RU2128733C1 - Method of thermal control over electrolyzers and device for its implementation - Google Patents

Method of thermal control over electrolyzers and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2128733C1
RU2128733C1 RU98109761A RU98109761A RU2128733C1 RU 2128733 C1 RU2128733 C1 RU 2128733C1 RU 98109761 A RU98109761 A RU 98109761A RU 98109761 A RU98109761 A RU 98109761A RU 2128733 C1 RU2128733 C1 RU 2128733C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
caissons
temperature
electrolyzers
electrolyte
Prior art date
Application number
RU98109761A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.М. Николаев
В.И. Трифонов
В.В. Агалаков
В.С. Бабин
И.А. Кашкаров
Original Assignee
Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" filed Critical Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат"
Priority to RU98109761A priority Critical patent/RU2128733C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2128733C1 publication Critical patent/RU2128733C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: non-ferrous metallurgy, production of aluminum. SUBSTANCE: method of thermal control over electrolyzers involves heat abstraction from anodes by supply of steam and air mixture under excessive pressure into evaporation cooling system made up of jackets, pressure and circulating collectors, drum-separator and pumps, keeping optimal temperature of electrolyte in electrolyzers manufactured in the form of lined bath divided by one or several partitions into one or several collecting cells and into two or more electrolytic compartments where cathodes and anodes are installed. Separable jackets made in the form of plates or half-tubes are connected to anode heads. Jackets of one anode head are interconnected in series and jackets of anode heads are connected in parallel. Flow governor is placed at inlet to each group of electrolyzers. Temperature is controlled in case of variation from optimal one by control over heat removal. Temperature of steam and air mixture in evaporation cooling system is controlled by maintenance of specified pressure up to 4.0 MPa and optimal temperature of electrolyte is sustained by change of pressure in group of jackets of each electrolyzer. Pressure in jacket is kept less or equal to pressure in pressure collector, pressure in circulating collector is maintained higher or equal to pressure in drum-separator. Control over temperature of electrolyte is carried out by disconnection and/or connection of jackets to pressure and circulating collectors. EFFECT: provision for control over temperature mode of group of electrolyzers in process of operation. 9 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам и устройствам для регулирования температуры электролизеров. The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to methods and devices for controlling the temperature of electrolytic cells.

Известен способ теплового регулирования электролизеров и устройство для его осуществления (кн. Производство магния электролизом. -О.А. Лебедев.-М.: Металлургия. -С. 230), включающий тепловое регулирование температуры электролизера путем изменения интенсивности водяного охлаждения. Для этого предложено устройство для регулирования отвода тепла от электролизеров, включающее футеровку, одну или несколько сборных ячеек, отделенных одной или несколькими перегородками от двух или нескольких электролитических отделений, в которых установлены катоды и аноды, к анодным головкам которых подведена система испарительного охлаждения в виде замкнутого контура. A known method of thermal regulation of electrolytic cells and a device for its implementation (Prince. Production of magnesium by electrolysis. -OA Lebedev.-M .: Metallurgy. -P. 230), including thermal control of the temperature of the electrolyzer by changing the intensity of water cooling. For this purpose, a device is proposed for controlling heat removal from electrolysis cells, including a lining, one or more prefabricated cells separated by one or more partitions from two or more electrolytic compartments, in which cathodes and anodes are installed, to the anode heads of which an evaporative cooling system in the form of a closed contour.

Недостатком такого способа и устройства для теплового регулирования является то, что разработанное в опытно-промышленном масштабе устройство для испарительного охлаждения не позволяет создать условия безопасной работы электролизера из-за контакта воды с шинопроводом и возможности возникновения короткого замыкания. The disadvantage of this method and device for thermal regulation is that a device for evaporative cooling, developed on a pilot scale, does not allow creating conditions for safe operation of the electrolyzer due to water contact with the busbar and the possibility of a short circuit.

