EA004521B1 - Method and apparatus for the on-site generation of a gas - Google Patents
Method and apparatus for the on-site generation of a gas Download PDFInfo
- Publication number
- EA004521B1 EA004521B1 EA200200903A EA200200903A EA004521B1 EA 004521 B1 EA004521 B1 EA 004521B1 EA 200200903 A EA200200903 A EA 200200903A EA 200200903 A EA200200903 A EA 200200903A EA 004521 B1 EA004521 B1 EA 004521B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- gas
- electrolytic
- electrolyte
- solution
- electrolytic cell
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Hybrid Cells (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
Данное изобретение относится к способу и устройству для получения газа на месте потребления, в частности, но не исключительно, хлорсодержащего газа.This invention relates to a method and apparatus for producing gas at a place of consumption, in particular, but not exclusively, chlorine-containing gas.
Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Наличие устройства для получения хлорсодержащего газа на месте потребления имеет многочисленные преимущества. Хлорсодержащий газ считается опасной субстанцией, и его хранение и транспортировка подлежат строгому контролю. Дополнительно к этому, а также из-за его опасного статуса, транспортировка ёмкостей с жидким хлором дорога. Это повышает расходы производственных установок, использующих данный газ.The presence of a device for producing chlorine-containing gas at the place of consumption has numerous advantages. Chlorine-containing gas is considered a hazardous substance, and its storage and transportation are subject to strict control. In addition to this, and also because of its dangerous status, transportation of tanks with liquid chlorine is expensive. This increases the costs of production plants using this gas.
Имеется также рынок генераторов по получению на месте потребления сравнительно небольших объемов хлорсодержащего газа для установок, потребляющих небольшие количества хлорсодержащего газа. Эти установки включают заводы по водоочистке и очистке сточных вод, а также стояки водяного охлаждения, где вода, используемая в этих стояках, подвергается хлорированию. Для того чтобы избежать необходимости хранения хлора, эти установки могли бы использовать устройства, вырабатывающие на месте необходимое количество хлора. Хлорсодержащий газ и гипохлорит натрия используются также в качестве дезинфицирующего средства.There is also a market for generators for producing relatively small amounts of chlorine-containing gas at a place of consumption for plants that consume small amounts of chlorine-containing gas. These plants include water and wastewater treatment plants, as well as cooling towers, where the water used in these towers is chlorinated. In order to avoid the need for chlorine storage, these plants could use devices that produce the required amount of chlorine in place. Chlorine-containing gas and sodium hypochlorite are also used as a disinfectant.
Дополнительно к этому сравнительно небольшие генераторы хлорсодержащего газа можно использовать в сельской местности для очистки воды и превращения в питьевую той воды, которую получают из небольших запруд и рек.In addition, relatively small chlorine-containing gas generators can be used in rural areas to purify water and turn into drinking water that is obtained from small dams and rivers.
Дополнительно к устройствам по получению хлора имеется также рынок устройств, которые производят иные газы по потребности и на месте потребления. Такие газы могут включать бром, используемый в качестве средства для стерилизации сельскохозяйственных земель и который в особенности эффективен в борьбе с нематозами земель.In addition to devices for the production of chlorine, there is also a market for devices that produce other gases on demand and at the place of consumption. Such gases may include bromine, used as a means of sterilizing agricultural land and which is particularly effective in combating land nematoses.
Устройства, производящие хлорсодержащий газ посредством электролиза, хорошо известны. Эти устройства производят хлорсодержащий газ посредством анода электролитической ячейки, через который пропускается хлорид натрия. На катоде образуются водородосодержащий газ и едкий натр.Devices producing chlorine gas through electrolysis are well known. These devices produce chlorine-containing gas through the anode of an electrolytic cell through which sodium chloride is passed. Hydrogen-containing gas and sodium hydroxide are formed at the cathode.
