Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Обычно вода и амальгама в разлагателе проходят противотоком, образующийся раствор содержит 50—55% NaOH. Для получения более высококонцентрированной щелочи применяют разлагатели с параллельным током воды и амальгамы [114]. При применении противотока в горизонтальном разлагателе концентрация щелочи возрастает примерно от 20% в месте ввода воды до 50—55% в месте вывода раствора каустической соды. В вертикальных разлагателях, вследствие интенсивного перемешивания пузырьками выделяющегося водорода, концентрация щелочи в растворе, заполняющем разлагатель, примерно одинакова во всем объеме и близка к концентрации отбираемого раствора. С этой точки зрения условия для разложения амальгамы в вертикальном разлагателе хуже, чем в горизонтальном. Однако турбулентный режим потоков амальгамы и раствора и высокие температуры позволяют интенсифицировать процесс разложения амальгамы в скрубберных разлагателях.
В процессе разложения амальгамы выделяется большое количество тепла и повышается температура. Ограничением для повышения
г
температуры служит расход тепла на испарение воды из растворов щелочи, заполняющей разлагатель. С водородом, уходящим из разлагателя, уносятся большое количество паров воды и заметные количества паров ртути. В маломощных электролизерах эти потери не столь велики, но при укрупнении электролизеров и снижении удельного веса теплопотерь через наружные стенки в общем тепловом балансе электролизера это приводило к технологическим неудобствам. Затруднялось регулирование подачи воды в разлагатель и возникала необходимость компенсации ртути, уносимой с водородом в виде паров.
Мощные конструкции электролизеров стали снабжаться индивидуальными холодильниками для водорода, выходящего из разлагателей. Влага и ртуть, сконденсировавшиеся в холодильниках, возвращались обратно в разлагатель. В таких холодильниках осуществляется первичное охлаждение и грубая начальная очистка водорода от ртути.
При применении вертикального разлагателя возникает опасность уноса мелкораздробленной ртути с потоком щелочи. Поэтому следует предусмотреть устройство гасителей или сепараторов для отделения щелочи от капелек ртути [115].
Общие закономерности, определяющие зависимость закладки ртути в электролизере от плотности тока, уклона дна электролизера, соотношения между длиной и шириной электролизера, а также зависимость содержания водорода в хлоре от закладки ртути в электролизере являются предметом исследований в нашей стране [116] и зарубежных странах [117].
КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ
За период более 80 лет с момента создания метода электролиза с ртутным катодом было разработано и использовалось в промышленности много различных конструкций электролизеров [1, 2, 4—6, 18, 25, 26, 118—120]. В настоящее время в промышленности используется много типов горизонтальных электролизеров, близких по конструкции и описанных в периодической литературе и рекламных материалах фирм [40, 121-^128].
Ниже будет приведено описание современных советских конструкций мощных электролизеров, используемых в хлорной промышленности, и также наиболее распространенных зарубежных конструкций.
Электролизеры о вертикальным расположением катода
Из электролизеров с вертикальным расположением катода можно назвать только дисковый электролизер типа Хонзберга [129], применявшийся некоторое время в промышленности. Этими электролизерами была оборудована одна установка в 1940 г., она проработала до 1969 г., и электролизеры этого типа были заменены электролизе-
рами с горизонтальным катодом. Электролизер типа Хонзберга состоял из набора металлических дисков, насаженных на вал и частично погруженных в ртутную ванну. При вращении вала диски смачивались ртутью и образовывали ртутный катод. Графитовые аноды были размещены в промежутках между дисками. О применении в промышленности других конструкций электролизеров с вертикальным ртутным катодом в литературе сообщений не было.
Электролизеры типа Р-101 (118, 125)
Электролизер P-IOl наиболее широко применяется в отечественной хлорной промышленности. Первоначально он был разработан на нагрузку 100 кА при плотности тока 5,35 кА/м2. Однако затем он был интенсифицирован, что обеспечивало возможность увеличения нагрузки за счет повышения плотности тока примерно до 8 кА/м^.
Электролизер Р-101 — горизонтальный, рамного типа с голым незащищенным катодом, размером 13,18x1,42 м и площадью 18,7 м2, имеет верхний входной и нижний выходной карманы и горизонтальный разлагатель амальгамы, расположенный рядом с электролизером. Циркуляция ртути осуществляется с помощью конусного ртутного насоса, размещенного в торце разлагателя. Электролизер устанавливается с уклоном 10 мм/м. Крышка электролизера стальная гуммированная. Подвод тока к анодам осуществляется частично через крышку, частично через специальные медные шины (чтобы чрезмерно не утяжелять крышку, особенно при нагрузке 125— 150 кА). При работе крышка электролизера имеет анодный потенциал, что может усилить ее коррозионное разрушение при образовании дефектов в защитной гуммировке.