Известен способ теплового регулирования и устройство для его осуществления (ст. Результаты испытания модели устройства для охлаждения анодов магниевого электролизера. -//В. Ф. Яловой, А.М. Сизоненко, М.М. Николаев и др. / -Ж. Цветные металлы.- 1991 г, N 6.- С.41-42). Способ заключается в том, что пароводяная смесь поступает в барабан-сепаратор, где пар отделяется от воды, затем вода насосом подается вновь в кессоны. В системе поддерживают избыточное давление 0,5 мПа при температуре воды 158oC. Устройство для отвода тепла от электролизеров выполнено в виде системы испарительного охлаждения, подсоединенного к группе электролизеров. Каждый электролизер выполнен в виде футерованной ванны, разделенной одной или несколькими перегородками на одну и более сборных ячеек и на два и более электролитических отделений, в которых установлены катоды и аноды, к анодным головкам которых подсоединены с двух сторон кессоны, выполненные в виде стальной пластины и полутруб, которые соединены с помощью напорного и обратного коллекторов с барабаном-сепаратором и насосом.There is a method of thermal regulation and a device for its implementation (Art. Results of testing a model of a device for cooling anodes of a magnesium electrolyzer. - // V. F. Yalova, A. M. Sizonenko, M. M. Nikolaev, etc. / -Zh. Tsvetnye Metals. 1991; N 6.- S.41-42). The method consists in the fact that the steam-water mixture enters the drum-separator, where the steam is separated from the water, then the water is pumped back into the caissons. The system maintains an excess pressure of 0.5 MPa at a water temperature of 158 o C. The device for removing heat from the electrolytic cells is made in the form of an evaporative cooling system connected to a group of electrolyzers. Each cell is made in the form of a lined bath, divided by one or several partitions into one or more prefabricated cells and into two or more electrolytic compartments, in which cathodes and anodes are installed, to the anode heads of which caissons are made on both sides, made in the form of a steel plate and half pipes, which are connected using a pressure and return manifolds to a drum separator and a pump.

Недостатками данного способа теплового регулирования и устройства для его осуществления является невозможность регулирования температурного режима электролизеров в ходе самого технологического процесса, низкий срок службы электродов, большие трудозатраты на замену анодных блоков. The disadvantages of this method of thermal regulation and device for its implementation is the impossibility of regulating the temperature of the electrolysers during the process itself, the low life of the electrodes, the high labor costs of replacing the anode blocks.

Задачей данного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а также возможность регулирования температурного режима группы электролизеров в ходе технологического процесса, повышение срока службы электродов и исключение их замены в ходе технологического процесса, что приведет к повышению концентрации хлора и созданию постоянного межэлектродного расстояния. The objective of the invention is to eliminate the above disadvantages, as well as the ability to control the temperature regime of a group of electrolyzers during the process, increasing the life of the electrodes and eliminating their replacement during the process, which will increase the concentration of chlorine and create a constant interelectrode distance.

Данные задачи решаются тем, что в способе теплового регулирования электролизеров, включающем отвод тепла от анодов путем подачи паровоздушной смеси под избыточным давлением в систему испарительного охлаждения, поддержания оптимальной температуры электролита и регулирования температуры при отклонении от оптимальной путем регулирования отвода тепла, новым является то, что температуру паровоздушной смеси в системе испарительного охлаждения регулируют путем поддержания заданного давления, а оптимальную температуру электролита во всей серии электролизеров поддерживают путем изменения давления в группе кессонов каждого электролизера, причем давление в кессоне поддерживают меньшим или равным давлению в напорном коллекторе, а давление в обратном коллекторе поддерживают большим или равным давлению в барабане-сепараторе. These problems are solved by the fact that in the method of thermal regulation of electrolyzers, including the removal of heat from the anodes by supplying a vapor-air mixture under excess pressure to the evaporative cooling system, maintaining the optimum temperature of the electrolyte and controlling the temperature when deviating from the optimal one by regulating heat removal, it is new that the temperature of the vapor-air mixture in the evaporative cooling system is controlled by maintaining a predetermined pressure, and the optimum temperature of the electrolyte in all The first series of electrolytic cells is maintained by changing the pressure in the group of caissons of each electrolytic cell, the pressure in the caisson being kept at less than or equal to the pressure in the pressure head manifold, and the pressure in the return collector is being kept at or greater than the pressure in the separator drum.

Кроме того, регулирование температуры электролита производят отключением и/или подключением кессонов от напорного и обратного коллекторов. In addition, the electrolyte temperature is controlled by disconnecting and / or connecting the caissons from the pressure and return collectors.

Кроме того, отключение и/или подключение кессонов производят на каждой паре кессонов и/или на одном кессоне анодной головки. In addition, disconnecting and / or connecting caissons is performed on each pair of caissons and / or on one caisson of the anode head.

Кроме того, отключение и/или подключение кессонов каждой анодной головки производят поочередно. In addition, the disconnection and / or connection of the caissons of each anode head is performed alternately.

Кроме того, давление в системе поддерживают до 4 мПа. In addition, the pressure in the system is maintained up to 4 MPa.

Регулирование температуры паровоздушной смеси путем поддержания заданного давления до 4 мПа позволит влиять на температуру охлаждения электролита электролизеров за счет поддержания заданного давления, и тем самым регулировать температуру электролита в ходе ведения процесса электролиза. Regulation of the temperature of the vapor-air mixture by maintaining a predetermined pressure of up to 4 MPa will allow influencing the cooling temperature of the electrolyte of electrolyzers by maintaining a predetermined pressure, and thereby regulate the electrolyte temperature during the electrolysis process.

