DE2945557A1 - Vorrichtung zur wiedergewinnung von gas, das waehrend der elektrolyse von alkalichloriden entsteht - Google Patents
Vorrichtung zur wiedergewinnung von gas, das waehrend der elektrolyse von alkalichloriden entstehtInfo
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Description
5 KÖLN 51, OBERLANDES UFER 90
Beschreibung :
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wiedergewinnung des bei der Elektrolyse von Alkalichloriden entstehenden Gases.
Die Elektrolyse einer Alkalisalzlösung zum Erhalten von Alkalichloraten
führt zur Bildung einer Gasmischung, die Wasserstoff enthält, der an den Kathoden der Elektrolysezellen
gebildet wird, sowie Sauerstoff, Chlor und gegebenenfalls Kohlendioxid, die in Nebenreaktionen gebildet werden.
Die Zusammensetzung dieser Gasmischung hängt von dem Typ der vewendeten Zellen, der Art der verwendeten Elektroden und
den Arbeitsbedingungen der Elektrolyse ab.
Bei Zellen mit Graphitanoden, die gewöhnlich bis in die letzten Jahren hinein verwendet wurden, war die Zusammensetzung der
Mischung etwa folgende:
- H2 91 bis 95 %
- O2 4 bis 7 %
- Cl2 o,4 bis o,8 %
- CO2 o,4 bis 1 %
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wobei die Wiedergewinnung und Behandlung dieses Abgases insbesondere
Sicherheitsprobleme aufgrund der Entflammbarkeit und Explosivität wegen des relativ* hohen Sauerstoffgehaltes
bereitete.
Um diese Mischung mit der gewünschten Sicherheit transportieren und behandeln zu können, wurde die Mischung in den
Zellen oder am Ausgang derselben mit einer Menge Luft verdünnt, die derart bestimmt wurde, daß ein Gehalt an Wasserstoff
in der Mischung aus Elektrolysegas und Luft unterhalb von 4 % erhalten wurde, was einer Verdünnung des Elektrolysegases
um wenigstens das 25-fache entspricht.
Seit 197o wurde eine neue Zellentechnologie entwickelt, wobei Titananoden verwendet werden, die mit einer elektroaktiven
Schicht beschichtet sind, die es ermöglicht, unter neuen Arbeitsbedingungen eine erhöhte Leistung gegenüber Zellen mit
Graphitanoden zu erhalten, wobei sich folgende Gasmischung ergibt:
H2 ^ 96 %
O2 -c 3,5 %
Cl2 o,2 bis o,5 %
O2 -c 3,5 %
Cl2 o,2 bis o,5 %
Diese Zusammensetzung liegt außerhalb der Explosivitätszone.
Die bisherige Lösung kann verwendet werden, jedoch führt dies zu beträchtlichen Verdünnungen, die die Verwendung von Ventilatoren
mit großer Leistung erfordern, wodurch sich ein nicht vernachlässigbarer Energieverbrauch ergibt. Ein anderer
hauptsächlicher Nachteil der Verdünnung besteht in der Tatsache, daß die Wiedergewinnung von Wasserstoff für seine
spätere Weiterverwendung zur Verbrennung oder als Ausgangsmaterial praktisch unmöglich ist.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die die Sicherheitsprobleme, die mit der Wiedergewinnung des Elektrolysegases
verbunden sind, löst und es ermöglicht, den bei der Elektrolyse erzeugten Wasserstoff weiter zu verwenden.
Diese Vorrichtung ist gekennzeichnet durch Waschkolonnen, die eine Wassertasse aufweisen, und durch automatische Verteilungssysteme für Inertgas bzw. Luft, die durch den Betrieb des
Stromerzeugers und die Arbeitsintensität der Zellen gesteuert werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Abbildungen näher erläutert.
Elektrolysegase werden aus Zellen A1 bis A durch Rohrleitungen
1 abgeführt, die im oberen Bereich der Zellen angeordnet sind, und in einer oder mehreren Hauptleitungen 2 gesammelt
und von dort einer oder mehreren Waschkolonnen 3 zum Entfernen des Chlors zugeführt.
Die Gesamtheit der Zellen A.. bis A wird infolge einer Wassertasse
4 am Fuß jeder Waschkolonne unter Druck gehalten. Der Druck der Wassertasse kann zwischen 1o und 2oo mm Wasser entsprechend
den Einrichtungen und den Arbeitsbedingungen variieren und derart eingestellt werden, daß die Zellen derart
unter Druck gehalten werden, daß der Zutritt von Falschluft vermieden wird, durch den die Gasmischung explosiv werden kann,
und damit die Aufsteigekraft des erzeugten Wasserstoffs genü-· gend ist, um Streuverluste des Stromkreises niedrig zu halten,
so daß es nicht notwendig ist, für die Gewinnung der Gase Ventilatoren zu verwenden. Wenn die Elektrolyseeinrichtung
im Normalbetrieb ist, ergibt sich auf diese Weise eine natürliche Freisetzung es Elektrolysegases, Abführung desselben
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_5 _
zu den Waschkolonnen, Herauswaschen des Chlors, wobei man am Ausgang der Waschstufe bei 5 einen Wasserstoff erhält,
der weniger als 3,5 % Sauerstoff enthält und als solcher weiterverwendet oder für eine eventuelle Weiterverwendung
gereinigt werden kann.