Многие из вышеуказанных устройств применимы и применялись для получения хлорсодержащего газа на месте потребления. Один из примеров раскрыт в патенте США № 4,308,123. В этом примере используется электролитическая ячейка, имеющая анод и катод, разделенные между собой химически резистентной мембраной по обмену ионами, пропускающей только позитивно заряженные ионы. Анодная камера заполнена раствором кислоты хлорного на трия, а катодная камера заполнена щелочным водным раствором. Когда через камеру пропускается электрический ток, получается хлорсодержащий газ на аноде и водород, и едкий натр на катоде. Полученные хлор и едкий натр могут быть соединены для образования гипохлорита натрия. Вышеуказанное устройство имеет тот недостаток, что необходимы питающие емкости или резервуары анолитов и католитов, а также пеноуловители анолитов и католитов. Эти емкости представляют собой потенциальную опасность, в особенности в полупромышленной окружающей среде, где контроль за безопасностью может осуществляться с недостаточной тщательностью.Many of the above devices are applicable and used to produce chlorine-containing gas at the place of consumption. One example is disclosed in US Pat. No. 4,308,123. In this example, an electrolytic cell is used that has an anode and a cathode, separated by a chemically resistant ion exchange membrane, passing only positively charged ions. The anode chamber is filled with sodium chloride solution, and the cathode chamber is filled with an alkaline aqueous solution. When an electric current is passed through the chamber, chlorine-containing gas at the anode and hydrogen and sodium hydroxide at the cathode are obtained. The resulting chlorine and sodium hydroxide can be combined to form sodium hypochlorite. The aforementioned device has the disadvantage that feed tanks or reservoirs of anolytes and catholytes are necessary, as well as foam traps of anolytes and catholytes. These containers are a potential hazard, especially in a semi-industrial environment where safety controls may not be carefully monitored.
Более того, многие известные генераторы газа нуждаются в насосах для циркуляции электролитических растворов. Эти насосы требуют источника энергии и зачастую весьма сложных систем контроля. Дополнительно они также требуют регулярного обслуживания, что в отдаленных местах является недостатком, в особенности принимая во внимание потенциально опасный характер получаемых газов.Moreover, many well-known gas generators need pumps for circulating electrolytic solutions. These pumps require an energy source and often very sophisticated control systems. In addition, they also require regular maintenance, which is a disadvantage in remote areas, especially considering the potentially dangerous nature of the gases produced.
Цель изобретенияThe purpose of the invention
Целью настоящего изобретения является создание способа и устройства для получения газов на месте потребления, в частности хлорсодержащего газа, которые, по меньшей мере, частично устраняют вышеуказанные недостатки.The aim of the present invention is to provide a method and device for producing gases at the place of consumption, in particular chlorine-containing gas, which at least partially eliminate the above disadvantages.
Краткое изложение изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
В соответствии с настоящим изобретением предложен способ получения на месте потребления газа, включающий следующие этапы:In accordance with the present invention, a method for producing on-site gas consumption is provided, comprising the following steps:
A) формирование способного к диссоциации раствора электролита, который при работе диссоциирует на положительно заряженные и отрицательно заряженные ионы, при этом по меньшей мере один из которых является ионом газообразного элемента;A) the formation of a dissociable electrolyte solution, which during operation dissociates into positively charged and negatively charged ions, at least one of which is a gaseous cell ion;
Б) нагревание раствора электролита в верхнем слое по меньшей мере одной электролитической ячейки, что вызывет его циркуляцию и рециркуляцию через трубопроводы и через по крайней мере одну электролитическую ячейку посредством эффекта термосифона;B) heating the electrolyte solution in the upper layer of at least one electrolytic cell, which will cause its circulation and recirculation through pipelines and through at least one electrolytic cell by means of the thermosiphon effect;
B) высвобождение газа из раствора на электроде по меньшей мере одной электролитической ячейки;B) the release of gas from the solution on the electrode of at least one electrolytic cell;
Г) пропускание высвобождающегося газа и электролитического раствора по меньшей мере через один газоотделитель для отделения газа от электролитического раствора до рециркуляции электролитического раствора в электролитической ячейке; иD) passing the released gas and the electrolytic solution through at least one gas separator to separate the gas from the electrolytic solution to recirculate the electrolytic solution in the electrolytic cell; and
Д) исключение нахождения электролита в резервуаре в течение всего времени протекания процесса.D) the exclusion of the electrolyte in the reservoir during the entire process.
Далее предусматривается в целях осуществления циркуляции электролитического раствора вынос газовых пузырьков, производимых в одной электролитической ячейке или во всех электролитических ячейках, и ориентация трубопроводов, ведущих из одной электролитической ячейки или из всех электролитических ячеек в газоотделитель или во все газоотделители, предпочтительно вертикально, тем самым обеспечивая эффект газлифта.Further, for the purpose of circulating the electrolytic solution, the removal of gas bubbles produced in one electrolytic cell or in all electrolytic cells and the orientation of pipelines leading from one electrolytic cell or from all electrolytic cells to a gas separator or to all gas separators, preferably vertically, are provided, thereby ensuring gas lift effect.
