FI59268B - ELEKTROLYSANORDNING - Google Patents
ELEKTROLYSANORDNING Download PDFInfo
- Publication number
- FI59268B FI59268B FI1808/71A FI180871A FI59268B FI 59268 B FI59268 B FI 59268B FI 1808/71 A FI1808/71 A FI 1808/71A FI 180871 A FI180871 A FI 180871A FI 59268 B FI59268 B FI 59268B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- cells
- cell
- electrodes
- electrode
- inlet
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 37
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 8
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 29
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 25
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M Chlorate Chemical compound [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 7
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 7
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N hypochlorite Chemical compound Cl[O-] WQYVRQLZKVEZGA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- -1 alkali metal chlorates Chemical class 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019093 NaOCl Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002101 lytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 235000012149 noodles Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
E3Sr*l [El (11)KUU»-UTUSJULKAISU γλλ,λE3Sr * l [El (11) MONTH »PUBLICATION γλλ, λ
WA lJ ' ' υΤίΑαΟΝ I NGSSKKIFT 3 7 Z O OWA lJ '' υΤίΑαΟΝ I NGSSKKIFT 3 7 Z O O
Can Patentti nyonn*tty 10 07 1001 Patent srddelat ^ (51) Kv.ik.3/Int.a.3 c 25 B 9/00 SUOMI —FINLAND (11) r*t«mlh*k*mu«-SWttn»6kn«nj 1808/71 (22) HikemtopUvi — AMWminpd** 21+.06.71 (23) AlkupUvt—GIMgh«t*d«g 21+.06.71 (41) Tulkit |ulklMkal — BUvIt offantli| 2γ 12 71Can Patent nyonn * tty 10 07 1001 Patent srddelat ^ (51) Kv.ik.3 / Int.a.3 c 25 B 9/00 FINLAND —FINLAND (11) r * t «mlh * k * mu« -SWttn » 6kn «nj 1808/71 (22) HikemtopUvi - AMWminpd ** 21 + .06.71 (23) AlkupUvt — GIMgh« t * d «g 21 + .06.71 (41) Interpreters | ulklMkal - BUvIt offantli | 2γ 12 71
r—tu. |. nl.lmrlh.IIIMr-tu. |. nl.lmrlh.IIIM
Patent· och ragistarttyralMn ' Anseku utkgd oeh «Ukrift#n pubiicand 31.03.81 (32)(33)(31) ΡχΤ»*·»/ «tuoikeu* —k«|ird prloritet 26.06.70 Kanada(CA) 86626 (71) Chemech Engineering Ltd., 1827 West 5th Avenue, Vancouver, British Columbia, Kanada(CA) (72) Göthe Oscar Westerlund, Vancouver, British Columbia, Kanada(CA) (7I+) Berggren Oy Ab (51+) Elektrolyysilaite - Elektrolysanordning Tämä keksintö koskee elektrolyysilaitetta, joka käsittää diafragmattomia kennoja sovitettuina päittäin riviin, jolloin ken-norivin päissä on pääte-elektrodilevyt positiivisen ja negatiivisen potentiaalin ylläpitämiseksi rivin päissä, ja pääte-elektrodien välissä on useat bipolaariset elektrodit, joista jokaisessa on kahden vierekkäisen kennon välisen seinän muodostava kantale-vy ja siitä vastakkaisille puolille ulkonevat, levymäiset elektro-diosat, jotka ulottuvat vierekkäisiin kennoihin siten, että vierekkäisten bipolaaristen elektrodien ulkonevat levymäiset elektrodi-osat sijaitsevat limittäin suhteellisen pienin välien, mutta koskettamatta toisiaan, niin että bipolaariset elektrodit muodostavat-poikkipinta-alaltaan suhteellisen suuret läpivirtausalat kennojen läpi. Tämän tapainen elektrolyysilaite tunnetaan ennestään esimerkiksi US-patenttijulkaisun 3 441 495 perusteella.Patent · och ragistarttyralMn 'Anseku utkgd oeh «Ukrift # n pubiicand 31.03.81 (32) (33) (31) ΡχΤ» * · »/« Tuoikeu * —k «| ird prloritet 26.06.70 Canada (CA) 86626 (71 ) Chemech Engineering Ltd., 1827 West 5th Avenue, Vancouver, British Columbia, Canada (CA) (72) Göthe Oscar Westerlund, Vancouver, British Columbia, Canada (CA) (7I +) Berggren Oy Ab (51+) Electrolyser - Elektrolysanordning This The invention relates to an electrolytic device comprising non-diaphragm cells arranged end to end in a row, the ends of the cell having end electrode plates to maintain a positive and negative potential at the ends of the row, and a plurality of bipolar electrodes having two adjacent cell-forming cells between the end electrodes. and protruding plate-like electrode portions extending into adjacent cells such that the protruding plate-like electrode portions of adjacent bipolar electrodes overlap relative to each other. at most intervals, but without contacting each other, so that the bipolar electrodes form relatively large flow areas through the cells. An electrolysis device of this type is already known, for example, from U.S. Pat. No. 3,441,495.
Monopolaariset elektrolyysikennot, jotka ovat varustetut metallianodeilla ja metallikatodeilla alkalimetallikloraattien valmistamiseksi alkalimetalliklorideista ovat nykyään erittäin hyvin tunnettuja. Monopolaarikennot tarvitsevat kuitenkin suuren virran-voimakkuuden, eli noin 20000-150000 ampeeria, ja pienen jännitteen, joka tavallisesti on kallis systeemi sekä pääomakustannuksiltaan 2 59268 että tehon käyttökustannuksiltaan ja virran siirto häviöistä johtuenMonopolar electrolytic cells equipped with metal anodes and metal cathodes for the production of alkali metal chlorates from alkali metal chlorides are very well known today. However, monopolar cells require a high current, i.e., about 20,000 to 150,000 amps, and a low voltage, which is usually an expensive system, both in terms of capital cost 2,596,268 and in terms of power operating costs and current transmission due to losses.
Ylläolevien ongelmien ratkaisemiseksi on monopolaarikenno ja sitä käyttävä systeemi optimoitava jännitteen ja virranvoimakkuu-den suhteen, jotta saataisiin pääomakustannuksiltaan sopiva menetelmä suurtuotantoon käytettäväksi.To solve the above problems, the monopolar cell and the system using it must be optimized in terms of voltage and current to obtain a method with a capital cost suitable for large-scale production.
Tarkoituksena on tällä keksinnöllä saada aikaan elektrolyysi-laite, jolla on seuraavat ominaisuudet: tavanomaisten jakokiskolii-täntöjen puuttuminen kennoyksikköjen välillä; suurtuotantoulostulo; sähköinen kennojen välinen kytkentä tapahtuu sarjassa, niin että ryhmällä on käyttöjännite yhtä suuri kuin yksikköjännite kertaa tällaisten moduliyksikköjen lukumäärä; tasasuunnatun teholähteen käyttäminen siten, että se on taloudellisesti optimoitu suunnittelemalla halutun suuruinen jännite; virtasuhde, lattiapinta-alan minimoiminen verrattuna tavanomaisiin saman ulostulon omaaviin yksikköihin; putkituksen ja johdotuksen minimointi ja säädön yksinkertaistaminen; nesteen parantunut kierto, joka johtuu kaasun noususta ja tiheyserosta.It is an object of the present invention to provide an electrolysis device having the following features: the absence of conventional busbar connections between cell units; high production output; the electrical connection between the cells takes place in series so that the array has an operating voltage equal to the unit voltage times the number of such module units; using a rectified power supply so that it is economically optimized by designing a voltage of the desired magnitude; current ratio, minimizing floor space compared to conventional units with the same output; minimizing piping and wiring and simplifying control; improved fluid circulation due to gas rise and density difference.