Поддержание оптимальной температуры электролита во всей серии электролизеров путем изменения давления в группе кессонов каждого электролизера за счет поддержания давления в кессоне меньшим или равным давлению в напорном коллекторе, а давление в обратном коллекторе поддерживают большим или равным давлению в барабане-сепараторе позволит регулировать температуру электролита в ходе процесса электролиза и избежать замены анодных блоков и повысить срок их службы. Maintaining the optimum temperature of the electrolyte in the entire series of electrolyzers by changing the pressure in the group of caissons of each electrolyzer by keeping the pressure in the caisson less than or equal to the pressure in the pressure head, and the pressure in the return collector is kept at or greater than the pressure in the drum-separator will allow you to adjust the temperature of the electrolyte electrolysis process and avoid replacing the anode blocks and increase their service life.

Регулирование температуры электролита путем отключения и/или подключения кессонов поочередно каждой анодной головки от напорного и обратного коллекторов дает возможность регулировать температуру электролита в ходе ведения процесса электролиза. Regulation of the temperature of the electrolyte by disconnecting and / or connecting the caissons in turn of each anode head from the pressure and return collectors makes it possible to control the temperature of the electrolyte during the electrolysis process.

Устройство для отвода тепла от серии электролизеров, включающее систему испарительного охлаждения, подсоединенную к группе электролизеров, выполненных в виде футерованной ванны, разделенной одной или несколькими перегородками на одну и более сборную ячейку и на два и более электролитических отделения, в которых установлены катоды и аноды, к анодным головкам которых подсоединены с двух сторон кессоны, выполненные в виде стальной пластины и полутруб, которые соединены с помощью напорного и обратного коллекторов с барабаном-сепаратором и насосом, новым является то, что кессоны каждой группы анодов выполнены съемными, причем кессоны одной анодной головки соединены между собой последовательно, а кессоны каждой пары анодных головок соединены между собой параллельно, на выходе на каждый электролизер установлен регулятор расхода. A device for removing heat from a series of electrolytic cells, including an evaporative cooling system, connected to a group of electrolytic cells made in the form of a lined bath, divided by one or more partitions into one or more collecting cells and into two or more electrolytic compartments in which cathodes and anodes are installed, to the anode heads which are connected on both sides of the caissons, made in the form of a steel plate and half pipes, which are connected by pressure and return manifolds to a drum separator pump, new is that the caissons each group of anodes made detachable, the caissons being one of the anode heads are connected together in series, and each pair of anode caissons heads are interconnected in parallel at the output of each flow regulator is set electrolyzer.

Кроме того, полутрубы к пластине кессона присоединены жестко с одной стороны и размещены перпендикулярно горизонтальной оси пластины, а между ними расположены продольные полутрубы. In addition, half pipes to the caisson plate are rigidly attached on one side and placed perpendicular to the horizontal axis of the plate, and longitudinal half pipes are located between them.

Кроме того, пластина кессона выполнена из биметалла медь-железо. In addition, the caisson plate is made of copper-iron bimetal.

Кроме того, угол соударения пластин биметалла равен 10-15o.In addition, the angle of impact of the bimetal plates is 10-15 o .

Выполнение кессонов съемными позволит быстро заменить их при неисправностях в процессе ведения процесса электролиза и тем самым не допустить отклонений температуры электролита от оптимальной и постоянно регулировать температуру в процессе электролиза. The execution of the caissons removable will allow you to quickly replace them in case of malfunctions in the process of conducting the electrolysis process and thereby prevent the temperature of the electrolyte from deviating from the optimum and constantly adjust the temperature during the electrolysis.

Соединение кессонов одной анодной головки между собой последовательно, а каждой пары кессонов анодных головок параллельно позволит уменьшить тепловые перекосы между панелями и увеличить срок службы анодов. The connection of the caissons of one anode head to each other in series, and each pair of caissons of the anode heads in parallel will reduce thermal distortions between the panels and increase the service life of the anodes.

Установка регулятора расхода на каждом электролизере позволит производить регулирование давления в системе испарительного охлаждения и поддерживать его на заданном уровне и тем самым регулировать температуру электролита в процессе электролиза. The installation of a flow regulator on each electrolyzer will allow for pressure control in the evaporative cooling system and maintain it at a given level and thereby control the temperature of the electrolyte during the electrolysis.

Выполнение кессонов в виде пластины, к которой жестко с одной стороны присоединены полутрубы, размещенные перпендикулярно горизонтальной оси пластины, а между ними размещены продольные полутрубы, позволит интенсифицировать процесс отвода тепла от анодных головок, повысить срок их службы. The execution of caissons in the form of a plate, to which half pipes are placed rigidly on one side, placed perpendicular to the horizontal axis of the plate, and longitudinal half pipes placed between them, will intensify the process of heat removal from the anode heads and increase their service life.

