AT125888B - Einrichtung zur Regelung des Elektrolytumlaufs bei Druckzersetzern mit getrenntem Anolyt- und Katholyt-Umlauf. - Google Patents

Einrichtung zur Regelung des Elektrolytumlaufs bei Druckzersetzern mit getrenntem Anolyt- und Katholyt-Umlauf.

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AT125888B
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Alfred Ing Mentzel
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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description


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    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 

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 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- 
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 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. 
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 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- 
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 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 
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 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 
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 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 
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 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' 
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 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 
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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- 

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 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 


Claims (1)

  1. zur Unterstützung der Regelwirkung zusätzliche Drosselvorrichtungen (E,E') eingebaut sind.
    3. Ausfiihrungsform der Einrichtung nach Anspruch 1 mit Elektrolytnachfüllvorrichtung. dadurch gekennzeichnet, dass die Nachfüllvorrichtung (X) auf der Katholytseite so eingebaut ist. dass sie den EMI4.3 oder zwei hintereinandergeschalteten Ausgleichern (D, D', W, W') besteht.
    5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleicher als Gleichdruckhalter ausgebildet sind, derart, dass an der Übertrittsstelle (y. y') deys Gases aus der Gasleitung (#, #') in das Ausgleiehergefäss konstanter Druck herrscht.
    6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5. gekennzeichnet durch Pendelniveaumeter (P, P') od. dgl., die von den Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels in den Gleichdrlckhaltern (D, D'. ir. W') beeinflusst, diese anzeigen oder in Regelungsimpulse umsetzen.
    7. Einrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass die übliche Gasreinigungsvorrichtung (R, R', V, V') im Hochdruckteil der Anlage zweckmässig zwischen Gleichdruckhalter und Regler (C, C') eingebaut ist.
    8. Einrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, dass die Gasreinigungsvorrichtung in einen Vorwärmer und einen Reiniger unterteilt ist. die so zusammenwirken, dass die Wärme der erhitzten und gereinigten Gase zum Vorwärmen der zu den Reinigern fliessenden Gase benutzt wird.
    9. Einrichtung nach den Ansprüchen l bis 8. dadurch gekennzeichnet. dass dem Regler (C. C') der Anlage eine Relgersicherung (B, B') vorgeschaltet ist, die auf der einen Seite (anolyt- ode Katholytseite) auftretenden Überdruck oder unterdruck in eine Steigerung oder Minderung des Gesamtdrucks der Anlage selbsttätig umsetzt.
AT125888D 1931-01-21 1931-01-21 Einrichtung zur Regelung des Elektrolytumlaufs bei Druckzersetzern mit getrenntem Anolyt- und Katholyt-Umlauf. AT125888B (de)

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