DE3030324A1 - Vorrichtung zur herstellung von natriumhypochlorit - Google Patents

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, t)R.-ING. WALTER ABITZ .JR. DIETER F. MORF DIPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER Patentanwälte

rn. 11. August 1980

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V.St.A.

Vorrichtung zur Herstellung von Natriumhypochlorit

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Die Erfindung betrifft ein elektrolytisches Chlorgasgerät für den Betrieb an Ort und Stelle und insbesondere eine verbesserte Vorrichtung zur raschen, wirksamen und wirtschaftlichen Herstellung von Natriumhypochlorit aus natürlichen und künstlichen Salzlösungen mit Erleichterung von Betrieb und Wartung. Ferner ist die Erfindung besonders auf eine neuartige elektrolytische Zelle vom offenen Typ gerichtet, die frei von Diaphragmen oder Membranen zur Elektrolyse von Natriumchloridlösungen ist.

Die Vorteile von an Ort befindlichen Elektrolysatoren für die Herstellung von Natriumhypochlorit entweder aus künstlichen oder natürlichen Salzlösungen sind offensichtlich. Beispielsweise ist es bekannt, daß moderne Anlagen zur Wasserbeseitigung und Wasserbehandlung große Mengen von Chlor als biozidwirksames Mittel erfordern. Chlor in Form eines Gases oder einer wasserfreien Flüssigkeit ist bei der Handhabung und Lagerung mit einem Risiko und Gefahren verbunden. Selbst in Form von Natriumhypochlorit, das verhältnismässig sicher verwendet werden kann, bringen sehr große Verschiffungen oder Versandmaßnahmen verdünnter Lösungen zur Stelle des beabsichtigten Gebrauchs Probleme der Lagerung und des Nachschubs mit sich.

Die bekannten Elektrolysatoren von hohem elektrischen Wirkungsgrad der Salzausnutzung sind gewöhnlich kompliziert und sowohl bei der Herstellung als auch im Betrieb teuer. Die gegenwärtig verwendeten Elektrolysatoren benötigen Anoden, die sich abnutzen, d.h. sie verlieren ihren katalytischen Überzug und müssen häufig vollständig auseinandergenommen und wieder zusammengebaut werden. Ferner

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sind eine übergroße Zahl von Verbindungen, die oft in komplizierteren Bauformen vorgesehen sind, potentielle Quellen von Leckstellen für den korrodierend wirkenden Elektrolyten, der zerstörend wirken kann und von Wasserstoff, der sich zu gefährlichen Konzentrationen ansammeln kann.

Der Leistungsverbrauch wird durch eine Wasserstoffgasansammlung in den Elektrolysatoren nachteilig beeinflußt, die zu verschiedenen zusätzlichen Vorrichtungen zum Trennen des Wasserstoffs von dem Elektrolyten führt, durch die das System zusätzlich verkompliziert wird.

Einige bekannte Elektrolysatoren sind sehr empfindlich für einen Abscheidungsaufbau an den Elektroden infolge der Verunreinigungen im Salzwasser, beispielsweise im Meerwasser. Es können häufig Reinigungen mit Säure notwendig werden, wodurch die Wartungskosten weiter erhöht werden.

Es wurde durch zuverlässige Untersuchungen und durch Erfahrung festgestellt, daß Salzlösungen von niedrigen Temperaturen, gewöhnlich 1° bis 10° C (34° bis 50° F) zu einer verkürzten Lebensdauer des Anodenüberzugs beitragen. Hohe Stromdichten setzen die Lebensdauer der verwendeten wertvollen Überzüge ebenfalls herab. Herkömmliche Elektrolysatoren neigen zu übermäßigen Verkürzungen der Anodenlebensdauer infolge von Veränderungen in den Bedingungen, die bei der Benutzung über einen weiten Bereich von Diensten und geografischen Orten auftreten.

Durch die Erfindung werden die vorerwähnten Probleme im wesentlichen beseitigt und andererseits viele zusammenhängende Vorteile und Nutzen erzielt. Der Elektrolysator besitzt eine Anzahl von Elektrolysezellen auf einer Chassis innerhalb eines zylindrischen Gehäuses, was eine Modularanordnung ergibt, die hydraulisch mit weiteren Dupli-

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katmoduln in Reihe geschaltet werden kann, wobei die gesarate Zellenstruktur eines Elektrolysators leicht und rasch zur Instandsetzung entfernt oder durch überholte oder neue Teile, die ausserhalb des Gehäuses vorher zusammengebaut worden sind, um die Gefahr von Zusammenbaufehlern geringstmöglich zu halten, ersetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Elektrolysatoren unterscheiden sich durch verbesserte Elektrolytströmungswege und Elektrodenplattenausbildungen, um Abscheidungen, welche durch Verunreinigungen der Salzlösung hervorgerufen werden, zu widerstehen.Die Elektrolysatoren sind mit verbesserten Einrichtungen zum Entfernen der gasförmigen Produkte, die beim Prozeß der Elektrolyse der Salzlösungen entstehen, versehen und besitzen neuartige und verbesserte Verdünnungswasserverteilungsorgane zur Verlängerung der Anodenlebensdauer bei der Elektrolyse künstlicher Salzlösungen, und eine elektrische Leiteranordnung, die einfach ist und dennoch einen im wesentlichen ausgeglichenen Leistungsfluß gegen Veränderungen im elektrischen Widerstand liefert, die sich aus Veränderungen in der Temperatur des Elektrolyten und der Salzhaltigkeit ergeben, um die Anodenlebensdauer noch weiter zu verlängern.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 teilweise weggeschnitten eine schaubildliche Ansicht in Richtung nach unten auf eine typische Elektrolysezellenanordnung eines erfindungsgemäßen Elektrolysators;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht im Aufriß der Anordnung nach Fig. 1, wobei die Elektroden der übersichtlicheren Darstellung halber weggelassen sind;

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Fig. 3 in schematischer Darstellung eine Draufsicht der Anordnung nach Fig. 1 mit dem Gehäuse und den Flanschen des Elektrolysators;

Fig. 4 eine Ansicht des Elektrolysators nach Fig. 3 im Schnitt nach der Linie 4-4 desselben, wobei Teile der übersichtlicheren Darstellung halber weggelassen sind;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Strömungswege des Wasserstoffs und des Elektrolyten durch Elektrolysatoren, die in einer hydraulisch in Reihe und vertikal gestapelten Anordnung vorgesehen sind mit einer geeigneten elektrischen Leiteranordnung;

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines einzelnen Elektrolysators unter Verwendung einer typischen Verdünnungswasserverteilung in die einzelnen Abteile oder Zellen;

Fig. 7 eine Seitenansicht von Elektrodenplatten in der erfindungsgemäßen Gestaltung;

Fig. 8 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht, teilweise im Schnitt, welche eine Einlaßdüsenscheibe zeigt, die zur Verwendung zur Meerwasserelektrolyse bestimmt ist;

Fig. 9 eine Draufsicht der Einlaßdüsenscheibe nach Fig.

Die erfindungsgemäße Elektrolysenzellenanordnung besitzt eine Chassis und eine Elektrodenanordnung, die leicht in ein Gehäuse einsetzbar ist und aus diesem leicht herausge-

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nommen werden kann. Das Gehäuse ist mit einem Einlaß und einem Auslaß für den Elektrolyten versehen sowie mit einer Wasserstoffentlüftung und einem Zugang zu Leitern zum Einprägen eines Gleichstroms durch die Elektroden zur Elektrolyse von natürlichen oder künstlichen Salzlösungen, die am Einlaß eingeleitet worden sind. Abschlußflansche, die an den Enden des Gehäuses befestigt sind, vervollständigen eine einzelne Elektrolysatoreinheit bzw. ein Modul, von denen eine Anzahl leicht in hydraulischer Reihenanordnung verbunden werden kann. Entspannungswege ermöglichen es den Gasen, die sich während der Elektrolyse der Salzlösung in den einzelnen Elektrolysatoren bilden, in einfacher Weise zum Auslaß, zur Aussenluft oder zu einer Sammelleitung umgeleitet zu werden, von wo sie zur Stromabwärtstrenn- und Freisetzeinrichtung gelangen.

Ein neuartiges System zur Aufteilung des Wassers, das zum Verdünnen der konzentrierten Salzlösung in künstlichen Salzlösungssystemen verwendet wird, schützt die Anoden gegen Passivierung. Eine neuartige Anordnung der elektrischen Leiter von mehreren Elektrolysatoranordnungen ergibt eine ausgeglichene Strömung elektrischen Stroms in parallelen Wegen zur weiteren Verlängerung der Anodenlebensdauer.

A. Die Chassisanordnung.

Die in Fig. 1, 2, 3 und 4 dargestellte Elektrolysezellenanordnung besitzt eine Chassis aus zwei Verbindungsstangen 12, die zum Teil in einem festen Abstand voneinander und parallel zueinander durch Stützleisten 14 und 16 gehalten werden, die in der Nähe der Enden der Verbindungsstangen befestigt sind, welche mit einem Gewinde zur Aufnahme von Muttern 18 und 20 versehen sind. Die Stützleiste 14 und die Muttern 18 sind elektrisch nichtleitend und

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zweckmäßig aus chloriertem Polyvinylchlorid, nachfolgend alsCPVC bezeichnet, während die Stützleiste 16 und die Muttern 20 zweckmäßig aus Titan hergestellt sind. Obwohl viele der einzelnen Bauelemente nachfolgend als Titanoder CPVC-Bauelemente bezeichnet werden, ist die Erfindung natürlich nicht auf die Verwendung dieser Werkstoffe beschränkt.

