EA000134B1 - Диафрагменный элемент для электролитического фильтрпрессного узла - Google Patents

Description

Настоящее изобретение относится к диафрагменным элементам в электролитическом фильтрпрессном узле, состоящем из анодного и катодного отсеков, разделённых диафрагмами. Диафрагменные элементы состоят из корпуса, отверстий для прохождения соответственно газа и жидкостей, диафрагмы, прикрепленной к корпусу, герметизирующих средств и изолирующих средств.

Электролитический фильтрпрессный узел используется, главным образом, для получения водорода и кислорода из рассолов, обычно из водных щелочных гидроокисных растворов. Аналогичные ячейки используются для получения хлора из растворов хлорида натрия. Такие ячейки могут иметь стальные корпуса или корпуса, изготовленные из пластических материалов. Одно из преимуществ использования стальных корпусов состоит в том, что они жёсткие, и благодаря этому могут быть изготовлены большие фильтрпрессные узлы. Однако стальные корпуса должны иметь изолирующие и герметизирующие устройства между корпусами. Кроме того, возникают проблемы с коррозией. Одним из способов борьбы с коррозией является никелирование, например, поверхностей диафрагменных элементов, которые подвергаются при электролизе действию рассола или щёлочи. Но никелирование дорого и должно быть сведено к минимуму.

Электролизеры вышеупомянутого типа давно известны и описаны в многочисленных патентах. В норвежском патенте № 157024 описан электролизер фильтрпрессного типа для получения водорода и кислорода. Каждая ячейка состоит из биполярных электродов, отделённых друг от друга диафрагменным элементом. Ячейки удерживаются вместе между двумя торцевыми крышками так, что электролитические ячейки находятся под постоянным давлением посредством продольных болтов между крышками. В продольном направлении электролизера и в его верхней части в ячейках выполнены каналы соответственно для водорода и кислорода. В нижней части ячеек выполнены каналы для циркуляции щёлочи.

Из ЕР 0212240 А1 известно устройство для электролиза растворов, состоящее из биполярных элементов; составленных из проводящих пластин, окруженных по периферии изолирующим корпусом, снабженным питающими и спускными каналами по периферийным зонам самого корпуса. Разделительные элементы могут быть введены между биполярными элементами, состоящими из пористой диафрагмы, а изолирующий корпус может также содержать питающие и спускные каналы.

Основной задачей изобретения является получение конструкции нового диафрагменного элемента, включающей применение стальных корпусов, посредством которых может быть достигнута большая жёсткость размеров и в то же самое время получена более простая конструкция электролизеров, содержащая меньше элементов, чем в существующих конструкциях.

Ещё одной задачей является получение простого устройства для герметизации, электрической изоляции и защиты от коррозии.

Основная проблема, которую следовало разрешить, это коррозия стальных частей диафрагменного элемента и как следует использовать новые и улучшенные изолирующие и герметизирующие средства без усложнения и удорожания элементов. В процессе разработки новых решений проблемы было найдено, что проблема коррозии может быть разрешена общепринятым никелированием только незначительных частей диафрагменного элемента и затем покрытием оставшихся незащищенных частей стойким к коррозии материалом, например пластмассой или резиной. Если учесть, что диафрагменные элементы, кроме того, должны быть электрически изолированы по периферии, стали исследовать возможность использования одного и того же материала для защиты от коррозии, изоляции и герметизации. Было найдено, что может быть использован не только тот же самый материал, но при этом стало возможным создать более простой и дешёвый диафрагменный элемент. Это было достигнуто объединением защищающего от коррозии покрытия стальных частей элемента с электрической изоляцией и герметизацией диафрагменного элемента.

Материалом, пригодным для изготовления таких объединённых антикоррозийных и изолирующих покрытий, является вулканизируемая резина, имеющая требуемые электроизолирующие и герметизирующие свойства.

При применении вышеописанного принципа, только незначительные части должны покрываться никелем, и это может быть выполнено в небольшом устройстве для никелирования. Кроме того, было установлено, что некоторое количество различных элементов диафрагменного элемента не должно как ранее соединяться сваркой, но могут просто крепиться на месте покрытием из вулканизированной резины. Таким образом, сварка в большой степени может быть заменена вулканизацией.

Основные существенные признаки изобретения состоят в том, что корпус 1 изготовлен из жёсткой стали, покрытой эластичным вулканизируемым материалом 6, служащим в качестве электрической изоляции и одновременно для герметизации и составляющим одно целое с крепящими средствами 4, имеющими отверстия 7 для болтов, соединяющих диафрагму с корпусом 1 .

