении анодов является перфорация анодов. Для уменьшения газонаполнения анолита предложено также располагать аноды с уклоном или смывать пузырьки газа струей жидкости, быстро протекающей по поверхности анода [213—217]. Для электролизеров с ртутным катодом предложена с целью увеличения скорости движения электролита рециркуляция части анолита через электролизер без его донасыщения [218]. Специальной перфорацией анодов стараются создать условия для непрерывной циркуляции электродита у рабочей поверхности анода с целью быстрого отвода пузырьков газа с рабочей поверхности анода и из межэлектродного пространства ячейки [219, 220]. Для этой цели предложено снабжать графитовые плиты мелкими отверстиями для подъема пузырьков газа и крупными для опускания электролита после отделения его от газа. Таким образом обеспечивается внутренняя замкнутая циркуляция электролита.
Влияние степени перфорации графитовых анодов на потерю напряжения в электролизере с ртутным катодом вследствие изменения газонаполнения электролита видно из данных * приведенных в табл. 2-17 [36].
Таблица 2-17. Зависимость потерь напряжения за счет газонаполнения электролита от размеров анодного элемента (в В)
Размеры анодного элемента, мм
Плотность тока, кА/м
г
і
2
3
5
7
10
4 51 X 51
0,14
0,28
0,42
0,70
0,98
1,40
24 X 24
0,07
0,14
0,21
0,35
0,49
0,70
12 X 12
0,03
0,06
0,09
0,15
0,21
0,30
6X6
0,02
,0,02
0,03
0,05
г
0,07
¦0,10
При высоких плотностях тока облегчение удаления пузырьков хлора из-под анода за счет перфорации приобретает большое значение.
В электролизерах с твердым катодом, работающих при сравнительно невысоких плотностях тока (0,10—0,15 А/см2), коэффициент увеличения сопротивления электролита за счет газонаполнения обычно не превышает 1,2—1,3. При начальном межэлектродном расстоянии 1,1 —1,3 см средние потери напряжения на преодоление омического сопротивления электролита и диафрагмы составляют при плотности тока около 1 кА/м2 около 0,5 В. По мере износа графитовых анодов межэлектродное расстояние возрастает, а следовательно, увеличиваются и потери напряжения в электролите.
В электролизерах с ртутным катодом, при межэлектродном расстоянии 3 мм, плотности тока 10 кА/м2 и интесивной перфорации анода потеря напряжения в электролите составляет около 1,1 В, в том числе около 0,6 В за счет газонаполнения.
Падение напряжения в диафрагме
В электролизерах с твердым катодом состав электролита в порах диафрагмы может быть неодинаковым по ее толщине. В слое диафрагмы, непосредственно примыкающей к катоду, сортав слоя аналогичен составу католита. Состав электролита с обратной стороны диафрагмы зависит от режима работы электролизера. При низкой концентрации щелочи в католите, когда скорость противотока существенно выше скорости движения ионов ОН", поры диафрагмы заполнены в основном кислым хлорсодержащим анолитом. Когда скорость противотока электролита равна или близка к скорости движения ионов ОН", граница между кислым анолитом и щелочным като-литом проходит в толще диафрагмы. При очень высокой концентрации щелочи в католите (более 155 г/л), когда скорость противотока меньше скорости движения ионов ОН", диафрагма полностью пропитана католитом, и граница между кислым анолитом и католитом проходит по жидкости с анодной стороны диафрагмы.
Для расчетов работы электролизера в оптимальных условиях можно принимать состав электролита в порах диафрагмы аналогичным составу католита.
Падение напряжения на преодоление электролитического сопротивления диафрагмы может быть определено из выражения
#диэф —
d
(2.53)
где і — плотность тока в диафрагме, А/см2; р — удельное сопротивление электролита, заполняющего поры диафрагмы, - Ом • см; Ь — толщина диафрагмы, см; d — объемная пористость, доли; P — коэффициент извилистости ,пор, характеризующий отношение длины пор к толщине диафрагмы.
Диффузионный потенциал Ет$ на границе между кислым анолитом и щелочным католитом невелик и в практических расчетах его можно не учитывать.
Потери напряжения на преодоление омического сопротивления анода и катода Еа и Ек рассчитываются по закону Ома, как для проводников первого рода. Необходимо учитывать, что при применении графитовых анодов по мере их износа сопротивление анодов возрастает как за счет уменьшения их сечения, так и в результате увеличения удельного сопротивления графита, обусловленного ухудшением электрического контакта между отдельными зернами графита в Оставшейся неразрушенной части графитового анода.
(Примерные балансы напряжения
Электр о л и з ер о в
^Напряжение на электролизере зависит от многих факторов. Нщболее сильное влияние оказывают применяемая плотность тока; Р$|рчая температура электролиза, состав электролита, материал родов и конструкция электролизера, определяющая расстояние
? Заказ 843
97
между электродами, а также способ отвода образующегося в процессе электролиза хлора.