Изобретение также предусматривает повышение концентрации раствора, если это необходимо, и насыщение водой для восполнения потерь путем пропускания ее через трубу для растворения электролитической соли, при этом труба монтируется предпочтительно горизонтально, а также пополнение электролитической соли в трубе свежей солью, предпочтительно из бункера.The invention also provides for increasing the concentration of the solution, if necessary, and saturation with water to make up for losses by passing it through the pipe to dissolve the electrolytic salt, the pipe being mounted preferably horizontally, as well as replenishing the electrolytic salt in the pipe with fresh salt, preferably from the hopper.
Изобретение предусматривает, что электролитический раствор является галогенидом металла, предпочтительно хлоридом натрия, альтернативно хлоридом калия.The invention provides that the electrolytic solution is a metal halide, preferably sodium chloride, alternatively potassium chloride.
Далее предусматривается, что анодная и катодная секции электролитической ячейки или всех электролитических ячеек должны быть отделены друг от друга ионной селективной мембраной, предпочтительно мембраной из перфторированного полимера, которая позволяет прохождение ионов натрия, альтернативно калия, через нее, и которая, однако, непроходима для ионов галогена, предпочтительно хлора, водородсодержащего газа и гидроксила.It is further provided that the anode and cathode sections of the electrolytic cell or all electrolytic cells must be separated from each other by an ion selective membrane, preferably a perfluorinated polymer membrane, which allows sodium ions, alternatively potassium, to pass through it, but which, however, is impenetrable for ions halogen, preferably chlorine, hydrogen-containing gas and hydroxyl.
Далее предусматривается добавление воды, предпочтительно дистиллированной, альтернативно деминерализованной воды, к раствору едкого натра, альтернативно едкого калия, на стороне катода электролитической ячейки для поддержания заранее определенной концентрации натрия, альтернативно калия, в катодном растворе.It is further contemplated to add water, preferably distilled, alternatively demineralized water, to a solution of sodium hydroxide, alternatively potassium hydroxide, on the cathode side of the electrolytic cell to maintain a predetermined concentration of sodium, alternatively potassium, in the cathode solution.
Далее предусматривается также способ получения гипохлорита натрия, альтернативно гипохлорита калия, путем смешивания хлора и гидроксида натрия, альтернативно хлора и гидроксида калия, получаемых способом согласно данному изобретению.The following also provides a method for producing sodium hypochlorite, alternatively potassium hypochlorite, by mixing chlorine and sodium hydroxide, alternatively chlorine and potassium hydroxide, obtained by the method according to this invention.
Изобретение относится также к устройству для получения на месте потребления газа, которое включает по меньшей мере одну электролитическую ячейку, имеющую анодную секцию и катодную секцию, при этом по меньшей мере одна секция соединена трубопроводами для жидкости с нагревателем для жидкости, нагревающим при работе электролитический раствор перед его попаданием в указанную секцию, и обеспечивает циркуляцию электролитического раствора по устройству с помощью эффекта термосифона, при этом электролитический раствор способен к диссоциации на положительно заряженные и отрицательно заряженные ионы, по меньшей мере один из которых является ионом газообразного элемента. Нагревательный элемент в свою очередь может быть соединен при помощи трубопроводов для жидкости с устройством для компенсации раствора. Предусмотрен по меньшей мере один газоотделитель, который при работе отделяет газ, полученный в электролитической ячейке от электролитического раствора, при этом отсутствует резервуар для хранения электролитического раствора.The invention also relates to a device for producing gas at a place of consumption, which includes at least one electrolytic cell having an anode section and a cathode section, wherein at least one section is connected by liquid pipes to a liquid heater that heats the electrolytic solution before operation getting into the indicated section, and provides the circulation of the electrolytic solution through the device using the thermosiphon effect, while the electrolytic solution is capable of dissociation and positively charged and negatively charged ions, at least one of which is an ion of a gaseous element. The heating element, in turn, can be connected by means of pipelines for liquid with a device for compensating the solution. At least one gas separator is provided, which during operation separates the gas obtained in the electrolytic cell from the electrolytic solution, while there is no reservoir for storing the electrolytic solution.
Далее предусматривается, что каждый газоотделитель должен оперативно устанавливаться над электролитической ячейкой или над всеми элетролитическими ячейками, и соединяющие их трубопроводы должны быть ориентированы вертикально, тем самым, позволяя циркуляцию электролитического раствора посредством эффекта газлифта.Further, it is envisaged that each gas separator should be quickly installed above the electrolytic cell or over all electrolytic cells, and the pipelines connecting them should be oriented vertically, thereby allowing the circulation of the electrolytic solution through the gas lift effect.
