<Desc/Clms Page number 1>
Eimrichtung zur Regelung des Elektrolyttimlaufs bei DruckzersetzM'H mit getrenntem
Anolyt-und Katholyt-Umlauf.
Der Erfinder geht von einem Druckzersetzer mit getrenntem Anolyt- und Katholyt-Umlauf aus.
Es ist bekannt, dass eine Störung des Gleichgewichts zwischen den beiden Elektrolytumläufen auf der Anolytseite einerseits und der Katholytseite anderseits zu sehr erheblichen Störungen des Betriebs einer derartigen Zersetzeranlage führen kann, dass aber anderseits bisher niemand den Versuch gemacht hat, eine systematische Abstimmung der beiden Umläuft gegeneinander zu bewirken, derart, dass auftretende Gleichgewichtsstörungen in einfacher aber genauer Weise durch Einregelung beseitigt werden können. Zweck und Ziel der Erfindung ist eine derartige ausserordentlich feine und empfindliche Regelung anzuordnen, durch die das Gleichgewicht zwischen den beiden Seiten des Elektrolytumlaufs hergestellt werden kann.
Hiebei hat sich der Erfinder bemüht, aus Gründen der Einfachheit und Billigkeit der Anlage zur Bewirkung dieser Regelung möglichst Einrichtungen zu verwenden, die auch bisher vielfach an solchen Zersetzern verwendet worden sind. Demgemäss soll zunächst eine Einrichtung zum Regeln des Elektrolytumlaufs bei Druckzersetzern mit getrenntem Anolyt-und Katholytumlauf nach der Erfindung darin bestehen, dass die Umlaufregelung durch wechselweise Einwirkung von Heizvorrichtungen und Kühlvorrichtungen auf die Umlaufleitungen erfolgt.
Es können nach der Erfindung zur Unterstützung der Regelwirkung noch zusätzliche Drosselvorrichtungen benutzt werden, die zu diesem Zweck in diese Umlaufleitungen eingebaut werden. Heiz-, Kühl- und Drosselvorrichtungen sind bei Elektrolyseuren, Kühlungen auch bei Druckelektrolyseuren bereits früher zu den Zwecken benutzt worden, zu denen derartige Einrichtungen gemeinhin zu dienen pflegen, dagegen ist es neu, bei Druckelektrolyseuren mit getrenntem Anolyt- und Katholytumlauf diese durch Beheizung, Kühlung oder Drosselung zu regeln.
Im Gegensatz zu der früheren Ausbildung derartiger Druckzersetzeranlagen. wo eine gegenseitige Abstimmung der beiden Elektrolytumläufe meist gar nicht erst versucht worden ist, kann durch die von dem Erfinder aufgezeigten Mittel eine äusserst feine Regelung der Umläufe bewirkt werden. Diese technisch ausserordentlich wertvolle Massnahme hat aber zur Folge, dass nunmehr Störungen, die auf die Elektrolytumläufe von den übrigen Teilen der Zersetzeranlage einwirken können, sich ebenfalls bemerkbar machen können. Früher traten derartige Störungen nicht in den Vordergrund, weil die Elektrolytumläufe selbst nicht störungsfrei waren, so dass es gewissermassen auf einige Störungen mehr oder weniger nicht ankam.
Nachdem aber gemäss der Erfindung die Aufgabe gelöst ist, die Elektrolytumläufe gegen Gleichgewichtsstörungen, die in den Umläufen selbst auftreten, vollkommen zu sichern. sind, damit sich die erzielten Vorteile voll auswirken können, zusätzliche Mittel sehr erwünscht, um die Elektrolytumläufe gegen Störungen zu sichern, die von den in die Zersetzeranlage eingebauten Hilfsvorrichtungen kommen können.
Betrachtet man von diesem Gesichtspunkt aus eine in üblicher Weise gebaute Zersetzeranlage, so findet man zunächst die Einrichtung, die zum Nachfüllen von Wasser dient. Man bediente sich hiezu auch schon früher sogenannter Nachfüllflaschen, u. zw. war es im allgemeinen üblich, zwei derartige Naehfüll- flasehen, auf jeder Seite eine, anzuordnen. Um nun diese Naehfülleinriehtung der von ihm gegebenen technischen Regel anzupassen, gibt der Erfinder die zusätzliche technische Regel, dass die Naehfüllvorrichtung auf der Katholytseite so eingebaut sein soll, dass sie den oberen FJüssigkeitsspiegel des Katholytumlaufs konstant hält.
