ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тепловой режим и тепловой баланс электролизера из "Электролизеры с твёрдым катодом" Повышение температуры электролиза вполне целесообразно, так как при этом увеличивается удельная электропроводность электролита, уменьшается растворимость хлора в анолите и повышаются значения чисел переноса катионов. В конечном счете повышение температуры в электролизере приводит к снижению напряжения и повышению выхода по току. Поэтому, несмотря на увеличение скорости коррозионных процессов, в частности износа графитовых анодов, стремятся вести электролиз прн повышенной температуре. [c.99] Необходимо отметить, что возможность повышения температуры в электролизере ограничена определенными пределадш. При температуре, близкой к температуре кипения электролита, резко возрастает парциальное давление паров воды и увеличивается объем влажных газов, выделяющихся на электродах, что приводит к значительному увеличению степени газонаполнения электролита н повышению напряжения на электролитической ячейке. При температуре выше 100—105°С электролит вскипает и увеличивается количество электролита, уносимого газами. [c.99] Такие способы подогрева электролита неудобны и не сохранились в промышленности. Поэтому большое количество распространенных в свое время конструкций электролизеров работало при сравнительно низкой температуре порядка 60—70°С. В настоящее время широко применяется подача в электролизеры рассола, нагретого до 80—90 °С в общем подогревателе. [c.100] С увеличением мощности электролизеров снижается доля потерь тепла через стенки аппарата в общем тепловом балансе электролизера, что приводит к повышению рабочей температуры при прочих равных условиях. [c.100] Форма современных мощных электролизеров БГК-17, Хукера и других типов приближается к кубической, характеризующейся минимальной наружной поверхностью теплоотдачи. Для уменьшения потерь тепла применяется также теплоизоляция электролизеров. Изоляция боковых стенок электролизеров Грисгейм—Электрон выполнялась из пробки. В электролизерах БГК-13 и БГК-17 теплоизоляцией покрыт корпус катода. Изоляция наносится непосредственно на стенки корпуса электролизеров или применяется в виде съемных теплоизоляционных щитов. [c.100] Применение теплоизоляции, кроме упоминавшихся технологических выгод, приводит к улучшению санитарных условий в цехе электролиза, так как уменьшается количество тепла, выделяющегося в рабочей зоне производственного помещения. [c.100] Вследствие постепенного износа графитовых анодов во время работы электролизера изменяются напряжение и тепловой режим аппарата. По мере износа графитовых анодов повышается рабочая температура электролиза. При высоких плотностях тока температура в электролизере к концу тура работы анодов может подняться выше допустимой. При этом в связи с испарением большого количества воды из электролита и уносом паров воды газами повышается концентрация щелочи и хлорида натрия в католите, что приводит к выделению кристаллов Na l на поверхности диафрагмы и нарушению нормальной работы электролизера. В таких случаях понижение рабочей температуры электролиза может быть достигнуто подачей в электролизер холодного рассола. С повышением применяемой плотности тока, по-видимому, может оказаться целесообразной прокладка двух рассольных трубопроводов — для горячего и холодного рассола. [c.100] Стабилизация теплового режима электролизера может быть обеспечена при использовании неизнашивающихся анодов, например платино-титановых. [c.100] Приход энергии в электролизер складывается из физического тепла рассола, питающего электролизер, и электрической энергии постоянного тока, расходуемого в процессе электролиза. Некоторое количество тепла выделяется также при окислении графитовых анодов кислородом с образованием СО2. [c.101] Тепловые эффекты образования гипохлорита при взаимодействии хлора со щелочью и последующего восстановления гипо-хлорита до Na l можно не учитывать, так как в результате этих последовательно протекающих реакций получается исходное вещество — хлористый натрий. Тепловым эффектом образования хлората также можно пренебречь, поскольку количество ионов IO3, образующихся в процессе электролиза, невелико, и поправка на эту реакцию получается небольшой. [c.101] Все побочные процессы, снижающие выход по току, для практических расчетов энергетического баланса могут быть отнесены к процессу электролитического разложения воды с выделением кислорода и водорода. [c.101] Расход энергии в балансе электролизера состоит из теплового эффекта реакции разложения хлорида натрия и воды на хлор, водород и гидроокись натрия и реакции разложения воды на водород и кислород, а также физического тепла, уносимого из электролизера катодными щелоками, хлором и водородом, энтальпии паров воды, уносимых из электролизера газообразными продуктами электролиза, и потерь тепла через стенки аппарата в окружающую среду. [c.101] Схема теплового баланса электролизера, составленная применительно к прохождению через аппарат 1 фарадея электричества, приведена в табл. 24 (материальные потоки и их обозначения такие же, как в уравнениях материального баланса на стр. 96). [c.101] Тепловой баланс электролизера БГК-17 приведен в главе И (стр. 209). [c.101] Некоторые показатели технологического режима, например концентрация хлорида в исходном рассоле, выход по току, мало изменяются в процессе работы электролизеров и потому практически не влияют на изменение материального и теплового балансов. Другие технологические показатели, наоборот, значительно изменяются в течение тура работы электролизера, К таким показателям относятся прежде всего напряжение на электролизере и степень превращения хлорида в гидроокись. С изменением напряжения на электролизере изменяются температура электролиза и связанное с нею количество испаряющейся воды, а также концентрации Na l и NaOH в католите. Испа.рен ие влаги и унос ее газообразными продуктами электролиза автоматически приводят к установлению нового теплового равновесия электролизера в других температурных условиях. [c.101] С парами воды, уносимыми водо-, родом. [c.102] Значения коэффициентов q п д для современных мощных электролизеров при различной плотности тока приведены в табл. 25 и 26. [c.103] Сучков 2 предложил тепловую диаграмму (рис. 24), связывающую температуру подогретого рассола напряжение на электролизере Е, степень превращения хлорида в гидроокись Од и удельные тепловые потери q через наружные стенки электролизера с температурой процесса электролиза /г, количеством испаренной в электролизере воды 5 и концентрацией едкого натра NaOH н хлористого натрия Na i в католите. [c.104] На верхнее левое поле диаграммы нанесены линии равных концентраций NaOH и Na l в католите (в г/л), равных плотностей католита -ук (в кг л), линии равных температур электролиза и количеств испаренной воды (в кг на 1 кг NaOH), а также кривые Л и В кристаллизации Na l при 20 и 100 °С. В верхнем правом поле находятся линии равных напряжений на электролизере. На нижние поля диаграммы нанесены линии равных температур t питающего рассола и равных значений q, полученных из выражения (7-2), приведенного на стр. 103. [c.104] Пример. Электролизер работает при напряжении =3,3 в, температура питающего рассола ii=70° , степень превращения хлорида в гидроокись [,=0,5, величина q =0,S0 кг1кг. [c.104] Вернуться к основной статье