Электролизер для электролиза расплавленных солей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ- СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<н910857 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 280780 (21) 2963107/22-02 р1)м щ з

С 25 С 7/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР. по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070382. Бюллетень ¹9

)$3) УДК б21. 357. 13 (088.8) Дата опубликования описания 07. 03. 82 (72) Авторы изобретения

Ю.Ф.Овсянников,П.Т.Породнов, (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОЛИЗЕР ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА

РАСПЛАВЛЕННЫХ СОЛЕЙ.

Изобретение относится к конструкции аппаратов, предназначенных для электрохимического получения продуктов из расплавленных солей.

Известен электролизер для получения металлов из расплавов солей, содержащий корпус и крышку, через которую в полость корпуса пропущены ка тод и аноды (13.

Недостаток этого электролизера— небольшой срок службы, особенно в случаях, когда во время электролиза выделяются агрессивные газы.

Известен также электролизер, содержащий корпус, крышку, ванну, внутрь которой введены плоские гра" фитовые аноды и металлические катоды (21.

Благодаря тому, что электролиз в этом. аппарате. проводится в ванне, которая выполнена из неметаллического материала, более стойкого в отношении коррозии, чем корпус, срок службы у этого электролизера значительно больше, чем у первого, но в целом все же недостаточно высокий.

В случае выделения хлора и других газов во время электролиза в первую очередь. выходят из строя металличе кие детали крышки, нагреваемые до высоких температур.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является электролизер для электролиза расплавленных солей, включающий корпус с ванной, установленной в корпусе с зазором, крышку и электроды 3).

Соединение крышки с корпусом осу" ществлено в этом электролизере с помощью обычных крепежных деталейболтов с гайками. Такое соединение элементов электролизера является простым и надежным. Однако при дистанционном обслуживании электролизера с помощью манипуляторов, например при работе с токсичными и радиоактивными веществами, закручивание и откручивание болтов и гаек сложно и непроизводительно. Этот электролизер также характеризуется сравнительно небольшим сроком службы. Это связано с тем, что выделяющиеся в процессе электролиза " агрессивные газы попадают в полость между корпусом и ваннрй, в результате чего корпус, нагреваемый до высокой температуры, быстро выходит из строя.

A крышка, хотя и омывается .газами, но благодаря охлаждению служит зна91 0857 чительно дольше. Кроме того, известный электролнзер недостаточно надежен в работе. Это связано с тем, что при появлении сквозных трещин и других дефектов в стенке ванны расплав соли сначала проникает в по- 5 лость между корпусом и.ванной, вследствие чего корпус прогорает, а потом попадает на теплоизолирующие детали печи. В результате этого, вместе с расплавом безвозвратно те- !О ряется ценный продукт, так как извлечение его, например, при его радиоактивных свойствах сопряжено со многими техническими трудностями и поэтому практически нецелесообразно. 15

Цель изобретения — упрощение дистанционного обслуживания, увеличение срока службы и повышение надежности работы электролизера.

Для достижения этой цели электро- 20 лизер для электролиза расплавленных солей, содердащий ванну, установленную в корпусе с зазором, крышку и электроды, снабжен обечайкой, установленной в зазоре между корпусом и ванной и делящей зазор на две сообщающиеся снизу замкнутые полости, при этом полости заполнены жидким наполнителем, а ванна выполнена со штуцером для соединения полости между ванной и обечайкой с источником повышенного или пониженного давления.

В качестве жидкого наполнителя может быть использован электропроводный материал.

На фиг.1 изображен предлагаемый электролизер, общий вид в разрезе; на фиг,.2 — узел соединения крышки с корпусому на фиг.3 — разрез A-A на фиг.1. 40

Электролизер содержит корпус 1 с ванной 2 из графита, верхний торец которой плотно прилегает к охлаждаемой крышке 3. Через крышку 3 в полость ванны 2 герметично пропу- 45 щен катод 4, а анодом служит ванна 2.

Полость 5 между корпусом 1 и ванной 2 заполнена жидким электропроводным наполнителем и сообщена через штуцер 6 с источником сжатого газа (не показан, .

Между корпусом 1 и ванной 2 установлена обечайка 7, верхний конец которой приварен к корпусу 1, а нижний погружен в жидкий наполнитель.

Обечайка 7 вместе с полостями 5 и 8 между корпусом 1 и обечайкой 7, заполненными жидким наполнителем, образуют гидрозатвор.

