ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Укрупнение мощности электролизеров из "Производство водорода кислорода хлора и щелочей" для обеспечения хлором одной технологической линии производства винилхлорида из этилена мощностью 250 тыс. т/год при условии полного использования побочного хлористого водорода в процессе оксихлорирования требуется установка, состоящая из 40 наиболее мощных из известных сейчас электролизеров с ртутным катодом на нагрузку 400 кА. При применении электролизеров с твердым катодом и диафрагмой на нагрузку 100 кА число устанавливаемых электролизеров должно возрасти до 160. [c.35] Для того чтобы обеспечить водородом современный агрегат синтеза аммиака мощностью 1250 т/сут потребовалось бы установить более 160 электролизеров ФВ-500 для электролиза воды на эквивалентную нагрузку 1,6 млн. А каждый. Поэтому значительное увеличение единичных мощностей используемых электролизеров представляет собой важнейшую научную и техническую проблему в развитии промышленной электрохимии. Частично она может быть решена за счет увеличения плотности тока и геометрических размеров электролитической ячейки. Задача значительного увеличения мощности электролизера может быть успешно выполнена только при комплексном решении нескольких научных и технических проблем. [c.35] Необходимая интенсификация процесса электролиза заключается в разработке способов, обеспечивающих повышение плотности тока на электродах без существенного ухудшения основных показателей электрохимического процесса, в частности его селективности и напряжения на ячейке. Возникает проблема разработки диафрагмы для работы при высоких плотностях тока, а также конструкции газопроницаемых электродов, обеспечивающих эффективный отвод выделяющихся в процессе электролиза газов из зоны прохождения тока в ячейке. [c.35] Применение МИА открыло новые пути для интенсификации процесса электролиза и увеличения нагрузки на электролизер. Так, в производстве хлора и каустической соды электролизом водных растворов поваренной соли применение оксидных рутениево-титановых анодов (ОРТА), которые характеризуются низким перенапряжением хлора, позволило повысить плотность тока на 30—40% по сравнению с графитовыми анодами без увеличения анодного потенциала. [c.35] Возможно создание конструкции МИА на металлической основе с сильно развитой рабочей поверхностью, что при высокой плотности тока по сечению электролита в ячейке дает возможность работать при сравнительно низкой плотности тока на развитой поверхности электрода. МИА, как правило, имеют небольшую толщину, очень компактны. Это способствует увеличению объемной плотности тока и удельной производительности на единицу объема электролизера. Высокая точность изготовления металлической основы МИА по сравнению, например, с графитовыми изделиями позволяет конструировать электролизеры с меньшим расстоянием между электродами, что увеличивает компактность электролизера и снижает потери напряжения в электролите. [c.36] Перечисленные выше обстоятельства привели к тому, что нагрузка на электролизеры с монополярным включением электродов во многих процессах промышленной электрохимии за последние 10—15 лет значительно выросла. Так, в производстве хлора и каустической соды способом электролиза с твердым катодом она увеличилась с 50—60 кА при использовании графитовых анодов до 100—150 кА в электролизерах с МИА с активной массой из смеси оксидов металлов на основе оксида Ки (IV) [93]. Тенденция к дальнейшему повышению нагрузки на электролизер ясно видна в процессах производства хлора, а также при получении хлоратов, перекиси водорода, перхлоратов, соединений марганца и других продуктов. [c.36] Однако возможное увеличение мошности монополярных электролизеров ограничено, так как увеличение габаритов деталей электролизеров выше определенного предела вызывает трудности при изготовлении, монтаже, эксплуатации и ремонте электролизеров. Частично эти трудности могут быть уменьшены при использовании секционных электролизеров, каждый из которых состоит из нескольких электролитических ячеек на определенную типовую нагрузку, размешенных в одном корпусе и соединенных параллельно по току. [c.36] Наиболее кардинальным путем, позволяющим значительно увеличить единичную мощность электролизера, является объединение в одном агрегате большого числа последовательно соединенных по току электролитических ячеек, т. е. разработка конструкции электролизеров с биполярным включением электродов. [c.36] Электролитические ячейки биполярного электролизера могут размещаться в одном общем корпусе. В этом случае принимают меры для предотвращения или ограничения утечки тока по электролиту, заполняющему корпус электролизера, что достигается обычно перегораживанием корпуса на отдельные ячейки биполярными электродами, выступающие части которых входят в соответствующие пазы в корпусе электролизера. [c.36] Наиболее удобны и часто применяются в промышленности так называемые фильтр-прессные электролизеры. В них отдельные электролитические ячейки собираются по типу фильтр-пресса и сжимаются стяжными болтами, образуя корпус электролизера. Обычно монтаж и демонтаж для ремонта электролизеров фильтр-прессного типа с биполярным включением электродов сопряжены со значительной затратой квалифицированного труда, поэтому они находят применение в промышленности там, где конструкция электролитической ячейки, ее электроды, диафрагма и все остальные детали рассчитаны на длительную эксплуатацию и имеют высокую надежность. [c.37] Такие условия были созданы в процессе электролиза воды еще в первой половине нашего столетия, и биполярные электролизеры фильтр-прессного типа для получения водорода и кислорода электролитическим разложением воды при атмосферном или избыточном давлении получили широкое распространение как в нашей стране, так и в ряде зарубежных стран [5]. Электролизеры фильтр-прессного типа с графитовыми анодами успешно применяются для получения хлора и водорода электролизом соляной кислоты. В этом процессе при соблюдении оптимального технологического режима удельный расход графитовых анодов невелик и срок службы анодов и диафрагм достаточно длителен. [c.37] Было предпринято много попыток создания электролизеров с биполярным включением электродов для получения хлора и каустической соды электролизом водных растворов поваренной соли, однако до последнего времени в этой области не было достигнуто сколько-нибудь значительных результатов. Это можно объяснить недостаточной стойкостью применявшихся ранее графитовых анодов и малым сроком работы асбестовой диафрагмы. После разработки ОРТА, долгоживущих диафрагм и использования новых полимерных материалов для изготовления различных деталей электролизеров появились условия для создания конструкций электролизеров с биполярным включением электродов для производства хлора и каустической соды. [c.37] Эти электролизеры (типа Гленор и др.) достаточно надежны в работе и постепенно внедряются в промышленность [94]. Биполярные электролизеры с МИА разрабатываются и начинают широко применяться в производстве хлоратов, надсерной и хлорной кислот, растворов гипохлорита и в других процессах промышленной электрохимии. Если в монополярных конструкциях электролизеров для производства химических продуктов максимальная нагрузка составляет 100—150 кА, то в биполярных электролизерах для хлора эквивалентная нагрузка достигает 880—1000 кА, а для электролиза воды — до 1600 кА. Можно ожидать, что в ближайшие годы произойдет дальнейшее увеличение эквивалентной нагрузки на биполярные электролизеры, и соответственно, их мощности. [c.37] Вернуться к основной статье