Einrichtung zur Elektrolyse unter Druck. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Elektrolyse unter Druck, und zwar mit- telst eines Druckzersetzers mit getrenntem Anolyt- und Katholytumlauf in Verbindung mit Druckreglern zur Gleichhaltung der Drucke im Zersetzer.
Es .ist bekannt, dass eine Störung des Gleichgewichtes zwischen den beiden Elek- trolytumläufen auf der Anolytseite einerseits und der gatholytseite anderseits zu sehr er beblichen Störungen des Betriebes eines der artigen Druckzersetzers führen kann, dass aber anderseits bisher niemand den Versuch gemacht hat, eine systematische Abstimmung der beiden Umläufe gegeneinander zu bewir ken, derart, dass auftretende Gleichgewichts störungen in einfacher aber genauer Weise durch Einregelung beseitigt-werden können.
Erfindungsgemäss soll nun eine solche Regelung ermöglicht werden, und zwar durch ein Druckgefäss, dessen Gasdruck zur Steuerung der Druckregler dient. Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist in der Zeichnung schema tisch dargestellt.
Die dargestellte Einrichtung umfasst zu n äe 'hst ein stellend, el geneigt oder liegend an- geordnetes Zersetzergefäss Z, das mit den beiden Abscheidegefässen <I>A</I> und<I>A'</I> durch Umlaufleitungen a, a' in Verbindung steht.
Hieran schliessen sich Wäscher TV und LV' zum eventuellen Ausgleich geringer Dif ferenzdrücke und Qizecksilber-Ausgleich- gefässe für grössere Differenzdrücke, die von den Reinigeranlagen oder Sammlereinrich tungen herrühren könnten.
Von dort gelangen die Gase in Vor reiniger V und V', die zugleich als Konden satoren dienen und in Reiniger R und R'.
Es folgen endlich Druckregler C und<B>C</B> in Verbindung mit Reglersicherungen B, B' und einem Gefäss G mit gewünschtem Be triebsdruck; schliesslich die Pendelniveau meter P und P'. Beim Betrieb der Einrichtung steigt das Gas oben aus dem- Zerset2ergefäss *in - den mit i bezeichneten Leitungen gemischt mit dem mitgerissenen Elektrolyt, bis in die Ab scheidegefässe A und A'. Von hier strömt der abgeschiedene Elektrolyt durch die Umlauf leitungen<I>a, a'</I> zur untern Seite des Zer- setzers zurück.
Diese Leitungen sind mit Kühleinrich tungen K und K' Drosselventilen E und E' und Heizungen H und H' ausgerüstet.
Der Elektrolyt tritt -von unten in den Zersetzer und damit in die Zellen wieder ein, und der zwischen beiden Seiten etwa not wendige Elektrolytaustauseh kann zum Bei spiel an den untern Enden der Rückläufe a, a' durch den Verbindungsweg 2t erfolgen und mit Hilfe des Ventils X geregelt werden.
Durch die Anbringung der Heizung ist man in der Lage, einen Umlauf des Elektro lyten 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 er zum Beispiel bei Belastungsschwankungen längere Zeit mit geringer Stromstärke und somit mit geringerer elektrolytischer 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 die Kühlung X in der Lage, den Zersetzer auf der richtigen Betriebstemperatur zu halten und gleich zeitig den Umlauf den gesteigerten Betriebs verhältnissen entsprechend zu regeln.
Die Nachfüllung des verbrauchten Elek trolyten erfolgt selbsttätig aus der Nachfüll- fiasche N, zum Beispiel auf der Wasserstoff seite, also auf der Seite, wo das Wasser eines alkalischen Elektrolyten auch tatsächlich verbraucht wird, so dass der Katholytspiegel im Abscheidegefäss dauernd konstant gehal ten wird.
Die Gase werden weiter den als Wäscher und gegebenenfalls als Druckausgleicher dienenden Druckbehältern W und<I>W'</I> durch Zuleitungsröhren ev, 2v' zugeführt,die bis zu einer Stelle<I>y, y'</I> über dem Boden in die Be hälter hinabreichen. Dort werden die Gase von den mitgerissenen Elektrolytteilchen durch Emporschleudern durch Wasser ge reinigt.
Gleichzeitig können diese mitein ander verbundenen -Wäscher äusserst kleine Druckschwankungen in der weiteren Gas leitung durch ihr Verbindungsrohr aus gleichen, so dass sich wohl die Spiegelhöhen innerhalb der Wäscher verschieben können, nicht aber eine Spiegelverschiebung in den Ab scheidegefässen<I>A</I> und<I>A',</I> somit eine Stö rung der Umläufe eintreten kann. Da die Wäscher mit Wasser gefüllt sind, sind sie nur zur Ausgleichung geringer Druck schwankungen verwendbar.
