Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Ведутся поиски новых анодных материалов и композиций, не содержащих металлов платиновой группы [178, а], используя, например, для образования активного слоя окислы марганца [116], железа и его сплавов [179]. Предложены различные варианты образования активного слоя анода из металлов платиновой группы в сочетании с разнообразными пленкообразующими металлами [180].
В случае применения малоизнашивающихся анодов в электролизерах с ртутным катодом и горизонтальным расположением электродов необходимо предусматривать отвод выделяющегося на аноде хлора из зоны прохождения тока. Для этой цели разработаны различные конструкции пластинчатых электродов, а также электроды из перфорированных листов. Вопрос об оптимальной перфорации такого анода был изучен [181] на модели электролизера с ртутным катодом, работающей на водном растворе NaOH.
Зависимость напряжения на электролизере от степени перфорации для анода с отверстиями диаметром 6—8 мм показана на рис. 2-24. Минимальные значения напряжения отмечены при степени перфорации 35—40% при всех плотностях тока для анодов как толщиной 10 мм, перфорированных отверстиями диаметром 8 мм, так и толщиной 3 мм с отверстиями диаметром 6 мм.
Увеличение степени перфорации анода облегчает выход газа из межэлектродного пространства. Хотя при этом удаляется часть лобовой поверхности анода, однако его работающая поверхность
1W 20 30 UO 50 60
Степень перфорации\%
Рис. 2-24. Зависимость на пряжения на электролизере от степени перфорации анода при различной плотности тока [толщина анода и диаметр отверстий перфорации соответственно (в мм: а — 10 и 8; 6 — 3 и 6)1:
1 — 2 кА/м2; 2 — 4 кА/м2; 3 ~ 6 кА/м2; 4 — 8 кА/м2. *
возрастает из-за развития поверхности стенок отверстий перфорации и уменьшения экранирующего действия газа. При этом эффективное сопротивление слоя электролита уменьшается и снижается напряжение на электролизере. G ростом степени перфорации уменьшение напряжения будет продолжаться до тех пор J пока не достигнет некоторого оптимального значения. При дальнейшем увеличении степени перфорации эффект отвода газа не будет покрывать эффекта от потери лобовой поверхности анода, обращенной к катоду, и эффективное сопротивление электролита вновь начнет возрастать, вызывая увеличение напряжения на электролизере. Кроме того, с увеличением степени перфорации анода возрастают потери напряжения на преодоление омического сопротивления внутри материала анода за счет уменьшения сечения для прохождения тока вдоль анода.
Баланс напряжения и расход электроэнергии на электролиз
Стоимость электроэнергии, расходуемой на электролиз, составляет значительную часть общих затрат на производство, расход электроэнергии постоянного тока на единицу продукции прямо пропорционален напряжению на электролизере и обратно пропорционален выходу продукта по току.
Для определения удельного расхода электроэнергии постоянного тока (в кВт*ч/т) можно ,пользоваться выражением:
W=^-.b^=K^ (2.44)
то T) TJ
где т — электрохимический эквивалент, г/(А-ч). Значение К составляет:
для хлора................. 755
для 100%-ной NaOH ............ 670
для 92%-ной NaOH ............ 616
для 100% -ной KOH ............ 477
Удельный расход электроэнергии постоянного тока в зависимости от напряжения на электролизере и выхода по току в расчете на хлор и 100%-ную каустическую соду приведен в табл. 2-8 и 2-9.
В современных конструкциях электролизеров выход продуктов по току мало зависит от типа электролизера и при правильном режиме эксплуатации колеблется от 94 до 97%. Поэтому значение удельных затрат электроэнергии постоянного тока определяется в основном напряжением на электролизере.
Удельный расход электроэнергии перемейного тока зависит также от коэффициента полезного действия преобразовательной подстанции:
ИЪёР = »7т (2.45)
где И^пер — удельный расход электроэнергии переменного тока на единицу продукции, кВт-ч; T]1—общий коэффициент полезного действия преобразовательной подстанции.
-і
\
\
Выход по току, %
электролизере, В
98
[
90
92
/ 94
96
3,00 3,20 3,40 3,60 3,80 4,00 4,20 4,40 4,60 4,80 5,00 5,20 5,40
2519,27 2687,22 2855,17 3023,12 3191,07 3359,03 3526,98 3694,93 3862,88 4030,83 4198,36 4366,73 4534,69
2464,50 2628,80 2793,10 2957,40 3121,70 3286,00 3450,30 3614,60 3778,90 3943,20 4107,51 4271,81 4436,11
2412,07 2572,87 2733,68 2894,48 3055,28 3216,09 3376,89 3537,70 3698,50 3859,31 4020,11 4180,92 4341,72
2361,82 2519,27 2676,72 2834,18 2991,63 3149,09 3306,54 3463,99 3621,45 3778,90 3936,36 4093,81 4251,27
Таблица 2-9. Расход электроэнергии постоянного тока на І т 100%-ного NaOH (в кВт-ч)
2313,61 2467,85 -2622,10 2776,34 2930,58 3084,82 3239,06 3393,30 3547,54 3701,78 3856,03 4010,27 4164,51
Напряжение на электролизере, B
Выход по току, %
90
92
94
96
98
3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4
2231,1 2378,5 2532,6 2680,0 2827,4 2974,8 3128,9 3276,3 3423,7 3571,1 3718,5 3872,6 402Ъ,0
