ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Выход по току из "Электролизеры с твёрдым катодом" Вертикальное расположение электродов позволяет создавать конструкции электролизеров с более высокой производительностью на единицу занимаемой ими производственной площади, чем для электролизеров с горизонтальными электродами. Это преимущество, естественно, должно проявляться тем сильнее, чем больще высота электродных элементов электролизера. При разработке конструкций электролизеров для получения хлора и каустической соды делались многократные попытки увеличить высоту электродов. Однако применение электродов большой высоты может вызвать снижение выхода по току и повышение рабочего напряжения на электролизере, если не учтены особенности конструкции и работы электролизеров, связанные с увеличением высоты электродов. [c.56] Если величина А вследствие снижения протекаемости в определенной точке диафрагмы или повышения в этой точке плотности тока становится меньше указанного нижнего предела, степень превращения хлорида в гидроокись на этом участке диафрагмы превыщает 55%- Это связано с резким снижением выхода по току и усилением износа графитовых анодов из-за попадания ионов ОН в анодное пространство. С возрастанием величины А сверх указанного предела концентрация щелочи в католите снижается по сравнению с оптимальной и выход по току несколько уменьшается в связи с увеличением количества хлора, попадающего в катодное пространство вместе с электролитом, который протекает через диафрагму. При вертикальном расположении электродов и диафрагмы, особенно если электроды имеют большую высоту, могут наблюдаться весьма значительные колебания величины Л по высоте диафрагмы. [c.56] Зависимость скорости протекания электролита через диафрагму от высоты для электролизеров с вертикальным расположением диафрагмы была рассмотрена ранее (стр. 44 и сл.). Путем заполнения катодного пространства и выбора рациональных конструктивных форм катода можно обеспечить равномерное давление фильтрации и одинаковую скорость противотока электролита по всей высоте диафрагмы даже при боль-П10Й высоте электродных элементов электролизера. Неравномерное распределение плотности тока по высоте электродов обусловлено в основном двумя факторами. Наиболее важна значительная потеря напряжения на преодоление омических сопротивлений электродов. Потеря напряжения в катоде обычно невелика (несколько десятков милливольт) и не определяет неравномерность условий работы электродов по их высоте. Потери напряжения в анодах, вследствие гораздо более высокого удельного сопротивления графпта, обычно во много раз больше потерь в катоде и в большинстве случаев являются основной причиной неравномерного распределения плотности тока по высоте электродов. Падение напряжения в анодах непостоянно и возрастает в процессе работы электролизера в связи с уменьшением сечения анода из-за его разрушения во время электролиза, а также повышения удельного сопротивления графита по мере износа анодов. В электролизерах БГК-17 с нижним подводом тока к анодам при низкой плотности тока (около 520 а/л 2) падение напряжения в аноде составляет, например, 0,18—0,20 в в начальный период работы и 1,2—1,4 в к концу тура работы анодов (стр. 210). С увеличением высоты анодов потери напряжения на преодоление омического сопротивления соответственно возрастают. [c.57] Падение напряжения влияет не только на распределение плотности тока по поверхности электродов, но и существенно сказывается на величине напряжения на электролизере и расходе электроэнергии в процессе электролиза. Потери напряжения в графитовом аноде можно понизить за счет уменьшения длины пути тока в электроде, применяя комбинацию нижнего и верхнего подвода тока или боковой токоподвод. [c.57] Эффект газонаполнения и связанное с ним уменьщение плотности электролита в электролизерах многих конструкций используются для создания естественной циркуляции. Для этого в электролизерах предусматриваются циркуляционные вертикальные каналы, свободные от электродов и соединенные с верхней и нижней частями электродных пространств всех ячеек электролизера. При этом в электродных пространствах ячеек газонаполненный электролит движется вдоль электродов вверх, а в циркуляционном канале электролит, освобожденный