Выполнение пластин из биметалла медь-железо с углом соударения, равным 10-15o, позволит улучшить отвод тепла от анодных головок и тем самым повысить срок их службы.The implementation of the plates of bimetal copper-iron with a collision angle equal to 10-15 o will improve heat dissipation from the anode heads and thereby increase their service life.

Заявленная группа изобретений соответствует требованию единства изобретения, поскольку группа разнообъектных изобретений образует единый изобретательский замысел, так как один из заявленных объектов - способ теплового регулирования электролизеров, а другой объект группы устройство для осуществления способа теплового регулирования электролизеров. The claimed group of inventions meets the requirement of unity of invention, since the group of diverse inventions forms a single inventive concept, since one of the claimed objects is a method of thermal regulation of electrolyzers, and the other object of the group is a device for implementing the method of thermal regulation of electrolyzers.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной группы изобретений как для объекта - способа, так и для другого объекта - устройства, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналоги как для способа, так и для устройства заявленной группы, характеризующиеся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам как способа, так и устройства заявленной группы изобретений. Определение из перечня выявленных аналогов- прототипа как для способа, так и для устройства - как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволит выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков для каждого из заявленных объектов группы, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, каждый из объектов группы изобретений соответствует условию "новизна". The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed group of inventions for both an object - a method and another object - a device, allowed to establish that the applicant did not find analogues as for the method, and for the device of the claimed group, characterized by features identical (identical) to all the essential features of both the method and the device of the claimed group of inventions. The determination from the list of identified analogs of the prototype for both the method and the device as the closest analogue in terms of the totality of features will make it possible to identify the set of distinguishing features essential for the applicant's technical result for each of the claimed group objects set forth in the claims. Therefore, each of the objects of the group of inventions meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия каждого объекта заявленной группы изобретений условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявить признаки, совпадающие с отличительными от выбранного прототипа признаками для каждого объекта заявленной группы изобретений. Результаты поиска показали, что каждый объект заявленной группы изобретений не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками каждого из объектов заявленной группы изобретений преобразований на достижение технического результата. Следовательно, каждый из объектов заявленной группы изобретений соответствует условию "изобретательский уровень". To verify the compliance of each object of the claimed group of inventions with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of each object of the claimed group of inventions. The search results showed that each object of the claimed group of inventions does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of each of the objects of the claimed group of inventions on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art. Therefore, each of the objects of the claimed group of inventions meets the condition of "inventive step".

На фиг. 1 и 2 показано устройство для отвода тепла от серии электролизеров, причем на фигуре 1 показана серия электролизеров для получения магния и хлора, а на фиг. 2 - единичный электролизер. На фиг. 3 - схема теплового регулирования электролизера. Устройство включает футерованную ванну 1, разделенную перегородкой 2 на сборную ячейку 3 и электролитическое отделение 4, в котором размещены катоды 5 и аноды 6, соединенные с шинопроводом 7. Над перекрытием 8 выступающая часть анодов - анодная головка 9 с двух сторон снабжена съемными кессонами 10, выполненными в виде пластины 11 из биметалла железо-медь под углом соприкосновения 10-15 градусов, к которой с одной стороны жестко приварены перпендикулярно горизонтальной оси пластины полутрубы 12 и между ними продольные 13 полутрубы, кессоны соединены между собой трубопроводом 14 последовательно, и каждая пара кессонов анодных головок 9 соединена параллельно трубопроводом 15 с другой парой кессонов, к электролизерам подведены напорный 16 и обратный 17 коллекторы, соединенные с барабаном-сепаратором 18 через насосы 19. На каждом электролизере установлен регулятор расхода 20. In FIG. 1 and 2 show a device for removing heat from a series of electrolysis cells, with FIG. 1 showing a series of electrolysis cells for producing magnesium and chlorine, and FIG. 2 - single cell. In FIG. 3 - scheme of thermal regulation of the electrolyzer. The device includes a lined bath 1, divided by a partition 2 into a collection cell 3 and an electrolytic compartment 4, in which cathodes 5 and anodes 6 are connected to the busbar 7. Above the overlap 8, the protruding part of the anodes - the anode head 9 is equipped on two sides with removable caissons 10, made in the form of a plate 11 of iron-copper bimetal at a contact angle of 10-15 degrees, to which on one side are rigidly welded perpendicular to the horizontal axis of the plate of the half pipe 12 and between them longitudinal 13 half pipes, the caissons are connected between a line 14 in series, and each pair of heads 9 caissons anode conduit 15 is connected in parallel with another pair of caissons, to electrolysis 16 pressure summed and return manifolds 17 connected to the particle separator drum 18 via a pump 19. At every electrolysis flow controller 20 is installed.