Yllämainittu aikaisempaan tekniikkaan liittyvä ongelma on tämän keksinnön mukaisesti ratkaistu siten, ja on keksinnölle tun-nusomiasta, että ainakin yhden kennorivin jokaisen kennon tuloauk-ko on tuloputkella yhdistetty reaktioastiaan, joka muodostaa tilan kemiallisia reaktioita varten, ja jokaisen kennon vastapäätä tulo-aukkoa sijaitseva poistoaukko on poistoputkella yhdistetty kokooma-ja kaasur.erotusastiaan elektrolyytin syöttämistä varten, jolloin kokooma- ja kaasunerotusastia on ainakin yhdellä paluujohdolla yhdistetty reaktioastiaan niin, että elektrolyytti voi jatkuvasti virrata reaktioastiasta kennojen läpi kokooma- ja kaasunerotusas-tiaan, joten kennot ovat yhteydessä toisiinsa vain tuloputkien ja poistoputkien sekä mainittujen astioiden kautta.The above-mentioned problem with the prior art has been solved according to the present invention, and it is characterized by the invention that the inlet of each cell of the at least one row of cells is connected by an inlet pipe to a reaction vessel forming a space for chemical reactions, and the outlet opposite each inlet is connected to the collection and gas separation vessel for discharging electrolyte, the collection and gas separation vessel being connected to the reaction vessel by at least one return line so that the electrolyte can continuously flow from the reaction vessel through the cells to the collection and gas separation vessel, so that the cells are connected only to the inlet through said containers.
Keksinnön mukaisessa elektrolyysilaitteessa kenno- tai moduli-yksiköt voivat sijaita lateraalisesti vieri vieressä kunkin yksikön ollessa varustettu kehällä sijaitsevilla sisäänsyöttöelimillä, jotka sallivat elektrolyytin työntyä kennoon ja virrata kennon läpi suunnassa, joka on yhdensuuntainen anodeille ja katodeille, ja se kulkee näiden välistä ja kehällä sijaitsevilla ulostuloelimillä, jotka ottavat elektrolyytin ulos ja lisäksi elektrolyytin kaasumaisten tuotteiden ulosottoelimillä. Eräässä toisessa muunnoksessa moduliyksiköt on sijoitettu vertikaalisesti päällekkäin asetettuun asentoon alimmaisten yksikköjen ollessa varustettu sisäänsyöttö- 3 59268 elimillä, eli esim. kehällä sijaitsevilla sisäänsyöttöelimillä elektrolyytin syöttämiseksi sisään ja ylimmäisen yksikön ollessa varustettu ulostuloelimillä, eli esim. säteettäisillä ulostulo-elimillä elektrolyytin sekä liuenneiden että kaasumaisten elektro-lyyttituotteiden poistamiseksi.In the electrolysis apparatus according to the invention, the cell or module units may be located laterally side by side, each unit being provided with circumferential inlet members allowing the electrolyte to enter the cell and flow through the cell in a direction parallel to the anodes and cathodes. which take out the electrolyte and in addition the electrolyte at the outlet means of the gaseous products. In another variant, the module units are arranged in a vertically superimposed position, the lowest units being provided with inlet members, i.e. e.g. to remove lytic products.
Keksintö selostetaan seuraavassa lähemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on yksinkertaistettu sivupystykuvanto joukosta tämän keksinnön mukaisia moduUyksikköjä, jotka on koottu monimonopolaari-siksi elektrolyysikennoryhmiksi horisontaalisina yksikköinä; kuvio 2 on yksinkertaistettu keskinen vertikaalileikkaus kuvion 1 mukaisesta monimonopolaarisesta elektrolyysikennoryhmästä; kuvio 3 on sivulta nähty pystykuvanto, jota on kierretty 90° ja se esittää anodi- ja katodilevyä kuvion 2 mukaisessa sovellutuksessa; kuvio M on leikkaus, joka on nähty kuvion 3 leikkausviivaa IV-IV pitkin; kuvio 5 on yksinkertaistettu keskinen pitkittäisleikkausku-vanto joukosta tämän keksinnön erään toisen muunnoksen mukaisia mo-duliyksikköjä, jotka on koottu siten, että saadaan syntymään vertikaalisena tornina oleva monimonopolaarinen elektrolyysikennoryhmä; kuvio 6 on yksinkertaistettu sivukuvanto täydellisestä elektro-lyysisysteemistä, jossa käytetään hyväksi monimonopolaarista elektro-lyysikennoryhmää, joka on kuvion 1 mukainen; ja kuvio 7 on yksinkertaistettu poikkileikkauskuvanto, joka on nähty kuvion 6 elektrolyysisysteemin leikkausviivaa VII-VII pitkin.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 is a simplified side elevational view of a plurality of module units according to the present invention assembled into multi-monopolar electrolytic cell arrays as horizontal units; Fig. 2 is a simplified central vertical section of the multi-monopolar electrolytic cell array of Fig. 1; Fig. 3 is a side elevational view rotated 90 ° showing the anode and cathode plates in the embodiment of Fig. 2; Fig. M is a sectional view taken along section line IV-IV in Fig. 3; Fig. 5 is a simplified central longitudinal sectional view of a plurality of module units according to another variation of the present invention assembled to form a multi-monopolar electrolytic cell array as a vertical tower; Fig. 6 is a simplified side view of a complete electrolysis system utilizing the multi-monopolar electrolysis cell array of Fig. 1; and Fig. 7 is a simplified cross-sectional view taken along section line VII-VII of the electrolysis system of Fig. 6.
Jos nyt tarkastellaan kuvioita 1 ja 2, voidaan nähdä, että moniyksikköinen elektrolyysikenno sisältää useita, tässä tapauksessa neljä modulikennoyksikköä 11. Rakenteellisesti kukin modulikenno-yksikkö sisältää sylinterimäisen putken 12, joka on avoin kummastakin päästään 13, ja varustettu samalla linjalla olevilla kehällä sijaitsevilla nesteen sisäänsyöttösuulakkeilla 15 ja nesteen laskusuu-lakkeilla 16. Kehämäinen huuli, joka on aukon 13 vieressä on järjestetty särmikkään ja rengasmaisen laipan 17 yhteyteen, kun taas kehämäinen huuli, joka on aukon lH vieressä, on varustettu rengasmaisella ja särmikkäisellä laipalla 18. Monopolaarinen päätylevy 19, joka tässä tapauksessa on katodipäätylevy on kiinnitetty putkeen 12 sen avoimessa päässä 13 rengasmaisen kiinnityslaipan 20 avulla, jolloin tällä on särmikäs pinta, joka sattuu laipan 17 särmikkääseen pintaan, ja kiinnipitorenkaan 21 avulla, jolloin näitä pidetään yhdessä sopivalla kiristyksellä, ja tällöin on nestetiivis ja sähköä- ί 59268 se.st I ei-johtava tiivisterengas 22 sijoitettu avoimeen piihän 13 pultti- ja mutteriyhdistelmlllä 23, jolloin pultit kulkevat samalla suoralla olevien aukkojen läpi kiinnipitorenkaan 21 ja katodini"ty-lovyn 19 kautta. Toinen monopolaarinen päätylevy 191, joka on anodi-päätylevy, on samalla tavalla kiinnitetty ja on levyn 19 kaltainen.Referring now to Figures 1 and 2, it can be seen that a multi-unit electrolytic cell includes a plurality, in this case four, of modular cell units 11. Structurally, each modular cell unit includes a cylindrical tube 12 open at each end 13 and provided with circumferential fluid supply nozzles 15. and liquid downspout caps 16. A circumferential lip adjacent the aperture 13 is provided in connection with the faceted and annular flange 17, while the circumferential lip adjacent the aperture 1H is provided with an annular and faceted flange 18. A monopolar end plate 19, which in this case the cathode end plate is attached to the tube 12 at its open end 13 by an annular mounting flange 20 having a faceted surface which engages the faceted surface of the flange 17 and a retaining ring 21 holding them together by suitable tightening, thereby being liquid tight and electrically sealed. i.e., a non-conductive sealing ring 22 disposed in the open yard 13 by a bolt and nut assembly 23, the bolts passing through openings in the same straight line through the retaining ring 21 and the cathode notch 19. The second monopolar end plate 191, which is an anode end plate, is similarly attached and is similar to the plate 19.