CPVC-Trennwände 22 oder Trennscheiben, die in gleichen Abständen längs der Länge der Verbindungsstangen 12 angeordnet sind, halten ferner die Stangen 12 in Abstand und tragen dazu bei, Zellenabteile oder Zellen zu bilden, die in Fig. 2 mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet sind.

Ein zylindrisches Gehäuse und Abschlußdeckel vervollständigen die Begrenzungen der nachstehend beschriebenen Zellen. Jede Zelle besitzt oder ist ausgerüstet mit zwei Anordnungen von voneinander in Abstand befindlichen und miteinander abwechselnden Anoden und Kathodenplatten (Fig. 8), wie nachstehend näher beschrieben wird, um zur Bildung einer Arbeitszelle oder einer Zelleneinheit beizutragen. Rohrförmige CPVC-Abstandsstücke 24 sind über die Verbindungsstangen 12 geschoben und stützen sich gegen die Trennscheiben 22 und Stützleisten 14 und 16 ab.

Titan-Elektrodenträgerblöcke 26 sind an jeder Seite der CPVC-Trennscheiben 22 durch Titanschrauben 28 befestigt. Elektrodenträgerblöcke 30 und 32 sind an dem elektrisch positiven bzw. negativen Ende der Chassisanordnung 10 angeordnet und an ihren Stützleisten 14 und 16 durch Titanschrauben 28 befestigt.

Die Endträgerblöcke 30 und 32 sind je mit einem Leiterbolzen 34 bzw. 36 mit Festsitz und hoher elektrischer Leitfähigkeit, zweckmäßig aus Kupfer, versehen, welche durch Abschlußflansche zur Anlage an Stromschienen hindurchragen,

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wie nachstehend näher beschrieben wird. Die Elektrodenträgerblöcke 26 sind elektrisch gekuppelt durch jede Trennscheibe 22 hindurch mittels eines Kupfer- oder Messingleiters 40 mit Haftsitz. Der Elektrolyt ist vom Leiter 40 durch eine flache elastomere Dichtung 42 abgedichtet, die auf jeder Seite jeder Trennwand 22 vorgesehen ist. Die Trennwände 22 sind mit einer Anzahl waagrecht angeordneter öffnungen 50 für den Durchtritt des Elektrolyten versehen und mit kleineren Öffnungen 52 oberhalb der Öffnungen 50 für den Durchtritt von Gemischen aus Elektrolyt und Gasen, die während der Elektrolyse der Salzlösung entstehen.

Die Muttern 18 sind elektrisch nichtleitend, um der Kopplung mit dem um sie herum fließenden Elektrolyten, wie nachfolgend beschrieben, zu widerstehen, und sind am positiven oder Hochspannungsende des Elektrolysators angeordnet. Die Muttern 20 sind elektrisch leitend, um die Kopplung mit dem Titan-Federarm oder Stützleisten 16 zu begünstigen, der seinerseits mit dem Endelektrodenträgerblock 32 am negativen Ende elektrisch gekoppelt ist. Falls Leckströme die Verbindungsstangen 12 erreichen, d.h. an einer Verbindungsstelle, an welcher die Abstandsstücke sich gegen die Scheiben 22 abstützen, wird der Strom sofort zur negativen oder Niederspannungsseite des Elektrolysators geerdet, um auf diese Weise eine zerstörende elektrolytische Zersetzung der Verbindungsstangen zu verhindern.

Zwei Titan-Klemmstangen 54 haben Festsitz quer durch jeden Elektrodenträgerblock 26 und die Endelektrodenträgerblöcke 30 und 32 zur Halterung der Elektrodenplatten wie nachfolgend näher beschrieben wird.

B. Die Elektroden- und Elektrolysatoranordnungen.

Die Elektrodenanordnung umfaßt (siehe zusätzlich Fig. 7)

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die vorangehend beschriebene Chassisanordnung, Anoden 60 und Kathoden 62 in Abständen voneinander und abwechselnd miteinander, Klemmscheiben 64, Kiemmuttern 66, Kunststoffabstandsstücke 70 und verschiedene Befestigungsmittel, Anschlußstücke u. dgl..

Die Elektrodenanordnung ist als Einheit in ein CPVC-zylindrisches Gehäuse 72 einsetzbar, das an jedem Ende mit einem Abschlußflansch 74 versehen ist, um einen Elektrolysator bzw. ein Elektrolysatormodul 10a zu bilden. O-Ringe 76 und Dichtungen 78, die auf den Abschlußflanschen 74 aufliegen, bilden wasserdichte Abdichtungen innerhalb des Elektrolysators 10a, wenn die Flansche in ihrer Lage mit Muttern und Schrauben (nicht gezeigt) befestigt sind.

Jede Zelle eines Elektrolysators 10a ist mit einem Paar von Anordnungen von Anoden- und Kathodenplatten ausgerüstet, die in Fig. 8 mit Anordnung Nr. 1 und Anordnung 2 bezeichnet sind, welche Anordnungen zur Bildung einer von einer Mehrzahl von Arbeitszellen beitragen, die mit Zelle 1, 2, 3 und 4 in Fig. 2 und 6 und mit 1 - 16 in Fig. 5 bezeichnet sind.

Zusätzlich zur Elektrolytströmung zwischen den Zellen durch die Öffnungen 50 in den Trennwänden 22 und für den leichten Zusammenbau ist ein Umfangsabstand oder -Durchlaß 80 zwischen den Trennwänden 22 und dem Gehäuse 72 vorgesehen, wobei die ersteren einen Durchmesser haben, der geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des letzteren ist, gewöhnlich etwa 0,41 mm (etwa 0,016 ").

Die Elektrodenanordnung verwendet Anodenplatten 60 von einer Art, die gewöhnlich als maßstabil bezeichnet wird und ein Titansubstrat aufweist, beispielsweise mit einem Oberflächenüberzug aus einer festen Lösung aus mindestens einem Platingruppemetalloxid auf beiden Seiten. Das lei-

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tende Substrat ist vorzugsweise ein Ventilmetall, wie Titan. Tantal, Niob oder Zirkon können jedoch ebenfalls verwendet werden. Die Form des Substrats kann eben, unterbrechungsfrei oder gelocht sein, wobei die ebene Form bevorzugt wird. Der überzug kann aus einem Oxid von Platin, Palladium, Ruthenium, Iridium, Rhodium oder Osmium oder Kombinationen hiervon sein. Die genaue Zusammensetzung der Anodenplatten ist für die Erfindung nicht kritisch und wird nicht beansprucht, wobei vorausgesetzt wird, daß maßstabile Anoden von verschiedenen Zusammensetzungen an sich bekannt sind und mit Erfolg seit Jahren verwendet werden.

Die Kathoden 62 können zweckmäßig aus Blech hergestellt werden, gewöhnlich aus Titan, Nickel und verschiedenen Eisen- und Nickellegierungen. Wie bei den Anodenplatten haben sich ebene Blechkathodenplatten als überlegen gegenüber unterbrechungsfreien oder gelochten Blechen zur Verwendung mit den Ausführungsformen der Erfindung erwiesen.

Alle Anodenplatten 60 und Kathodenplatten 62 sind vertikal angeordnet oder gerichtet und werden miteinander abwechselnd in einem festen Abstand durch Klemmscheiben 64 gehalten, die zwischen aufeinanderfolgenden Anodenplatten eingesetzt sind, und ähnlichen Klemmscheiben 64, die zwischen aufeinanderfolgenden Kathodenplatten eingesetzt sind. Die Elektrodenplatten und die Klemmscheiben sind über Klemmstangen oder -Stäbe 54 (Fig. 1) eingesetzt. Das Spiel zwischen den Platten wird im Bereich zwischen etwa 0,79 bis 1,57 mm (etwa 0,031 bis 0,062 ") gehalten. Wenn das Spiel geringer als etwa 0,79 mm (etwa 0,031 ") ist, verhindern Fluidrücktrieb und/oder Gasblasenüberbrückung die richtige Elektrolyt- u. Gasströmung und es unterliegt das System der Verstopfung durch Teilchen und/oder Abscheidungen .

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Wenn die Abstände zwischen den Platten übermäßig oder beispielsweise größer als etwa 2,5 mm (etwa 0,10 ") sind, ergeben sich längere elektrische Wege zwischen ihnen, was größere elektrische Verluste zur Folge hat.

Die Anodenplatten 60 sind an den positiven Enden bzw. an den Enden mit der höheren Spannung zusammengespannt und die Kathodenplatten an den Enden mit der niedrigeren Spannung (Fig. 3). Die Anoden- und Kathodenplatten wechseln miteinander ab und begrenzen einen bestimmten Spalt bzw. Abstand zwischen ihren Flächen. Die geometrisch gegenüberliegenden Anoden- und Kathodenflachenbereiche begrenzen die wirksamen Arbeitsbereiche oder Erzeugungszonen. Entgegengesetzte Flächenbereiche und die Außenflächen der äußeren Elektroden sind im wesentlichen zur Erzeugung unwirksam, da ein sehr hoher Prozentsatz des elektrischen Stroms die kurzen Wege durchfließt, d.h. zwischen den gegenüberliegenden Anoden- und Kathodenflächen. Die äußeren Platten können entweder Anoden oder Kathoden sein, welch letzteres bevorzugt wird, da die unwirksame Verwendung einer Seite einer Anodenplatte einen Verlust eines wertvollen Überzugs darstellt.

