Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
4—50 ячеек на нагрузку до 25 кА
-
1—
•—
2MA
-
чение плотности тока. Интенсификация процесса электролиза с ртутным катодом экономически целесообразна при одновременной разработке мер, предотвращающих повышение напряжения на электролизере и увеличение расхода электроэнергии [93].
б
\\^\\\\\\\\\\\\\\\
і
Рис. 3-19. Основные типы корпусов горизонтальных электролизеров с ртутным катодом:
а — бетонный корпус электролизера; б — стальной корпус корытного типа с гуммированным дном; в — стальной корпус корытного .типа с голым стальным дном; г, д — стальной корпус рамного типа с голым стальным дном.
11
.163
Увеличение плотности тока в электролизерах: с ртутным катодом во многом связано с разработкой способов регулирования межэлектродного расстояния в процессе электролиза. По мере износа графита в процессе работы и увеличения расстояния между работающей поверхностью графитового анода и ртутным катодом необходимо обеспечить опускание графитовых анодов.
Для опускания графитовых анодов по мере их износа предложено много различных способов, которые можно разделить на самопроизвольные и принудительные.
Самопроизвольное опускание анодов может быть осуществлено установкой между днищем электролизера и графитовыми анодами дистанционных вставок, фиксирующих межэлектродное расстояние [95]. Вставки изготавливаются из материалов, не проводящих ток, они не должны экранировать поверхность графитовых анодов в месте их опоры на вставки. Необходимо также эластичное уплотнение в месте прохода токоподводящего стержня к аноду через крышку электролизера, чтобы обеспечить свободное опускание электрода по мере его износа под влиянием собственной тяжести. Подвод тока к аноду должен быть выполнен с помощью достаточно гибкого кабеля или пакета шин, чтобы не препятствовать опусканию анодов. Однако при практической реализации таких предложений встретились трудности, и эти способы опускания анодов применения в промышленности не нашяи.
Практически во всех известных конструкциях современных электролизеров с ртутным катодом используется принудительное опускание анодов по мере их износа, которое может осуществляться как вручную, так и механически, что позволяет автоматизировать этот процесс.
Наиболее трудной проблемой является контроль за фактическим расстоянием между электродами. Предложено опускать аноды до соприкосновения с амальгамным катодом (что легко контролируется по электрическим параметрам) и затем поднимать их на заданное расстояние [96—99]. Такой способ регулирования положения анодов под нагрузкой связан с возникновением многочисленных кратковременных коротких замыканий в электролизере, что нарушает его нормальную эксплуатацию. Для предотвращения или ограничения вредных последствий коротких замыканий автоматическая система должна обеспечивать очень быстрый подъем анодов сразу же по достижении их контакта с амальгамным катодом.
Опускание анодов по такому способу может быть проведено также с выключением электролизера на время регулирования, однако это приводит к увеличению потерь ртути за счет ее окисления и уноса <; анолитом за время выключения.
Обычно для регулирования положения анодов пользуются показателями силы тока, проходящего через данный анод или группу анодов и напряжения на электролизере или потери напряжения на одном из элементов электролизера [100,101 ]. Для этой цели могут быть использованы измерительные схемы с наложением переменного тока [102],
>
При опускании анодов уменьшается расстояние между электродами и снижаются потери напряжения на преодоление омического сопротивления электролита. Однако при сближении анода с катодом возникают условия для увеличения потерь, обусловленных взаимодействием хлора с амальгамой натрия и образованием исходного продукта — хлористого натрия. Помимо того, возникает опасность образования эпизодических коротких замыканий между анодом и ртутным катодом. Минимальный удельный расход электроэнергии на производство достигается при оптимальном расстоянии между электродами. Обычно на практике в электролизерах с ртутным катодом стараются поддерживать межэлектродное расстояние 1—3 мм.
Поддержание оптимального межэлектродного расстояния в электролизерах с большим числом анодов представляет ,технические ' трудности. Короткие замыкания на современных электролизерах большой мощности могут приводить к нарушению целостности деталей токоподводящих шин и повреждению самого электролизера [103]. При коротком замыкании на одном из анодов электролизера общее напряжение на электролизере меняется на сравнительно небольшую величину (до 100—300 мВ), так как при большом количестве электродов многократное увеличение силы тока на одном аноде приводит к сравнительно небольшому снижению плотности тока на остальных анодах. Нагрузка на отдельные аноды в зависимости от межэлектродного расстояния может изменяться в широких пределах.
Дли иллюстрации этого можно привести данные об изменении силы тока на аноде электролизёра с ртутным катодом в зависимости от его положения [104]. Если нагрузка на анод при равномерном распределении тока между анодами электролизера составляла 1,5 кА, то при сохранении такого же напряжения на электролизере (4,1 В) максимальная нагрузка на электрод при его максимально возможном опускании может достичь 3,5 кА, т. е. стать в 2,3 раза выше нормальной. При этом межэлектродное расстояние близко к нулю, однако короткое замыкание еще не наступило. При коротком замыкании на одном из анодов напряжение на электролизере несколько снижается (до 4 В), а сила тока короткого замыкания, проходящего через анод, возрастает примерно до 20 кА, т. е. становится в 13 раз выше нормальной. '