Yhdistetty katodi-anodivälilevy 24 on järjestetty viereisten yksikköjen 11 välille ja elimet, jotka pitävät levyä 24 vienoisessa yksikössä 11 kiinni, pitävät myöskin viereiset yksiköt 11 yhdessä. Tiivisterengas 25 on siten sijoitettu avoimeen päähän 19 ja rengasmainen kiinnipitolaippa 26 on sijoitettu sopivaan* laippaan 13, ja kiinnipitorengas 27 on sijoitettu rengasmaista kiinnipito-laippaa 26 vasten. Tiivisterengas 22, rengasmainen kiinnipitolaippa 21 ja kiinnipitorengas 23 on sijoitettu yksikön 11 viereisen put-ken 12 avoimeen päähän 13. Siten on tällainen aliryhmä Kiinnitetty sopivilla pultti- ja mutterielimillä 23, jotka kulkevat pitoren-kaideri 23, 27 ja välilevyn 29 aukkojen kautta.The combined cathode-anode spacer plate 24 is arranged between adjacent units 11, and the members holding the plate 24 in the unitary unit 11 also hold the adjacent units 11 together. The sealing ring 25 is thus located at the open end 19 and the annular retaining flange 26 is positioned on a suitable flange 13, and the retaining ring 27 is positioned against the annular retaining flange 26. A sealing ring 22, an annular retaining flange 21 and a retaining ring 23 are located at the open end 13 of the tube 12 adjacent to the unit 11. Thus, such a subset is secured by suitable bolt and nut members 23 passing through the openings in the retaining rail 23, 27 and spacer 29.
Elektrolyysikennon 11 pääkappale tai putki 12 on mielellään tehty lasista seuraavista syistä johtuen, nimittäin siksi, että (i) se on kemiallisesti kestävää; (ii) se on läpinäkyvää; ja (iii' se on sähköisesti eristävää. Toinen vaihtoehto lasisen putken 12 sijasta on käyttää terästä, mutta tässä tapauksessa putki 12 pitäisi olla sähköisesti kytketty katodeihin, jotta saataisiin suoj?i korroosiota vastaan. On tietysti oleellisesti välttämätöntä, että putki 12 on sähköisesti eristetty anodeista esim. tiivistysrenkailla ja välikkeillä. Toinen vaihtoehto on tehdä putket titaanista, joka on kemiallisesti kestävää nesteitä vastaan ja jota ei tarvitse katodisesti suojata. Katodisen suojauksen tarpeen välttämiseksi jännitepo-tentiaalia säädetään pienemmäksi kuin 6 volttia säiliöstä tapahtuvalla virtauksen voimakkuudella. Kuten on esitetty, pidetään parhaana käyttää moniyksikköryhmää 10, joka sisältää useita yksikköjä, eli laitteisto on esim. suunniteltu koottavaksi .12 yksiköstä yhdeksi ryhmäksi.The main body or tube 12 of the electrolytic cell 11 is preferably made of glass for the following reasons, namely because (i) it is chemically resistant; (ii) it is transparent; and (iii 'it is electrically insulating. Another option instead of a glass tube 12 is to use steel, but in this case the tube 12 should be electrically connected to the cathodes to provide protection against corrosion. It is, of course, essential that the tube 12 be electrically isolated from the anodes eg with sealing rings and spacers Another option is to make the pipes made of titanium, which is chemically resistant to liquids and does not need to be cathodically protected. a multi-unit group 10 comprising several units, i.e. the equipment is e.g. designed to be assembled from .12 units into one group.
Jos nyt tarkastellaan kuvioita 2, 3 ja 9, voidaan näudä, että välilevy on varustettu useilla anodilevyillä 29, jotka ovat sen toisella puolella 3n ja useilla katodilevyillä 31, jotka ovat sen vastakkaisella puolella 32. Levy 24 voi olla yhdistetty levy eli esi;, toiselta puoleltaan terästä, että saataisiin syntymään katodielektro-Ueillo 31 sopiva pinta 32 ja. toiselta puolelta titaania varustettuna platinaryhmän jalometallin tai sen oksidien pinnoitteella, jotta saataisiin syntymään anodielelctrodeille 29 tarkoitettu pinta 39.Referring now to Figures 2, 3 and 9, it can be seen that the spacer plate is provided with a plurality of anode plates 29 on one side 3n and a plurality of cathode plates 31 on its opposite side 32. The plate 24 may be a combined plate, i.e. on the steel side to give a suitable surface 32 and a cathode electro-Ueillo 31. on the other hand, titanium coated with a platinum group precious metal or its oxides to give a surface 39 for the anode electrodes 29.
5 59268 Tällaisia yhdistettyjä levyjä on kaupallisesti saatavissa esim.5,526,268 Such composite plates are commercially available e.g.
DuPont ’ ilta tavaramerkillä 'DETACLAD1'.DuPont ’evening with the trademark‘ DETACLAD1 ’.
Elektrodit voidaan hitsata kiinnipitolevyyn. Kuten voidaan selvästi nähdä kuviossa 2, anodi- ja katodielektrodit 29, 31 ovat erossa toisistaan ja ne on asennettu tarkasti toinen toistensa väliin, kun yksikköä kootaan. Elektrodien välinen tila vaihtelee värillä <2-10 mm. Päätylevyt 19 ovat tietysti joko anodi tai katodi, mutta niillä pitäisi olla sanat konstruktio-ominaisuudet kuin välissä sijaitsevalla elektrodiryhmällä.The electrodes can be welded to the retaining plate. As can be clearly seen in Figure 2, the anode and cathode electrodes 29, 31 are separated from each other and are precisely mounted between each other when the unit is assembled. The space between the electrodes varies with color <2-10 mm. The end plates 19 are, of course, either an anode or a cathode, but they should have the words construction properties other than the intermediate electrode array.
loinen keksintömuunnos on esitetty käaviollisesti kuviossa 5. loniyksikköinen elektrolyysikennosysteemi 110 on vertikaalisen tornin muotoinen, joka käsittää useita, tässä tapauksessa 9 kennoa tai osastoa 111. Tällaisten osastojen määrä voi tietysti olla joko muutama, eli esim. kaksi, tai niitä voi olla hyvin monia eli jopa 30. Kennon tai osaston 111 kuori on sylinterimäinen putki 112, joka on tehty esim. muoviaineesta, jona voidaan mainita polyvinyyli-kloridi, poiystyreeni, ja niin edelleen, tai lasista.a parasitic modification of the invention is shown schematically in Figure 5. The ionic unit electrolytic cell system 110 is in the form of a vertical tower comprising several, in this case 9 cells or compartments 111. The number of such compartments can of course be either a few, e.g. two, or very many, i.e. even 30. The shell of the cell or compartment 111 is a cylindrical tube 112 made of, for example, a plastic material such as polyvinyl chloride, polystyrene, and so on, or glass.
rakenteellisesti kukin,kennoyksikkö tai osasto 111 sisältää sylinterimäisen putken 112, joka on avoin kummastakin päässään 115, 114. Kehämäinen huuli,on järjestetty aukon 113 viereen ja s e on varustettu särmikkäisellä ja kulmikkaisella laipalla 11/, ja toinen kehämäinen huuli on järjestetty aukon 114 viereen ja sekin on varustettu särmikkäisellä ja rengasmaisella laipalla 113. 'lonopo-laarinen päätylevy 115, joka tässä tapauksessa on katodipäätylevy, or. kiinnitetty putkeen 112 avoimessa päässä 113 rengasmaisella kiinni.'.it olaipal la 120, jolla on särmikäs pinta, joka sopii laipan 117 särmikkääseen pintaan, ja kiinnipitorenkaalla 121, jolloin näitä pidetään yhdessä sopivalla kiristyksellä nestetiiviin ja sähköisesti ei-johtavan tiivisterenkaan 122 kanssa, joka on sijoitettu avoimeen päähän 113 pulttielimillä ja mutteriyhdistelmillä 123, jolloin nämä kulkevat pitorenkaan 121 ja katodi ja päätylevyyn 119 tehtyjen säilällä suoralla olevien aukkojen läpi. AnodipSätylevy 1191 on samanlainen rakenteeltaan kuin katodipäätylevy 119 ja se on asennettu oleellisesti samalla tavalla.structurally, each cell unit or compartment 111 includes a cylindrical tube 112 open at each end 115, 114. A circumferential lip is provided adjacent the opening 113 and is provided with an angular and angular flange 11 /, and a second circumferential lip is provided adjacent the opening 114, and it is also provided with a faceted and annular flange 113. 'lonopolar end plate 115, in this case a cathode end plate, or. attached to the tube 112 at the open end 113 by an annular closure. It has a flange 120 having a faceted surface that fits the faceted surface of the flange 117 and a retaining ring 121, which are held together by suitable tightening with a liquid tight and electrically non-conductive sealing ring 122 which is positioned at the open end 113 by bolt members and nut assemblies 123, these passing through openings in the retainer made in the retaining ring 121 and the cathode and end plate 119. The anode end plate 1191 is similar in construction to the cathode end plate 119 and is mounted in substantially the same manner.