Предусмотрено также устройство пополнения, представляющее собой предпочтительно горизонтально ориентированную трубу для растворения электролитной соли, через которую протекает электролитический раствор из газоотделителя или из всех газоотделителей до протекания через нагревательный элемент, при этом труба для растворения соли должна соединяться с загрузочным бункером пополнения электролитической солью, содержащим желаемую соль, а также, что труба для растворения соли должна соединяться с солеотделителем, предпочтительно с фильтром, соединённым с нагревательным элементом и который при работе убирает макрочастицы соли из электролита до его введения в нагревательный элемент.A replenishment device is also provided, which is preferably a horizontally oriented pipe for dissolving the electrolyte salt, through which the electrolytic solution flows from the gas separator or from all gas separators before flowing through the heating element, while the pipe for dissolving the salt must be connected to the loading hopper for replenishing the electrolytic salt containing the desired salt, and also that the pipe for dissolving the salt should be connected to a salt separator, preferably with a filter ohms, is connected with the heating element and which during operation removes particulate salt from the electrolyte prior to its introduction into the heating element.
Изобретение далее предусматривает, что электролитом должен быть раствор металлического галогенида, предпочтительно хлорида натрия, альтернативно хлорида калия, что газ, полученный на стороне анода электролитической ячейки, должен быть галогеном, предпочтительно хлором, и что водородосодержащий газ и гидроксид натрия, альтернативно калия, должны получаться на катодной стороне электролитической ячейки.The invention further provides that the electrolyte should be a solution of a metal halide, preferably sodium chloride, alternatively potassium chloride, that the gas obtained on the anode side of the electrolytic cell should be halogen, preferably chlorine, and that a hydrogen-containing gas and sodium hydroxide, alternatively potassium, should be obtained on the cathode side of the electrolytic cell.
Далее предусматривается, что анодная и катодная секции электролитической ячейки или всех электролитических ячеек, должны быть разделены мембраной из перфторированного полимера, позволяющей прохождение через неё ионов натрия, альтернативно калия, однако которая непроходима для хлорсодержащего и водородосодержащего газа.It is further provided that the anode and cathode sections of the electrolytic cell or all electrolytic cells must be separated by a perfluorinated polymer membrane that allows sodium ions, alternatively potassium, to pass through it, but which is impassable for chlorine-containing and hydrogen-containing gas.
Далее предусматривается добавление воды, предпочтительно дистиллированной, альтернативно деминерализованной, к раствору гидроксида натрия, альтернативно калия, на катодной стороне электролитической ячейки для поддержания концентрации гидроксида натрия, альтернативно калия, в катодном растворе.It is further contemplated to add water, preferably distilled, alternatively demineralized, to a solution of sodium hydroxide, alternatively potassium, on the cathode side of the electrolytic cell to maintain the concentration of sodium hydroxide, alternatively potassium, in the cathode solution.
Предусмотрено также устройство, производящее гипохлорит натрия, альтернативно гипохлорит калия, путем смешивания хлора и гидроксида натрия, альтернативно гидроксида калия, получаемых в соответствии с данным изобретением.A device is also provided for producing sodium hypochlorite, alternatively potassium hypochlorite, by mixing chlorine and sodium hydroxide, alternatively potassium hydroxide, prepared in accordance with this invention.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Один из вариантов изобретения описывается ниже лишь в качестве примера и со ссылками на прилагаемые чертежи, в которых фиг. 1 является схематической диаграммой варианта способа получения на месте потребления хлорсодержащего газа в соответствии с данным изобретением;One embodiment of the invention is described below by way of example only and with reference to the accompanying drawings, in which FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of a method for producing on-site chlorine-containing gas in accordance with this invention;
фиг. 2А-С - соответственно схематический первый вид сбоку, схематический второй вид сбоку и схематический вид сверху устройства для получения на месте хлорсодержащего газа в соответствии со способом по фиг. 1 и фиг. 3А-С - соответственно вид спереди, вид сверху и вид сбоку по разрезу матрицы ячеек для электролиза, применяемых в устройстве, изображенном на фиг. 2.FIG. 2A-C are, respectively, a schematic first side view, a schematic second side view, and a schematic top view of a device for receiving in place chlorine-containing gas in accordance with the method of FIG. 1 and FIG. 3A-C are respectively a front view, a top view and a side view in section of a matrix of electrolysis cells used in the device shown in FIG. 2.
