Электролизная установка высокого давления



Электролизная установка высокого давления
Электролизная установка высокого давления
C25B1/12 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2660902:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" (RU)

Изобретение относится к устройствам для получения водорода и кислорода электролизом воды и может быть использовано для получения водорода и кислорода высокого давления. Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик электролизной установки высокого давления, заключающееся в снижении расхода электроэнергии, увеличении ресурса работы и, как следствие, уменьшении стоимости водорода и кислорода. Технический результат достигается тем, внутренняя полость жесткого корпуса через штуцер и жидкостной насос высокого давления с датчиком давления соединена с емкостью для жидкости противодавления, кожух электролизных ячеек выполнен герметичным с выходами коммуникаций для подвода электролита, электропитания, отвода продуктов электролиза и сигналов от датчиков электролизера, контуры циркуляции электролита расположены вне жесткого корпуса и содержат газоотделители водорода и кислорода, сепаратор электролита, охладитель электролита с контуром циркуляции хладагента, щелочной насос высокого давления, краны-регуляторы и датчики уровня и давления и температуры, причем газоотделители водорода и кислорода соединены с сепаратором электролита через дроссельные краны-регуляторы, а сепаратор электролита снабжен кранами газовой продувки и соединен с емкостью с питательной водой через водяной насос, датчики, краны-регуляторы и насосы соединены с блоком управления электрокабелями. 1 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к устройствам для получения водорода и кислорода электролизом воды и может быть использовано для получения водорода и кислорода высокого давления.

Уровень техники

Известны электролизеры для разложения воды на водород и кислород (например, патент РФ №2456378). Одним из недостатков таких электролизеров является то, что циркуляция электролита осуществляется внутри жесткого корпуса, что затрудняет эксплуатацию таких электролизеров из-за сложностей при контроле качества электролита и при ремонтных работах.

В патенте РФ №2258099 (опубл. 10.08.2005, бюллетень «Изобретения. Полезные модели» №22), принятым за прототип, электролизер высокого давления содержит жесткий корпус, блок электролизных ячеек в кожухе, контуры циркуляции электролита, газоотделители, емкость с питательной водой, охладители электролита. Анолит и католит циркулируют внутри жесткого корпуса независимо друг от друга, и в католит, и в анолит добавляют питательную воду. Эти два фактора приводят к тому, что существенно меняется состав как анолита, так и католита, что приводит к увеличению расхода электроэнергии за счет роста напряжения и уменьшению ресурса работы диафрагм, катодов и анодов за счет отклонения состава электролита от расчетного значения. Следовательно, недостатками прототипа являются увеличенный расход электроэнергии и сниженный ресурс работы диафрагмы, анодов и катодов, что в совокупности приводит к удорожанию целевых продуктов: водорода и кислорода.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик электролизной установки высокого давления, заключающееся в снижении расхода электроэнергии, увеличении ресурса работы и, как следствие, уменьшении стоимости водорода и кислорода.

Технический результат достигается тем, что предложена электролизная установка высокого давления, в которой внутренняя полость жесткого корпуса 1б через штуцер 1ж и жидкостной насос высокого давления 11 с датчиком давления 16 соединена с емкостью для жидкости противодавления 8, кожух блока электролизных ячеек 1а выполнен герметичным с выходами коммуникаций для подвода электролита 1г, электропитания 1е, отвода продуктов электролиза 1д и сигналов от датчиков электролизера 18, контуры циркуляции электролита расположены вне жесткого корпуса 1б и содержат газоотделители водорода 2 и кислорода 3, сепаратор электролита 4, охладитель электролита 6 с контуром циркуляции хладагента 7, щелочной насос высокого давления 12, краны-регуляторы 13 и датчики уровня и давления 15 и температуры 17, причем газоотделители водорода 2 и кислорода 3 соединены с сепаратором электролита 4 через дроссельные краны-регуляторы 13, а сепаратор электролита 4 снабжен кранами газовой продувки 14 и соединен с емкостью с питательной водой 5 через водяной насос 10, датчики 15, 16, 17 и 18, краны-регуляторы 13 и 14 и насосы 10, 11, 12 и насос контура циркуляции хладоагента 7 соединены с блоком управления 9 электрокабелями 19 и 20.

Краткое описание графических материалов

Признаки и сущность заявленного изобретения поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом фигурой, где показано следующее.

На фигуре приведена блок-схема заявленной электролизной установки высокого давления, где:

1 - электролизер, содержащий:

1а - блок электролизных ячеек в герметичном кожухе,

1б - жесткий корпус;

1ж - штуцер подвода жидкости противодавления;

1в - фланцы с коммуникациями:

1г - подводящими электролит,

1д - отводящими продукты электролиза,

1е - подводящими электропитание и отводящими сигналы от датчиков электролизера;

2 - газоотделитель водорода;

3 - газоотделитель кислорода;

4 - сепаратор электролита;

5 - емкость с питательной водой;

6 - охладитель электролита;

7 - контур циркуляции хладагента;

8 - емкость с жидкостью противодавления;

9 - блок управления;

10 - водяной насос;

11 - жидкостной насос высокого давления;

12 - щелочной насос высокого давления;

13 - краны-регуляторы;

14 - краны газовой продувки;

15 - датчики уровня и давления;

16 - датчик давления;

17- датчик температуры и давления;

18 - датчики электролизера;

19 - электрокабель датчиков;

20 - электрокабель системы управления.

