Отсос газов из магниевого электролизера

30.01.2017

На 1 т магния теоретически получается 2,92 т хлора. Фактический выход хлора в анодный газ вследствие частичных потерь несколько ниже и составляет 2,6—2,75 т на 1 г магния Анодный газ содержит некоторое количество хлористого водорода и окислов углерода, а также воздуха, который засасывается через неплотности анодного пространства и хлоропроводов. Средний химический состав анодного газа на выходе из электролизера: 80—85% Cl2, 2—3% HCl, 1—2% CO, 3—4% O2 и 12—15% N2 (в объемных %).
Коллекторы анодного газа присоединены к магистральному хлоропроводу. Хлоропроводы изготовляют из кислотоупорного чугуна или керамиковых труб. Разрежение во всей системе хлоропроводов, включая анодное пространство электролизера, создается хлорными компрессорами, которые отсасывают анодный газ из электролизеров и нагнетают его к месту потребления.
На рис. 150 показан схематический разрез ротационного хлорного компрессора. Он работает по следующему принципу: ротор 1 свободно вращается в эллиптическом корпусе 2, внутри которого находится серная кислота, являющаяся жидкостным поршнем. Ротор состоит из цилиндрической втулки 3 и лопаток 4, расположенных радиально по окружности и образующих между собой камеры. В нижней части каждой камеры, образованной лопатками ротора, имеются отверстия. Во время вращения ротора кислота увлекается лопатками, приходит во вращение к под влиянием центробежной силы отбрасывается к стенкам корпуса.
Отсос газов из магниевого электролизера

Корпус компрессора имеет эллиптическую форму; поэтому кислота, перемещаемая в соответствии с очертаниями внутренней поверхности корпуса, попеременно (по два раза за один обо рот ротора) или удаляется из ротора (точка А) или выталкивается обратно в ротор (точка Б). В первом случае в камерах создается разрежение, и хлор поступает в камеры всасывающего патрубка компрессора. Когда кислота выталкивается обратно в ротор, хлор под давлением выходит через нижние отверстия камер ротора и выходные отверстия в боковой крышке в нагнетательный патрубок компрессора. Часть кислоты увлекается вместе с хлором. Она отделяется в кислотоотделителе, проходит через орошаемый водой холодильник и вновь возвращается в компрессор. Во избежание сильной коррозии материала компрессора концентрация серной кислоты, циркулирующей в системе, не должна быть ниже 93%. Температура кислоты должна быть не выше 30°.
Хлоропроводы, по которым отсасывается хлор из электролизеров, должны быть герметичны, в противном случае в них засасывается значительное количество воздуха, и концентрация хлора в анодном газе снижается При большом подсосе воздуха одновременно увеличивается объем отсасываемых газов, что при водит к повышению расхода энергии на транспортировку газа, а при недостаточной производительности компрессора — к выделению хлора в цех электролиза.
При вводе нового или отремонтированного хлоропровода в работу он должен быть проверен на герметичность. Для этого в нем создается избыточное давление воздуха 150 мм вод. ст. Герметичность хлоропровода считается удовлетворительной, если в течение трех минут давление снижается не более, чем до 100 мм вод. ст.
В хлоропроводе, а также в патрубках, соединяющих катодное и анодное пространство электролизера с соответствующими газопроводами, осаждаются возгоны солей, которые увлекаются газами из электролизера. Отложения солей в трубах создают дополнительное сопротивление, что ухудшает условия отсоса газов. Поэтому все газовые коммуникации необходимо периодически очищать от солей. Для этой цели в патрубках анодного и катодного отсосов предусмотрены лючки, через которые можно при необходимости прочищать трубы.
Основная масса возгона солей, скапливающихся в магистральном хлоропроводе, периодически удаляется скребковым транспортером-очистителем, который монтируется внутри хлоропровода. Соли собираются в бункер, откуда они струей воды удаляются в канализацию. Если в хлоропроводе нет очистителя, то соли удаляются путем промывки водой. В этом случае имеется, как правило, два хлоропровода, из которых один резервный. Такой способ удаления возгона возможен только при условии, если хлоропровод устроен из керамиковых труб, так как металлические трубы быстро разрушаются от действия кислого раствора солей.
Подлежащий промывке хлоропровод отключают и включают в работу резервный. Затем первый хлоропровод заполняют водой, которую спустя некоторое время выпускают в канализацию. После промывки хлоропровод должен быть хорошо просушен; в противном случае в нем быстро налипают соли, а стыки труб разрушаются от действия влажного хлора.
О необходимости чистки хлоропровода судят по наличию перепада разрежения между отдельными участками хлоропровода. Нормальный перепад разрежения зависит от объема отсасываемых газов, диаметра и длины хлоропровода и устанавливается практическим путем.
В хлоропроводах осаждаются наиболее крупные частицы солей. Остальной возгон уносится потоком газа к компрессору. Газообразный хлор содержит также небольшое количество влаги, которая попадает в него засасыванием через неплотности с воздухом. Попадая с хлором в компрессор, соли частично реагируют с серной кислотой с образованием соляной кислоты и сульфатов. От действия кислоты, а также от истирания твердой взвесью солей компрессор сильно изнашивается. Вода разбавляет серную кислоту, что также усиливает коррозию металла, из которого изготовлен компрессор, а также увеличивает расход кислоты.
Поэтому газообразный хлор перед поступлением в компрессор обязательно должен быть очищен от возгона и высушен.
Для улавливания возгона применяют рукавные фильтры; рукава изготовляют из асбестовой или перхлорвиниловой ткани. Сушку хлора производят в осушительных башнях, наполненных кислотоупорными кольцами. Хлор проходит через башни и орошается серной кислотой, которая поглощает воду. Фильтры и осушительные башни включены последовательно по направлению-движения хлора из магистрального хлоропровода к хлорному компрессору. При сухой очистке хлоропроводов содержание воды в хлористом газе незначительно. В этом случае сушка газа серной кислотой нецелесообразна. Небольшое количество влаги почти полностью поглощается гигроскопическими солями возгона, осевшею в фильтрах.
Схема транспортировки и очистки газообразного хлора представлена на рис. 151.
Отсос газов из магниевого электролизера

