ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фильтр-прессные электролизеры с биполярным включением электродов для работы при атмосферном давлении из "Производство водорода кислорода хлора и щелочей" Электролизеры типа ФВ [9, 27, 131—132]. Конструкция фильтр-прессных электролизеров с биполярным включением электродов типа ФВ была разработана в нашей стране для Чирчикского электрохимического комбината, где на базе электролитического водорода получали азотные удобрения. Эти электролизеры были усовершенствованы в конце 40-х годов и в настояшее время широко используются в установках различной мошности. В зависимости от потребности в водороде и кислороде применяются электролизеры с числом ячеек от 20—25 до 160—170. [c.109] Электролизеры рассчитаны на работу при атмосферном давлении и производят газы под небольшим избыточным давлением 0,5—1 кПа. [c.109] Электролизер ФВ-500 выполнен в виде агрегата, включающего, помимо самого электролизера, вспомогательную аппаратуру для первичной обработки (охлаждения и промывки) газов, поддержания теплового, гидравлического и концентрационного режима работы электролизера. Непосредственно на электролизере или на специальном щитке устанавливают приборы для контроля за основными показателями его работы нагрузки и общего напряжения на электролизере температуры электролита, газов и охлаждающей воды в различных точках давления газов. Так как выход по то ку мало меняется во время работы, по нагрузке на электролизере можно с достаточной точностью рассчитать часовую выработку водорода и кислорода. Поэтому на амперметре часто наносят также шкалу выработки водорода и кислорода (в м /ч). [c.109] Поддержание уровня жидкости в электролизере, нормального концентрационного и теплового режимов в отдельных его ячейках, регулирование давления обоих газов в электродных пространствах осуществляются автоматически. Обслуживание электролизера сводится в основном к контролю за подачей питательной и охлаждающей воды в аппарат, что также легко поддается автоматизации, поэтому на многих установках, оборудованных электролизерами типа ФВ, все операции по текущему обслуживанию электролизеров полностью автоматизированы. [c.109] Приме ча ние. Число ячеек — 164 концентрация электролита 370 г/л КОН температура 95 °С выход по току —98%. [c.110] Напряжение на электролизере ФВ-500 изменяется в зависимости от условий его работы и при нормальной нагрузке составляет 350—375 В. Электролизеры могут включаться для питания постоянным током по одному или последовательно по 2 или 4 аппарата в серии с общим напряжением на серии от 375 до 1500 В. Возможность безопасной эксплуатации серии таких электролизеров при напряжении 1500 В позволяет снизить капитальные затраты на строительство преобразовательной подстанции для питания электролизеров постоянным током. [c.110] Вследствие практически полного отсутствия ручного обслуживания электролизер помещают за ограждением и разрешают доступ к нему только после снятия напряжения (по аналогии с электрическими установками высокого напряжения). Общие габариты электролизера ФВ-500 со вспомогательной аппаратурой длина — 12,95 м, ширина — 2,6 м и высота — 6,4 м. Габариты электролизера с ограждением длина—13,5 м, ширина — 3,4 м. Общая масса электролизера с ограждением — 97,0 г, рабочая масса (с электролитом) 138 т. [c.110] В табл. 2-8 приведена характеристика электролизера ФВ-500 при различной нагрузке. [c.110] КОН при нагрузке 10 кА для различных температур [27]. Для упрощения расчетов принято, что потеря напряжения в проводниках первого рода, диафрагме и контактах не изменяется в исследуемом интервале температуры и равна 0,1 В. [c.111] На рис. 2-29 приведена зависимость напряжения на ячейке электролизера ФВ-500 от нагрузки. [c.111] Общий вид электролизера ФВ-500 изображен на рис. 2-30. Корпус электролизера состоит из ячеек, стягиваемых при помощи концевых стяжных плит четырьмя болтами. Устройство ячейки схематически показано на рис. 2-31. Каждая ячейка состоит из диафрагменной рамы с закрепленной на ней диафрагмой и прилегающих к ней с обеих сторон электродов. [c.111] Каждый из биполярных электродов