Минимальный удельный расход электроэнергии и максимальная производительность электролизера
|
Производительность электролизера растет с плотностью тока, но при этом растет также удельный расход энергии. Таким образом, условия лучшего выхода по энергии и наибольшей производительности не совпадают. Так, например, при анодной плотности тока 0,8 расстоянии между электродами 4 см и высоте анода 100 см удельный расход электроэнергии равен 12,4 квт-ч/кг Mg. При тех же условиях, но при плотности тока 0,45 a/cм2, удельный расход составляет 11,2 квт-ч/кг, т. е. меньше почти на 10%. Производительность электролизера при уменьшении плотности тока с 0,8 до 0,45 снижается на 78%. Очевидно, при дешевой энергии выгоднее работать на высокой плотности тока, которая выбирается исходя из местных условий. Как видно из табл. 126—132 наиболее выгодные показатели получаются при расстоянии между электродами 4 и высоте анода 100 см. При этих условиях увеличение анодной плотности тока от 0,45 до 0,8 a/cм2 существенного влияния на удельный расход энергии не оказывает, а производительность электролизера растет пропорциональна плотности тока. Учитывая изложенное, плотность тока нужно выбирать исходя из допустимой плотности тока в анодах, в анодных контактах и др. При верхнем вводе анодов в электролизер проходная плотность тока в анодах достигает значительных величин. Опытами установлено, что аноды толще 150 мм охлаждаются хуже. При неизменной плотности тока в анодах это способствует перегреву их, что ускоряет окисление анодов у выхода из перекрытия электролизера. Аноды при верхнем вводе не должны быть толще 150—170 мм. Чем толще анод, тем меньше должна быть плотность тока в нем; при толщине анода 170 мм плотность тока в нем не должна превышать 5 a/cм2, а при 150 мм — 6 a/cм2. Такая плотность тока соответствует примерно Dа = 0,5 a/cм2 при высоте анода 100 см и 0,65 а/см2 при высоте 80 CM. Практически удельный расход энергии при увеличении возрастает быстрее, чем указано выше, так как при подсчете напряжения принималась постоянная плотность тока в анодах, что на практике трудно осуществить. При боковом вводе анодов допускается большая анодная плотность тока, так как ток можно подвести к анодам с двух сторон, а аноды могут быть большего сечения. В этом случае отношение плотности тока на аноде к плотности тока в нем более благоприятно. Отсюда следует, что в условиях, когда электролизеры должны работать с повышенной плотностью тока, электролизеры с боковым вводом анодов более подходят. При увеличении высоты анодов отношение плотности тока на электродах к плотности тока в анодах при вводе их сверху становится еще менее благоприятным. Так, например, при одной и той же плотности тока на анодах увеличение их высоты с 80 до 120 см повышает плотность тока в анодах в 1,5 раза (при постоянном максимальном сечении анодов). Соответственно возрастает и падение напряжения в анодах и одновременно ухудшаются условия их работы. При верхнем вводе анодов и оптимальной (с точки зрения удельного расхода энергии) их высоте (100 см) анодная плотность тока не должна превышать 0,5—0,6 a/cм2. У электролизеров с боковым вводом анодов анодная плотность тока может быть несколько повышена. Таким образом, при питании хлористым магнием определяются следующие оптимальные условия электролиза:  При указанных выше условиях выход по току может быть выше 90%, а удельный расход энергии 12—13 квт-ч/кг. При питании электролизеров карналлитом наилучшими будут примерно следующие условия:  Более точный выбор плотности тока должен быть сделан с учетом стоимости энергии. |