Для обеспечения нормальных санитарно-гигиенических условий труда разрежение в анодном пространстве электролизера должно быть в пределах 8—10 мм вод. ст.
Воздух, отсасываемый из катодного пространства, также частично загрязнен хлором и хлористым водородом. В катодных газах при нормальном состоянии диафрагм содержится 0,4—0,6 г/м3 Cl2 и 0,2—0,5 г/м3 HCl. Для того, чтобы не выделялся газ из катодной ячейки, из нее, по практическим данным, должно отсасываться 150—250 м3/час воздуха. Катодные газы отсасываются центробежными вентиляторами через газоходы или каналы, присоединенные к катодному пространству электролизера. Отсосанные газы промываются водой или известковым молоком в скрубберах, а затем через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.
На рис. 152 приведена схема автоматического регулирования разрежения в хлоропроводе.
Отсос газов из магниевого электролизера

Величина заданного разрежения перед фильтром 1 устанавливается натяжением пружины задатчика 7, соединенной с мембраной 6. При отклонении разрежения от заданной величины мембрана 6 прогибается и отклоняет струйную трубку 5 от ее среднего положения относительно сопловой насадки 4.
В струйную трубку поступает из маслонапорной установки 8 масло под давлением 5—6 кг/см2. При среднем положении струйной трубки струя выходящего из нее масла равномерно распределяется по приемным отверстиям сопловой насадки. В этом случае в цилиндре сервомотора 3 создается одинаковое давление масла по обеим сторонам поршня и серво-мотор находится в покое. При отклонении струйной трубки 5 давление в обеих полостях цилиндра сервомотора окажется различным; при этом поршень перемещается и через кривошипный механизм изменит положение дроссельной заслонки 2 перед фильтром.