Wie erwähnt, weist jedes Abteil bzw. jede Zelleneinheit zwei voneinander in Abstand befindliche Anordnungen von miteinander abwechselnden Elektroden auf, die sicher an gegenüberliegenden Elektrodenträgerblocken 26 durch Klemmstäbe 54, Klemmscheiben 64 und Kiemmuttern 66 festgespannt sind, welche alle zusätzlich als elektrische Leiter zu den Elektroden wirken.

Der Abstand zwischen den Elektrodenplatten wird durch die Dicke von mit Präzision bearbeiteten Klemmscheiben 64, zweckmäßig aus Titan, geregelt und durch Kunststoffrippen oder elektrisch nichtleitende Abstandsstücke oder Trennelemente 70, gewöhnlich aus Polytetrafluoräthylen, ge-

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regelt.

Die Chassis- und Zellengestaltung ergibt das, was gewöhnlich als bipolare Anordnung bezeichnet wird, welche sich durch Zellen unterscheidet, die elektrisch und hydraulisch innerhalb des Gehäuses für einen verbesserten Wirkungsgrad, größere Einfachheit und geringere Kosten in Reihe geschaltet sind.

Die Gehäusestrukturen 72 sind zweckmäßig verklebt oder mit CPVC verschweißt und gewöhnlich von einem Durchmesser von 165 oder 216 mm (6 " oder 8 "). Die Salzlösung tritt in das Gehäuse 72 an dessen einem Ende oder in der Nähe desselben ein und wird an einem entgegengesetzten Ende abgeleitet. Sie kann durch einheitliche Verbindungen zu einem anderen Elektrolysator oder anderen Elektrolysatoren (Fig. 5) geleitet werden, die gewöhnlich in vertikalen Reihen angeordnet sind, in einer Weise, welche eine Reihenströmung durch jedes Zellenabteil jedes hydraulisch angeschlossenen Elektrolysators gewährleistet. Gewöhnlich wird der Einlaß am Boden des einen Gehäuses und die Auslauföffnung am oberen Ende eines anderen vorgesehen, wenn mehrere Elektrolysatoren in hydraulischer Reihe vertikal gestapelt sind.

Der neuartige Elektrolysator bildet ein Modul, aus welchem ein weiter Bereich von Systemkapazitäten zusammengestellt werden kann. Gewöhnlich können eins bis vier Elektrolysatoren einfach hydraulisch in vertikalen Stapeln verbunden werden und ein Stapel oder mehrere Stapel können hydraulisch parallelgeschaltet werden. Es werden verschiedene reihenparallele Anordnungen elektrischer Verbindungen verwendet, wie nachfolgend beschrieben. Herkömmliche Metallrahmen und -halterungen werden zur Auflagerung und Verankerung der Elektrolysatoren verwendet.

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Die oberen und unteren Gehäuseverbindungen ermöglichen es, daß die Abschlußendflansche 74 frei von Installationseinsätzen bleiben können, um das rasche Einsetzen und Entfernen der Elektrodenanordnungen zu erleichtern. Um Zugang zu den Deckel- und Chassis-Anordnungen zu erhalten, brauchen nur einfache elektrische Leiter entfernt zu werden. Ferner sind vertikale Stapel vorteilhaft hinsichtlich der Bodenfläche. Hierzu ist zu erwähnen, daß die Zahl der Zellen je Elektrolysator und die Zahl der Elektrolysatoren je Stapel, wie hierin beschrieben, nicht beschränkend auszulegen sind.

Die in den Trennscheiben 22 vorgesehenen Öffnungen 50 und 52 sowie die Scheiben selbst unterstützen die Regelung der Strömungen des Elektrolyten und.des Gases und tragen zur Regelung der Elektrolytpegel und Geschwindigkeiten bei. Die Trennscheiben 22 haben zwei zusätzliche wichtige Aufgaben, d.h. die Herabsetzung der Zellenzwischenkopplung, ein parasitäres Phänomen, auf einen unbedeutenden Wert und das Verhindern der Rückmischung des Elektrolyten zwischen den Zellen, ein Phänomen, das den Prozeßwirkungsgrad belastet, wie dem Fachmann bekannt ist.

C. Der Betrieb der künstlichen und natürlichen Salzlösungs sys teme.

Bei den Systemen für natürliche Salzlösungen tritt der Elektrolyt gewöhnlich am Boden des Elektrolysators oder am Boden des untersten Moduls ein und flutet aufeinanderfolgend durch die Zellen, bis er am Auslaß am oberen Ende der Vorrichtung unter der Wirkung des Einlaßdruckes ausströmt. Bei künstlichen Systemen wird das konzentrierte Salz- und Verdünnungswasser in den Elektrolysator durch gesonderte Verbindungen- gebracht, wie nachfolgend näher beschrieben. Das Gemisch wird in gleicher

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Weise zum Auslaß am oberen Ende der Vorrichtung durch die Einlaßdrücke gefördert.

Sowohl bei den Systemen für künstliche als auch für natürliche Salzlösungen ist der bevorzugte Weg zu einem hohen elektrischen Wirkungsgrad ein Einmalbetrieb im Gegensatz zur Recycling des Elektrolyten. Recycling kann sich zu einer "Verunreinigung" des oberstromseitigen Produkts von geringer Stärke durch das austretende Produkt von hoher Stärke auswirken, was dazu beiträgt, eine unerwünschte Nebenreaktion in den Elektrolysatoren zu begünstigen, ein Phänomen, mit dem der Fachmann vertraut ist. Die Anzahl Trennscheiben 22 dienen als Leitflächen und verhindern wirksam eine Zurückvermischung des Elektrolyten zwischen den Zellen, was zur Herabsetzung der unerwünschten Nebenreaktion auf ein Mindestmaß beiträgt.

Der Einmaldurchlauf-Betrieb und die Wünschenswertigkeit der Umwandlung eines wesentlichen Prozentsatzes relativ teurer künstlicher Salzlösung zum Produkt erfordern relativ schwache Elektrolytströmungen in den synthetischen Systemen. Daher ist die Zwischenzellenströmung gering mit einem entsprechend niedrigen Potential für die hohe Strahlenergie, die aus den Öffnungen der Trennwände 22 austritt, um eine vorteilhafte Verwirbelung herbeizuführen und eine Elektrodenscheuerwirkung auf den Oberflächen in den Stromabwärts-Elektrodenanordnungen, um dazu beizutragen, das Sichaufbauen von Verunreinigungen zu unterdrücken. Dies ist nicht ein wesentlicher Nachteil, da künstliche Salzlösungen leicht aus Salzen und Wasser von ausreichend hoher Qualität hergestellt werden können, um die Elektrodenabscheidung und den überzug und die Notwendigkeit der Verwirbelung und der Scheuerung weitgehend herabzusetzen.

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Bei den natürlichen Salzwassersystemen sind die Salzwasserkosten niedrig oder praktisch nicht vorhanden und, wie dem Fachmann für Elektrolyseverfahren bekannt ist, bedingt die Wirtschaftlichkeit einer solchen Arbeitsweise viel höhere Salzwasserströme als bei den künstlichen Systemen, etwa um das Fünf- bis Zehnfache höhere Strömungen. Ferner enthalten Meerwasser und andere natürliche Salzlösungen große Mengen fremder Chemikalien, die ausgefällt werden und sich ausplattieren und die Neigung haben, sich auf den Elektroden der Zellen niederzuschlagen, wodurch ein wirksamer Betrieb beeinträchtigt wird. Starke Strömungen in Kombination mit Elektrodenanordnungen von der nachfolgend näher beschriebenen neuartigen Gestaltung werden kombiniert, um eine ausreichend lange Betriebsdauer zu erreichen, die frei von störenden Abscheidungen und Niederschlagen sind.

Gleichstromleistung wird den Leiterbolzen 34 und 36 zugeführt, um eine positive elektromotorische Kraft von nominell 3,5 bis 6,0 Volt am Anodenende jeder Zelle (mit bezug auf das Kathodenende) zu erhalten. Jedes Elektrolysatormodul aus vier Zellen erfordert gewöhnlich eine gesamt aufgeprägte Gleichspannung von 14-24 Volt.

Der Elektrolyt strömt der Reihe nach durch die Abteile oder Zellen hauptsächlich durch Gehäusezwischenverbindungen, die Öffnungen 50 in den Trennwänden 22 und in einem viel geringeren Grade durch ringförmige Zwischenräume oder Durchlässe 80 und öffnungen 52. Wie in Fig. dargestellt, besteht eine starke Konvektionsströmung vertikal nach oben zwischen den Elektrodenplatten innerhalb der Zelle während der Elektrolyse, welche in gewissem Maße durch die Erwärmung (Wärme ohne Wirkungsgrad) herbeigeführt wird, die zwischen den Elektrodenplatten auftritt, jedoch viel wirksamer durch die Bildung von

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Gas, vorherrschend Wasserstoff, ist. Die Doppelwirkung von Wärme und Gasbildung ergibt eine starke Anhebung (ähnlich einem starken Sieden) für den Elektrolyten, welche unterstützt wird durch reichliche Rückführwege zur raschen Konvektion des Elektrolyten, welche den elektrischen Wirkungsgrad verbessert, da das Gas, ein Nichtleiter für Elektrizität rasch aus der Erzeugungszone entfernt wird. Es ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung, daß das Gas rasch aus der Erzeugungszone zu einer Zone unmittelbar oberhalb der Elektrodenanordnungen entfernt wird. Das Gas wird von dem Elektrolyten getrennt und fortschreitend aus den Zellenabteilen geleitet, wie nachstehend beschrieben wird. Der innerhalb des Elektrolysators stattfindende Prozeß ist ziemlich kompliziert und herkömmlich, sowie in der Literatur beschrieben. In der Hauptsache werden Natriumhypochlorit und nicht umgewandelte Salzlösung im Gemisch zusammen mit Gasen, vorwiegend Wasserstoff, erzeugt.