С наружной стороны корпуса 1 установлен нагреватель 9. К фланцу 10 корпуса 1 приварены грибовидные штыри 11, входящие в байонетные пазы 12, выполненные в крышке 3.

Соединение крышки 3 с корпусом 1 уплотнено прокладкой 13. 65

В качестве жидкого электропроводного наполнителя может быть использован металл или сплав с температурой плавления, меньшей рабочей температуры в электролизере, например свинец. Ванна 2 может быть выполнена из неэлектропроводного материала.

В этом случае внутрь ванны через крышку 3 вводятся аноды.

Электролизер работает следующим образом.

Сначала в ванну 2 загружают исходные продукты и при герметично закрытой крышке 3 (штыри 11 находятся у кромок узкой части пазов 12,фиг.3) включают нагреватель 9. Затем в полость между корпусом 1 и обечайкой 7 через штуцер 6 подают сжатый гаэ, который давит на жидкий наполнитель в наружной части гидрозатвора. При этом ванна 2 поднимается вверх и с силой прижимается к крышке 3 герметйчно изолируя рабочее пространство от других частей электролизера.

После этого на электроды подают рабочее напряжение °

В процессе электролиза на катоде 4 выделяется твердый продукт.

После осаждения заданного количества продукта катод 4 удаляют из электролизера. Затем цикл повторяется.

Перед отсоединением крышки 3 от корпуса 1 давление в полости между корпусом 1 и обечайкой 7 уменьшают до прежнего значения. При этом ванна 2 занимает нижнее положение. Кроме того, можно в полости 8 между корпусом 1 и обечайкой 7 создать разрежение, что приведет к значительному понижению уровня жидкого наполнителя под ванной .2 и облегчению снятия крышки 3 .

В электролизаре могут быть получены не только металлические, но и неметаллические продукты.

Преимуществом предлагаемого электролизера является простота дистанционного обслуживания. Здесь нет необходимости в закручивании-,откручивании болтов и гаек при герметичном соединении ванны с крышкой. Для герметизации рабочего объема в данном случае достаточно крышку посадить на прокладку 13, когда штыри 11 входят в пазы 12, повернуть ее до отказа в угловом направлении (фиг.3) и в штуцер 6 подать сжатый газ. Все эти операции не представляют сложности при дистанционном обслуживании с помощью манипуляторов и их может "выполнять оператор любой квалификации.

Электролизер имеет более высокий срок службы, поскольку его корпус герметично изолирован от агрессивных газов.

В предложенном электролизере имеется возможность регулирования давле910857

Составитель Н.Петров

Техред И.Гайду Корректор A- Ференц

Редактор Л.Алексеенко

Заказ 1052/7 Тираж б87 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий,113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.. Проектная, 4 ния как внутри ванны, так и в полости между ванной и корпусом, в связи, с чем появление сквозных трещин в стенке ванны не приводит к выходу электролита за ее пределы, так как всегда можно подобрать такие величины давлений в полостях 5 и 8, когда исключается попадание жидкостей из одной полости в другую.

В то же время, создавая давление жидкого электропроводного наполнителя несколько большее, чем в объеме ,ванны, можно легко обнаружить сквозной дефект в стенке ванны в результате обычного технологического анализа электролита, поскольку в последнем при этой разности давлений 15 появляется небольшое количество жидкого электропроводного наполнителя.

Все это повышает надежность работы электролизера, исключает работы большой трудоемкости, связанные с 2О устранением последствий аварийного выхода из строя ванны и, кроме того, уменьшает потери ценного продукта.

Изобретение дает также возможность регулирования усилия прижима 2 ванны к крышке в зависимости от изменения условий эксплуатации..

Формула изобретения

1. Электролизер для электролиза расплавленных солей, содержащий ванну, установленную в корпусе с зазором, крышку и электроды, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения обслуживания, увеличения срока службы и надежности его работы, он снабжен обечайкой, установленной в зазоре между корпусом и ванной и делящей зазор на.две сообщающиеся снизу замкнутые полости, при этом полости заполнены жидким наполнителем, а ванна выполнена со штуцером для соединения полости между ванной и обечайкой с источником повышенного или пониженного давления.

2. Электролизер по п. 1. о т л и— ч а ю шийся тем, что в качестве жидкого наполнителя использован электропроводный материал.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 457753, кл. С 25 С 7/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

В 407971, кл. С 25 С 7/00, 1971.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 389165, кл. С 25 С 7/00, 1971 °