Ещё один специальный признак изобретения состоит в том, что Т-образные элементы 2, 3 формируют каналы для газа/жидкости с корпусом 1 и соединены с ним посредством болтов 5 и покрыты материалом, составляющим одно целое с изолирующим/герметизирующим материалом 6 вокруг корпуса 1.

Диафрагма 12 крепится, предпочтительно, к элементу 2 посредством никелированного элемента 10 и к элементу 3 и корпусу 1 посредством крепящих средств 4, составляющих неотъемлемую часть изолирующего/герметизирующего материала 6.

Объём изобретения и его существенные признаки определяются формулой изобретения.

Изобретение далее будет пояснено посредством описания чертежей.

На фиг. 1 показан вид спереди диафрагменного элемента согласно изобретению; на фиг. 2 - поперечное сечение по линии А-А диафрагменного элемента фиг. 1 ; на фиг. 3 - поперечное сечение корпуса с изоляцией и герметизацией.

На фиг. 1 показан диафрагменный элемент круглой формы, хотя форма может быть также прямоугольной или квадратной. Внешним корпусом элемента является жёсткий стальной корпус 1 , окружённый эластичным вулканизирующим материалом 6, который служит в качестве электрической изоляции герметизации и составляет одно целое с крепящими средствами 4 с отверстиями 7, посредством которых диафрагма сама прикреплена к средствам 4. Т-образные элементы 2 и 3 присоединены к корпусу 1 для формирования каналов для газа 8 и, соответственно, каналов для щёлочи 9. Т-образные элементы 2 и 3 удерживаются в необходимом положении посредством болтов 5, когда материал 6 нанесён на эти элементы, которые тем самым становятся непроницаемыми для жидкости и газа. Элементы покрываются материалом 6, который вулканизируется на них. Элементы 2 и 3 имеют соответствующие крепящие средства 1 0, 4, посредством которых диафрагма сама присоединяется к этим элементам. Крепящие средства 1 0 никелированы.

На фиг. 2 показано поперечное сечение по А-А диафрагменного элемента фиг. 1. Поперечное сечение проходит справа через Т-образный элемент 3 и канал для щелочи 9, таким образом, что он не может быть виден на этой фигуре. Диафрагма 1 2 соединена посредством болтов через отверстия 7 с крепящими средствами 4 и 1 0. Последнее никелировано, в то время как первое представляет собой одно целое с материалом, окружающим стальной корпус 1 . Отверстие 1 3 в элементе 2 является проходом для газа от электролитической ячейки к газовому каналу 8.

На фиг. 3 показано поперечное сечение круглого корпуса и на нём изображен стальной корпус 1 , окруженный изолирующим и герметизирующим материалом 6, и крепящие средства 4, выполненные за одно целое с этим материалом. Отверстие 7 предназначено для болтов, которые присоединяют диафрагму к крепящим средствам 4.

Настоящее изобретение имеет многочисленные преимущества по сравнению с существующими решениями.

Значительно уменьшаются производственные затраты, так как большинство никелевых покрытий заменено вулканизацией. Так как в настоящее время никелирование требует дорогих и больших химических ванн, производственные затраты значительно уменьшаются, так как большинство никелевых покрытий заменено вулканизацией. Электролизер становится более компактным, а преимущества использования одного и того же материала для антикоррозионной защиты, электрической изоляции и герметизации имеют большое значение и упрощают требования к материалам для электролизера.

Claims (3)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Диафрагменный элемент для электролитического фильтрпрессного узла, состоящего из анодного и катодного отсеков, разделённых диафрагмой (12), при этом диафрагменный элемент состоит из корпуса (1), отверстий (8, 9) для прохождения газа и жидкости, отличающийся тем, что корпус (1 ) выполнен из жёсткой стали, покрытой эластичным вулканизируемым материалом (6) , служащим в качестве электрической изоляции и одновременно для герметизации и составляющим одно целое с крепящими средствами (4), имеющими отверстия (7) для болтов для присоединения диафрагмы (12) к корпусу (1 ).

2. Диафрагменный элемент по п.1, отличающийся тем, что Т-образные элементы (2, 3), формирующие каналы для газа/жидкости с корпусом (1), соединены с ним болтами (5) и покрыты материалом, составляющим одно целое с герметизирующим/изолирующим материалом (6) вокруг корпуса (1 ).

3. Диафрагменный элемент по п. 1 , отличающийся тем, что диафрагма (1 2) присоединена к элементу (2) посредством никелированного элемента (10) и к элементу (3) и корпусу (1) посредством крепящих средств (4), являющихся неотъемлемой частью герметизирующего/изолирующего материала (6).