Fig. 6 zeigt eine besondere Anwendung des erfindungsgemäßen Elektrolysators, die sich für den Betrieb mit künstlicher Salzlösung eignet, unter Verwendung eines einzigen Elektrolysatormoduls, das unter atmosphärischem Druck betrieben wird. Wie vorangehend beschrieben, ist die Strömung durch den Elektrolysator 10a in den künstlichen Systemen sehr gering. Die Strömungsöffnungen 50 und 52 sind ausreichend groß, so daß die Druckverluste über die Trennscheiben 22 nicht wahrnehmbar sind. Mit dem Gasentlüftungskanal 96 und der Produktaustrittsverbindung 90, beide unter atmosphärischem Druck, regelt die überlauffalle das Niveau im ganzen Elektrolysator auf das annähernde Niveau in der Austrittsleitung 90.

Bei anderen Ausführungsformen des Elektrolysators und der Elektrolysatorstapel sind in den Gehäusen die Betriebs-

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drücke höher als der atmosphärische Druck infolge der Pluidreibung in den Elektrolysatoren und den statischen sowie dynamischen Druckwerten oder Gegendrücken am Auslaß. Andere Mittel zur Regelung der Druckhöhe im Elektrolysator und zum Herausleiten des Gases aus den Gaszonen werden ebenfalls verwendet und nachstehend beschrieben.

D. Die Gasableitung.

Das zwischen den Elektroden erzeugte Gas hat eine besondere Wirkung auf den elektrischen Widerstand in den Elektrodenspalten der Erzeugungszonen und eine ausgesprochene Wirkung auf den Gesamtleistungswirkungsgrad und damit auf die Betriebskosten. Gewöhnlich ist, je kleiner die Anoden in der vertikalen Abmessung sind, desto kürzer der GasStrömungsweg aus der Erzeugungszone heraus und desto größer der Wirkungsgrad der Gasableitung. Sehr schmale Elektroden bedingen jedoch eine geringe Elektrodenfläche und hohe Elektrolysatorkosten. Ein Kompromiß muß in den ersten Kosten gegenüber dem Gasableitwirkungsgrad in ihrer Beziehung zur vertikalen Anodenabmessung getroffen werden. In ähnlicher Weise ergeben übermäßig lange Elektroden hohe Stromdichten an den Befestigungsenden der Elektroden, was zu unerwünscht hohen Verlusten an elektrischem Widerstand und/oder übermäßig massiven Elektroden führt.

Gewöhnlich haben sich Anoden von 0,79 mm χ 101,6 mm χ 203,3 mm (0,031 " χ 4 " χ 8 ") als von günstigen Proportionen mit bezug auf die obigen Faktoren erwiesen.

Zusätzlich zu der Weglangenberücksichtigung werden Konvektionsströme von hohem Wert durch die drei umfangreichen Rückführwege ρ (Fig. 4) begünstigt, um weiter eine

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rasche Gasableitung aus derErzeugungszone zu erzielen. Zur Förderung einer wirksamen Konvektion müssen die Anoden untergetaucht werden, um den Kamineffekt richtig auszunutzen. Zur Begünstigung der Trennung der Gasblasen und um die Rezirkulation derselben zurück zum Boden und aufwärts durch die Elektrodenanordnungen zu vermeiden, muß eine beträchtliche Grenzfläche mit der Gaszone und dem Elektrolyten in Form der Elektrolytenoberfläche aufrechterhalten werden. Mit Ausnahme für die synthetische Anordnung nach Fig. 6 wird diese Fläche in den Elektrolysatoren durch zwei Mechanismen aufrechterhalten:

(a) die beträchtliche Menge, die im oberen Ende jedes Zellenabteils abgetrennt wird, wird durch Gehäusewände 72, Flansche 74 und Trennscheiben 22 aufgenommen, was zur Folge hat, daß das Elektrolytniveau nach unten gedrückt wird, und

(b) wenn das Elektrolytniveau das Niveau der Gasöffnungen 52 erreicht, werden die Öffnungen vom Elektrolyten in einem ausreichenden Maße freigelegt, um das Gas hindurch zum nächsten Stromabwärtsabteil zu leiten und ein weiteres Niederdrücken des Elektrolytniveaus zu verhindern.

Diese Regelung des Niveaus besteht in allen Abteilen mit Ausnahme der Abteile mit oben angeordneten Austrittskanälen. Die Gasöffnungen 52 sind verhältnismässig klein, gewöhnlich 1₍6 mm bis 6,4 mm (1/16 " bis 1/4 "), welche Größe ausreicht, um das ganze Gas zu leiten, das in einem gegebenen Abteil erzeugt wird, plus dem zusätzlich ankommenden Gas aus den oberstromseitigen Zellen plus einer geringen Menge Elektrolyt, z.B. O bis 5 %.

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Das Gas wird gedrängt durch Fluiddruck von Abteil zu Abteil, bis es ein entlüftetes (oder Austritts-)Abteil des Elektrolysatormoduls erreicht/ in welchem die Fläche nicht reguliert und niedergedrückt wird. Das Gas wird von dem Elektrolyten und dem Gas des entlüfteten (oder Austritts-)Abteil mitgeführt und strömt aus dem Auslaßkanal heraus zu einer äußeren Trenneinrichtung oder strömt, wenn ein unterstromseitiges Modul besteht, in das erste Abteil des nächsten Moduls, wo die Trennung wieder innerhalb dieses Abteils durchgeführt wird. In einer Anordnung von mehreren Moduln (Fig.5) schreitet das Gas in der Längsrichtung von Abteil zu Abteil fort, bis es eine oben angeordnete Gasentlüftung H erreicht, gewöhnlich in einem vorletzten Abteil. Eine Begrenzungsöffnung 82, gewöhnlich 1,6 mm bis 3,2 mm (1/16 " bis 1/8 ") ist von ausreichender Größe zur Ableitung des Gases und einer geringen Elektrolytströmung, gewöhnlich O bis 2 %, aus der Elektrolysatoranordnung, wodurch die unterstromseitigen Zellen und Moduln von der Belastung der Trennung und Handhabung wieder mitgeführten Gases entlastet werden.

Bei gestapelten Anordnungen mit mehreren Entlüftungsstellen sind die mehreren Gasaustrittsleitungen gewöhnlich mit einer gemeinsamen Sammelleitung in der Nähe des Auslasses des letzten oder obersten Elektrolysatormoduls verbunden. Die Sammelleitung verbindet die Produktaustrittsleitung und führt die Gase zurück in das Gemisch mit dem Produkt, das eine Kombination von Natriumhypochlorit, nicht umgewandelter Salzlösung und Restgas ist. Das Gemisch wird dann zu einer äußeren Trenneinrichtung geleitet, in welcher praktisch eine 100 %ige Abtrennung normalerweise erreicht wird.

Fig. 5 zeigt eine Elektrolysatoranordnung mit vier Moduln,

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welche, zusammen mit Fig. 4 die vorerwähnten Hauptmerkmale zeigt. Die Leitungen 104 vom Anschluß H zur Sammelleitung 106 sind Leitungen, beispielsweise aus Kunststoff rohren, die das Gas-Elektrolyt-Gemisch mit der Sammelleitung 106 und dem Auslaß 108 der Elektrolysatoranordnung leitet. Öffnungen 82 beschränken die Strömung, um eine übermäßige Umleitung nicht umgewandelten Elektrolyts zu verhindern. Im Falle eines Analysators mit einem einzigen Modul nach Fig. 6, der unter atmosphärischem Druck arbeitet, trennt sich der Wasserstoff von dem Elektrolyten an seiner Oberfläche in den vier Zellenabteilen und strömt zur Entlüftung 96 von jedem Ende des Elektrolysators, von wo er zur Außenluft entlüftet wird. Die Gas- und Elektrolytzonen sind mit 98 bzw. 100 bezeichnet. Bei einem einzelnen Elektrolysator vom eingeschlossenen Typ (nichtatmosphärisch) trennen sich die Gase gewöhnlich in den oberstromseitigen Abteilen, strömen durch die Oberseiteöffnungen 52, bis sie das Austrittsabteil erreichen, in welchem sie sich mit den Fluiden dieses Abteils vermischen, und aus der Elektrolytöffnung ausströmen. Wenn die Gase am oberen Ende des Austrittsabteils in der Nähe der Austrittsöffnung eintreten, wird sehr wenig Gas im Elektrolyten mitgeführt, das den Erzeugungsvorgang im Austrittszellenabteil beeinträchtigen könnte.

Die Gasmenge, die sich entwickelt, ist aus der verwandten Elektrochemie voraussagbar. Der Durchsatz des Elektrolyten wird gewöhnlich auf einen festen Wert eingeregelt. Die Druckverluste durch Elektrolytöffnungen und -Kanäle und Gasöffnungen sowie -Kanäle sind im wesentlichen gleich, da parallele Wege verwendet werden. Die Öffnungen und Kanäle können daher leicht in ihrer Größe so bemessen werden, daß die vorangehend beschriebenen Verteilungen durch den Fachmann in der Fluidströmungspraxis erhalten

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werden.