Yhdistetty katodi-anodivälilevy 124 on järjestetty viereisten yksikköjen 111 välille, ja elimet, jotka pitävät levyä 124 viereisessä yksikössä lii kiinni, pitävät myöskin viereisiä yksikköjä 111 yhdessä. Tiivisterengas 125 on siten sijoitettu avoimeen päähän 114, rengasmainen kiinnipitolaippa 126 on sijoitettu sopimaan laippaan 119 ja kiinnipitorengas 127 on sijoitettu vasten rengasmaista kiinnipitolaippaa 126. Tiivisterengas 122, rengasmainen kiinni- 6 59268 pitolaippa 121 ja kiinnipitorengas 123 on sijoitettu moduliyksikön 111 viereisen putken 112 avoimeen päähän 113. Tällainen aliryhmä on siten koottu mutteri- ja pulttiyhdistelmällä 123 näiden kulkiessa samalla suoralla olevien aukkojen läpi, jotka on tehty kiinnipito-renkaisiin 123, 127 ja välilevyyn 124.The combined cathode anode spacer plate 124 is disposed between adjacent units 111, and the members holding the plate 124 in the adjacent unit also hold the adjacent units 111 together. The sealing ring 125 is thus disposed at the open end 114, the annular retaining flange 126 is disposed to fit the flange 119, and the retaining ring 127 is disposed against the annular retaining flange 126. The sealing ring 122, the annular retaining flange 112, and the retaining ring 113 Such a subset is thus assembled by a combination of nuts and bolts 123 as they pass through openings in the same straight line made in the retaining rings 123, 127 and the spacer 124.
Kuten on edellä selitetty viittaamalla kuvioihin 1-4, elekkro-lyyaikennon 111 pääkappale tai putki 112 on mielellään tehty lasista seuraavista syistä johtuen, nimittäin siksi, että (i) se on kemiallisesti kestävää; (ii) se on läpinäkyvää; ja (iii) se on sähköisesti eristävää. Toinen vaihtoehto lasisen putken 112 käyttä misen sijasta on tehdä se teräksestä, mutta tässä tapauksessa putki 112 pitäisi olla sähköisesti kytketty katodeihin, jotta saataisiin suoja korroosiota vastaan. On tietysti oleellista, että putki 112 on sähköisesti eristetty anodeista esim. tiivisterenkaiila ja v”.lik-keillä. Toinen vaihtoehto on tehdä putki titaanista, joka on kemiallisesti kestävää nesteitä vastaan eikä se tarvitse katodista suojaa. Katodisuojauksen tarpeen välttämiseksi jännitepotentiaali säädetään pienemmäksi kuin 5 volttia säiliöstä tapahtuvan virtauksen voimakkuudella. Kuten on esitetty, pidetään parhaana käyttää moniyksikköryhmää 110, joka sisältää useita yksikköjä, eli esim. yhdessä laitteistossa voi olla 12 yksikköä yhtenä ryhmänä.As described above with reference to Figures 1-4, the main body or tube 112 of the electrolytic cell 111 is preferably made of glass for the following reasons, namely because (i) it is chemically resistant; (ii) it is transparent; and (iii) it is electrically insulating. Another option instead of using a glass tube 112 is to make it from steel, but in this case the tube 112 should be electrically connected to the cathodes to provide protection against corrosion. It is, of course, essential that the tube 112 be electrically isolated from the anodes, e.g. by a sealing wedge and v-pins. Another option is to make the tube from titanium, which is chemically resistant to liquids and does not need cathodic protection. To avoid the need for cathodic protection, the voltage potential is adjusted to less than 5 volts by the flow rate from the tank. As shown, it is preferred to use a multi-unit group 110 that includes multiple units, i.e., one piece of equipment may have 12 units as a single group.
Välilevy 124 on varustettu useilla anodilevyillä 129, jotka ovat sen toisella pinnalla ja useilla katodilevyillä 131, jotka ovat sen vastakkaisilla pinnoilla. Levy 124 voi olla yhdistetty levy eli esim. toinen puoli on terästä, jotta saataisiin katodielektrodeil-le 131 sopiva pinta, ja toinen puoli on titaania varustettuna jalometalli- tai sen oksidipinnoitteella, jotta saataisiin syntymä:.'': anodielektrodeille 129 sopiva pinta. Tällaisia yhdisteitä levyjä on kaupallisesti saatavissa esim. DuPont'ilta tavaramerkillä ’DETACLAD” .The spacer 124 is provided with a plurality of anode plates 129 on one surface thereof and a plurality of cathode plates 131 on opposite surfaces thereof. The plate 124 may be a composite plate, i.e., one side is made of steel to provide a surface suitable for the cathode electrodes 131, and the other side is titanium provided with a precious metal or oxide coating thereof to provide a surface suitable for the anode electrodes 129. Such compound sheets are commercially available, e.g., from DuPont under the trademark ‘DETACLAD’.
Elektrodit voidaan hitsata kiinnipitolevyyn. Anodi-ja katodi-elektrodit 129,131 ovat hiukan erossa toisistaan ja ,n ..m. tarkasti asetettu toinen toistensa väliin, kun tällaista yksikköä kootaan. Elektrodien välinen tila 134 vaihtelee välillä 2-l~ Päätylevyt 119 ovat tietysti joko anodi- tai katodilevyj.ä, nnr.in· niillä pitäisi olla samat konstruktio-ominaisuudet kuin keshell" sijaitsevalla elektrodiryhmällä.The electrodes can be welded to the retaining plate. The anode and cathode electrodes 129,131 are slightly different from each other and, approx. precisely placed between each other when such a unit is assembled. The space 134 between the electrodes varies from 2 to 1. The end plates 119 are, of course, either anode or cathode plates, i.e. they should have the same design properties as the electrode group located in the center.
Kuviosta 5 voidaan nähdä, että alempi yksikkö on koottu useista päällekkäin ladotuista yksiköistä 111 ja se sisältää kehällä sijaitsevan nesteen s i 3 ään syöt t ö suu1akke en 115, ja ylin yksikkö on koottu pääi- 7 59268 I’.i -ä^otuist-i yksiköistä 111 ja se sisältää tuotteen aksiaalisen nlostuioyksikön 116, joka kuljettaa nesteen ja siihen sisältyvä; ;,-r .s-.*, joka on liuennut ja/tai joka on muuten mukana nast..-<_-n / ! i ·> * 1 * o ia aan nähdä, että kiinnipitolevy 124 on varustettu lävistyk-3Ϊ11:: l'y kanavoiden siten reaktanttinesteen ja reaktiotuotteet vli.'nasta yksiköstä ylempään yksikköön. Nuolet 132 osoittavat reaktanttinesteen ja tuotteen virtausta levyn 124 läpi tai niiden työnty- • ·. ' levyyn 124.It can be seen from Fig. 5 that the lower unit is assembled from a plurality of superimposed units 111 and includes a circumferential liquid inlet nozzle 115, and the upper unit is assembled from a plurality of superimposed nozzles 115 59268 I'.i. units 111 and includes an axial product unit 116 for conveying fluid and contained therein; ;, - r .s -. *, which is dissolved and / or otherwise involved in Nast ..- <_- n /! It can be seen that the retaining plate 124 is provided with piercing channels, thus reacting the reactant liquid and the reaction products from one unit to the upper unit. Arrows 132 indicate the flow of reactant liquid and product through plate 124 or their push. 'to the plate 124.
lvi havaittava, että mukana on ei-elektrolyyttinen tila 133.lvi detect that a non-electrolytic state is involved 133.
