DE672851C

DE672851C - Einrichtung zum Elektrolytumlauf bei Wasserzersetzern, insbesondere Druckzersetzern

Info

Publication number: DE672851C
Application number: DES124639D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alarich Von Pichler
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1936-10-22
Filing date: 1936-10-22
Publication date: 1939-03-10
Also published as: DE699491C; GB503483A; CH202843A; BE423953A; CH201612A; DE684796C; FR827579A

Description

Einrichtung zum Elektrolytumlauf bei Wasserzersetzern, insbesondere Druckzersetzern Bei Wasserzersetzern treten während der Elektrolyse im Elektrolyten Konzentrationsunterschiede auf, welche die Beständigkeit des Elektrodenmaterials und die elektrische Leitfähigkeit des Elektrolyten wesentlich vermindern. Der vergrößerte Elektrodenverschlteiß sowie der vermehrte Energieaufwand können die Wirtschaftlichkeit des elektrolytischen Prozesses sehr ungünstig beeinflussen.
Zur Vertneidiung dieser nachteiligen Wirkungen der Konzentrationsunterschiede ist es bekannt, Maßnahmen vorzusehen, die geeignet sind, durch Vermischung des Anolyten mit dein Katholvten die Konzentrationsunterschiede auszugleichen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der durch die Elektrolyse inhomogen gewordene Elektrolyt aus dem Zersetzen abgeleitet, durchgerührt und wieder in ihn eingeführt werden. Auch ist es möglich, den Anolyten in den Kathodenrauen und gleichzeitig den Katholyten in den Anodenrautn zu überführen, nachdem man sie durch besondere Leitung außerhalb des Zersetzers mit Hilfe einer Pumpe in Umlauf gebracht hat. Diese Flüssigkeitsbewegungen können während der Elektrolyse dauernd oder auch in gewissen Zeitabständen vorgenommen werden. Mit solchen Maßnahmen sind jedoch einige Nachteile verbunden, die bei Druckzersetzern besonders beachtlich sind.
So müssen z. B. in den Umlaufleitungen für den Elektrolyten besondere Gasabscheidegefäße vorgesehen werden, in denen das mitgerissene Gas aus der Flüssigkeit entfernt wird. Diese Leitungen und Behälter führen, wie im praktischen Betrieb festgestellt wurde, zu Druckunterschieden, die eine erhebliche Erschwerung der überwachung der Zersetzeranlage zur Folge haben. Weiterhin wird die Gefahr des Auftretens von Undichtheiten durch die für den Elektrolytumlauf notwendigen Gefäße, Leitungen, Armaturen und Kontroll- und Pumpeinrichtungen weitgehend vergrößert.
Zum Zwecke der Elektrolytzuführung zu Druckzersetzerzellen ist es bekannt, eine Nachfülleinrichtung zu verwenden, bei der oberhalb des zu speisenden Gefäßes ein Nachfüllgefäß angeordnet ist, das mit dem zu speisenden Gefäß durch zwei am Spiegel bzw. in der Flüssigkeit dieses Gefäßes mündende Rohre verbunden ist. Ein sogenanntes Elektrolytrohr führt von der Flüssigkeit im Zersetzergefäß zum Nachfüllgefäß, wobei das Rohr ein bestimmtes Stück in den Elektrolyt des Zersetzers eintaucht. Das Nachfüllgefäß ist weiterhin durch ein Gasrohr direkt mit dem Elektrolyseur verbunden. Dieses Rohr reicht vom Elektrolytspiegel im Zersetzer bis zum Boden oder auch darüber hinaus in das Nachfüllgefäß. Durch diese v orbeschriebene Einrichtung wird zur Konstänthaltung des Elektrolytspiegels im Zersetzer in diesen Elektrolyt zugeführt, und zwar auf die Weise, daß beim Absinken des Elektrolytspiegels im Zer setzer unter die eingestellte Höhe durch das Elektrolytrohr aus dein Nachfüllgefäß Elektrolytflüssigkeit in den 7ersetzer fließt, während Gas aus diesem in das Nächfüllgefäß strömt, so lange, bis der normale Elektrolytstand wieder erreicht ist. Ein Elektrolytumlauf wird aber mit dieser Einrichtung nicht erzielt.
Unter Verwendung der bekannten Elektrolytzuführungseinrichtung wird unter Vermeidung der im vorstehenden erwähnten Nachteile der bekannten Elektrolytumlaufeinrichhingen erfindungsgemäß ein ausreichender Elektrolytumlauf dadurch erzielt, daß das Volumen des vom Zersetzer zum Nachfüllgefäß führenden Gasavleitungsrohres im Verhältnis zum Elektrolytvolumen des Zersetzers durch Vergrößerung der Rohrlänge oder des lichten Rohrdurchmessers vermehrt wird. Beim Ansprechen der Nachfülleinrichtüng wird dadurch eine vergleichsweise erhebliche Flüssigkeitsmenge vom Zersetzer zum Nachfüllgefäß und umgekehrt befördert.
In Fig. i ist das Zersetzergefäß mit a, der Zellenkörper mit b bezeichnet; c und d sind die beiden Leitungen, durch die das Elektrolytergänzüngsgefäß e mit dem Zersetzer a, in Verbindung steht. In die Elektrölytzuleitung cl ist ein Absperrorgan feingebaut, das geschlossen wird, wenn in das Gefäß e durch die Leitung g frischer Elektrolyt eingefüllt wird: Fig. 2 zeigt schematisch eine Einrichtung zur Verteilung des zuströmenden Elektrolyten in einem einzelnen Kathoden- oder Anodenraum einer Zelle. Mit h ist der Zuführungskanal der Flüssigkeit zu der betreffenden Zelle bezeichnet. i sind die darin angeordneten Stäbe, die dem Flüssigkeitsstrom die gewünschte Richtung geben.
Wie aus Fig. i ersichtlich, taucht die Leitung c mit einem in bekannter Weise ausgeführten unten offenen Ansatz c' in den Elektrolyten. Die beiden flüssigkeitsgefüllten Leitungen c und d halten sich statisch das Gleichgewicht. Die Eintauchtiefe von c' kann sehr gering sein, so daß beim Absinken des Elektrolytspiegels das über -diesem stellende Gas in den Ansatz c' eintreten kann. Auf Grund der Ausbildung des Ansatzes c' wird dann Elektrolyt aus diesem ausfließen. Damit wird die Flüssigkeitssäule in der Leitung c verkürzt und dadurch das Gleichgewicht mit der Leitung d gestört. Bei diesem Vorgang strömt durch das Gasableitungsrohr c Gas in das Nachfüllgefäß e und füllt darin den durch die abfließende Flüssigkeit frei werdenden Raum aus. Die verkürzte Flüssigkeitssäule in der Leitung c wird durch das entstandene Übergewicht der Säule in d in das Nachfüllgefäß e gezogen. Aus dein Nachfüllgefäß e fließt der Elektrolyt durch d so lange in den Zerseuer, bis der ursprünglcheFlüssigkeitsstandwieder erreicht ist, d. h. das Ansatzstück c' wieder eintaucht und die Leitung c abschließt. Danach steigt die Flüssigkeit in der Leitung c hoch und stellt den Gleichgewichtszustand mit der Flüssigkeitssäule in der Leitung d wieder her.
Das Hochziehen der Flüssigkeit in c wird gemäß der Erfindung zu einem Elektrolytumlauf ausgenutzt, indem das Volumen der Leitung c so vergrößert wird, daß eine für einen ausreichenden Umlauf genügende Elektrölytmenge in das Nachfüllgefäß e einströmt. Ein äquivalenter Teil von dessen Füllung strömt gleichzeitig durch d aus, so daß ein direkter Austausch stattfindet. Die Vergrößerung des Volumens von c wird durch Ver. größerung ihrer Länge und/öder ihres Querschnittes erreicht. Sooft die Nachfülleinrichtung zum Zwecke der Elektrolytergänzung im Zersetzer anspricht, wird auch der erwünschte Elektrolytumlauf auf die beschriebene Weise und in dem durch die Erfindung erreichten Umfange eintreten.
Die Vergrößerung des Volumens der Leitung c ist im dargestellten Beispiel durch die Anordnung von Rohrwindungen vollzogen. Um das Einströmen von Gas in die Leitung c nicht zu schnell vor sich gehen zu lassen und um zu vermeiden, daß das Gas durch die Flüssigkeitssäule hindurchgeht, ohne daß diese möglichst vollständig in das Gefäß c gelangt, werden nach der Erfindung die Windungen der Leitung c so angeordnet, daß ihre Ebenen mit der Senkrechten einen Winkel L von weniger als 9o° bilden, d. h. also nach einer Seite geneigt sind. Diese Windungen können zweckmäßigerweise zur Kühlung des Elektrolyten durch Luft verwendet werden oder in ein Kühlgefäß eingebaut sein. Für den gleichen Zweck der Kühlung kann auch am Nachfüllgefäß e eine Kühlvorrichtung, z. B. der Kühlmantel h, vorgesehen sein.
Das Elektrölytzuleitungsrohr d kann verschiedentlich angeordnet werden. So kann es z. B. von oben in den Elektrolyten eintauchen oder; wie in Fig. i dargestellt, von unten dem Zersetzerraum zugeführt werden.
Zur Verteilung des aus dem Gefäß e in den Zersetzer einströmenden Elektrolyts werden unterhalb der Zellen Kanäle la (Fig. e) angeordnet, die mit den Zellenräumen in Verbindung stehen. In den Zellen sind Stäbe i angebracht, zwischen denen der Elektrolyt geführt wird und sich im Gesamtvolumen zweckmäßig verteilt.