E. Die Elektrodenplattengestaltung.

Wie erwähnt, führen Meerwasserverunreinigungen zum Entstehen von Niederschlägen auf inneren Zellenflächen, welche Verunreinigungen, wenn sie nicht entfernt werden, die Elektrolyse beeinträchtigen. Diese Niederschläge, vorwiegend Calcium- und Magnesiumhydroxide und -carbonate können sich in einem dramatischen Grade bilden, besonders an kathodischen Flächen und Kanten. Bei der Verwendung von herkömmlichen rechteckigen Elektrodenplatten wurde bei den gegenüberliegenden Elektrodenflächen festgestellt, daß sie ziemlich frei von Abscheidungen geblieben sind, d.h., daß sich Filme von nur 0,1 mm - 0,25 mm (0,004 " bis 0,010 ") über Zeiträume von 6 Monate oder mehr auf einem Meerwasser von mittlerer Qualität, d.h. Meerwasser aus einem Ebbe- und Flutkanal, entwickeln würden, der sich in einem mäßig bebauten Bereich mit einem Gemisch aus Industrie und Handel befindet. Das Meerwasser war zu 85 % von voller Stärke, wobei die Verdünnung durch den örtlichen Ablauf entstand. Die Abscheidung innerhalb der Elektrolysezone hat den Betrieb nicht wesentlich beeinflußt. Die äußeren Kathodenflächen, d.h. diejenigen Flächen, denen keine Anodenflächen gegenüberlagen, nahmen dickere und zähere Überzüge von etwa 0,76 mm bis 1,52 mm (etwa 0,030 " bis 0,060 ") während des gleichen Zeitraumes auf, jedoch mit einer verminderten Geschwindigkeit angenähert einem stabilen Zustand. Der Platz der Überzüge hat die Elektrolytströmung oder den Leistungsstrom oder den Wirkungsgrad in einem meßbaren Wert beeinträchtigt. Jedoch ein stärkerer Aufbau weicher Niederschläge hatte die Neigung sowohl an den oberen als auch an den unteren Elektrodenkanten der vertikal angeordneten Elektrodenanordnungen, welche von der einen Elektrodenkante zu benach-

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harten Kanten überbrücken. Außerdem in denjenigen Bereichen zwischen Anodenplatten, wo Kathodenplatten diesen nicht direkt gegenüberliegen, d.h. an den positiven Anschlußenden der Anodenanordnungen, würde eine feste Überbrückung in Stunden auftreten und selbst bei Elektrolytgeschwindigkeiten von 3,05 m je Sekunde (10 Fuß/sec) des Austritts aus den Strömungsöffnungen 50 bestehenbleiben. Dieses Phänomen einer festen überbrückung oder Packung von Niederschlagen zwischen Anodenplatten geschieht in ähnlicher Weise zwischen Kathodenplatten, denen keine Anodenplatten an ihren Anschlußenden gegenüberliegen, jedoch in einem geringeren Maße. Ferner wurde festgestellt, daß etwa die am meisten entfernten 1,59 mm (1/16 ") der Anodenplatten an ihren nicht angeschlossenen Enden überbrückt waren.

Im wesentlichen war jede der vier Seiten aller Elektrodenanordnungen, die mit herkömmlichen rechteckigen Platten ausgerüstet waren, in hohem Maße durch das Aufbauen von Feststoffverunreinigungen abgedichtet, die aus der Lösung ausgefällt wurden. Diese Abdichtung und überbrückung belastete die Zirkulation des Elektrolyten zwischen den Platten, wodurch eine wirksame Elektrolyse beeinträchtigt wird. Um dieses unerwünschte Phänomen im wesentlichen auszuschalten, ist jede Anodenplatte 60 mit einer im wesentlichen rechteckigen Einkerbung 112 versehen und jede Kathodenplatte 62 mit einer Einkerbung 114 (Fig. 7). Jede Einkerbung ist zwischen den Elektrodenplattenanschlußpunkten zentriert und beträgt etwa 50 % der vertikalen Höhe der Platte in ihrer vertikalen Abmessung. Die übrige Endfläche jeder Platte dient zur Stromleitung und als Abstützung der frei tragenden Platte. Die Tiefe jeder Anodeneinkerbung 112 ist derart, daß ihre vertikale Kante die gleiche Erstreckung wie das freie oder nicht angeschlossene Ende der Kathodenplatte 62 hat und

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umgekehrt, die Tiefe der Kathodeneinkerbung 114 ist derart, daß ihre vertikale Kante die gleiche Erstreckung wie das nicht angeschloßene Ende der Anodenplatte 60 hat. Die Einkerbungen haben gewöhnlich eine Größe von 25,4 mm χ 50,8 mm (1 " χ 2 ") für Elektroden von 0,79 mm χ 102 mm χ 203 mm (0,31 " χ 4 " χ 8 "). Wegen der Einkerbungen sind Flächen ohne Gegenüber im Bereich der eingetauchten Strahlen, die aus den Trennwandöffnungen 50 austreten, wirksam ausgeschaltet und eine Spülanordnung für die Elektrodenkanten vorgesehen. Es wurde festgestellt, daß eine Anzahl von Öffnungen 50 in ihrer Größe und in ihren gleichmässigen Abständen so bemessen werden können, daß Beaufschlagungsgeschwindigkeiten an den vertikal ausgefluchteten oberstromseitigen Elektrodenkanten erzeugt werden, um störende Abscheidungen und Aufbauten abzuscheuern und eine ausreichende Strömung und Verwirbelung durch die Spalte zwischen den Elektroden mitzuteilen, um das Aufbauen und Abscheidungen an den anderen drei Kanten der Elektrodenanordnungen zu verhindern.

Durch Regeln des Elektrolytdurchsatzes zu den Elektrolysatoren mit herkömmlichen äußeren Strömungsregeleinrichtungen und durch eine entsprechende Bemessung der Größe der öffnungen 50, lassen sich die Austrittsgeschwindigkeiten leicht festlegen. Geschwindigkeiten von 1,52 bis 6,10 m/Sekunde (5 - 20 Fuß je Sekunde), gewöhnlich 3 m je Sekunde (10 Fuß je Sekunde) haben sich als wirksam erwiesen. Die Durchmesser der Öffnungen 50 betragen gewöhnlich 6_f35 mm bis 9,53 mm (1/4 " bis 3/8 ") und die Salzlösung-Durchsätze sind gewöhnlich 113,6 Liter bis 454,2 Liter je Minute (30 - 120 Gallonen je Minute) in Anordnungen von Gehäusen von vier Zellenelektrolysatoren mit einem Durchmesser von 152 mm oder 203 mm (6 " oder 8 ").

Die vertikale Konvektionsströmung, welche durch den Tem-

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peraturanstieg infolge der Unwirksamkeit der elektrolytischen Konversion und durch die Gasanhebung angetrieben wird, tragen zur Verwirbelung und der gesamten resultierenden Strömung bei. Die gesamte resultierende Strömung ist das Produkt sowohl der waagrechten Strömung durch die Öffnungen 50 als auch der vertikalen Konvektionsströmung. Die Produktströmung hält die Elektrodenkantenöffnungen zu etwa 90 % wirksam frei von einem Aufbau im Vergleich zu etwa 25 % oder weniger bei herkömmlichen Elektroden über lange Betriebsperioden. Das Gas wird aus der Erzeugungszone mit einer hohen Geschwindigkeit entfernt.

Einige Niederschläge haben die Neigung, sich am Boden der Elektrolysatorgehäuse abzusetzen. Eine sichelförmige Einkerbung 124 am untersten Teil der Trennwände 22 (Fig. und 4) dient als Reinigungsstrahl, um diese Niederschläge zum nachfolgenden Austragen mitzuführen.

Da sich keine Trennscheibe 22 vor dem ersten oberstromseitigen Abteil oder der Zelle 1 befindet, d.h. keine Öffnungen 50 zur Folge haben, daß Strahlen von hoher Geschwindigkeit gegen die Kanten der Elektroden gerichtet werden, erzeugt eine Einlaßdüsenscheibe 120, die von der unteren der Verbindungsstangen 12 getragen wird, und sich in gleitendem Kontakt mit dem unteren Wandteil des Gehäuses 72 befindet, Strahlen von hoher Geschwindigkeit, gewöhnlich 1,52 bis 6,10 m/sec (5 - 20 Fuß/sec), die gegen die unteren Kanten der Elektrodenplatten gerichtet werden, wenn der Elektrolyt zur Strömung durch die Einlaßdüsenscheibe 120 gebracht wird.

Die Einlaßdüsenscheibe 120 ist in Fig. 8 und 9 dargestellt und in der Elektrolysatoranordnung nach Fig. 2 gezeigt. Die Einlaßdüsenscheibe 120 wird nur in der Elektrolyse von Meerwasser verwendet und ist in der Zelle Nr. 1 ange-

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ordnet oder diese Zelle bzw. das Abteil haben den Salzlösungseinlaß, wenn nur ein einziger Elektrolysator verwendet wird oder in jeder Einlaßzelle jedes Elektrolysatormoduls von gestapelten oder Mehrfach-ElektroIysatorsystemen. Zum Elektrolysieren von künstlicher Salzlösung werden keine Einlaßdüsenscheiben geliefert.

Die Scheibe 120 ist mit einem zylindrisch geformten Einlaßhohlraum 130 und einem symmetrischen Körperteil versehen, der eine Anzahl von in Abstand voneinander befindlichen öffnungen 132, 134 und 136 aufweist, die zu den Unterkanten der darüber befindlichen Elektrodenanordnungen gerichtet sind und Achsen haben, die fortschreitend größere Winkel mit einer vertikalen Achse bei der Annäherung an den Umfang der Düsenscheibe bildet. Der Elektrolyt tritt in den Einlaßhohlraum 130 ein und wird durch die öffnungen 132, 134 und 136 gefördert, um die Unterkanten der Anordnung Nr. 1 und der Anordnung Nr. 2 zu beaufschlagen, damit die erforderlichen hohen Geschwindigkeiten erzielt werden und die Verwirbelung innerhalb der Zelle erhalten wird, um dadurch das Aufbauen unerwünschter Niederschläge zu verhindern.