'•le te taan, että elektrodit 129, 131 eivät ole tiivistetty tiiviisti säiliöön 112, toisin sanoen ne ovat yhteydessä sivulohkoihin ja että esiintyy huomattava paineputous pitolevyssä 124 olevien aukko-eri 130 kautta tapahtuvalle virtaukselle, jolloin tulee olemaan huo- K/ ' liattavaa sisäistä kiertoa sivulohkon tai ei-elektrolyyttisten tilo- ; e λ 133 ja tilan 134 välillä.It is found that the electrodes 129, 131 are not tightly sealed to the container 112, i.e. they are in communication with the side blocks, and that there is a considerable pressure drop for the flow through the orifice gap 130 in the holding plate 124. rotation of the side block or non-electrolytic state; e between λ 133 and state 134.
Voidaan nähdä, että kuviossa 5 esitetty ryhmä on periaatteessa sama kuin kuvioissa 1 ja 2 esitetty ryhmä, se on vain selvemmin esitetty. On kuitenkin havaittava, että ryhmän läpi tapahtuva virtaus on pitkittäistä. Neste syötetään mieluummin kokonaisuudessaan rvkuän alimpaan yksikköön sisäänvientisuulakkeen 115 läpi ja neste kaasu kanavoidaan yhdestä yksiköstä toiseen elektrodin pifcolevyis-oä 124 olevien aukkojen 130 kautta ja lopuksi puretaan reaktorin vlenuästä yksiköstä ulostulosuulakkeen Ilo läpi. Virtavuotoa kontrolloidaan aukkojen 130 poikkileikkauspinta-alalla aukkojen ollessa levyissä 124 ja elektrodin pitolevyn 124 paksuudella. Vaikkakaan ·_;.· oi ole esitetty, aukot 130 voidaan varustaa ontoilla sylinteri-näisil11 sisäänmenokappaleilla laskunesteen ja tuotteena syntyvien •q^suien käsittelemiseksi. Virtavuoto olisi siten hallittavissa onttojen sylinterimäisten sisäänmenokappaleiden poikkileikkauspinta-alalla ja näiden sisäänmenokappaleiden pituudella.It can be seen that the group shown in Figure 5 is basically the same as the group shown in Figures 1 and 2, only more clearly shown. However, it should be noted that the flow through the group is longitudinal. Preferably, the liquid is fed in its entirety to the lowest unit through the inlet nozzle 115, and the liquid gas is channeled from one unit to another through the openings 130 in the electrode plate plate 124 and finally discharged from the reactor unit through the outlet nozzle. The current leakage is controlled in the cross-sectional area of the openings 130 with the openings in the plates 124 and the thickness of the electrode holding plate 124. Although not shown, the openings 130 may be provided with hollow cylindrical inlet bodies for handling the landing fluid and the product. The current leakage would thus be controllable in the cross-sectional area of the hollow cylindrical inlet bodies and in the length of these inlet bodies.
Pääedut tällaisesta vertikaalisesta ryhmästä verrattuna horisontaaliseen ryhmään ovat seuraavat: (1) tarvittava lattiapinta-ala pienenee voimakkaasti; (2) tarvitaan ainoastaan yksi sisäänmeno nestettä varten ja yksi ulostulo tuotetta varten kussakin ryhmässä, jolloin minimoidaan putkituksen ja johdotuksen välttämättömyys ja yk-uΊr.ertai31etaan säätö; ja (3) ryhmä toimii oleellisesti kolonnina, jona sisältää tuotteen, jolla on merkittävästi pienempi tiheys kuin syötettävällä nesteellä; siten kaasun nouseminen samoin kuin myös tiheysero auttaa parantamaan nesteen kiertoa ryhmän läpi.The main advantages of such a vertical group compared to a horizontal group are the following: (1) the required floor area is greatly reduced; (2) only one inlet for the liquid and one outlet for the product are needed in each group, thus minimizing the need for piping and wiring and one-stop or adjusting; and (3) the array functions substantially as a column containing a product having a significantly lower density than the feed liquid; thus, the rise of the gas as well as the difference in density helps to improve the circulation of the liquid through the group.
\*y 8 59268\ * y 8 59268
On myöekin havaittava, että elektrodit 129, 131 eivät normaalisti peitä koko kennosäiliön poikkileikkauspinta-alaa. Täten suunnitteluun sisältyy sisäinen kierto. Tämä on erityisen tärkeä ominaisuus, kun ryhmä on asetettu vertikaalisesti, koska, sisäinen nes-tekierto syntyy kaasun kehityksestä elektrodipinnalla .ia se saa aikaan elektrolyytin vaihtumista elektrodien välillä /ia vakioi kenno-kammioissa olevia olosuhteita.It should also be noted that the electrodes 129, 131 do not normally cover the entire cross-sectional area of the cell container. Thus, the design involves internal rotation. This is a particularly important feature when the array is positioned vertically because the internal fluid circulation arises from the evolution of gas at the electrode surface and causes electrolyte exchange between the electrodes and stabilizes the conditions in the cell chambers.
Vaikkakaan sitä ei ole esitetty yksityiskohtaisesti, vert-ikaulinen ryhmä voi olla suunniteltu kolonnikoolle, joka on riittävän suuri, jotta saataisiin syntymään ei-elektrolyyttiset tilat 133 osastoon koko halutun elektrolyyttitilan yhdessä ja ottamalla huomioon kemiallisten reaktioiden vaatima viiveaika kloraatiksi.Although not shown in detail, the vertical collar can be designed for a column size large enough to create non-electrolytic spaces in the compartment 133 throughout the desired electrolyte space together and taking into account the lag time required for chemical reactions to chlorate.
Tässä tapauksessa ei tarvita mitään ulkoista uudelleenkiertoa. Tämä on erittäin toivottu ominaisuus, koska se minimoi tarvittavia ru-V' -tuksia ja sillä saadaan aikaan osastojen tai kennojen välille peräkkäis-järjestely suotuisissa olosuhteissa. Siten elektrolvvtti (suolavesi) joutuu alimpaan osastoon ja valmis tuote lähtee vlimmästä osastosta viiveajan ollessa · riittävä kussakin osastossa. ^'11'' konstruktiolla saadaan aikaan sellaiset olosuhteet hypokloriitin muuttamiseksi kloraatiksi kussakin osastossa, että lämnötilasäätöä voidaan ylläpitää esim. asentamalla jäähdytyskela osastoihin tai varustamalla kolonnit vaipalla. Toisaalta kuvioiden 1 .ia 2 muunnoksissa erillinen kennoryhmä voidaan asentaa sisälle ja reaktorit ulos .In this case, no external recirculation is required. This is a highly desirable feature because it minimizes the required ru-V 's and provides a sequential arrangement between compartments or cells under favorable conditions. Thus, the electrolyte (salt water) enters the lowest compartment and the finished product leaves the lowest compartment with a delay time · sufficient in each compartment. The ^ '11 '' construction provides such conditions for converting hypochlorite to chlorate in each compartment that the temperature control can be maintained, e.g., by installing a cooling coil in the compartments or by providing the columns with a jacket. On the other hand, in the modifications of Figures 1 and 2, a separate cell group can be installed inside and the reactors out.
Elektrodiryhmä voidaan koota suuren putken esim. lasisen kolonkin sisälle eikä jakamalla kolonnilohkoihin. Elektrodin pitolevvt pitäisi sijoittaa lohkojen välille.The electrode array can be assembled inside a large tube, e.g. a glass column, and not by dividing it into column blocks. The electrode holding plates should be placed between the blocks.
Vaikka ryhmä on esitetty vertikaalisena, se voi olla kallistettu erilaisiin kulmiin ja sisältää vertikaalisen asennuksen edelleenkin eli toisin sanoen kulmien 0-90° välille horisontaalisesta tasosta.Although the array is shown as vertical, it may be inclined at different angles and still include a vertical installation, i.e. between angles 0-90 ° from the horizontal plane.
