DE672851C - Device for electrolyte circulation in water decomposers, in particular pressure decomposers - Google Patents

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.Device for electrolyte circulation in water decomposers, in particular Pressure decomposers With water decomposers occur during the electrolysis in the electrolyte Concentration differences affect the resistance of the electrode material and significantly reduce the electrical conductivity of the electrolyte. The enlarged Electrode wear and the increased expenditure of energy can reduce the economic viability affect the electrolytic process very unfavorably.

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.To mitigate these adverse effects of the concentration differences it is known to provide measures which are suitable by mixing the anolyte balance the differences in concentration with your catholic. To this end For example, the electrolyte that has become inhomogeneous as a result of the electrolysis can be removed derived from decomposition, stirred through and reintroduced into it. Even it is possible to have the anolyte in the cathode grooves and at the same time the catholyte to be transferred into the anode after one outside by special line of the decomposer with the help of a pump. These fluid movements can be carried out continuously or at certain time intervals during the electrolysis will. However, there are some disadvantages associated with such measures, which are associated with pressure decomposers are particularly noteworthy.

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.So z. B. special in the circulation lines for the electrolyte Gas separation vessels are provided in which the entrained gas from the liquid Will get removed. These lines and containers lead, as found in practical operation was, to pressure differentials, which make the monitoring of the Result in a decomposition system. Furthermore, there is a risk of leaks occurring through the vessels, lines, fittings and necessary for the electrolyte circulation Control and pumping facilities largely enlarged.

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.For the purpose of supplying electrolyte to pressure decomposer cells, it is known to use a refill in the case of the above to be fed Vessel a refill vessel is arranged, which with the vessel to be fed through two opening out at the mirror or in the liquid of this vessel Tube connected is. A so-called electrolyte tube leads from the liquid in the decomposition vessel to the refill vessel, whereby the tube a certain piece into the electrolyte of the decomposer immersed. The refill vessel is still connected directly to the electrolyzer through a gas pipe tied together. This pipe extends from the electrolyte level in the decomposer to the bottom or also in the refill container. Through this facility described above is used to keep the electrolyte level in the decomposer constant in this electrolyte supplied, in such a way that when the electrolyte level drops in the Zer Put it below the set height through the electrolyte tube from your refill vessel Electrolyte liquid flows into the replacer, while gas flows out of it into the subsequent filling vessel flows until the normal electrolyte level is reached again. An electrolyte circulation but is not achieved with this facility.

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.Using the known electrolyte supply device is while avoiding the disadvantages of the known electrolyte circulation devices mentioned above according to the invention, a sufficient electrolyte circulation achieved in that the volume of the gas supply pipe leading from the decomposer to the refill vessel in proportion to the electrolyte volume of the decomposer by increasing the tube length or the clear Pipe diameter is increased. When responding to the refill device a comparatively large amount of liquid from the decomposer to the refill vessel and vice versa.

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.In FIG. I, the decomposition vessel is designated with a, the cell body with b; c and d are the two lines through which the supplementary electrolyte vessel e is connected to the decomposer a . A shut-off element f is installed in the electrolyte feed line cl, which is closed when fresh electrolyte is poured into the vessel e through the line g: FIG. 2 schematically shows a device for distributing the incoming electrolyte in a single cathode or anode compartment of a cell. The supply channel for the liquid to the cell in question is designated by h. i are the rods arranged in it, which give the flow of liquid the desired direction.

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.As can be seen from Fig. I, the line c dips with an in known Way carried out at the bottom open approach c 'in the electrolyte. The two liquid-filled Lines c and d are statically balanced. The immersion depth of c 'can be very low, so that when the electrolyte level drops, it is above this constituting gas can enter the approach c '. Due to the training of the approach c 'electrolyte will then flow out of this. This becomes the column of liquid shortened in line c and thereby disturbed the equilibrium with line d. During this process, gas flows through the gas discharge pipe c into the refill vessel e and fills in the space freed by the flowing liquid. The shortened column of liquid in line c is due to the excess weight the column in d is drawn into the refill vessel e. The flows out of your refill vessel e Electrolyte through d into the disintegrator until the original liquid level is restored is reached, d. H. the extension c 'is immersed again and terminates the line c. The liquid then rises in line c and establishes a state of equilibrium with the column of liquid in line d.

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.The drawing up of the liquid in c becomes a according to the invention The electrolyte circulation is exploited by increasing the volume of the line c so that that a sufficient amount of Elektrölyt for a sufficient circulation in the refill vessel e flows in. An equivalent part of its filling flows through at the same time d so that a direct exchange takes place. The increase in volume of c is replaced by ver. their length and / or their cross-section increased. Whenever the refill device responds for the purpose of replenishing electrolyte in the decomposer, the desired electrolyte circulation is also achieved in the manner described and in that the scope achieved by the invention.

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.The increase in the volume of the line c is shown in the example accomplished by the arrangement of pipe windings. To prevent gas flowing into the Not to let line c go too quickly and to avoid that Gas passes through the liquid column without this as completely as possible enters the vessel c, according to the invention, the turns of the line c are so arranged that their planes form an angle L of less than 9o ° with the vertical form, d. H. are therefore inclined to one side. These turns can expediently can be used to cool the electrolyte with air or installed in a cooling vessel be. For the same purpose of cooling, a cooling device can also be installed on the refill vessel e. z. B. the cooling jacket h may be provided.

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.The Electrolyte feed pipe d can be arranged in various ways. So it can be B. immerse into the electrolyte from above or; how shown in Fig. i, are fed from below to the decomposer room.

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.To distribute the flowing into the decomposer from the vessel e Electrolytes are arranged below the cells channels la (Fig. E), which with the Cell spaces communicating. In the cells there are bars i, between where the electrolyte is guided and is appropriately distributed in the total volume.

Claims (1)

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.PATENT CLAIM: i. Device for electrolyte circulation in water decomposers, in particular Pressure decomposers, using an electrolyte refilling device known per se, in which the decomposition vessel with a refill vessel through an electrolyte feed pipe and communicates through a gas discharge pipe, characterized in that the volume of the gas discharge pipe by increasing the length or the clear The diameter of the tube is increased in relation to the electrolyte volume of the decomposer is that due to the fluid movement occurring when the refilling device responds an effective electrolyte circulation occurs. a. Device according to claim i, characterized characterized in that the gas discharge pipe (c) is designed as a snake. 3. Establishment according to claim a, characterized in that the windings of the gas discharge pipe (c) Form an angle with the vertical (c ') which is smaller than 90 °. q .. establishment according to one of claims i to 3, characterized in that for better distribution The circulating fluid inside the cells chambers are provided in which the electrolyte flows in or flows through them. 5. Device according to claim q., There. by characterized in that vertical rods (i) form the chambers within the cells form.