ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Использование ОРТА в других процессах прикладной электрохимии из "Электродные материалы в прикладной электрохимии" В конце 60-х годов нашего столетия после разработки технологии получения ОРТА и испытания их в производстве хлора и каустической соды началось быстрое внедрение этих анодов в прикладной электрохимии вместо применявшихся pai/ee графитовых анодов. [c.206] ОРТА используют прежде всего в такой важной и многотоннажаоЁ отрасли прикладной электрохимии, как производство хлора и каустической соды электролизом водных растворов хлоридов щелочных металлов, а также и в производстве хлоратов электрохимическим окислением водных растворов поваренной соли. Проводятся работы по применению этих анодов и в других отраслях прикладной электрохимии, в частности, при получении гипохлорита натрия электрохимическим методом, электролизе морской воды, обессоливании морской и минерализованных вод электродиализным методом, а также и в других процессах прикладной злектрохимии. [c.206] Как уже говорилось, ОРТА часто называют металлическими анодами. Металлическая титановая основа делает их очень удобными для конструирования электродов промышленных электролизеров. Титан для изготовления электрода может быть использован в виде листов любой толш ины, гладких или перфорированных любым способом, удобных для создания необходимой конструктору формы электрода. Для создания электродов можно применять титановые прутки, трубки, сетку и другие формы. При изготовлении титановой основы электрода используют сварку, штамповку, прессование и другие методы механической обработки титана, т. е. такие методы, которые совершенно неприменимы или применимы очень ограниченно для других анодных материалов (графита, магнетита, двуокиси свинца). При удобном подводе тока ко всей поверхности ОРТА последняя может быть довольно расчлененной, не содержаш,ей больших площадей, представляющих опасность скопления газовых пузырей при горизонтальном расположении анода. Это позволяет создавать проницаемые для газа электроды, обеспечивающие удобный отвод выделяющегося на аноде газа на обратную сторону электрода и снижение величины газонаполнения в межэлектродном пространстве на пути тока в электролите. [c.207] Эта особенность ОРТА очень важна в процессах, протекающих с высокими плотностями тока, например в электролизе водных растворов хлоридов щелочных металлов методом с ртутным катодом. В таких процессах при использовании ОРТА значительно улучшается отвод газов из межэлектродного пространства по сравнению с графитовыми анодами, уменьшаются потери напряжения на преодоление сопротивления газонаполненного электролита, соответственно уменьшается напряжение на ячейке, а следовательно, и расход электроэнергии. [c.207] Высокая коррозионная стойкость ОРТА и стабильность электрохимических показателей в течение длительного времени являются большим преимуществом этих электродов по сравнению с графитовыми. Значительно увеличивается длительность тура работы анодов и времени пробега электролизеров между ремонтом. Это уменьшает затраты рабочей силы и материалов на проведение ремонта электро-лизероз, сокращает стоимость ремонтного обслуживания электролизеров. Постоянство геометрических размеров и электрохимических показателей ОРТА позволяет в электролизерах с этими анодами сохранять в течение всего тура работы постоянное напряжение на ячейке, стационарный температурный режим, выход целевого продукта по току и другие показатели работы электролизера. При использовании ОРТА нет необходимости в устройствах для регулирования межэлектродного расстояния в процессе работы электролизера, как, например, при графитовых анодах. [c.207] Аноды малой толщины позволяют создавать более компактные электролизеры с увеличенной единичной мощностью. [c.208] Потенциал выделения хлора на ОРТА невысок и медленно увеличивается с повышением плотности тока. Это позволяет увеличивать рабочую плотность тока без значительного роста потенциала анода, т. е. появляется возможность интенсификации работы электролизеров. В ряде процессов при использовании ОРТА можно добиться высокой селективности и получить более высокий выход целевого продукта по току по сравнению с другими электродными материалами и электродами. [c.208] К недостаткам ОРТА можно отнести их сравнительно высокую стоимость. Хотя титан сейчас стал вполне доступным техническим металлом, однако по сравнению со стоимостью графитовых анодов аноды на титановой основе обычно намного дороже. Этим объясняются предлож ения по использованию в качестве основы для анодов с активным покрытием из двуокиси рутения графита вместо титана [90]. Однако практическое использование имеют пока только ОРТА с титановой или биметаллической основой. [c.208] Хотя ОРТА в процессах электролиза концентрированных водных растворов хлоридов щелочных металлов имеют высокую коррозионную устойчивость и другие хорошие электрохимические показатели, эти аноды нельзя рассматривать как универсальные, пригодные для использования в любых электрохимических процессах. Необходимо иметь в виду, что даже в тех процессах, где ОРТА успешно используются в промышленных условиях, при неправильном режиме эксплуатации ОРТА могут возникать критические условия, приводящие к быстрому разрушению электрода. [c.208] При повышении анодного потенциала выше критического значения нарушается пассивация ОРТА и они очень быстро выходят из строя. Чтобы сохранять коррозионную стойкость ОРТА, следует предотвращать возможность