Осуществление изобретения

Электролизная установка высокого давления содержит электролизер 1 с блоком электролизных ячеек 1а в герметичном кожухе, заключенный в жесткий корпус 1б со штуцером 1ж подвода жидкости противодавления через жидкостной насос высокого давления 11 из емкости 8. Корпус 1б снабжен фланцами 1в с коммуникациями, подводящими электролит 1г, отводящими продукты электролиза 1д и подводящими электропитание и отводящими сигналы от датчиков электролизера 18. Вне жесткого корпуса электролизера расположены соединенные с ним коммуникациями 1д газоотделители водорода 2 и кислорода 3 с датчиками уровня и давления 15. Газоотделители водорода 2 и кислорода 3 соединены через краны-регуляторы 13 с сепаратором электролита 4, который снабжен кранами газовой продувки 14 и соединен с одной стороны через кран-регулятор 13 и водяной насос 10 с емкостью с питательной деионизированной водой 5, а с другой через теплообменник 6 - с контуром циркуляции хладагента 7, щелочной насос высокого давления 12 и подводящие электролит коммуникации 1г с электролизером 1. Датчики 15, 16, 17 и 18, насосы 10, 11, 12 и насос контура циркуляции 7, краны 13 и 14 соединены электрокабелями 19 и 20 с блоком управления 9.

Заявленная электролизная установка высокого давления работает следующим образом. К заполненному электролитом блоку электролизных ячеек 1а по коммуникациям, подводящим электропитание 1е подается напряжение постоянного тока, величина которого определяется по показаниям датчиков электролизера 18, идет процесс электролиза воды, при котором на анодах выделяется кислород, а на катодах - водород. Образующиеся газы вместе с частью электролита отводятся по коммуникациям 1д в газоотделители водорода 2 и кислорода 3, где происходит отделение газов от электролита. Газы водород и кислород отводятся потребителям, а электролит через краны-регуляторы 13 дросселируется до давления, близкого к атмосферному, в сепаратор электролита 4, где из него выделяются растворенные водород и кислород, удаляемые через краны газовой продувки 14 нейтральным газом, например азотом или аргоном. Количество дросселируемого электролита определяется величиной, необходимой для поддержания заданного уровня электролита в газоотделителях 2 и 3 с помощью датчиков 15, установленных на них. Для компенсации разложившейся в электролизере 1 воды в сепаратор 4 добавляется вода из емкости 5 с помощью насоса 10 через кран-регулятор 13. Из сепаратора 4 электролит, охлажденный в теплообменнике 6 с помощью контура циркуляции хладагента 7 до рабочей температуры, подается насосом 12 в электролизер 1 к блоку электролизных ячеек 1а на электролиз.

Таким образом, в предлагаемом техническом решении за счет организации смешения анодного и катодного потоков электролита с его дегазацией, обеспечивающей длительную безопасную эксплуатацию электролизной установки, происходит улучшение эксплуатационных характеристик электролизной установки высокого давления, заключающееся в снижении расхода электроэнергии, увеличении ресурса работы и, как следствие, уменьшении стоимости водорода и кислорода.

Электролизная установка высокого давления, содержащая жесткий корпус, блок электролизных ячеек в кожухе, контуры циркуляции электролита, газоотделители водорода и кислорода, емкость с питательной водой, охладители электролита, отличающаяся тем, что внутренняя полость жесткого корпуса 1б через штуцер 1ж и жидкостной насос высокого давления 11 с датчиком давления 16 соединена с емкостью для жидкости противодавления 8, кожух блока электролизных ячеек 1а выполнен герметичным с выходами коммуникаций для подвода электролита 1г, электропитания 1е, отвода продуктов электролиза 1д и сигналов от датчиков электролизера 18, контуры циркуляции электролита расположены вне жесткого корпуса 1б и содержат газоотделители водорода 2 и кислорода 3, сепаратор электролита 4, охладитель электролита 6 с контуром циркуляции хладагента 7, щелочной насос высокого давления 12, краны-регуляторы 13 и датчики уровня и давления 15 и температуры 17, причем газоотделители водорода 2 и кислорода 3 соединены с сепаратором электролита 4 через дроссельные краны-регуляторы 13, а сепаратор электролита 4 снабжен кранами газовой продувки 14 и соединен с емкостью с питательной водой 5 через водяной насос 10, датчики 15, 16, 17 и 18, краны-регуляторы 13 и 14 и насосы 10, 11, 12 и насос контура циркуляции хладагента 7 соединены с блоком управления 9 электрокабелями 19 и 20.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для электролиза водно-солевых растворов, содержащему корпус, диафрагменный электрохимический реактор, разделенный мелкопористой диафрагмой на анодную и катодную камеры, снабженному входным и выходными патрубками.