Die Vorrichtung enthält desweiteren Sicherheitseinrichtungen, die es erlauben, die Sicherheit der Anlage in Übergangsbereichen
aufrecht zu erhalten, d.h. etwa bei Stromabschaltung und beim Arbeiten mit verringerter Intensität.
In diesen Fällen steigt der Sauerstoffgehalt der Gasmischung,
so daß diese explosiv werden kann.
Im Falle der Unterbrechung des elektrischen Stromkreises infolge eines Abschaltens wird ein automatisches Ventil 6, das
durch den Betrieb des Stromerzeugers gesteuert wird, geöffnet, das es ermöglicht, daß in die Sammelleitung(en) 2 und
in die Zellen A1 bis A Stickstoff oder ein anderes
1 η
Inertgas aus einem Vorratsbehälter 7 über eine Entspannungseinrichtung
8 zugeführt wird, die die Austrittsmenge an Inertgas regelt. Die Zellen und Rohrleitungen werden auf
diese Weise mit Inertgas gespült, das den Platz des Elektrolysegases einnimmt, wobei die Anlage unter Druck gehalten
wird. Eine Variante des Systems besteht darin, daß Spülen während einer vorbestimmten Zeitdauer aufrecht zu erhalten
und dies am Ende dieser Periode automatisch zu beenden.
Im Falle des Arbeitens mit verringerter Intensität beispielsweise mit einem Zehntel der normalen Intensität fördert ein
Ventilator 9 Luft und drückt diese in die Zellen und Rohrleitungen über ein automatisches Ventil 1o, das entsprechend
der Arbeitsintensität der Zellen betätigt wird. Die Luftmenge
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wird durch die Eigenschaft des oder der Ventilatoren bestimmt,
die selbst durch die notwendige Verdünnung zum Erhalten einer nicht explosiven Qasmischung bestimmt werden.
Die notwendige Ventilatorleistung ist begrenzt, da diese Einrichtung nur während des Arbeitens mit niedriger Intensität
funktionieren muß, wobei die gebildete Gasmenge entsprechend gering ist.
In einer Elektrolyseanlage für Natriumchlorat, die 1 t/h Natriumchlorat erzeugt, entweicht aus den Zellen:
665 m /h Wasserstoff
13,5 m /h Sauerstoff
1,4 m3/h Chlor
13,5 m /h Sauerstoff
1,4 m3/h Chlor
Gemessen unter Normalbedingungen bezüglich Druck und Temperatur (O0C - 1 bar).
Die Anlage enthält 5o Elektrolysezellen A, die mit einer Stromstärke von 32ooo A arbeiten und in zwei Reihen von
25 Zellen aufgeteilt sind. Ober jeder Reihe ist eine Gassammelleitung 2 mit einem Durchmesser von 15o mm angeordnet,
die das Gas jeder Zelle der entsprechenden Reihe aufnimmt und einer Waschkolonne 3 zuführt. Die Wassertasse 4
der Waschkolonne 3 ist auf eine Wasserhöhe von 5o mm eingestellt, während die Gase, die von den Zellen freigesetzt
werden, durch die Sammelleitungen 2 und durch die Wasch-
kolonne strömen, ohne daß hierzu eine Motorkraft notwendig ist. Der in der Anlage erzeugte Druck verhindert den Eintritt
von Falschluft, so daß die Gasmischung innerhalb des gewünschten Sicherheitsbereiches bleibt.
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Wenn eine Stromunterbrechung erfolgt, öffnet sich das Ventil 6 und Stickstoff wird in das Gasaufnahmesystem in einer Menge
eingeführt, die durch die Entspannungseinrichtung 8 auf 2o m /h in jede Sammelleitung eingestellt ist, so daß die
Zellen immer unter Druck aufgrund der Wassertasse gehalten werden.
Wenn die Anlage mit reduzierter Intensität, beispielsweise
mit einer Stromstärke von 1ooo A arbeitet, drückt der Ventilator 9 eine auf 35o m /h durch das Ventil 1o eingestellte
Luftmenge in jede Sammelleitung mit einem Druck leicht oberhalb desjenigen der Wassertasse.
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Leerseite
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Wiedergewinnung von Gas, das während der Elektrolyse von Alkalichloriden entsteht, gekennzeichnet
durch Waschkolonnen, die eine Wassertasse aufweisen, und durch automatische Systeme zum Verteilen von Inertgas bzw.
Luft, die durch den Betrieb des Stromerzeugers und der Arbeitsintensität der Zelle gesteuert werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Wassertasse zwischen 1o und 2oo mm Wasser
liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Unterbrechung des Betriebs des Stromerzeugers
die Inertgasverteilung während einer vorbestimmten Dauer sichergestellt ist.
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ORIGINAL INSPECTED
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