Jos tarkastellaan kuvioita 6 ja 7, voidaan nähdä, että kaksi monimonopolaarista elektrolyysikennoryhmää ja svsteemiä 13 on sijoitettu ja kytketty ylemmän reaktiokammion 3fi ja alemman reaktio-kammion 37 välille, jotta saataisiin syntymään elektrol.vysisysteemi 35. Kumpikin ulostulosuulake 15 on kvtketty laskupoistonutkeen 3B, kummankin noistoputken kulkiessa ylöspäin ylemmän reaktiokammion 3a sisällä päättyäkseen lähelle sen vläpäätä ulostuloon 33. Liuenneet kaasut, joita muodostuu elektrolyysireaktion aikana, voivat erottua nesteestä 40 ja kulkea ylöspäin kaasukammioon 41, joka on varustettu särkyvällä kannella 42 (turvallisuussyistä johtuen) ja kaasun ulostu- 9 59268 losuulakkeella 43 , joka tulee elektrolyysisysteemistä. Tuore suolavesi työntyy sylinterimäisen sisäänmenosuulakkeen 44 läpi tiiman kulkiessa alaspäin ylempään reaktiokammioon 36 päättyäkseen upotettuun ulostulokappaleeseen 45.Referring to Figures 6 and 7, it can be seen that two multi-monopolar electrolytic cell arrays and systems 13 are located and connected between the upper reaction chamber 3fi and the lower reaction chamber 37 to form an electrolysis system 35. Each outlet nozzle 15 is connected to the downcomer. as it travels upwardly within the upper reaction chamber 3a to terminate near its outlet to the outlet 33. Dissolved gases formed during the electrolysis reaction may separate from the liquid 40 and travel upward to the gas chamber 41 provided with a frangible lid 42 (for safety reasons) and a gas outlet. which comes from the electrolysis system. Fresh brine penetrates through the cylindrical inlet nozzle 44 as the team travels down to the upper reaction chamber 36 to terminate in the submerged outlet 45.
Teste, josta kaasu on poistunut ja jossa reaktio kloraatiksi ainakin osittain loppunut, kulkee yhteisen yhdysputken 46 kautta, joka on sijoitettu kahden moniyksikkökennosysteemin 10 välille ja kulkee rengasmaisen lämmönvaihtimen 47 läpi, jolloin tässä on jäähdytysveden sisäänmeno 48 ja veden ulostulo 49. Haluttaessa voidaan lämmönvaihdin korvata jäähdytyskeloilla, jotka on sijoitettu alempaan reaktiokammioon 37 tai joillakin muilla, sopivilla elimillä. Alemmasta reaktiokammiosta alkaa sisäänmenonousuputki 50, joka on yhdistetty kumpaankin sisäänmenosuulakkeeseen 14 sisäänmenokohdassa 51, joka on lähellä kammion 37 pohjaa, ja se tuo nestettä 53 alemmasta reaktiokammiosta 37 kennoihin 11. Lopullinen kloraatti-tuote otetaan ulos ulostulosuulakkeesta 54, joka on kammion 37 pohjalla ja se kulkee ulostulonutken 55 kautta tämän johtaessa kloraat-tisäiliöön (ei esitetty).The degassed test, in which the reaction to chlorate is at least partially complete, passes through a common connecting pipe 46 located between the two multi-unit cell systems 10 and passes through an annular heat exchanger 47 with a cooling water inlet 48 and a water outlet 49. If desired, the heat exchanger can be replaced by cooling coils. located in the lower reaction chamber 37 or some other suitable means. From the lower reaction chamber begins an inlet riser 50 connected to each inlet nozzle 14 at the inlet 51 near the bottom of the chamber 37 and introduces fluid 53 from the lower reaction chamber 37 to the cells 11. The final chlorate product is taken out of the outlet nozzle 54 at the bottom of the chamber 37 through an outlet port 55 leading to a chlorate tank (not shown).
Elektrolyysin reaktion tapahtuessa syntyvät kaasut ovat nesteessä absorboituneena tai liuenneena. Tämä pienentää nesteen tiheyttä siten, että noistuva neste on kaasun nousun avulla pumpattu vlösoäin nousuoutkiin 38 ja se imetään ylöspäin sisäänmenonousuput-kien 50 läpi. Nousuputket 39 ja 50 muodostavat riittävän putkituksen virtavuodon minimoimiseksi.The gases formed during the electrolysis reaction are absorbed or dissolved in the liquid. This reduces the density of the liquid so that the escaping liquid is pumped into the risers 38 by the rise of the gas and is sucked upwards through the inlet risers 50. The risers 39 and 50 provide sufficient piping to minimize current leakage.
Esimerkissä, missä kennoja 11 käytetään kloraattielektrolyy-s iin, elektrolyytti on Nacl-liuosta ja elektrolyyttituote on hypokloriittia, kloraatti- ja vetvkaasua, jolloin sivutuotteena svntyv r/1 näe5 ja vesihöyryä.In the example where the cells 11 are used for chlorate electrolysis, the electrolyte is a Nacl solution and the electrolyte product is hypochlorite, chlorate and hydrogen gas, with by-products svntyv r / 1 and water vapor.
Hoska elektrolyysi tapahtuu natriumkloridisuolavedestä ilman ’'aivoja soistuva materiaali koostuu seuraavista aineista Clg^Na*, H2j OH , C10H, Cl , H+ ja 0C1 ja se on sekä nestemäistä että kaasumaista muodoltaan ja se kulkee poistoputken 38 läpi ylempään reaktiokammioon 36. Nesteen 40 taso ylemmässä reaktiokammiossa 36 on esitetty tasoviivalla 52 (kuvio 7) ja se on korkeampi kuin ulostulot 39> niin että neste ja kaasumaiset tuotteet erottuvat toinen toisistaan. Ylemmän reaktiokammion ylempi osa toimii siten kaasun erottajana. Nudelleenkiertoneste kulkee alaspäin ylemmän reaktiokammion 36 kautta, yhteisen putken 46 läpi ja päätyy alempaan reaktiokammioon 37·Because the electrolysis takes place in sodium chloride brine without the brain, the material consists of Clg ^ Na *, H2j OH, C10H, Cl, H + and OCl and is in both liquid and gaseous form and passes through the outlet pipe 38 to the upper reaction chamber 36. The level of the liquid 40 above the reaction chamber 36 is shown by a planar line 52 (Fig. 7) and is higher than the outlets 39> so that the liquid and gaseous products are separated from each other. The upper part of the upper reaction chamber thus acts as a gas separator. The noodle circulating fluid passes down through the upper reaction chamber 36, through the common tube 46 and ends in the lower reaction chamber 37 ·
Nesteen nopeus ylemmän reaktiokammion 36 läpi on pienentynyt niin, että optimi erottuminen absorboitujen kaasujen kannalta ^t^pah-tuu ilman säiliön läpi tapahtuvaa oikosulkukiertoa, joka seuraisi r 10 59268 liian alhaisesta nestenopeudesta. Nopeus täytyy toisaalta olla riittävän suuri, jotta käytettäisiin hyväksi koko säiliötä mutta ei liian suuri, jotta estettäisiin kaiken liuenneen tai absorboituneen kaasun talteenotto. Optiminopeus on funktio nesteen tiheydestä, joka puolestaan riippuu siihen liuenneiden kaasujen määrästä ja kuplien koosta. On havaittu, että nesteen nopeus on noin 3 metriä minuutissa ja se voi erottaa hyvin tarkasti 100 % liuenneista kaasuista.The velocity of the liquid through the upper reaction chamber 36 is reduced so that the optimum separation for the absorbed gases is impaired without a short-circuiting circuit through the tank resulting from too low a liquid velocity. The speed, on the other hand, must be high enough to take advantage of the entire tank but not too high to prevent the recovery of any dissolved or absorbed gas. The optimum velocity is a function of the density of the liquid, which in turn depends on the amount of gases dissolved in it and the size of the bubbles. It has been found that the velocity of the liquid is about 3 meters per minute and can very accurately separate 100% of the dissolved gases.