служит анодом в одной ячейке и катодом в соседней ячейке. К диафрагменной раме прикреплены щтуцерами звенья газовых и питательного каналов. При сборке электролизера звенья газовых каналов образуют водородный и кислородный газосборные каналы, куда поступают газы из всех ячеек. Аналогично образуется и питательный канал, по которому циркулирующий электролит и питательная вода распределяются по ячейкам электролизера. [c.111] В средней части электролизера расположена средняя камера, предназначенная для охлаждения циркулирующего электролита. Под ней установлен фильтр для электролита. Вспомогательная аппаратура для охлаждения, промывки газов и регулирования уровня электролита и давления газов в электродных пространствах ячеек находится над электролизером. Здесь устанавливаются ловушки для отделения капель электролита от водорода и кислорода, холодильники-конденсаторы для предварительного охлаждения и конденсации основного количества влаги из газов и га-зосборники водорода и кислорода, служащие для поддержания постоянного уровня электролита и равенства давления водорода и кислорода в ячейках электролизера. В газосборниках происходит также окончательное охлаждение водорода и кислорода. [c.111] Постоянный ток подводится к одному крайнему монополярно-му электроду, проходит последовательно через все ячейки электролизера и отводится от второго крайнего монополярного элемента. Через среднюю камеру ток не проходит и проводится шинами от одного монополярного электрода, прилегающего к средней камере, к другому, прилегающему к ней с другой стороны. [c.111] Для снижения потенциала электродов применяют активацию поверхности анодного и катодного листов на катод иногда дополнительно наносят сетку для увеличения работающей поверхности электрода. С целью защиты от коррозии диафрагменные рамы также покрывают слоем никеля. Иногда применяется футеровка рам, колец каналов и соединительных штуцеров асбоцементной массой, однако при этом несколько повышается напряжение на ячейке. Кроме того, продукты разрушения футеровки загрязняют диафрагму и теплопередающие поверхности теплообменников средней камеры. Поэтому в большинстве случаев от использования футеровки отказались. [c.113] Средняя камера представляет собой многоходовой теплообменник. Анолит и католит проходят раздельно через холодильник средней камеры и смешиваются на выходе из нее, перед поступлением на фильтр. Сюда же поступает и питательная вода через газосборники. [c.113] При работе электролизера электролит с пузырьками выделяющихся газов поднимается вверх между электродами и диафрагмой. Из верхней части ячейки газы, увлекая за собой жидкость по принципу эрлифта, поступают по штуцерам в газовые каналы электролизера. Часть электролита с меньшим газонаполнением и большей плотностью опускается в низ ячейки пространство между основным и выносным листами биполярного электрода и таким образом осуществляется внутренняя циркуляция жидкости в ячейке. [c.113] В каналах происходит отделение газов от увлеченного ими электролита, затем в ловушках — от мелких капель электролита. Далее газы охлаждаются до - 40°С в холодильниках-конденсаторах и поступают для окончательного охлаждения в газосборники, работающие по схеме, изображенной на рис. 2-22. Из газосборни-ков газы отводятся к потребителям. [c.113] Анолит и католит, увлеченные вместе с газами в каналы, отделяются от пузырьков кислорода и водорода, проходят холодильники средней камеры, смешиваются и вместе с поступающей на разложение водой через фильтр направляются в питательный канал для распределения по ячейкам электролизера. Таким образом происходит постоянная естественная наружная циркуляция электролита в электролизере. [c.114] Скорость циркуляции электролита зависит от нагрузки, температуры, газонаполнения, концентрации щелочи, разности температур электролита в средней камере и ячейках, сечения путей циркуляции, определяющего собой сопротивление жидкостному потоку, состояния фильтра, высоты общего уровня электролита в аппарате, длины трубок, отводящих газы от ячеек, уровня установки газосборников и других причин. [c.114] Вернуться к основной статье