Diese Anordnungsweise hat wesentliche Vorteile für die Fernhaltnng von Gleich- gewichtsstörungen aus dem Elektrolytumlauf. Das Wasser wird im Kathodenraum verbraucht. Deshalb ist es vorteilhaft, gerade diesem Raum das Wasser zuzuführen. Dies Zuführen erfolgt mit Hilfe einer
<Desc/Clms Page number 2>
selbsttätigen Nachfüllvorrichtung, die ständig das verbrauchte Wasser auch in den kleinsten Mengen abgibt, so dass sich der Flüssigkeitsspiegel des Katholytumlaufs nicht senken kann. Dies muss unter allen Umständen vermieden werden, weil auch nur eine kleine Senkung eine Störung des Gleichgewichts im Umlauf und eine Verschlechterung der Gasreinheit zur Folge haben wurde.
Innerhalb der von dem Erfinder gestellten Aufgabe der vollständigen Ausschliessung von Umlaufstörungen in den Elektrolytumläufen ist es weiter erforderlich, die zwischen den Zersetzern und die die erzeugten Gase ableitenden Teile der Anlage eingebaute Ausgleiehsvorrichtung so einzuriehten. dass Rückwirkungen von Druekschwankungen in diesem Teil der Anlage auf den Zersetzer ausgeschlossen werden. Die bisher verwendeten Druekausgleichervorrichtungen genügen hiefür keineswegs. Nach der Erfindung kann dieser Zweck durch verschiedene Mittel erreicht werden.
Zunächst soll nach der Erfindung diese Ausgleichsvorrichtung aus einem oder zwei hintereinandergesehalteten Ausgleichern bestehen, so dass eine Rückwirkung von Druckschwankungen auf den Zer-
EMI2.1
vorrichtung zur Wirkung kommen kann. Weiterhin sollen die Ausgleieher als Gleichdruckhalter ausgebildet sein, derart, dass an der Übertrittsstelle des Gases aus der vom Zersetzer kommenden Gasleitung in das Ausgleichsgefäss konstanter Druck herrscht.
Schliesslich sollen nach der Erfindung Pendelniveaumeter oder ähnliche Vorrichtungen in die Gasableitung eingebaut sein. die, von den Schwankungen der Flüssigkeitsspiegel in den Gleiehdruekhaltern beeinflusst, diese anzeigen oder in Regelungsimpulse umsetzen.
Durch diese Massnahmen wird erreicht, dass zwar Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels auftreten, aber niemals auf den Zersetzer zurückwirken.
Die Massnahmen, die gemäss der Erfindung zum Schutz gegen Rückwirkungen von Drucksehwan- kungen in dem die Gase ableitenden Teil der Anlage auf die Zersetzerumläufe angeordnet werden können.
EMI2.2
im Hochdruckteil der Anlage nach den Druckausgleichern untergebracht werden. Hiedurch wird die Rückwirkung von Druckschwankungen in der Gasreinigungsvorrichtung auf die Elektrolytumläufe des Zersetzers ausgeschlossen.
Diese Anordnung verbürgt ferner gewisse Vorteile, z. B. eine kleine Katalysatormenge, da die Gasvolumen unter Druck kleiner, ihre Berührungszeit mit dem Katalysator auch deshalb bei einer be-
EMI2.3
indem er in einem Vorwärmer und den eigentlichen Reiniger unterteilt wird, die so zusammenwirken. dass die Wärme der erhitzten und gereinigten Gase zum Vorwärmen der zu den Reinigern fliessenden Gase benutzt wird. Hiedurch kann eine bedeutende Wärmeersparnis erzielt werden. Bei grösseren Anlagen spielt der Wärmeverbrauch zum Erhitzen der Gase auf die durch den Katalysator und die Endprodukte
EMI2.4
Erfindung ganz oder zum grossen Teil durch die im Reiniger durch Verbrennen und Heizung erzeugte Wärme gedeckt werden.
