Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Рассматривались варианты электролизера Р-101 с нижним расположением горизонтального разлагателя, а также с вертикальным скрубберным разлагателем, однако эти варианты не были использованы, так как для вновь проектируемых заводов были разработаны усовершенствованные конструкции горизонтальных электролизеров на нагрузку 200 и 300 кА с вертикальным скрубберным разлагателем.
В электролизерах Р-101 графитовые аноды имеют специальную перфорацию, облегчающую выделение пузырьков хлора из зоны прохождения тока. Поэтому напряжение на этих электролизерах при работе в интенсифицированном режиме (при плотности тока в 8—10 А/м2) не превышает 4,5—4,7 В. При нормальном обслуживании и регулировании межэлектродного расстояния электролизер -Р-101 на нагрузку 100 кА может работать при напряжении 4,3 В с выходом по току 96%, что соответствует расходу электроэнергии 3000 кВт-ч/т 100%-ного NaOH или 3385 кВт.ч/т хлора.
При работе с нагрузкой 100 кА и при концентрации щелочного металла в амальгаме 0,4—0,5% в электролизер загружают 1800 кг ртути; при концентрации щелочного металла к амальгаме 0,3% требуемая загрузка ртути возрастает до 2100 кг. При повышении нагрузки до 125 и 150 кА закладка ртути также несколько возрастает. Содержание водорода в хлоре зависит от качества рассола и попадания амальгамных ядов в анолит. При нормальном составе рассола в хлоре содержится 0,3—0,6% H2.
Для оборудования сравнительно небольших цехов электролиза применяется аналогичный по конструкции, но меньший по мощности электролизер Р-30. Это горизонтальный рамный электролизер с голым, незащищенным днищем, стальной крышкой и сальниковым уплотнением токоподводящих штырей в крышке. Электролизер имеет горизонтальный разлагатель, располагаемый обычно рядом с электролизером, и конусный ртутный насос. При нагрузке 30 кА и нормальном обслуживании электролизер работает с плотностью тока 5,3 кА/м2 при напряжении 4,3 В.
Электролизер допускает повышение нагрузки до 45 кА, При применении анодов с интенсифицированной перфорацией плит напряжение на электролизере при этой нагрузке может поддерживаться на уровне 4,4—4,5 В.
Электролизер Р-20 (118, 131)
Электролизер Р-20 также применяется в отечественной хлорной промышленности, но в значительно меньшем масштабе цр сравнению с электролизерами Р-101. Электролизер горизонтальный, рамного
H
h
типа, с голым незащищенным стальным дном и стальной гуммированной крышкой. Уклон катода электролизера 10 мм/м. Общая площадь катода около 19,2 м2 при длине 17 и ширине 1,125 м. Аноды расположены в три ряда по ширине крышки. Анодные стержни уплотняются с помощью сальников. Межэлектродное расстояние регулируется индивидуально стационарными устройствами.
Выходной карман электролизера имеет сложное устройство для обеспечения надежного отделения амальгамы, поступающей на разложение, от увлекаемых ею примесей электролита.
Водород
Амальгама
Хлор
Рассол Шог/л)
А
Хлор'а рассол NaOH (265г/*)
Ртуть
Рис. 3-22. Принципиальная схема устройства электролизера Р-20:
1 — входной карман электролизера; 2 — выходной карман; 3 — скрубберный разлагатель; 4 — центробежный ртутный иасос и буферная емкость.
Электролизер снабжен вертикальным скрубберным разлагателем амальгамы с кусковой* графитовой насадкой, зажатой между двумя решетками. Предусмотрен постоянный поджим насадки, чтобы избежать усиленного истирания насадки в процессе работы. Разлагатель диаметром около 0,5 м имеет общую высоту 4,2 м и высоту рабочего слоя насадки 2,5 м. Разлагатель обеспечивает полное разложение амальгамы, поэтому при работе практически не образуется легкое амальгамное масло, что облегчает обслуживание электролизера.
После разлагателя ртуть собирается в буферной емкости и с помощью погружного центробежного насоса перекачивается в верхний карман электролизера. Высота подъема ртути составляет около 5 м.
Принципиальная схема устройства электролизера Р-20 приведена на рис. 3-22. Электролизер первоначально был рассчитан на нагрузку 100 кА, при которой плотность тока должна составлять около 5,0 кА/м2. При правильной эксплуатации электролизер может работать со средним напряжением 4,3—4,4 В. Загрузка ртути составляет 2,6 т. При этом концентрация щелочного металла в амальгаме не превышает 0,4 вес. %.
Впоследствии, без существенных изменений конструкции электролизера и разлагателя, работа их была интенсифицирована и нагрузка на электролизере увеличилась до 150 кА. Электролизер Р-20 был также испытан при нагрузке 200 кА. Показатели работы
электролизера Р-20 при различной нагрузке, полученные при испы тании в промышленных условиях, приведены ниже:
100 кА 150 кА
Напряжение на электролизере, В .... 4,3—4,4 Расход электроэнергии . постоянного тока,
кВт'Ч/т 100% -ной щелочи ....... 3000
Загрузка ртути в электролизер, т .... 2,6
Удельная загрузка ртути, кг/кА..... 26
4,8
3350 2,85 19
Мощные конструкции отечеотвенных электролизеров
Для строительства новых хлорных цехов в нашей стране разрабатываются более мощные конструкции электролизеров с ртутным катодом как с графитовыми, так и с малоизнашиваюпщмися анодами. Электролизеры рассчитаны на нагрузки 200—300 и 500 к А. Это электролизеры рамного типа с голым незащищенным стальным дном с уклоном около 10 мм/м, со стально^ гуммированной крышкой и групповым регулированием положения анодов.
