Натриевый электролизер

Полезная модель относится к области металлургии щелочных металлов и направлена на усовершенствование конструкции электролизера для получения натрия.
Известен электролизер для получения натрия (авторское свидетельство СССР №296828, опубл. 02.03.1971 г.), содержащий раму с закрепленным на ней катодным колпаком и установленную на опорном элементе, не связанном с корпусом электролизера, при этом опорный элемент выполнен в виде плиты с центральным отверстием, опирающейся на перекрытие обслуживающего этажа зала электролизера. Недостатком такого устройства является увеличение трудоемкости обслуживания электролизера, так как плановое обслуживание занимает больше времени на извлечение и монтаж быстро изнашиваемых элементов.
Известен электролизер для получения щелочных металлов (авторское свидетельство СССР №461154, опубл. 25.02.1975 г.), включающий графитированные аноды, введенные снизу, и катодный колпак. Аноды снабжены удлинителями из жаростойкого токонепроводящего материала, которые введены в полость катодного колпака. К недостаткам такого устройства можно отнести  образование застойных зон, что снижает производительность.
Задачей настоящей полезной модели является создание натриевого электролизера со следующими характеристиками:
увеличенный интервал обслуживания;
низкая трудоемкость процесса обслуживания;
низкий удельный расход электроэнергии.
Технический результат, достигаемый при реализации заявляемой полезной модели, заключается в высокой интенсификации процесса электролиза при повышении технологичности элементов, контактирующих с агрессивной средой.
Технический результат достигается благодаря тому, что натриевый электролизер, состоит из корпуса, выполненного из двух полукорпусов цилиндрической формы, футерованных изнутри шамотным кирпичом, катода, анода, группы катодного колпака, включающей в себя катодный колпак со стояком и сетку-диафрагму, сборника натрия и хлоросборной камеры, при этом хлоросборная камера выполнена из керамики, графитовый анод имеет перфорацию, внедрены многофункциональные базовые поверхности для реализации принципа горячего обслуживания при замене сетки диафрагмы.
Натриевый электролизер, принципиальный вид которого представлен на чертеже фиг. 1, состоит из следующих основных частей: корпуса -1, катода - 2, анода - 3, группы катодного колпака (катодный колпак со стояком - 4, сетка-диафрагма - 5), сборника натрия - 6 и хлоросборной камеры -7.
Корпус электролизера имеет стальной кожух, состоящий из двух полукорпусов цилиндрической формы, футерованных изнутри шамотным кирпичом. Нижний полукорпус имеет технологическое отверстие для ввода анода и два боковых отверстия для прохода токоподводов катод.
Цилиндрический графитовый анод имеет перфорацию.
Катод представляет собой цилиндр, с двумя токоподводами.
Стальной катодный колпак имеет открытый снизу наружный кольцевой желоб и центральный конус, сужающийся кверху. Кольцевой желоб катодного колпака служит для сбора натрия в стояк, по которому натрий поднимается и перетекает в сборник.
Цилиндрическая внутренняя часть катодного колпака сужается кверху и образует конус, через который газообразный хлор направляется в хлоросборную камеру, выполненную из керамики.  Газообразный хлор, выделяющийся на аноде, поднимается через расплавленный электролит в хлорную камеру и непрерывно отсасывается из электролизера на дальнейшую переработку.
Сборку и центровку «группы катодного колпака» производят на специальном оборудованном стенде при помощи системы кондукторов.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Металлический натрий-сырец получают методом электролиза электролита хлористого натрия.
Под действием постоянного электрического тока в электролизере происходит электрохимическое разложение хлористого натрия (NaCl) с образованием металлического натрия и газообразного хлора.
На катоде выделяется металлический натрий. На аноде выделяется хлор.
Металлический натрий собирается под колпаком электролизера и поднимается вверх по стояку за счет разности плотностей электролита(2,4 г/см³) и сплава (0,968 г/см³).
При проведении процесса электролиза расплава солей в бункер загрузки питателя электролизера непрерывно подается NaCl.
Оптимальный диапазон рабочей температуры электролита  около 650°С.
Хлоросборная камера, выполненная из керамики, что позволяет увеличить срок эксплуатации и уменьшить операционные затраты на обслуживание. На данный момент известен способ изготовления хлоросборной камеры с металлическим корпусом, футерованным химически стойким материалом, но данный способ более трудоемкий и сложный в эксплуатации, так как данный метод не может полностью исключить контакт металла и агрессивной среды (Cl), что может вызвать утечку хлора. Хлоросборная камера из керамики устойчива к агрессивной среде и высокой температуре.
Для интенсификации процесса электролиза анод имеет развитую поверхность за счет  перфорации, что способствует уменьшению застойных зон в электролите.
Принцип действия электролизера предусматривает непрерывную работу. Замена быстро изнашиваемых элементов происходит на «горячую», в режиме ограниченного времени и сложных условий работы (высокие температуры, загазованность токсичными газами). Для решения данной задачи в состав изделия включены многофункциональные базовые поверхности (МБП) и реализован принцип горячего обслуживания, что сокращает время замены сетки диафрагмы, и дающей гарантированный результат по качеству выполненных работ за счет исключения человеческого фактора.