Монтаж устройства для отвода тепла от серии электролизеров производят следующим образом. Installation of a device for removing heat from a series of electrolyzers is as follows.

В футерованную ванну 1 устанавливают перегородку 2, в боковых стенках футеровки 1 закрепляют катоды 5, в перекрытие устанавливают аноды 6, которые размещают в электролитическом отделении 4. К выступающей части анодов (анодным головкам) 9 вплотную с двух сторон присоединяют с помощью шпилек кессоны 10, которые предварительно изготавливают следующим образом. Кессоны выполнены из пластины 11, которая представляет собой биметалл медь-железо, причем медной стороной соприкасается с поверхностью анодной головки (графита). Для предотвращения появления поверхностных дефектов на медной пластине из-за ее жесткого столкновения с поверхностью опоры в процессе сварки необходимо использовать опору в виде "подушки" из песка толщиной не менее 100 мм. При этом между "подушкой" и медной пластиной необходимо установить прокладку из мягкого материала, например бумаги, сложенной в несколько слоев, зазор между свариваемыми пластинами 5 мм, угол соударения пластин 10-15 o. Скорость точки контакта соударяющихся пластин 2500 м/сек. С внешней стороны пластины 11 (к железной части биметалла) приварены две полутрубы - перпендикулярно горизонтальной оси пластины полутрубы 12 и между ними размещены продольные 13 полутрубы. Кессоны соединены трубопроводом 14 между собой параллельно, и трубопроводом 15 каждая пара кессонов соединена последовательно.In the lined bath 1, a partition 2 is installed, cathodes 5 are fixed in the side walls of the lining 1, anodes 6 are installed in the overlap, which are placed in the electrolytic compartment 4. To the protruding part of the anodes (anode heads) 9, caissons 10 are connected right from both sides using studs, which are prefabricated as follows. The caissons are made of a plate 11, which is a copper-iron bimetal, with the copper side in contact with the surface of the anode head (graphite). To prevent the appearance of surface defects on the copper plate due to its hard collision with the surface of the support during the welding process, it is necessary to use the support in the form of a "pillow" of sand with a thickness of at least 100 mm. In this case, between the "pillow" and the copper plate, it is necessary to install a gasket of soft material, for example paper folded in several layers, the gap between the plates to be welded is 5 mm, the angle of impact of the plates is 10-15 o . The contact point velocity of the colliding plates is 2500 m / s. From the outside of the plate 11 (to the iron part of the bimetal) two half pipes are welded - perpendicular to the horizontal axis of the plate of the half pipe 12 and longitudinal 13 half pipes are placed between them. The caissons are connected in parallel by a pipe 14, and by a pipe 15 each pair of caissons is connected in series.

Пример осуществления способа теплового регулирования электролизеров и работы устройства для его осуществления. An example of the method of thermal regulation of electrolyzers and the operation of the device for its implementation.

В сборную ячейку 3 заливают расплавленный электролит при температуре 675oC состава MgCl2 - 10%, NaCI - 31%, CaCl2 - 1,5%, KCI - остальное. Электролит циркулирует через переточные окна перегородки 2 в электролитические отделения 4, где под воздействием силы тока 5-18 кА, подаваемого с шинопровода 7 на катоды 5 и аноды 6, электролит разлагается на магний и хлор. В установленные над перекрытием 8 на анодных головках 9 кессоны 10 по полутрубам 12, расположенных перпендикулярно горизонтальной оси пластины 11, и по продольным 13 полутрубам подается пароводяная смесь под давлением 0,6 МПа через напорный коллектор 16 и регулируемая клапаном 20 типа КРЗ. Клапан управляется сигналом СУ 1, который установлен на изменение температуры электролита. При отклонении температуры электролита в ту или другую сторону от заданной клапан соответственно приоткроется или прикроется, что вызовет повышение или понижение давления в кессонах, изменится количество отводимого тепла. Через системы соединения кессонов (трубопроводы 14 и 15) пароводяная смесь через отводящий коллектор 17 отводится в барабан-сепаратор 18. В барабане-сепараторе происходит разделение пароводяной смеси на пар и воду. Давление в барабане-сепараторе 0,5 МПа. В водяной объем барабана-сепаратора подается питательная химочищенная деарированная вода по питательным трубопроводам от насосов 19 типа ЦНСГ-38-110 и пароводяная смесь от кессонов, нагнетаемая циркуляционными насосами типа НКУ-250075.A molten electrolyte is poured into the collection cell 3 at a temperature of 675 ° C with the composition MgCl 2 - 10%, NaCI - 31%, CaCl 2 - 1.5%, KCI - the rest. The electrolyte circulates through the transfer windows of the partition 2 to the electrolytic compartments 4, where under the influence of a current of 5-18 kA supplied from the busbar 7 to the cathodes 5 and anodes 6, the electrolyte decomposes into magnesium and chlorine. In the caissons 10 installed above the overlap 8 on the anode heads 9, half-tubes 12 are arranged perpendicular to the horizontal axis of the plate 11, and a steam-water mixture is supplied through a pressure of 0.6 MPa through a pressure collector 16 and regulated by a valve 20 of type KRZ along the longitudinal 13 half-pipes. The valve is controlled by the signal SU 1, which is set to change the temperature of the electrolyte. If the temperature of the electrolyte deviates in one direction or another from the set valve, it will slightly open or close, which will cause an increase or decrease in pressure in the caissons, and the amount of heat removed will change. Through the caisson connection systems (pipelines 14 and 15), the steam-water mixture is discharged through the discharge manifold 17 into the drum-separator 18. In the drum-separator, the steam-water mixture is divided into steam and water. The pressure in the drum separator is 0.5 MPa. Chemically purified dearied water is fed into the water volume of the separator drum through feed pipelines from TsNSG-38-110 pumps 19 and a steam-water mixture from caissons pumped by NKU-250075 type circulation pumps.