Die Kette der Massnahmen, die gemäss der Erfindung getroffen werden können, um die Rückwirkungen von Druckschwankungen in dem Gasabführungs-und Regelungssystem auf den Zersetzer und seine Elektrolytumläufe zu verhindern, schliesst eine zwischen die in die Gasableitun ? eingebaute Reglereinrichtung und den Zersetzer eingeschaltete Reglersicherung, die auf der einen Seite (Anolytoder Eatholytseite) auftretenden Überdruck oder Unterdruck in eine Steigerung oder Minderung des Gesamtdrucks der Anlage selbsttätig umsetzt, einen zu grossen Unterschied in den beiden Gasleitungen ausschliesst und eine Rückwirkung auf die Elektrolytumläufe des Zersetzers verhindert.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst eine derartige Druckzersetzeranlage zunächst ein stehend, geneigt oder liegend angeordnetes Zersetzergefäss Z, das mit den beiden Abscheidegefässen A
EMI2.5
zum Ausgleich geringer DifferenzdrÜcke und die Quecksillberausgleichgefässe für grössere Differenzdrücke. die von den Reinigeranlagen oder Sammlereinrichtungen herrühren können. Von dort gelangen die Gase in die Vorreiniger V und V, die zugleich als Kondensatoren dienen, und die Reiniger Rund K. Es folgen die Druckregler B und B'in Verbindung mit den Reglersichernungen C, C' und einem Gefäss G mit konstantem Druck ; schliesslich die Pendelniveaumeter P und P'.
Beim Betrieb der Anlage steigt das Gas oben aus dem Zersetzergefäss in den mit i bezeichneten Leitungen gemischt mit dem mitgerissenen Elektroyt in die Abscheidegefässe A und A'. Von hier strömt
EMI2.6
<Desc/Clms Page number 3>
beiden Seiten etwa notwendige Elektrolytaustauseh kann z. B. an den unteren Enden der Rüekläufe a. 1,a' durch den Verbindungsweg ? erfolgen und mit Hilfe des Ventiles X geregelt werden. Durch die Anbringung der Heizung ist man in der Lage, einen Umlauf des Elektrolyten und eine für den elektrischen Vorgang günstige Temperatur auch dann zu erzielen, wenn der Zersetzer nach längerer Ruhepause mit geringer Stromstärke allmählich auf Druck gebracht werden muss, oder wenn z.
B. bei Belastungsschwankungen er längere Zeil mit geringer Stromstärke und somit mit geringerer elektrolytiseher Wärme laufen muss. Läuft der Zersetzer unter hoher Belastung, so dass genügend oder zuviel Wärme durch den Prozess selbst erzeugt wird, so ist man durch Kühlung K in der Lage, den Zersetzer auf der richtigen Betriebstemperatur zu halten und gleichzeitig den Umlauf den gesteigerten Betriebsverhältnissen entsprechend zu regeln.
Die Nachfüllung des verbrauchten Elektrolyten erfolgt selbsttätig aus der Nachfüllflasche N auf der Wasserstoffseite. also auf der Seite, wo das Wasser auch tatsächlich verbraucht wird. so dass der Katholytspiegel im Abschleidegefäss dauernd konstant gehalten wird.
Die Gase werden weiter den als Wäscher und Ausgleichsgefässe dienenden Druekbehältern Wund W'
EMI3.1
hinabreichen. Dert werden die Gase von den mitgerissenen Elektrolytteilchen durch Emporschleudern durch Wasser gereinigt. Gleichzeitig können diese miteinander verbundenen Wäscher äusserst kleine Druckschwankungen in der weiteren Gasleitung durch ihr Verbindungsrohr ausgleichen, so dass sich wohl die Spiegelhöhen innerhalb der Wäscher verschieben können.
nicht aber eine Spiegelversehiebung
EMI3.2
Grössere Druckschwankungen können durch die Druckausgleichsvorrichtung D aufgenommen werden, in der in gleicher Weise wie bei den Wäschern statt Wasser Quecksilber verwendet wird, das naturgemäss infolge seines grösseren Gewichtes in der Lage ist, auch grössere Drueksehwankungen aufzufangen. Von hier gehen die Gase in die Vorwärmer V und V und von dort in die Reiniger'round R', in denen die kleinen Verunreinigungen durch Erhitzen in Anwesenheit von Katalysatoren zu Wasser verbrannt werden. Die erhitzten Wasserdampf enthaltenden Gase gehen durch die Vorwärmer zurück und geben im Gegenstrom ihre Wärme an die zu den Reinigern fliessenden Case ab. Durch die damit verbundene Abkühlung kondensiert der Wasserdampf.