Claims

PATENTANSPRÜCHL: i. Einrichtung zum Elektrolytumlauf bei Wasserzersetzern,insbesondere Druckzersetzern, unter Verwendung einer an sich bekannten Elektrolytnachfülleinrichtung, bei der das Zersetzergefäß mit einem Nachfüllgefäß durch ein Elektrolytzuführungsrohr und durch ein Gasableitungsrohr in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Gasableitungsrohres durch Vergrößerung der Länge oder des lichten Durchmessers des Rohres im Verhältnis zum Elektrolytvolumen des Zersetzers so vermehrt wird, daß durch die beim Ansprechen der Nachfülleinrichtung eintretende Flüssigkeitsbewegung ein wirksamer Elektrolytumlauf eintritt. a. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasableitungsrohr (c) als Schlange ausgebildet ist. 3. Einrichtung nach Anspruch a, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen des Gasableitungsrohres (c) mit der Senkrechten (c') einen Winkel bilden, der kleiner als 9o° ist. q.. Einrichtung nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur besseren Verteilung der Umlaufflüssigkeit innerhalb der Zellen Kammern vorgesehen sind, in die der Elektrolyt einströmt bzw. durch sie hindurchfließt. 5. Einrichtung nach Anspruch q., da. durch gekennzeichnet, daß senkrecht stehende Stäbe (i) die Kammern innerhalb der Zellen bilden.