F. Die Verdünnungswasser-Verteilungseinrichtung für Systeme mit künstlichen Salzlösungen.

Da teuere Überzüge der Anoden bei weitem die teuersten Elemente der Hypochlorit-Erzeugungsanlage sind, ist jede vernünftige Maßnahme, die zur Verlängerung der Lebensdauer des Überzugs beiträgt, gerechtfertigt. Das nachfolgend beschriebene neueartige Salzlösung-Zuführverfahren gewährleistet mäßige Temperaturen für Systeme mit künstlichen Salzlösungen, für Kaltwasserzufuhr ohne Verwendung ausserer Heizeinrichtungen, Wärmeaustauschern u. dgl. und infolgedessen von größerer Anodenlebensdauer.

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Wie sich aus Fig. 6 ergibt, besitzt das System eine Verbindung 205 für eine konzentrierte Salzlösung (NaCl) in das erste Abteil des Elektrolysatorreihenstrangs von Abteilen. Die gesarate Verdünnungswasserströmung beträgt gewöhnlich etwa das Zehnfache der Strömung der konzentrierten Salzlösung, um die endgültige Salzhaltigkeit auf etwa 2,8 % herabzusetzen.

Die Verdünnungsströmung wird in zwei oder mehrere Ströme, gewöhnlich in vier Ströme, aufgeteilt und in den Elektrolysatorzellenstrang mit etwa gleichen Abständen über die Länge des Zellenstrangs eingeleitet. Dies hat zur Folge, daß abgestufte Werte der Salzhaltigkeit längs des Zellenstrangs gehalten werden, gewöhnlich 8,5, 5,0, 3,6 und 2,8 %, sowie relativ geringe axiale Durchschnittselektrolytströmungsgeschwindigkeiten in den oberstromseitigen Zellen mit zunehmenden Geschwindigkeiten, wenn Verdünnungswasser zugesetzt wird. Entsprechend ist die Verweilzeit anfänglich von längerer Dauer, wird jedoch bei jeder zugesetzten Teilmenge Verdünnungswasser herabgesetzt. Eine längere Verweilzeit ergibt mehr Erwärmung (aus elektrischen Verlusten) und mehr Produktbildung in den oberstromseitigen Abteilen im Vergleich zu den einfachen Systemen ohne Verdünnungswasseraufteilungen.

Typische Daten für ein System mit vier Aufteilungen und für ein herkömmliches System (bei welchem die konzentrierte Salzlösung und das Verdünnungswasser vor dem Eintritt in den Elektrolysator kombiniert werden) sind wie folgt:

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	1. Vier telstufe	2. Vier telstufe	3. Vier telstufe	4. Vier telstufe
Mit Aufteilung
Temp.Anstieg C Chlorgehalt,g/l	11,1 (20) 8,7	0,6 (1) 9,1	1,1 (2) 8,.9	2,8 (5) 9,0

herkömmlich (ohne Aufteilung) Temp.Anstieg ⁰C

Chlorgehalt,g/l

3,3 (6)

2,5

3,9
(7)

7,0

4,4 (8)

9,0

Die obigen Daten sind annähernd für das Ende der Stufe (Ende des Viertelzellenstrangs); der Temperaturanstieg ist der Gesamtanstieg von der Stufenanfangs-Temperatur bis zur Stufenend-Temperatur. Der Chlorgehalt ist der Gehalt am Ende der Stufe.

Zusätzlich ist die Spannung ganz verschieden für die beiden Systeme infolge der Salzhaltigkeit und der Temperatur. Die Spannungsanforderungen nehmen bei einer Zunahme in der Salzhaltigkeit und/oder der Temperatur ab. Gewöhnlich beträgt die Spannung, welche für den Vierfachaufteilungsmodus für vier Zellen erforderlich ist, etwa 1 Volt weniger als für keine Aufteilung, d.h. 14,1 Volt gegenüber 15,1 Volt.

Die wesentlichen Wirkungen der beiden Systeme können wie folgt zusammengefaßt werden:

a) die höhere durchschnittliche Salzhaltigkeit des aufge-

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teilten Systems setzt die Gesamtspannungsanforderungen herab und unterstützt den elektrolytischen Umwandlungsprozeß als Folge der grösseren mittleren Dichte der Chlorionen.

b) die höhere mittlere Temperatur des aufgeteilten Systems kann unterstützen oder behindern den elektrochemischen Vorgang je nach der Temperatur der Einlaß-Salzlösung, des Verdünnungswassers und dem Gesamttemperaturanstieg. In der Praxis besteht bei der elektrochemischen Umwandlung unter Verwendung des geteilten Systems die Neigung zu einer höheren Wirksamkeit infolge der höheren mittleren Elektrolyttemperatur, die sich aus den verminderten Spannungsanforderungen ergibt.

c) ein höherer mittlerer Hypochloritgehalt verringert den Wirkungsgrad wesentlich infolge der Verstärkung der Gegenreaktion. Das aufgeteilte System ist daher infolge des Phänomens nachteilig.

Insgesamt wurde festgestellt, daß Wirkungsgrade, elektrisch und Salz in Kombination, für die beiden Betriebsarten annähernd gleich sind. Unter einigen Bedingungen liefert das aufgeteilte System geringfügig bessere Ergebnisse, während das andere System als für andere Fälle wirksamer gefunden wurde. Bei dem aufgeteilten System besteht jedoch ein grösserer Anfangstemperaturanstieg als in den ersten Zellen, wodurch die Anoden in den oberstromseitigen Zellen den höheren günstigeren Temperaturen als beim herkömmlichen System ausgesetzt wurden. Beispielsweise würde in einem Vierzellenstrang mit vier Aufteilungen, wenn die Zufuhrwassertemperatur 1,1° C (34° F) beträgt, die Temperatur des Gemisches in der ersten Zelle 12,2° C (54° F)

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betragen gegenüber einer Temperatur von 4,4° C (40° F) für das herkömmliche System. Die teueren Anodenüberzüge werden dadurch besser gegen Passivierung infolge übermäßiger Sauerstoffbildung durch Exponieren dem kalten Elektrolyten geschützt, wie es dem Fachmann in der Elektrochemie bekannt ist.

Die Verdünnungsströme für das aufgeteilte System brauchen nicht genau zu sein, gewöhnlich innerhalb - 10 % voneinander und werden durch einfache Strömungsdroßler 206 in der Verdünnungswasserzufuhrleitung 207 geregelt, wodurch parallele Bahnen für die Verdünnungsströme erhalten werden.

Das vorangehend beschriebene Verdünnungswasser-Au-ftei lungs system ist natürlich nicht auf vier Aufteilungen, gleiche Verdünnungswasseraufteilungen, gleiche Abstände der Verdünnungswasserzufuhr oder Vierzellenelektrolysatoren beschränkt. Vorteilhafte Temperaturergebnisse werden durch verschiedene Kombinationen der obigen veränderlichen Grossen erhalten, während die resultierenden Bedingungen nur in einem Grad verändert werden.

G. Die elektrische Leiteranordnung.

Lange Zellenstränge geschaltet in hydraulischen Reihen sind wünschenswert, um einen maximalen Prozeßwirkungsgrad zu erhalten, da im wesentlichen eine Rückvermischung (Strömung ohne Stopfen) mit dem diese begleitenden Wirkungsgradverlust, mit dem der Fachmann vertraut ist, wirksam herabgesetzt wird.

Je größer die Zahl der Zellen und der Zellenwände ist, desto stärker ist die Annäherung an die Strömungsergebnisse mit Stopfen. Sechzehn oder mehr Zellen in einer hydraulischen Reihe haben sich als wünschenswert erwiesen,

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um das Prinzip des einmaligen Durchlaufs für den Betrieb mit Stopfen voll auszunutzen.

Einfache elektrische Reihenschaltungen für die Zellen und Module für die Zellenstränge von solchen Längen sind unerwünscht wegen der sich ergebenden hohen Spannungen.

Eine gesamte aufgeprägte Gleichspannung von bis zu etwa 50 wird als sicher betrachtet, wenn Menschen nicht isolierten Leitern in einer industriellen Elektrolyseanlage exponiert werden. Wenn starke Ströme auftreten, wie bei der vorliegenden Vorrichtung, gewöhnlich 500 bis 10 000 Ampere, sind nichtisolierte Stromschienen mit ihrer Fähigkeit zur Wärmeabgabe wünschenswert. So bilden acht Zellen in elektrischer Reihenschaltung ein praktisches Maximum,da es wünschenswert sein kann, bis zu 6 Volt je Zelle zuzuführen. Wenn sechzehn Zellen hydraulisch in Reihe geschaltet sind (Fig. 5), ist eine elektrische Reihenparallelschaltung wünschenswert. Herkömmlich würde die Abwärtsströmung 50 % des Zellenstranges in Reihe geschaltet werden und die Aufwärtsströmung 50 % des Zellenstranges. Diese Zellenstränge würden dann in Parallelschaltung mit einer äußeren Stromquelle gekuppelt. Bei dem System nach Fig. 5, würde das Verbinden von acht Stromaufwärtszellen in elektrischer Reihe und von acht Stromabwärtszellen in elektrischer Reihe und die beiden resultierenden elektrischen Reihensätze in Parallelschaltung eine herkömmliche Lösung ergeben, jedoch einen nicht ausgeglichenen elektrischen Stromfluß im System, der zur Schädigung der Anoden infolge übermäßiger Stromdichte führen kann. Bei einem herkömmlichen System, bei dem keine geteilte Wasserverdünnungseinrichtung verwendet wird, besteht die Neigung, daß der Strom in den Stromabwärtszellen infolge der höheren Elektrolyttemperaturen in diesen, welche einen geringeren elektrischen Widerstand zur Folge hat,

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übermäßig wird. Bei einem geteilten Verdünnungswassersystem, wie vorangehend beschrieben, hat eine höhere Salzhaltigkeit innerhalb der Aufwärtsstromzellen einen geringeren elektrischen Widerstand zur Folge sowie daß der Stromüberschuß über diese in den Nebenschluß geschaltet wird. Ein stärkerer Strom in dem einen "Schenkel" des Zellenstranges vermindert den Strom, der durch den anderen Schenkel hindurchtritt, wodurch das Ungleichgewicht zwischen beiden betont wird und eine nicht einwandfreie Anodenabnutzung mit entsprechendem wirtschaftlichem Verlust herbeigeführt wird.