Паропроизводительность установки 600 кг/час, расход питьевой воды 630 кг/хч. The steam capacity of the installation is 600 kg / h, the consumption of drinking water is 630 kg / hh.

Для теплового регулирования серии электролизеров используют непрерывное измерение температуры электролита, температуры воды в баке-сепараторе и кессонах, температуры анодных головок, давления пара в баке-сепараторе, напряжения на электролизерах, количество подпиточной воды и количество теплоносителя. For thermal regulation of a series of electrolyzers, continuous measurement of the temperature of the electrolyte, the temperature of the water in the separator tank and caissons, the temperature of the anode heads, the vapor pressure in the separator tank, the voltage on the electrolysers, the amount of make-up water and the amount of coolant are used.

При постоянном давлении в баке-сепараторе определяют динамику изменения температуры электролита при проведении технологических операций: заливки хлорида магния, откачки шламо-электролитной смеси, заливки соли, изменении количества газов санитарно-технического отсоса, отключении анодов и подключении шунтов. Замеры производят, исключив взаимное влияние разных факторов на тепловой режим электролизеров. Исключив влияние технологических факторов на тепловой режим электролизера, определяют динамику изменения температуры электролита при изменении давления в баке-сепараторе на 0,05-1 МПа в ту или другую сторону от номинала. При выполнении замеров фиксируется температура окружающего воздуха. На основании анализа полученных данных определяют инерционность системы, величину возмущений при технологическом обслуживании, налаживают систему автоматического регулирования: температура электролита - давление в баке-сепараторе. Измеряют количество генерируемого товарного теплоносителя и его давление с помощью штатных приборов системы испарительного охлаждения, по их показаниям рассчитывают температуру теплоносителя и количество отводимого тепла. At constant pressure in the separator tank, the dynamics of the change in the temperature of the electrolyte during technological operations is determined: pouring magnesium chloride, pumping out the sludge-electrolyte mixture, pouring salt, changing the amount of gas of the sanitary suction, disconnecting the anodes and connecting the shunts. Measurements are made, excluding the mutual influence of various factors on the thermal regime of electrolyzers. Having excluded the influence of technological factors on the thermal regime of the electrolyzer, the dynamics of the change in the temperature of the electrolyte when the pressure in the separator tank changes by 0.05-1 MPa in one direction or another from the nominal value is determined. When taking measurements, the ambient temperature is recorded. Based on the analysis of the data obtained, the inertia of the system is determined, the magnitude of the perturbations during technological maintenance is established, an automatic control system is established: the electrolyte temperature - pressure in the separator tank. Measure the amount of generated commodity coolant and its pressure using standard devices of the evaporative cooling system, according to their readings, calculate the temperature of the coolant and the amount of heat removed.

На выходе из кессонов пароводяная смесь проходит через регулирующий клапан КР2, который поддерживает давление в отводящем коллекторе выше, чем давление в барабане-сепараторе, что необходимо для движения пароводяной смеси от электролизера к барабану-сепаратору. Температуру теплоносителя в кессонах при работе системы испарительного охлаждения определяют температурой насыщения пара или кипения воды при определенном давлении, и она равна 158oC.At the outlet of the caissons, the steam-water mixture passes through the control valve КР2, which keeps the pressure in the outlet manifold higher than the pressure in the drum-separator, which is necessary for the movement of the steam-water mixture from the electrolyzer to the drum-separator. The temperature of the coolant in the caissons during operation of the evaporative cooling system is determined by the temperature of saturation of steam or boiling water at a certain pressure, and it is equal to 158 o C.