Изобретение относится к катоду для электролиза, содержащему проводящую подложку и слой катализатора на этой подложке, содержащий рутений. При этом в этом слое катализатора при измерении методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии отношение максимальной интенсивности пика рутения 3d 5/2, возникающего между 281,4 эВ и 282,4 эВ, к максимальной интенсивности пика рутения 3d 5/2, возникающего между 280,0 эВ и 281,0 эВ, составляет 0,45 или более.

Изобретение относится к способу получения порошков гексаборидов стронция и бария, включающему электролиз солевого расплава, содержащего смесь соли получаемого гексаборида с борсодержащим компонентом.
Изобретение относится к нерастворимому аноду электролизеров для получения сплавов металлов в порошкообразном виде. Рабочая часть анода состоит из диэлектрической подложки с активным слоем, содержащим спеченную смесь оксида рутения и оксидного стекла в объемном соотношении от 4/1 до 2/1.

Изобретение может быть использовано в атомной, химической промышленности, теплоэнергетике и металлургии. Электролизер для синтеза окисленного графита содержит корпус 1, разделенный на анодную и катодную секции, разделённые фторопластовой решеткой 7.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения моногидрата гидроксида лития высокой чистоты из природных литийсодержащих рассолов включает получение первичного литиевого концентрата - раствора хлорида лития путем сорбционного обогащения рассолов по литию.

Группа изобретений может быть использована для нейтрализации закисления обрабатываемых природных вод – пресных, морских, океанических. Способы регулирования закисления воды включают приведение по меньшей мере одного меланинового материала в контакт с водой и катализ реакции между водой, СО2 и/или бикарбонатом, в результате чего образуется глюкоза и повышается рН обрабатываемой воды.

Изобретение относится к электрохимии и водоподготовке. Для обогащения тяжелой воды щелочную воду 7 и исходную воду 10 смешивают в циркуляционном резервуаре 5 с образованием электролита 16.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении эффективных люминофоров для элементов нано-оптоэлектроники и источников света в видимом диапазоне.

Изобретение относится к способу получения наноразмерных частиц золота в водной среде, включающему помещение в дистиллированную воду, находящуюся в емкости, двух электродов, один из которых выполнен из золота, пропускание между электродами стабилизированного постоянного электрического тока, отличающемуся тем, что в качестве второго электрода используют золотую пластину, электроды между собой разделяют микропористой мембраной, при этом процесс электролитического разложения проводят в присутствии катализатора, роль которого выполняет смесь цитратного раствора С6Н8O7 и аммиачного раствора NH3, при молярном соотношении смеси-катализатора к общему объему дистиллированной воды 1:100.

Изобретение относится к электролитическому способу получения наноразмерных порошков интерметаллидов лантана с кобальтом, включающему синтез интерметаллидов лантана с кобальтом из расплавленных сред в атмосфере очищенного и осушенного аргона при температуре 700°С. Способ характеризуется тем, что синтез проводят из галогенидного расплава, в качества источника лантана используют безводный хлорид лантана, в качестве источника кобальта - хлорид кобальта, в качестве растворителя - эквимольную смесь хлоридов калия и натрия при следующем соотношении компонентов, мас. %: хлорид лантана 1,0÷4,0; хлорид кобальта 1,0÷5,0; остальное - эквимольная смесь хлоридов калия и натрия, процесс ведут при плотностях тока от 1,0 до 1,6 А/см2 и потенциале электролиза относительно стеклоуглеродного электрода сравнения -2,8 В. Техническим результатом является: получение наноразмерных порошков интерметаллидов лантана с кобальтом; получение целевого продукта в чистом виде за счет хорошей растворимости эквимольного расплава хлорида калия и хлорида натрия в воде. 6 ил., 3 пр.

Изобретение относится к устройствам для получения водорода и кислорода электролизом воды и может быть использовано для получения водорода и кислорода высокого давления. Техническим результатом заявленного изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик электролизной установки высокого давления, заключающееся в снижении расхода электроэнергии, увеличении ресурса работы и, как следствие, уменьшении стоимости водорода и кислорода. Технический результат достигается тем, внутренняя полость жесткого корпуса через штуцер и жидкостной насос высокого давления с датчиком давления соединена с емкостью для жидкости противодавления, кожух электролизных ячеек выполнен герметичным с выходами коммуникаций для подвода электролита, электропитания, отвода продуктов электролиза и сигналов от датчиков электролизера, контуры циркуляции электролита расположены вне жесткого корпуса и содержат газоотделители водорода и кислорода, сепаратор электролита, охладитель электролита с контуром циркуляции хладагента, щелочной насос высокого давления, краны-регуляторы и датчики уровня и давления и температуры, причем газоотделители водорода и кислорода соединены с сепаратором электролита через дроссельные краны-регуляторы, а сепаратор электролита снабжен кранами газовой продувки и соединен с емкостью с питательной водой через водяной насос, датчики, краны-регуляторы и насосы соединены с блоком управления электрокабелями. 1 ил.

Наверх