протекания восстановительных процессов на электроде, так как образующийся в результате восстановления окислов металлический рутений не стоек в условиях анодной поля ризации. Поэтому ОРТА нельзя рекомендовать для использования в таких условиях, где возможна временная или периодическая катодная поляризация анода, например при периодическом изменении полярности электродов. Нужно иметь в виду, что при шунтировании электролизеров в случае их выключения могут создаваться условия, способствующие катодной поляризации ОРТА и понижению их коррозионной устойчивости при последующей анодной поляризации. [c.208] ОРТА нашли широкое применение в производстве хлора и щелочей электролизом с ртутным катодом. В этом методе используют конструкции электролизеров с горизонтальным расположением электродов и применяют высокие плотности тока до 10 кА/м и выше. В этих условиях газонаполнение электролита в межэлектродном. пространстве при использовании графитовых анодов может достигать большой величины й потери ыапряжения на преодоление сопротивления газонаполненного электролита составляют 0,2—0,3 В/мм. Электролизеры с графитовыми анодами требовали систематической регу.тировки межэлектродного расстояния для компенсации износа анодов их приходилось опускать во время работы электролизеров. Это усложняло конструкцию электролизеров и их обслуживание в процессе эксплуатации. Поэтому возможность замены графитовых анодов проницаемыми для газа анодами стабильных размеров в процессе электролиза с ртутным катодом была очень заманчира, и ОРТА получили широкое распространение. [c.209] В электролизерах с ОРТА меньше тепловыделения из-за более низкого напряжения, облегчаются условия работы защитной гуммировки, снижаются процессы коррозии. [c.209] Возможен электролиз с повышенным содержанием сульфатов в рассоле, допустимо более глубокое вырабатывание Na l (до остаточного содержания 250—260 г/л, вместо 270 г/л при работе с графитовыми анодами). Вследствие уменьшения разряда кислорода на аноде повышается выход хлора по току (на 1%), улучшается качество хлора, так как исключено образование углекислоты вследствие окисления графитовых анодов. [c.209] При широком использовании ОРТА в промышленности необходимо учитывать их чувствительность к соприкосновению с амальгамой и возникновению коротких замыканий. [c.210] В отличие от графитовых анодов при соприкосновении ОРТА с амальгамой ш елочных металлов и возникаюш их при этом коротких замыканиях они выходят из строя. [c.210] В электролизерах с ртутным катодом в продессе их эксплуатации образуются так называемые амальгамные масла, иаходяш иеся на поверхности амальгамного потока [95, 961. Помимо того, на стальном дниш е электролизера образуются осадки, состоящие в основном из железной амальгамы. Оба эти процесса приводят к возникновению неравномерностей в потоке амальгамы в электролизере, возможности местного или общего повышения уровня ее и создают условия для местных коротких замыканий между ОРТА и амальгамным катодом. Избежать короткие замыкания можно, если значительно увеличить межэлектродное расстояние, однако это связано с увеличение м потерь напряжения в электролите и напряжения на электролизере. [c.210] Разработаны системы защиты электролизеров от коротких замыканий, предусматривающие подъем тех электродов, через которые проходит повышенной силы ток вследствие возникшего короткого замыкания. Однако практическое осуществление таких систем защиты связано с серьезными трудностями. При небольших размерах отдельных анодов такая система может быть достаточно чувствительна, она реагирует на местные короткие замыкания анодов с амальгамой и устраняет их, поднимая электрод. Однако тогда потребуется установить несколько десятков или сотен регуляторов на каждый электролизер с нагрузкой 300—500 кА. При укрупнении анодов и доведении на них нагрузки до 50—100 кА система становится нечувствительной к небольшим коротким замыканиям, происходит постоянное разрушение анодов в местах локальных замыканий и аноды быстро выходят из строя даже при отсутствии значительных коротких замыканий. [c.210] ОРТА чувствительны к остановкам электролизеров. При выключении электролизеров с ртутным катодом обычно производят шунтирование электролизера. В момент шунтирования возникает ток короткого замыкания, протекающий в обратном направлении по сравнению с нормальным током, и ОРТА работает в это время как катод. Величина тока короткого замыкания зависит от размеров электролизера, в частности от расстояния между ОРТА и ртутным катодом, от температуры электролита и его концентрации [97]. При возникновении обратных токов короткого замыкания при шунтировании электролизера в.озможно протекание процессов восстановления на поверхности ОРТА и снижение его стойкости при последующей анодной поляризации. [c.210] Несмотря на трудности, связанные с необходимостью защиты от коротких замыканий и чувствительностью анодов к неравномерному распределению тока, ОРТА используют в электролизерах с ртутным катодом во многих странах. В табл. VI-2 и VI-3 приведены показатели наиболее характерных электролизеров с ртутным катодом и ОРТА и для сравнения с графитовыми анодами в нашей страна и за рубежом [98]. [c.211] В электролизерах с ОРТА увеличиваются плотность тока на аноде и мощность электролизера, уменьшаются удельный расход электрической энергии и единовременная закладка ртути, сокращаются затраты производственной площади, значительно снижаются затраты на обслуживание и ремонт. [c.212] Вернуться к основной статье