ЭЛЕКТРОЛИЗЕР

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкциям электролизеров. Преимущественно предлагаемая полезная модель может быть использована в электролизерах, характеризующихся малыми межэлектроднымыми зазорами.
Из уровня техники, относящегося к указанной группе электролизеров, известен проточный электролизер для получения раствора гипохлорита натрия из раствора хлорида натрия по патенту RU, С, 2100483.
Проточный электролизер содержит емкость с расположенными на противоположных ее стенках входным и выходным патрубками. В емкости установлены перпендикулярно потоку хлорида натрия и параллельно друг другу электродные кассеты, каждая из которых состоит из группы монополярных и биполярных вертикальных пластинчатых электродов.
Для обеспечения наиболее энергоэффективной работы электролизера величина межэлектродных зазоров между пластинчатыми электродами, в зависимости от концентрации раствора хлорида натрия, выбирается из интервала от 1мм. до 4мм.
Однако при установке пластинчатых электродов на малом расстоянии друг от друга встает проблема очистки электродов от отложений солей жесткости, накапливаемых в процессе электролиза на поверхностях пластинчатых электродов, являющихся катодами.
Использование механических приспособлений, типа скребков, сложно и неэффективно и, кроме того, требует извлечение кассет из емкости электролизера и наличие специального инструмента для очистки.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача создать конструкцию электролизера, обеспечивающую возможность эффективной самоочистки пластинчатых электродов от отложений солей жесткости .
Мкл.7. С 25 В 9/00, С 25 В 1/26 Электролизер.
Поставленная задача решается тем, что электролизер, содержащий емкость с входными и выходными патрубками и, по меньшей мере два пластинчатых электрода, установленных в емкости вертикально и параллельно друг другу, образуя между своими плоскостями межэлектродное пространство, заполняемое электролитом, согласно предлагаемой полезной модели, снабжен средством подачи сжатого газа в межэлектродное пространство со стороны нижних кромок электродов.
В предлагаемой полезной модели используется эффект «турбулентности потока.
. При всплытии пузырьков газа в объеме электролита в межэлектроднном пространстве возникают интенсивные турбулентные пульсации скорости и давления, которые воздействуют на плоскости электродов. Отложения солей жесткости стряхиваются с поверхности электродов и выносятся за пределы межэлектродного пространства .
В варианте выполнения электролизера по патенту 2100483, согласно которому, электролизер содержит набор биполярных и монополярных пластинчатых электродов, сгруппированных с минимальными межэлектродными зазорами, обеспечивающими протекание электролита между электродами, в параллельно расположенные и разнесенные друг относительно друга электродные кассеты, средство подачи сжатого газа выполнено с возможностью подачи газа снизу в каждый межэлектродный зазор, при этом граница выхода сжатого газа отстоит от нижних кромок пластинчатых электродов на минимальном расстоянии, достаточном для протекания под ними электролита.
Всплываемые по межэлектродным зазорам пузырьки газа увлекают за собой электролит, который затягивается в межэлектродные зазоры через каналы под нижними кромками электродов.
Предпочтительно, чтобы средство подачи сжатого газа в межэлектродные зазоры содержало соединенный с компрессором трубопровод с подведенными к нему камерами, выполненными с возможностью закрепления на кассетах.
того газа, и отстоит от нижних кромок пластинчатых электродов на минимальном расстоянии, достаточном для обеспечения засасывания электролита в межэлектродные зазоры.
Согласно другому варианту реализации предлагаемой полезной модели, камера разделена перегородкой с отверстиями, на соединенную с трубопроводом нижнюю полость и верхнюю полость, в которой установлена кассета, при этом, по крайней мере, на одной из боковых стенок камеры, на участке между перегородкой и нижними кромками электродов выполнены прорези для протекания электролита.
Размещение кассет в верхней полости камеры создает эффект трубы в межэлектродных зазорах, интенсифицирующий турбулентность потока и, как следствие, повыщающий эффективность очистки пластинчатых электродов.
В дальнейшем наилучший вариант выполнения предлагаемой полезной модели будет подробно описан со ссьтками на чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает схему проточного электролизера. Фиг. 2 - фрагмент камеры с электродами, изображенной на фиг. 1.
Реализация предлагаемой полезной модели рассмотрена на примере проточного электролизера для получения гипохлорита натрия из слабоконцентрированного раствора хлорида натрия, в частности минерализованной воды с минимальным содержанием хлорида натрия 1.5 г/л., который характеризуется малыми величинами межэлектродных зазоров.
Проточный электролизер содержит емкость 1 с расположенными на противоположных ее стенках входным и выходным патрубками 2 и 3, соответственно. В емкости 1 установлены перпендикулярно потоку электролита и параллельно друг другу электродные кассеты 4, каждая из которых состоит из группы вертикальных монополярных и биполярных пластинчатых электродов 5. Монополярные электроды размещены по краям кассет и включены параллельно на общий стабилизированный пульт электропитания 6.
Крайние в кассете 4 электроды 5 снабжены хвостовиками ( не показаны), посредством которых они подвешиваются на утолщенных краях емкости. Средние электродные пластины крепятся между крайними и между собой шпильками ( не показаны).