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 Druckschwankungen aufzufangen.
Von hier gehen die Gase in die Vorwär- mer V und V' und von dort in die Reiniger R und R', in denen kleine Verunreinigungen durch Erhitzen in Anwesenheit von Kataly satoren 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 Gase ab. Durch die damit verbundene Abkühlung konden siert der Wasserdampf.
Von hier gehen die Gase in die Regler sicherungen B und<I>B',</I> welche aus zwei Druckgefässen bestehen, die zu einem ge wissen Teil mit Quecksilber gefüllt sind. Dieses Quecksilber steht durch eine Rohr leitung mit einem Druckgefäss G in Verbin dung, von dem aus ein Druckgas, zum Bei spiel Stickstoff, in Höhe des gewünschten Betriebsdruckes sowohl auf das Quecksilber, wie auf die andere Seite der Reglermembran in dem eigentlichen Regler C bezw. <B>C</B> drückt.
Die erzeugten Gase kommen von dein Vorreiniger, gehen durch den obern Teil der Reglersicherung und dann weiter zu :dein untern Teil des Reglers. Übersteigt der Gas druck 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 Reglersicherung besteht nun darin, die Reglermembranen vor zu grossen Druckunterschieden zu sichern. Das Quecksilber in der Reglersicherung steht einerseits unter dem Druck der Zersetzer- gase, anderseits unter dem Druck des Gases, im Gefäss G. Somit gibt eine Differenz der Quecksilberspiegel im Gefäss der Regler sicherung und in der anschliessenden Rohr leitung den Druckunterschied zwischen den beiden Membranseiten des Reglers an.
In der Zeichnung ist zum Beispiel auf der rechten Seite kein Unterschied zwischen dem Druckgas von oben und dem Zersetzer- gas 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 Druckgag.
Die Höhen der Quecksilbersäulen in der Reglersicherung sind so bemessen, dass ein die Membran schädigender Druck nicht auf treten kann, da bei einem bestimmten Höchst druck die Säulen entweder nach oben oder unten Gas durchlassen.
Sollte zum Beispiel durch Verstopfen des rechten Reglerventils das Gas sich 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 Einrichtung steigt, ohne dass schädliche Folgen für die Membranen des Reglers und vor allem aber schädliche Druckunterschiede in den Gas leitungen und dadurch die Gasreinheit schä digende Störungen der Umläufe stattfinden können.
Ein anderes Beispiel wäre, dass die Einrichtung nur unter geringer Belastung steht und auf der einen Seite starke Undich- tigkeiten aufgetreten sind. Die Reglersi.che- rung lässt nun aus dem Druckraum G Gas nach der undichten Seite austreten. Die ent sprechende Druckverminderung wird durch Abblasen des andern Reglers auf die andere Seite übertragen. Der Druck in der Einrich tung sinkt selbsttätig, ohne dass Rückschläge auf die Zersetzerumläufe auftreten können.
Derartige Druckunterschiede in den bei den Gasleitungen werden hier durch Pendel manometer zur Anzeige gebracht. Das Pen delmanometer ist ein schwenkbar gelagertes kommunizierendes Rohr, das zum Teil mit einer Flüssigkeit, zum Beispiel Quecksilber, gefüllt ist. Entgegengesetzt der durch ver schiedene Gasdrücke erfolgenden Verschie bung der Flüssigkeit und demgemäss des Schwerpunktes bewegt sich der Schwerpunkt des Rohrsystems, und es erfolgt dementspre chend ein Ausschlag der angebrachten Zei gervorrichtung.
Die Zuführung des Druck gases erfolgt durch Rohrspiralen oder Schläuche für hohen Druck. Diese sehr emp findliche Einrichtung kann im übrigen dazu benutzt werden, bei Benutzung von moto risch betriebenen Reglern das Ablassen der Gase aus dem Regler entsprechend den Aus schlägen des Pendelmanometers selbsttätig zu regeln.
Den im beschriebenen Beispiel dargestell ten Nembranregler, also unmittelbar vom Gasdruck betätigten Regler, verwendet man nur bei kleinen Anlagen. In grösseren An lagen, wie es meistens der Fall ist, wird der Gasdruck des Druckgefässes zur indirekten Steuerung der Regler verwendet.