Ylempi reaktiokammio ja alempi reaktiokammio 37 yhdessä sallivat seuraavan reaktion 2C10H + CIO" -£ CIO" + 2C1~ halutulle lämpötilalle ja viiveaika reaktiokammioissa 36, 37 on funktio C10H ja CIO konsentraatiosta, joka puolestaan on suoraan verrannollinen virran tiheyteen. On siten havaittu, että jotta saataisiin syntymään virtahyötysuhde, joka on suurempi kuin 90 % nesteen vakiokierrolla ja pH-luvulla, joka on likipitäen 6,5, virran k.onsentraation pitäisi olla pienempi kuin 7 ampeeria/litra 80°c lämpötilassa tai pienempi kuin 6 ampeeria/litra 60°C:ssa. Virran konsentraatio (amp/1) on päätekijä laskettaessa reaktiokammiotila-vuutta. Viiveaika riippuu toisaalta nesteen kiertonopeudesta samoin kuin myös reaktiosäiliön tilavuudesta.The upper reaction chamber and the lower reaction chamber 37 together allow the next reaction 2C10H + C10 "-? CIO" + 2Cl to the desired temperature, and the delay time in the reaction chambers 36, 37 is a function of the concentration of C10H and C10, which in turn is directly proportional to the current density. It has thus been found that in order to obtain a current efficiency of more than 90% at a constant liquid circulation and a pH of approximately 6.5, the current k concentration should be less than 7 amps / liter at 80 ° C or less than 6 amperes / liter at 60 ° C. The current concentration (amp / l) is the main factor in calculating the reaction chamber volume. The delay time, on the other hand, depends on the circulation rate of the liquid as well as on the volume of the reaction vessel.
Neste, joka työntyy ylempään reaktiokammioon 36, voi olla lämpötilaltaan alueella noin 45-100°C ja mieluummin välillä noin 60-80°C. Kuviot 6 ja 7 esittävät lämmönvaihdinta 47, joka on varustettu lämpötilasäätöä silmälläpitäen. Reaktiokanmioparametrit ovat sellaisia, että riittävän pitkä nesteen viiveaika reaktiokammios-sa 36, 37 on voimassa, jotta saataisiin haluttu reaktio NaOCl + 2HC10 -* NaClOj + 2HC1.The liquid entering the upper reaction chamber 36 may have a temperature in the range of about 45-100 ° C, and preferably in the range of about 60-80 ° C. Figures 6 and 7 show a heat exchanger 47 provided with temperature control in mind. The reaction chamber parameters are such that a sufficiently long liquid delay time in the reaction chamber 36, 37 is valid to obtain the desired reaction NaOCl + 2HCl - * NaClOj + 2HCl.
On myöskin tärkeätä minimoida hypokloriitin konsentraatiota, jos se on liian suuri, se hajoaa ja anodielektrodin pinnan kuluminen lisääntyy. Lisäksi pH-luku pitäisi säilyttää 7,5 alapuolella ja mieluummin välillä noin 5~7. pH-luvulla 6,8 tapahtuu optimireaktio kahdesta HC10 moolista yhteen MaOCl mooliin, jos dikromaattia ei ole mukana. Alemmasta reaktiokammiosta 37 tapahtuva poistuminen tapahtuu kennoihin 11 sisäänmenoputken 50 läpi sisäänmenosuulakkee-seen 14. Kaasu vedetään pois ulostulosta 43 kaasukammiosta it 1. Kaasut, jotka käsittävät H20, (höyryä), 0^, CO^ ja Cl,, voidaan poistaa hukkamateriaaleina ulostulon 43 läpi tai ne voidaan kävttää hyväksi.It is also important to minimize the concentration of hypochlorite if it is too high, it will decompose and the wear of the anode electrode surface will increase. In addition, the pH should be maintained below 7.5 and preferably between about 5 ~ 7. At pH 6.8, the optimum reaction occurs from two moles of HC10 to one mole of MaOCl if dichromate is not present. The exit from the lower reaction chamber 37 takes place in the cells 11 through the inlet pipe 50 to the inlet nozzle 14. The gas is withdrawn from the outlet 43 from the gas chamber 1. Gases comprising H 2 O, (steam), O 2, CO 2 and Cl 2 can be removed as waste materials through the outlet 43 or they can be used for good.
Jos halutaan käyttää hyväksi ulostulosta 43 saatavia kaasuja oksidoimalla ne, on havaittu, että kaasuilla on seuraavat suhteet: '\'l' 11 59268If it is desired to utilize the gases from the outlet 43 by oxidizing them, it has been found that the gases have the following ratios: '\' l '11 59268
Vetvä, K„ 86-94 tilavuusprosenttiaAttractive, K „86-94% by volume
Vesihöyryä, HpO 3-10Water vapor, HpO 3-10
Happea, 0, 1-4 "Oxygen, 0, 1-4 "
Klooria. 01^ 0,1-1Chlorine. 01 ^ 0.1-1
Kaasujen reagoidessa tapahtuu seuraavat reaktiot:When the gases react, the following reactions take place:
Kp + Clp-> 2HC1 (syntyy suolahappoa) 2Hp + 0?-> 2HpO (syntyy vesihöyryä)Kp + Clp-> 2HCl (hydrochloric acid is formed) 2Hp + 0? -> 2HpO (water vapor is generated)
Suolahappo voidaan ottaa, talteen hvpokloriittihapnona puhdistane.! la se vedellä.Hydrochloric acid can be recovered, purified as hydrochloric acid. la it with water.
On yleensä tunnettua, että hennokaasun happipitoisuus pienenee elektrolyytin pK-luvun ollessa pieni, jolloin myöskin kloorihäviöt lisääntyvät. Köyttämällä palokammiota kloorihäviöiden pienentämiseksi ja sen ottamiseksi talteen hypokloorihappona kenno voi toimia alhaisella oH-luvulla ja siten saada narempi virran hyötysuhde.It is generally known that the oxygen content of the fine gas decreases when the pK of the electrolyte is low, which also increases the chlorine losses. By using a combustion chamber to reduce chlorine losses and recover it as hypochlorous acid, the cell can operate at a low oH number and thus obtain a narrower current efficiency.
On siten osoitettu, että kennolaitetta voidaan myöskin käyttää pakotettuun kiertoon. Yllä selitetty prosessisysteemi käyttää hyväksi kaasumaisia tuotteita keinona lisätä nousua ulkoisessa nousuput-kessa ja siten ei tarvita mitään pakotettua kiertoa.It has thus been shown that the cell device can also be used for forced circulation. The process system described above utilizes gaseous products as a means of increasing the rise in the external riser and thus no forced circulation is required.
Yllä selitetyssä ryhmässä., joka sisältää kennot 11, kaasut syntyvät kennorvhmisaä 11 ja ne nousevat nousuputk^ssa ja saavat siten aikaan nesteen kierron. Kahta reaktoria pidetään parhaana, mutta voidaan myöskin käyttää kennoryhmiä, joissa on ainoastaan yksi reaktori. Oikoinen lämmönvaihflin oh toivottu heimosta huollosta johtuen ja sillä saadaan hyvä tehokkuus suuremmalla nopeudella verrattuna lämmönvaihtimeen (tai kelaan), joka voi olla sijoitettu ylemmän reak-tiokammion 3- sisälle.In the group described above, which includes the cells 11, the gases are generated in the cell group 11 and rise in the riser, thus causing the liquid to circulate. Two reactors are preferred, but cell groups with only one reactor can also be used. The correct heat exchanger is desired by the tribe due to maintenance and provides good efficiency at a higher speed compared to a heat exchanger (or coil) which may be located inside the upper reaction chamber 3.