Eine zufriedenstellendere Lebensdauer über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen wird erhalten, wenn die in Fig. 5 schematisch dargestellte Anordnung verwendet wird, welche Unterschiede im elektrischen Widerstand infolge Veränderungen in der Temperatur und/oder der Salzhaltigkeit des Elektrolyten bei dessen Fortschreiten durch die Abteile ausgleicht.

In Übereinstimmung hiermit werden symmetrische Anordnungen von Zellen oder Moduln, teilbar durch vier, für den Leistungsfluß so gruppiert, daß 25 % der meisten Stromaufwärtszellen elektrisch in Reihe mit 25 % der meisten Abwärtsstromzellen gekuppelt sind. Die übrigen 50 % (Zwischenstrom) Zellen sind ebenfalls in Reihe so gekuppelt, daß zwei Reihengruppen (stromaufwärts-stromabwärts und Zwischenstrom) im wesentlichen gleichgemacht hinsichtlich des Widerstandes sind, so daß ein im wesentlichen ausgeglichener Stromfluß bei der Speisung aus der gleichen Stromquelle erhalten wird. Hierbei ist zu erwähnen, daß die vorangehend beschriebene Anordnung auf Zellenstränge anders als mit sechzehn Zellen anwendbar ist und in der Tat auf Zellen von unähnlicher Geometrie in anderen als symmetrischen Zahlen in Parallelanordnung.

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H. Zusammenfassung.

Die dargestellte und beschriebene Vorrichtung eignet sich zur Elektrolyse von natürlichen und künstlichen Salzlösungen zur Herstellung von Natriumhypochlorit. Die Vorrichtung verwendet eine mehrzellige Einmaldurchlauf -Elektrolytströmung im Gegensatz zur Rezirkulation. Die Vorrichtung läßt sich leicht auseinanderbauen und wieder zusammenbauen zur Wartung, d.h. zur Inspektion, Reinigen und zum Auswechseln von Teilen. Die auf einer Chassis angeordneten Elektrodenanordnungen von bis zu 203 mm (8 ") Durchmesser und 91 cm (3 Fuß) Länge läßt sich in einfacher Weise durch eine Person anheben und handhaben und in ein Gehäuse einsetzen, um einen Elektrolysator bzw. ein Elektrolysatormodul zu erhalten. Die Chassisanordnung läßt sich kennzeichnen durch ihre Einfachheit, Bipolarität und Modularität. Die Elektrolysatorgestaltung ist derart, daß die Wasserstoffableitung rasch ist, um zu dem hohen elektrischen Wirkungsgrad der Vorrichtung beizutragen. Die Elektrodengestaltung und die geregelten Ströme des Elektrolyten tragen zu der praktischen Beseitigung des Aufbaus von Abscheidungen und Niederschlägen bei. Zusätzlich zu den vorerwähnten Arbeitsund Energieeinsparungsmerkmalen bringt die neuartige und verbesserte Verdünnungswasserverteilungseinrichtung und elektrische Leiteranordnung eine verringerte Abnutzung kritischer und teuerer Anoden.

Ende der Beschreibung.

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   Elektrolysatorvorrichtung zur Elektrolyse von künstlichen und natürlichen Salzlösungen zur Herstellung von Hypochlorit aus diesen mit

   a. einem länglichen elektrisch nichtleitenden Gehäuse mit einer waagrecht angeordneten Längsachse, welches Gehäuse an seinen beiden Enden unbehinderte öffnungen aufweist;

   b. abnehmbare Verschlüsse, die an jedem der offenen Gehäuseenden befestigt sind, wobei jeder der Verschlüsse eine durchgehende Öffnung aufweist, die mit dem Inneren des Gehäuses von aussen in Verbindung steht;

   c. Dichtungen zwischen den Verschlüssen und den offenen Gehäuseenden;

   d. einem ersten Fluidströmungskanal durch eine Wand des Gehäuses in der Nähe des einen Endes desselben und einem zweiten Fluidströmungskanal durch eine Wand des Gehäuses in der Nähe seines anderen Endes;

   e. eine selbststehende bipolare Elektrodenanordnung aus einer Anzahl von mindestens zwei Zellen, welche

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   ORIGINAL INSPECTiD

   644 .9 .

   in dem Gehäuse so enthalten sind, daß die Längsachse der Elektrodenanordnung im wesentlichen mit der Längsachse des Gehäuses zusammenfällt, welche Zelle Anordnungen von abwechselnden Elektrodenplatten umschließt, die aus Anodenplatten und Kathodenplatten bestehen, welche von einem Rahmenwerk getragen werden, gekennzeichnet durch

   1. mindestens eine elektrisch nichtleitende Trennwand (22), die senkrecht zur Gehäuselängsachse und im Abstand zwischen den Enden der Elektrodenanordnung angeordnet sind, welche Trennwände als Begrenzung der Zellen dienen und Zellenabteile für diese bilden;

   2. ein leitender Bolzen (34, 36) an jedem Ende des Rahmenwerks zum Einsetzen in die Öffnung, die in jedem der Verschlüsse vorgesehen sind, um eine überstehende positive Anschlußklemme und eine überstehende negative Anschlußklemme zu bilden, und

   3. Dichtungen, die zwischen den leitenden Bolzen und den Verschlüssen angeordnet sind.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Trennwände (22) mit elektrisch leitenden Elektrodenträgerblöcken (26) auf jeder Seite versehen sind, Organe zum elektrischen Koppeln der Elektrodenträgerblöcke durch jede der Trennwände, einen Elektrodenendträgerblock (30, 32), der an jedem der leitenden Bolzen befestigt ist, zwei Arme (16), von denen mindestens einer elektrisch nichtleitend ist und jeder dieser Arme an jedem der Endträgerblöcke befestigt ist, mindestens zwei in der Längsrichtang angeordnete, voneinander in Abstand befindliche Verbindungsstangen (12), die an den Armen befestigt sind

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   und durch die Trennwände hindurchgeführt sind, elektrisch nichtleitende Abstandsstücke (24) , die um die Verbindungsstangen herum zwischen den erwähnten Trennwänden und zwischen jedem der Arme mit seiner benachbarten Trennwand herum angeordnet sind, wobei die Verbindungsstangen und die Abstandsstücke im wesentlichen gleiche Abstände zwischen den Trennwänden bilden sowie zwischen jedem der Arme und der nächstliegenden Trennwand, eine Kombination von Klemm- und elektrischen Kupplungsorganen (54), die jedem der Elektrodenträgerblöcke (26) und der Elektrodenendeträgerblöcke (30, 32) zugeordnet sind, und dazu dienen, die Anodenplatten (60) und die Kathodenplatten (62) in abwechselnden Anordnungen aneinander und an den Trägerblöcken zu befestigen und zu kuppeln.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Anzahl von Zellen durch die elektrisch nichtleitenden Trennwände im wesentlichen elektrisch und hydraulisch isoliert sind, welche Trennwände ein Gesamtspiel von etwa 0,41 mm (0,016 ") herum haben, wenn sie innerhalb des Gehäuses (72) angeordnet sind, welche Trennwände Fluidströmungskanäle zur Regelung der Fluidströmung aus dem Elektrolyten hindurch aufweisen.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zylindrisch in der Form ist und im wesentlichen durch ein Kunststoffrohr und Kunststoffrohrflansche gebildet wird.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenendträgerblock, der mit der überstehen-

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   644 . [L.

   den positiven Anschlußklemme verbunden ist, und die Elektrodenträgerblöcke an den Seiten der Trennwände, die zu der negativen Anschlußklemme hin angeordnet sind, die Anodenplatten tragen und elektrisch koppeln, und der Elektrodenendträgerblock verbunden mit der überstehenden negativen Anschlußklemme sowie die Elektrodenträgerblöcke auf den Seiten der Trennwände zum positiven Anschlußklemmenträger hin angeordnet sind und die Kathodenplatten elektrisch koppeln, wobei die Anoden- und die Kathodenplatten abwechselnd ineinandergreifen, um je Zelle zumindest eine Elektrodenanordnung zu bilden.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenplatten und die Kathodenplatten rechteckig geformt sind, die Anodenplatten und die Kathodenplatten mit ihren längeren Achsen wesentlich länger als ihre kürzeren Achsen sind, welch längere Achsen sich in paralleler Ausfluchtung in der Elektrolysatorvorrichtung mit der erwähnten Längsachse des Gehäuse befinden, wobei die Anodenplatten und die Kathodenplatten vertikal gerichtete Hauptelektrodenflächen besitzen.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände mit durchgehenden Gas-Elektrolyt-Strömungsöffnungen (50, 52) unmittelbar oberhalb der Zellenelektrodenanordnungen stromaufwärts der Trennwände angeordnet sind, welche Gas-Elektrolyt-Strömungsöffnungen in ihrer Größe so ausreichend sind, daß alles Gas, das sich im Zellenabteil unmittelbar stromaufwärts der mit Öffnungen versehenen Trennwand plus Gas hindurch-

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   115 644 . ζ .

   treten zu lassen, das in das Zellenabteil von anderen Stromaufwärts-Zellenabteilen eintritt plus dem Elektrolyten, der in einen der Fluidströmungskanäle des Gehäuses eintritt.

   Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Trennwände durchgehende Gas-Elektrolyt-Strömungsöffnungen aufweisen, die im Aufriß auf den Trennwänden unmittelbar oberhalb der Zellenelektrodenanordnungen stromaufwärts der Trennwände angeordnet sind und die Gas-Elektrolyt-Strömungsöffnungen in ihrer Größe ausreichend sind, Gas hindurchtreten zu lassen, das sich in der Zelle unmittelbar stromaufwärts der Trennwand entwickelt, sowie zusätzliches Gas, das in die Zellen von anderen Stromaufwärtszellen eintritt plus einer geringen Menge Elektrolytströmung, welche Trennwände ferner mit mindestens einer Elektrolyt-Strömungsöffnung unterhalb der Oberseite der Zellenelektrodenanordnungen vorgesehen sind, zur Aufnahme der Hauptströmung des Elektrolyten der in einen der Fluidströmungskanäle des Gehäuses eintritt.

   9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektrolytströmungsöffnungen zur Aufnahme der Elektrolythauptströmung am untersten Ende der Trennwand vorgesehen ist.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Gasentspannungskanäle in den oberen Teilen des Gehäuses vorgesehen sind, um das Prozeßgas nach aussen abzuleiten.

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   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Gasentspannungskanäle mit einer Begrenzungsöffnung versehen ist, welche Begrenzungsöffnungen von ausreichender Größe sind, um alles Gas hindurchtreten zu lassen, das an diesen ankommt, sowie eine geringe Elektrolytströmung.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Elektrolysatoren in vertikalen Anordnungen so getragen werden, daß die Elektrolysatoren unmittelbar übereinander angeordnet und ausgerichtet sind, wobei die am weitesten stromaufwärts befindliche Zelle sich in der untersten Stellung befindet und die am weitesten stromabwärts befindliche Zelle in einer obersten Lage, welche Elektrolysatoren innere Fluidverbindungen und aussere Fluidverbindungen haben, die so angeordnet sind, daß sie eine Reihenströmung durch jede der Zellen bilden können, welche Elektrolysatoren äussere elektrische Leiter haben, die an diesen angeschlossen sind, um die Elektrodenanordnungen innerhalb jedes der Elektrolysatoren durch die erwähnten Leitungsbolzen elektrisch miteinander zu verbinden.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß acht Zellen gleichartig auf vier Elektrolysatoren aufgeteilt sind, welche im wesentlichen identische Geometrien haben, bei welcher 25 % der am weitesten stromaufwärts befindlichen Zellen sich in Reihe gekoppelt mit 25 % der am weitesten stromabwärts befindlichen Zellen sind, um eine Stromaufwärts-Stromabwärts-Zellenreihe zu bilden, wobei die übrigen Zellen der

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   115 644 .! .

   Elektrolysatoren elektrisch in Reihe geschaltet sind, und eine einzige Spannungsquelle der Stromaufwärts-Stromabwärtsreihe und den übrigen Zellenreihen aufgeprägt ist.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 8 Zellen gleichmässig auf vier Elektrolysatoren aufgeteilt sind.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als 8 Zellen gleichmässig auf mehr als vier Elektrolysatoren aufgeteilt sind.

   16. Elektrolytische Zelle zur Elektrolyse von natürlichen Salzlösungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede der vertikal ausgerichteten Anodenplatten und Kathodenplatten je zwei vertikale Kanten und zwei horizontale Kanten aufweist, wobei die erwähnten Trägerblöcke und Kombinations-Klemm- und elektrische Kopplungsorgane die Anodenplatten sowie die Kathodenplatten an ihren jeweils abgestützten Kanten befestigt und elektrisch gekoppelt sind, welche abgestützte Kante eine der erwähnten vertikalen Kanten ist, um hierdurch nicht abgestützte vertikale Elektrodenkanten zu erhalten, welche nicht abgestützten vertikalen Elektrodenkanten und die abgestützten vertikalen Kanten von unmittelbar darunter und unmittelbar darüber befindlichen Elektrodenplatten seitlich verlagert sind, um ein Spiel zwischen den nicht abgestützten Kanten und den Trägern zu bilden, in den vertikalen abgestützten Kanten in mindestens den Anodenplatten Einkerbungen vorgesehen sind, deren Tiefe die gleiche Erstreckung wie die nicht abgestützte vertikale Kante der unmittel-

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   115 644 , Q.

   bar darüber und darunter befindlichen Platte hat, zumindest eine Einlaßöffnung in der Trennwand stromaufwärts des Zellenabteils vorgesehen ist, um die ankommende Elektrolytströmung in den erwähnten Einkerbungen und gegen Kanten mit gleicher Erstreckung der Anoden- und Kathodenplatten zu leiten.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenplatten ähnlich wie die Anodenplatten eingekerbt sind.

   18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Austrittsorgane benachbart der Oberseite des Zellenabteils vorgesehen sind, um durch diese Elektrolyt und Gas abzuleiten.

   19. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkerbungen rechteckig geformt sind und die vertikale Abmessung der Einkerbungen etwa 50 % der Abmessung der vertikalen Kante beträgt, längs welcher die Einkerbung vorgesehen ist.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander abwechselnden Anoden- und Kathodenplatten so angeordnet sind, daß ihre ünterkanten die gleiche Erstreckung haben, eine Einlaßdüsenscheibe, die in der Chassis angeordnet ist, um eine Einlaßströmung aus einem der Gehäusefluidströmungskanäle aufzunehmen, wobei die Einlaßdüsenscheibe die ankommende Elektrolytströmung zu den er-

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   wähnten Unterkanten leitet.

   21. Elektrolysatorvorrichtung nach Anspruch 1 zur Elektrolyse von künstlichen Salzlösungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenabteile zueinander in Reihe geschaltet sind, einer der Fluidströmungskanäle des Gehäuses eine Verbindung zu dem am weitesten stromaufwärts befindlichen Zellenabteil zum Einleiten von konzentrierter Salzlösung bildet, ein weiterer Fluidströmungskanal durch das erwähnte Gehäuse in dem am weitesten stromaufwärts befindlichen Zellenabteil eine Verbindung zum Einleiten einer ersten Verdünnungswasserfraktion zu bilden, zusätzliche Fluidströmungskanäle durch das erwähnte Gehäuse in zusätzliche Stromabwärtszellenabteile, welche Verbindungen zum Einleiten von restlichen Fraktionen des Verdünnungswasser bilden, welcher zweite Fluidströmungskanal des Gehäuses einen Ableitweg für die erwähnte konzentrierte Salzlösung und die Verdünnungswasserströmung bildet.

   22. Elektrolysatorvorrichtung nach Anspruch 21 zur Elektrolyse von künstlicher Salzlösung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Elektrolysatoren in vertikalen Anordnungen getragen werden und die Zellenabteile hydraulisch in Reihenschaltung miteinander verbunden sind, wobei einer der Fluidströmungskanäle des Stromaufwärtsgehäuses eine Verbindung zu dem am weitesten stromaufwärts befindlichen Zellenabteil zum Einleiten von konzentrierter Salzlösung bildet, ein weiterer Fluidströmungskanal durch das erwähnte Stromaufwärtsgehäuse in das am weitesten stromaufwärts befindliche Zellenabteil eine Verbindung zum

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   Einleiten einer ersten Verdünnungswasserfraktion bildet, zusätzliche Fluidströmungskanäle durch die erwähnten Gehäuse in zusätzliche Stromabwärts-Zellenabteile Verbindungen zum Einleiten der restlichen Fraktionen des Verdünnungswassers bilden/ wobei einer der Fluidströmungskanäle des Stromabwärtsgehäuses einen Austrittsweg für die konzentrierte Salzlösung und die Verdünnungswasserströmung bildet.

   23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Salzlösung etwa 26,4 Gew.% Natriumchlorit enthält und die Gesamtverdünnungswasser-Strömungsgeschwindigkeit etwa das Zehnfache der Strömungsgeschwindigkeit der konzentrierten Salzlösung beträgt.

   24. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Salzlösung und die erste Verdünnungswasserfraktion vor dem Eintreten in das Stromaufwärtsabteil gemischt werden.

   25. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Verdünnungswasserfraktionen annähernd gleich der anderen ist und die gleichen Fraktionen gesondert so eingeleitet werden, daß gleiche Zahlen von hydraulisch in Reihe geschalteten Zellen zwischen den Zellenabteilen bestehen, in welche das Verdünnungswasser eingeleitet wird, und zwischen dem Zellenabteil der letzten zugesetzten Fraktion und dem Zellenabteil mit der Austragverbindung.

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   26. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß Öffnungen in den erwähnten Verdünnungswasser-Einlaßverbindungen vorgesehen sind, um die Verdünnungsströmungen auf bestimmte Geschwindigkeiten einzustellen und zu regeln.

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