Для обеспечения наиболее энергоэффективной работы электролизера величина межэлектродных зазоров между пластинчатыми электродами 5, в зависимости от концентрации раствора хлорида натрия, выбирается из интервала от 1мм. до 4мм.
Электроды 5 установлены на расстоянии от дна емкости 1 образуя канал для протекания раствора хлорида натрия под пластинчатыми электродами 5. Плош.адь проходного сечения канала определяется известными методами из условия равномерной подачи раствора хлорида натрия ко всем электродным кассетам 4.
Кассеты 4 установлены в камерах 7, которые соединены с проходящим под кассетами 4 трубопроводом 8, подключенным к компрессору 9. Каждая камера 7, фрагмент которой изображен в увеличенном масштабе на Фиг. 2, разделена перегородкой 10 (Фиг.2) с отверстиями 11 на соединенную с трубопроводом 8 нижнюю полость 12 и верхнюю полость 13, в которой установлена кассета 4. Расстояние от перегородки 10 до нижних кромок электродов выбирается в интервале от 1 до 2 см., который определяется потоком электролита через кассету. На боковых стенках камеры 7, на участке между перегородкой и нижними кромками электродов 5 выполнены прорези 14 для протекания электролита. Камеры 7 крепятся на кассетах 5, например, шпильками ( не показаны) соединяющими электродные пластины 5 между собой.
Объем нижней полости камеры 7, общая площадь отверстий 11 определяются известными методами из условий обеспечения оптимального значения объемного расходного газосодержания в сечении очищаемого объекта. Указанные методы описаны, например, в способах очистки трубопроводов, использующих эффект «турбулентности потока (А.С, № 1062311, 2011445 и др.)
Практика показала, что эффективная очистка пластинчатых электродов проточного электролизера, показанного на фигуре, обеспечивается подачей около 18 м воздуха в час.
Камеры 7, трубопровод 8, и соединенный с последним компрессор 9 образуют средство подачи сжатого газа в межэлектродные зазоры. .
Возможно и иное выполнение указанного средства. Согласно одному из вариантов камера имеет только одну, соединенную с трубопроводом, полость и подвешивается на кассетах под нижними кромками электродов. На верхней стенке каждой камеры выполнены отверстия для выхода сжатого газа, и указанная стенка отстоит от нижних кромок пластинчатых электродов на минимальном расстоянии, достаточном для обеспечения засасывания электролита в межэлектродные зазоры. По мнению авторов указанное расстояние составляет от 1 до 2 см.
Входной патрубок 2 (Фиг.1) выполнен в верхней части емкости 1, а выходной 3 - в нижней ее части. Напротив указанных патрубков 2 и 3 в емкости 1 установлены входная и выходная перегородки 15 и 16, соответственно, параллельные пластинчатым электродам 5. Перегородки 15 и 16 образуют камеры 17 и 18, соответственно, ввода раствора хлорида натрия и вывода раствора гипохлорита натрия. Нижняя кромка входной перегородки 15 расположена над дном емкости 1 не ниже нижнего уровня пластинчатых электродов 5, а верхняя ее кромка совпадает с верхней кромкой емкости 1, выше верхнего уровня пластинчатых электродов 5. Выходная перегородка 16 закреплена нижней кромкой на дне емкости 1, при этом верхняя ее кромка расположена не ниже верхнего уровня пластинчатых электродов 5, но ниже переливного патрубка 19.
Емкость 1 снабжена сливным патрубком 20, расположенным на дне емкости 1.
Работа проточного электролизера в штатном режиме производства гипохлорита натрия из слабоконцентрированного раствора хлорида натрия, в частности минерализованной воды с минимальным содержанием хлорида натрия 1.5 г/л., осуществляется известным образом и описана в патенте RU, С, 2100483.
Предлагаемая полезная модель направлена на обеспечение очистки катодов от солей жесткости, которые осаждаются на катодах в процессе электролиза.
Очистку катодов проводят периодически, примерно в течение 15 минут каждые восемь часов работы электролизера. При этом очистка катодов может производиться как в процессе электролиза, так и при отключенном электропитании.
От компрессора 9 в трубопровод 8 и полости 12 камер 7 подают сжатый газ, который через отверстия 11 перегородок 10 поступает под нижние кромки электродов 5. Поскольку кассеты 4 установлены в камерах 7, межэлектродные зазоры закрыты по периметру, образуя трубы, направляющие пузырьки газа в межэлектродные зазоры. Пузырьки газа увлекают за собой электролит, который затягивается в межэлектродные зазоры через прорези 14. При этом в объеме электролита в межэлектродных зазорах возникают интенсивные турбулентные пульсации скорости и давления, воздействующие на пластинчатые электроды 5, в результате которых отложения солей жесткости стряхиваются с поверхности электродов выносятся потоком за пределы кассеты и оседают на дно электролизера. Образовавшийся осадок выводится через сливной патрубок 21 на дне емкости в процессе профилактической очистки электролизера.
Из приведенного выше описания понятно, что предлагаемая полезная модель может быть реализована не только в соответствии с рассмотренными примерами ее реализации, но и в других конкретных формах без отступления от ее существа, определенного прилагаемой формулой полезной модели.