Claims (9)

1. Способ теплового регулирования электролизеров, включающий отвод тепла от анодов путем подачи паровоздушной смеси под избыточным давлением в систему испарительного охлаждения, поддержания оптимальной температуры электролита и регулирования температуры при отклонении от оптимальной путем регулирования отвода тепла, отличающийся тем, что температуру паровоздушной смеси в системе испарительного охлаждения регулируют путем поддержания заданного давления, а оптимальную температуру электролита во всей серии электролизеров поддерживают путем изменения давления в группе кессонов каждого электролизера, причем давление в кессоне поддерживают меньшим и равным давлению в напорном коллекторе, давление в обратном коллекторе поддерживают большим или равным давлению в барабане-сепараторе. 1. The method of thermal regulation of electrolytic cells, including the removal of heat from the anodes by supplying an air-vapor mixture under excess pressure to the evaporative cooling system, maintaining the optimum temperature of the electrolyte and controlling the temperature when deviating from the optimal one by regulating heat removal, characterized in that the temperature of the vapor-air mixture in the evaporative system cooling is regulated by maintaining a given pressure, and maintaining the optimum temperature of the electrolyte in the entire series of electrolyzers they are adjusted by changing the pressure in the group of caissons of each electrolyzer, moreover, the pressure in the caisson is kept lower and equal to the pressure in the pressure head manifold, the pressure in the return manifold is maintained greater than or equal to the pressure in the separator drum. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что регулирование температуры электролита производят отключением и/или подключением кессонов от напорного и обратного коллекторов. 2. The method according to claim 1, characterized in that the regulation of the temperature of the electrolyte is done by disconnecting and / or connecting the caissons from the pressure and return collectors. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что отключение и/или подключение кессонов производят на каждой паре кессонов и/или на одном кессоне анодной головки. 3. The method according to claim 2, characterized in that the disconnection and / or connection of the caissons is performed on each pair of caissons and / or on one caisson of the anode head. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что отключение и/или подключение кессонов каждой анодной головки производят поочередно. 4. The method according to claim 2, characterized in that the disconnection and / or connection of the caissons of each anode head is performed alternately. 5. Способ по п.2, отличающийся тем, что давление в системе поддерживают до 4 мПа. 5. The method according to claim 2, characterized in that the pressure in the system is maintained up to 4 MPa. 6. Устройство для отвода тепла от электролизеров, включающее систему испарительного охлаждения, подсоединенную к группе электролизеров, выполненных в виде футерованной ванны, разделенной одной или несколькими перегородками на одну или несколько сборных ячеек и на два или несколько электролитических отделений, в которых установлены катоды и аноды, к анодным головкам которых подсоединены с двух сторон кессоны, выполненные в виде стальной пластины и полутруб, которые соединены с помощью напорного и обратного коллекторов с барабаном-сепаратором и насосом, отличающееся тем, что кессоны каждой группы анодов выполнены съемными, причем кессоны одной анодной головки соединены между собой последовательно, а кессоны анодных головок соединены между собой параллельно, на входе на каждую группу электролизеров установлен регулятор расхода. 6. A device for removing heat from electrolytic cells, including an evaporative cooling system, connected to a group of electrolytic cells made in the form of a lined bath, divided by one or more partitions into one or more prefabricated cells and into two or more electrolytic compartments in which cathodes and anodes are installed , to the anode heads of which caissons are made on both sides, made in the form of a steel plate and half pipes, which are connected by means of pressure and return manifolds to a drum-separator ator and pump, characterized in that the caissons of each group of anodes are removable, and the caissons of one anode head are interconnected in series, and the caissons of the anode heads are interconnected in parallel, at the entrance to each group of electrolyzers, a flow regulator is installed. 7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что полутрубы к пластине кессона жестко присоединены с одной стороны и размещены перпендикулярно горизонтальной оси пластины, а между ними расположены продольные полутрубы. 7. The device according to claim 6, characterized in that the half pipes to the caisson plate are rigidly attached on one side and placed perpendicular to the horizontal axis of the plate, and longitudinal half pipes are located between them. 8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что пластины выполнены из биметалла медь-железо. 8. The device according to claim 6, characterized in that the plates are made of bimetal copper-iron. 9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что угол содержания пластин биметалла равен 10 - 15o.9. The device according to claim 8, characterized in that the angle of the content of the bimetal plates is 10 - 15 o .
RU98109761A 1998-05-22 1998-05-22 Method of thermal control over electrolyzers and device for its implementation RU2128733C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98109761A RU2128733C1 (en) 1998-05-22 1998-05-22 Method of thermal control over electrolyzers and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98109761A RU2128733C1 (en) 1998-05-22 1998-05-22 Method of thermal control over electrolyzers and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2128733C1 true RU2128733C1 (en) 1999-04-10