Virtaus tapahtuu kennoryhmän toisesta päästä ensimmäisen yksikön anodipäätylevyn 191 läpi anodielektrodeille 29, kennoelektrolyyt-titilan kautta katodielektrodeille 31, jotka ovat välillä sijaitsevassa pitolevvssä 24 ja sen jälkeen toiseen yksikköön jne., kunnes virta jättää elektrodiryhnön vastakkaisen rään katodipäätylevystä 19· iFlow occurs from one end of the cell array through the anode end plate 191 of the first unit to the anode electrodes 29, through the cell electrolyte space to the cathode electrodes 31 in the intermediate holding plate 24 and then to the second unit, etc. until the current leaves the electrode array opposite the cathode end plate 19.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA86626 | 1970-06-26 | ||
| CA86626 | 1970-06-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI59268B true FI59268B (en) | 1981-03-31 |
| FI59268C FI59268C (en) | 1981-07-10 |
Family
ID=4087093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI1808/71A FI59268C (en) | 1970-06-26 | 1971-06-24 | ELEKTROLYSANORDNING |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US3766044A (en) |
| JP (1) | JPS5583757U (en) |
| CA (1) | CA914610A (en) |
| FI (1) | FI59268C (en) |
| SE (1) | SE378620B (en) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3791947A (en) * | 1972-01-26 | 1974-02-12 | Diamond Shamrock Corp | Electrolytic cell assemblies and methods of chemical production |
| US3864237A (en) * | 1972-01-26 | 1975-02-04 | Diamond Shamrock Corp | Bipolar diaphragmless electrolytic cells |
| US3948748A (en) * | 1972-03-28 | 1976-04-06 | Oronzio De Nora Impianti Elettrochimici S.P.A. | Apparatus for the production of alkali metal chlorates |
| US3819503A (en) * | 1972-09-22 | 1974-06-25 | Diamond Shamrock Corp | Electrolytic cell for the production of oxyhalogens |
| IT1003156B (en) * | 1973-10-30 | 1976-06-10 | Oronzio De Nora Impianti | ELECTROLYZER FOR THE PRODUCTION OF OXYGENATED CHLORINE COMPOUNDS FROM ALKALINE CHLORIDE SOLUTIONS |
| US4108756A (en) * | 1973-10-30 | 1978-08-22 | Oronzio De Nora Impianti Electtrochimici S.P.A. | Bipolar electrode construction |
| US3884791A (en) * | 1973-11-30 | 1975-05-20 | Ppg Industries Inc | Electrolytic cell having metal electrodes |
| FI59426C (en) * | 1974-02-15 | 1981-08-10 | Froehler Kg Hans | ELEKTROLYSANLAEGGNING FOER FRAETANDE ELEKTROLYTER |
| IT1031897B (en) * | 1975-02-20 | 1979-05-10 | Oronzio De Nora Impianti | PROCEDURE AND EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF ALKALINE HALOGENATES |
| US3997414A (en) * | 1975-05-05 | 1976-12-14 | Huron Chemicals Limited | Gas concentrated and cooled electrolytic cell |
| SU562122A1 (en) * | 1975-07-15 | 1983-11-15 | Предприятие П/Я В-2287 | Diaphragm electrolytic cell for preparing chlorine and alkali |
| JPS587716B2 (en) * | 1975-09-11 | 1983-02-10 | 三井金属鉱業株式会社 | Denkaisou |
| US4332659A (en) * | 1979-12-17 | 1982-06-01 | Hooker Chemicals & Plastics Corp. | Electrolytic apparatus for the manufacture of alkali metal halate |
| US4332648A (en) * | 1979-12-17 | 1982-06-01 | Hooker Chemicals & Plastics Corp. | Electrolytic apparatus for the manufacture of alkali metal halate |
| US4248690A (en) * | 1980-01-28 | 1981-02-03 | Pennwalt Corporation | Apparatus for production of sodium hypochlorite |
| IN156372B (en) * | 1980-05-15 | 1985-07-06 | Ici Plc | |
| US6557237B1 (en) * | 1999-04-08 | 2003-05-06 | Applied Materials, Inc. | Removable modular cell for electro-chemical plating and method |
| WO2001048269A1 (en) | 1999-12-28 | 2001-07-05 | Akzo Nobel N.V. | Method and construction for ventilation of hydrogen gas |
| US6375812B1 (en) * | 2000-03-13 | 2002-04-23 | Hamilton Sundstrand Corporation | Water electrolysis system |
| CA2926075C (en) * | 2012-10-05 | 2023-02-14 | Geofrey SHOWALTER | Transformerless on-site generation |
| US20250333860A1 (en) * | 2021-04-30 | 2025-10-30 | John Cockerill Hydrogen Belgium | Electrolysis unit for a filter-press-type electrolyser |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA791699A (en) * | 1968-08-06 | Chemech Engineering Ltd. | Process for the manufacture of chlorates | |
| US883170A (en) * | 1906-03-10 | 1908-03-31 | Samuel B Christy | Electrode for the recovery of metals from solutions by electrolysis. |
| US1219333A (en) * | 1916-11-15 | 1917-03-13 | John D Kynaston | Water-purifying apparatus. |
| US1485461A (en) * | 1922-07-13 | 1924-03-04 | Knowles Albert Edgar | Electrolytic cell |
| US2944957A (en) * | 1957-10-03 | 1960-07-12 | Du Pont | Electrolytic drying apparatus |
| US3337443A (en) * | 1964-03-04 | 1967-08-22 | Pittsburgh Plate Glass Co | Electrolytic cell |
| GB1056889A (en) * | 1964-10-12 | 1967-02-01 | Albright & Wilson | Method and apparatus for performing electrolytic processes |
| FR1502793A (en) * | 1966-09-14 | 1967-11-24 | Krebs & Cie Paris | Electrolytic process for the electrolytic manufacture of alkali metal chlorates and in particular of sodium chlorate |
| US3489667A (en) * | 1969-02-13 | 1970-01-13 | Electric Reduction Co | Bipolar electrolytic cell |
-
1970
- 1970-06-26 CA CA914610A patent/CA914610A/en not_active Expired
-
1971
- 1971-06-24 SE SE7108238A patent/SE378620B/xx unknown
- 1971-06-24 FI FI1808/71A patent/FI59268C/en active
- 1971-06-28 US US00157469A patent/US3766044A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-12-21 JP JP1979176426U patent/JPS5583757U/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI59268C (en) | 1981-07-10 |
| SE378620B (en) | 1975-09-08 |
| US3766044A (en) | 1973-10-16 |
| CA914610A (en) | 1972-11-14 |
| JPS5583757U (en) | 1980-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI59268B (en) | ELEKTROLYSANORDNING | |
| FI68266B (en) | APPARATUS FOER TILLVERKNING AV SODIUM HYPOCHLORITE | |
| FI59425C (en) | VERTIKAL MEMBRANLOES ELEKTROLYSANORDNING | |
| US4194953A (en) | Process for producing chlorate and chlorate cell construction | |
| US3972794A (en) | Electrolytic cell | |
| US8444833B2 (en) | Device for electrochemical water preparation | |
| US3809630A (en) | Electrolysis cell with permeable valve metal anode and diaphragms on both the anode and cathode | |
| CN107849713A (en) | The reducing process and electrolysis system of carbon dioxide are utilized for electrochemistry | |
| US4196069A (en) | Means for distributing electrolyte into electrolytic cells | |
| FI71357C (en) | MONOPOLAR ELEKTROLYSCELL AV FILTERPRESSTYP | |
| US4059495A (en) | Method of electrolyte feeding and recirculation in an electrolysis cell | |
| EP3161185B1 (en) | Narrow gap, undivided electrolysis cell | |
| EP0064185B1 (en) | Apparatus for electrolytical production of alkaline chlorate | |
| CA1074257A (en) | Electrolytic system and novel electrolytic cells and reactors therefor | |
| US4069128A (en) | Electrolytic system comprising membrane member between electrodes | |
| US4326941A (en) | Electrolytic cell | |
| SE447582B (en) | SET TO MAKE ALKALIMETAL CHLORATE THROUGH ELECTROLYSIS AND ELECTROLYSIS HEREIN | |
| US3832300A (en) | Bipolar diaphragm electrolyzer with cathode waves in horizontal plane | |
| US4161438A (en) | Electrolysis cell | |
| US3475313A (en) | Electrolytic cell for chlorate manufacture | |
| US20040074764A1 (en) | Electrolysis device | |
| US3948748A (en) | Apparatus for the production of alkali metal chlorates | |
| HRP20250580T1 (en) | Desalination device and process for recovery and valorisation of chlorides in dilute solutions | |
| JP2023532634A (en) | Electrode structure for electrolytic cell | |
| CA1109019A (en) | Chlorate cell construction |