Von hier gehen die Gase in die Reglersicherung B und B'. Diese besteht aus zwei Druckgefässen, die zu einem gewissen Teil mit Quecksilber gefüllt sind. Dieses Quecksilber steht durch eine Rohrleitung mit einem Druckgefäss G in Verbindung, von dem aus ein Druckgas, z. B. Stickstoff, in Höhe des gewünschten Betriebsdruekes sowohl auf das Quecksilber wie auf die andere Seite der Reglermenbrane in dem eigentlichen Regler C. C' drückt.
Die erzeugten Gase kommen von dem Vorreiniger, gehen durch den oberen Teil der Reglersicherung und dann weiter zu dem unteren Teil des Reglers. Übersteigt der Gasdruck im Zersetzer den Druck des von oben auf die Membran drückenden Gegengases, so wird die Membran nach oben ausweichen. das Membranventil an der Unterseite des Reglers öffnen und das Gas weiter in die Sammelleitung treten lassen. Der Zweck der Reglersieherunr besteht nun darin, die Reglermembranen vor zu grossen Druckunterschieden zu sichern. Das Quecksilber in der Reglersicherung steht einerseits unter dem Druck der Zersetzergase, anderseits unter dem Druck des Gases im Gefäss G (z. B.
Stickstoff), somit gibt eine Differenz der Quecksilberspiegel im Gefäss der Reglersicherung und in der anschliessenden Rohrleitung den Druekunterschied zwischen den beiden Membranseiten des Reglers an. In der Zeichnung ist z. B. auf der rechten Seite kein Unterschied zwischen dem Druckgas von oben und dem Zersetzergas von unten auf die Membran des Reglers vorhanden, denn die Flüssigkeitsspiegel in der Reglersicherung stehen auf beiden Seiten gleich hoch. Dagegen hat auf der linken Seite der Zeichnung das Zersetzergas einen Überdruck gegenüber dem die Membranen des Reglers belastenden Druckgas.
Die Höhen der Quecksilbersäulen in der Reglersicherung sind so bemessen, dass ein die Membran schädigender Druck nicht auftreten kann, da bei einem bestimmten Höchstdruck die Säulen entweder nach oben oder unten Gas durchlassen. Sollte z. B. durch Verstopfen des rechten Reglerventils das Gas sieh stauen und die Membranen immer mehr belasten, so würde die Säule der Reglersicherung bei einer bestimmten Höchstbelastung Gas nach oben durchströmen lassen. Die Folge davon ist, dass der Gesamtdruck der Anlage steigt, ohne dass schädliche Folgen für die Membranen des Reglers und vor allem aber schädliche Druckunterschiede in den Gasleitungen und dadurch die Gasreinheit schädigende Störungen der Umläufe stattfinden können.
Ein anderes Beispiel wäre, dass die Anlage nur unter geringer Belastung steht und auf der einen Seite starke Undichtigkeiten aufgetreten sind. Die Reglersicherung lässt nun aus dem konstanten Druckraum Ci Gas nach der undichten Seite austreten. Die entsprechende Druckverminderung wird durch Abblasen des andern Reglers auf die andere Seite übertragen. Der Anlagedruck sinkt selbsttätig, ohne dass Rückschläge auf die Zersetzerumläufe auftreten können.
Derartige Druckunterschiede in den beiden Gasleitungen werden gemäss der Erfindung durch Pendelniveaumeter zur Anzeige gebracht. Das Pendelniveaumeter ist ein schwenkbar gelagertes kom- munizierendes Rohr, das zum Teil mit einer Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, gefüllt ist. Entgegengesetzt der durch verschiedene Gasdrücke erfolgenden Verschiebung der Flüssigkeit und demgemäss des Schwer-
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
der angebrachten Zeigervorrichtung. Die Zuführung des Druckgases erfolgt durch Rohrspiralen oder Schläuche für hohen Druck.
Diese sehr empfindliche Einrichtung kann im übrigen dazu benutzt werden. bei Benutzung von motorisch betriebenen Reglern das Ablassen der Gase aus dein Regler entsprechend den Ausschlagen des Pendelniveaumeters selbsttätig zu regeln.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Regelung des Elektrolytumlaufs bei Druckzersetzern mit getrenntem Anolyt-
EMI4.2