Family

ID=20206340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98109761A RU2128733C1 (en) 1998-05-22 1998-05-22 Method of thermal control over electrolyzers and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2128733C1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002039043A1 (en) * 2000-11-13 2002-05-16 Elkem Asa Method for controlling the temperature of components in high temperature reactors
WO2006088375A1 (en) * 2005-02-16 2006-08-24 Norsk Hydro Asa Method and means for control of heat balance
RU2476625C1 (en) * 2011-07-26 2013-02-27 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method for obtaining magnesium and chlorine with electrolysis of molten salts, and process scheme for its implementation
RU2479675C1 (en) * 2011-09-19 2013-04-20 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method for thermal control of electrolysis cells for producing magnesium and chlorine and apparatus for realising said method
RU2562562C2 (en) * 2014-01-09 2015-09-10 Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Device for control over electrolytic production of magnesium and chlorine
RU2653960C1 (en) * 2017-05-03 2018-05-15 Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of thermal regulation of electrolyzers for production of magnesium and chlorine
NO345057B1 (en) * 2005-02-16 2020-09-07 Norsk Hydro As Method and device for heat recovery

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Яловой В.Ф. и др. Результаты испытания модели устройства для охлаждения анодов магниевого электролизера, ж.Цветные металлы. - М.: Металлургия, 1991, N 6, с. 41 - 42. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002039043A1 (en) * 2000-11-13 2002-05-16 Elkem Asa Method for controlling the temperature of components in high temperature reactors
WO2006088375A1 (en) * 2005-02-16 2006-08-24 Norsk Hydro Asa Method and means for control of heat balance
AU2006214865B2 (en) * 2005-02-16 2010-11-18 Norsk Hydro Asa Method and means for control of heat balance
NO345057B1 (en) * 2005-02-16 2020-09-07 Norsk Hydro As Method and device for heat recovery
RU2476625C1 (en) * 2011-07-26 2013-02-27 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method for obtaining magnesium and chlorine with electrolysis of molten salts, and process scheme for its implementation
RU2479675C1 (en) * 2011-09-19 2013-04-20 Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method for thermal control of electrolysis cells for producing magnesium and chlorine and apparatus for realising said method
RU2562562C2 (en) * 2014-01-09 2015-09-10 Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Device for control over electrolytic production of magnesium and chlorine
RU2653960C1 (en) * 2017-05-03 2018-05-15 Публичное Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" Method of thermal regulation of electrolyzers for production of magnesium and chlorine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2128733C1 (en) Method of thermal control over electrolyzers and device for its implementation
US4222841A (en) Hall cell
CN101052750A (en) Inner cooling for electrolyzation melted pond
US4125443A (en) Electrolytic production of fluorine
US3219563A (en) Multi-electrolytic cell comprising a plurality of diaphragm-free unit cells and the use of same for preparing alkali metal chlorates
US5855757A (en) Method and apparatus for electrolysing light metals
CN109415823A (en) The method of operation of alkali metal hydroxide manufacturing device and alkali metal hydroxide manufacturing device
US4052287A (en) Electrolytic system and novel electrolytic cells and reactor therefor
RU2476625C1 (en) Method for obtaining magnesium and chlorine with electrolysis of molten salts, and process scheme for its implementation
US2468022A (en) Electrolytic apparatus for producing magnesium
JP2009019250A (en) Method and apparatus for producing metal
RU2479675C1 (en) Method for thermal control of electrolysis cells for producing magnesium and chlorine and apparatus for realising said method
RU2653960C1 (en) Method of thermal regulation of electrolyzers for production of magnesium and chlorine
US4130468A (en) Method of operation of an electrolysis cell with vertical anodes and cathodes
Wallden et al. Electrolytic copper refining at high current densities
CN103118989A (en) Electrolysis device and heat-pump-type water heater provided with same
US3507768A (en) Electrolytic cell
US2432431A (en) Cell for the electrolysis of magnesium chloride fusions
CA1180681A (en) Guide baffles upstream of electrode channels to provide uniform flow
JPS6034919B2 (en) Evaporative seawater desalination equipment
WO1997028295A1 (en) Method and apparatus for electrolysing light metals
US3627652A (en) Method of operating mercury cathode electrolytic cell plant
US3759814A (en) Electrolytic apparatus for producing hydrated iron oxide
Wallevik et al. Magnesium electrolysis—a monopolar viewpoint
JPH0211676B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130523