от газовых пузырьков, опускается вниз и снова поступает в нижнюю часть электродных пространств ячеек электролизера. [c.58] Интенсивность циркуляции электролита зависит от степени его газонаполнения, высоты электролитической ячейки, полноты отделения газовых. пузырьков от электролита перед поступлением его в циркуляционный канал и гидравлического сопротивления на пути движения циркулирующего электролита. Газонаполнение электролита определяется соотношением скорости образования газовых пузырьков в электродном пространстве ячейки в ходе процесса электролиза и скорости удаления пузырьков из электролита. [c.58] Газонаполнение электролитов при электролизе щелочных водных растворов и некоторых других электролитов и условия, определяющие степень газонаполнения, исследовались в ряде работ э-зэ. Было установлено, что газонаполнение возрастает с увеличением плотности тока, высоты электродов и вязкости электролита, а также с уменьшением межэлектродного расстояния и объема электродного пространства. При повышении температуры снижается вязкость электролита и облегчается подъем пузырьков газа в нем, однако возрастает и объем газов. [c.58] Зависимость удельного сопротивления электролита от его газонаполнения показана на рис. 10. [c.59] Для расчета изменения электропроводности электролитов при различном газонаполнении предложен ряд формул -Результаты расчета по этим формулам близки к данным, приведенным на рис. 10. [c.59] Некоторые экспериментальные данные , характеризующие газонаполнение электролита в хлорных электролизерах с вертикальной диафрагмой, приводятся ниже. [c.59] Из рис. 11 и 12 следует, что наличие циркуляционного канала и создание организованной циркуляции электролита облегчают выделение пузырьков газа из электролита и значительно уменьшают его газонаполнение. [c.60] С увеличением соотношения сечений циркуляционного канала и электродных пространств от О до 0,1—0,2 газонаполнение анолита снижается в 1,5—2,0 раза. Дальнейшее увеличение поперечных размеров циркуляционного канала незначительно влияет на газонаполнение. Величина сечения циркуляционного пространства особенно сказывается при большой высоте электродов и повышенной плотности тока. [c.60] В хлорных электролизерах с фильтрующей диафрагмой жидкость, заполняющая катодное пространство, находится вне пути тока. [c.61] Поэтому изменение удельного сопротивления католита в связи с его газонаполнением можно не учитывать. [c.61] Изменение плотности газо-г аполненного католита, как известно, влияет на равномерность фильтрации электролита по высоте диафрагмы. [c.61] На рис. 15 показана зависимость газонаполнения католита от высоты электродов при различной плотности тока, температуре 80—85 °С, концентрации щелочи 120—130 г/л и толщине катодной ячейки 40 мм (толщина катодного пальца при двусторонней работе катода равна 80 мм). [c.61] С уменьшением толщины катодной ячейки и объема катодного пространства газонаполнение католита возрастает. На рис. 16 приведена зависимость газонаполнения католита от толщины катодной ячейки при различной высоте электродов, плотности тока 635 а/л1 , температуре 80 °С и концентрации щелочи в католите 107—120 г/л. Изменяя толщину катодного пальца, можно регулировать газонаполнение католита и соответственно его плотность. [c.61] На рис. 17 нанесены кривые, характеризующие изменение гидростатического давления по высоте диафрагмы со стороны анолита и со стороны католита при различной толщине катодной ячейки, межэлектродном расстоянии 18 мм, температуре 90 °С и концентрации щелочи в католите 130—140 г/л. Как следует из рисунка, при толщине катодной ячейки 40, 20 и 10 лш давление фильтрации по высоте диафрагмы изменяется. В нижней части диафрагмы при толщине катодной ячейки 40 мм направление фильтрации меняется на противоположное. При толщине катодной ячейки менее 10 мм (толщина катодного пальца в случае двусторонней работы катода менее 20 мм) создаются условия для поддержания постоянного давления фильтрации по всей высоте диафрагмы. [c.61] Были сделаны попытки - вывести формулы, выражающие распределение тока по высоте электрода. Однако ряд упрощающих допущений, принятых авторами этих работ, ограничивает возможности использования таких формул. [c.63] Вернуться к основной статье