Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
При вертикальном расположении асбестовой диафрагмы неравномерность протекания рассола по высоте может наблюдаться в верхней части диафрагмы как в случае работы с пустым, так и с заполненным катодным пространством.
В электролизерах с незаполненным катодным пространством протекаемость диафрагмы, а соответственно и концентрация щелочи в католите по высоте катода, будет изменяться только в верхней части катода, где давление фильтрации на диафрагму возрастает
от 0 до 300 мм столба жидкости. В нижней части катода протекаемость диафрагмы и концентрация щелочи в католите не изменяются с высотой.
Схема изменения давления^фильтрации и концентрации щелочи в католите по высоте катода для электролизера с вертикальной диафрагмой и незаполненным катодным пространством приведена на рис. 2-8, а. Для упрощения принято, что вся диафрагма по высоте
Уровень анолита
Уровень верха катода
б
Уровень католита
1
Давление фильтрации, мм жидкостного столба Концентрация щелочи в католите, г/л
Рис. 2-8. Изменение' давления фильтрации и концентрации щелочи в католите по высоте катода:
а — незаполненное катодное пространство; б — полностью заполненное катодное пространство; в — не полностью заполоненное катодное пространство; 1 — давление фильтрации; 2 — концентрация щелочи в католите.
разделена на две резко отличающиеся друг от друга зоны; зону с линейной зависимостью протекаемости от давления и зону, где протекаемость практически не зависит от давления фильтрации.
В действительности зависимость протекаемости от давления более сложная и переход от одной зоны к другой происходит постепенно, с отклонениями от линейной зависимости.
С учетом принятого упрощения концентрация щелочи С на различной высоте диафрагмы в зоне переменной протекаемости может быть определена из выражения
С = С0 + К1
(2.41)
где C0 — концентрация щелочи в зоне постоянной протекаемости, г/л; I — расстояние точки определения от нижней точки зоны переменной протекаемости, см.
^ t
Коэффициент К зависит от условий опыта, в среднем его величина может быть принята в пределах 5—6 г/(л-см).
Накопление в диафрагме большого количества осадка гидроокиси магния, солей кальция и других примесей может существенно изменять ее механические свойства и зависимость протекания от давления. По своим свойствам такая диафрагма приближается к жестким диафрагмам. Распределение концентрации щелочи по высоте
катода на такой диафрагме может быть очень неравномерным, что приводит к снижению выхода по току. При промывке асбестовой диафрагмы водой восстанавливаются ее обычные свойства^ " В верхней части диафрагмы протекаемость понижена, а концентрация щелочи повышена. Здесь скорость фильтрации рассола может быть ниже скорости электролитического переноса ионов ОН". Процесс электролиза на этой части катодной поверхности будет идти "с пониженным выходом по току, что снизит общий средний выход по току для электролизера в целом.
. * Неравномерность протекаемости диафрагмы по высоте и связанное с этим изменение концентрации щелочи могут быть устранены, если поддерживать уровень анолита над верхним краем катода не ниже 300 мм. При этом вся Цоверхность диафрагмы будет работать под давлением фильтрации более, высоким, чем 300 мм столба жидкости, т. е. в режиме, при котором протекаемость диафрагмы более не зависит от давления фильтрации.
Равномерная протекаемость рассола по всей высоте вертикально расположенной диафрагмы может создаваться при условии полностью заполненного жидкостью катодного пространства. При этом в первом приближении можно считать, что давление фильтрации по всей высоте диафрагмы одинаково и равно высоте столба анолита над верхним краем катода или над уровнем католита, если последний находится выше верхнего края катода. Тогда протекаемость всей площади диафрагмы может легко регулироваться в определенных пределах изменением давления фильтрации за счет превышения уровня анолита над католитом от Одо 300 мм столба жидкости. В действительности равенство давления фильтрации по высоте диафрагмы может быть нарушено из-за различия плотностей анолита и католита.
Плотность католита выше, чем анолита, поэтому в электролизерах с заполненным катодным пространством давление фильтрации может снижаться от верхних к нижним частям диафрагмы. При большой высоте электродов, высокой концентрации щелочи в католите и малом давлении фильтрации в верхней части диафрагмы возможно снижение давления фильтрации в нижней части диафрагмы до нуля и даже изменение направления давления, т. е. будет происходить фильтрация католита в анодное пространство.
Соотношение плотностей анолита и католита зависит от их газонаполнения.
Газонаполнение жидкости в анодном пространстве электролизера целесообразно снижать, чтобы избежать излишних потерь напряжения на преодоление омического сопротивления анолита. Газонаполнение католита может быть увеличено без опасения вызвать при этом дополнительный рост напряжения на электролизере. Повышая с помощью различных конструктивных особенностей катода газонаполнение католита, можно уравнять плотности газонаполненных жидкостей в анодном и катодном пространствах электролизера и избежать изменения давления фильтрации по высоте диафрагмы. Это обстоятельство имеет особое значение при большой