Подробное описание со ссылкой на чертежиDetailed description with reference to the drawings
Со ссылкой на фиг. 1 способ получения хлорсодержащего газа на месте потребления включает этапы:With reference to FIG. 1 method of producing chlorine-containing gas at the place of consumption includes the steps of:
A) формирование первого, способного к диссоциации электролитического раствора хлорида натрия или соляного раствора (1), который транспортируется через трубопровод (2) к анодной секции (3) электролитической ячейки (7), и второго, способного к диссоциации щелочного водного раствора (4), который транспортируется через трубопровод (5) к катодной секции (6) электролитической ячейки (7), которая разделяется на секции мембраной из перфторированного полимера (8), позволяющей прохождение через нее ионов натрия и непроходимую для ионов хлора, водорода и гидроксида;A) the formation of the first, capable of dissociation of an electrolytic solution of sodium chloride or saline solution (1), which is transported through a pipe (2) to the anode section (3) of the electrolytic cell (7), and the second, capable of dissociation of an alkaline aqueous solution (4) which is transported through a pipeline (5) to the cathode section (6) of the electrolytic cell (7), which is divided into sections by a membrane of perfluorinated polymer (8), which allows sodium ions to pass through it and is impenetrable for chlorine, hydrogen and hydrogen ions oxide;
Б) подогрев первого электролитического, способного к диссоциации раствора (1) перед его транспортировкой к анодной секции (3) электролитической ячейки (7), что вызывает тем самым его циркуляцию и рециркуляцию через трубопроводы и через электролитическую ячейку (7) посредством эффекта термосифона;B) heating the first electrolytic solution capable of dissociating solution (1) before transporting it to the anode section (3) of the electrolytic cell (7), which thereby causes its circulation and recirculation through pipelines and through the electrolytic cell (7) by means of a thermosiphon effect;
B) высвобождение из электролитических растворов хлорсодержащего газа из анодной секции (3) и водородсодержащего газа из катодной секции (6);B) the release from electrolytic solutions of chlorine-containing gas from the anode section (3) and hydrogen-containing gas from the cathode section (6);
Г) вынесение пузырьков хлорсодержащего и водородосодержащего газов в электролитических растворах, что обеспечивает циркуляцию электролитических растворов посредством газлифта и сбор хлорсодержащего газа (9) и водородосодержащего газа (10);D) the removal of bubbles of chlorine-containing and hydrogen-containing gases in electrolytic solutions, which ensures the circulation of electrolytic solutions through gas lift and the collection of chlorine-containing gas (9) and hydrogen-containing gas (10);
Д) данный способ отличается тем, что в течение всего времени процесса электролитический раствор не хранится в резервуаре.D) this method is characterized in that during the entire process the electrolytic solution is not stored in the tank.
В вышеописанном варианте электролитическая ячейка (7) имеет анод в своей анодной секции (3) и катод в своей катодной секции (6). Анод и катод соединены с соответственно положительным и отрицательным полюсами источника (11) постоянного тока, который в данном варианте является преобразователем постоянного тока. Преобразователь (11) постоянного тока получает переменный ток из подходящего источника (12) переменного тока.In the above embodiment, the electrolytic cell (7) has an anode in its anode section (3) and a cathode in its cathode section (6). The anode and cathode are connected to the positive and negative poles of the direct current source (11), which in this embodiment is a direct current converter. The DC / DC converter (11) receives alternating current from a suitable alternating current source (12).
Когда соль в первом, способном к диссоциации электролитическом растворе (1) обедняется, она восстанавливается путем добавления соли из бункера загрузочной соли (14) в предпочтительно горизонтально ориентированную трубу для диссоциации электролитической соли, по которой циркулирует первый хлорированный электролитический раствор перед его фильтрованием, нагревом и рециркуляцией в электролитическую ячейку (7).When the salt in the first dissociable electrolytic solution (1) is depleted, it is restored by adding salt from the feed salt hopper (14) to a preferably horizontally oriented tube for dissociating the electrolytic salt, through which the first chlorinated electrolytic solution circulates before filtering, heating and by recirculation to the electrolytic cell (7).
По мере того, как раствор на анодной стороне обедняется по объему, он компенсируется путем добавления чистого свежего соляного раствора (200) в систему. Этот чистый свежий соляной раствор получается во внутреннем пространстве 201, где водопроводная вода пропускается через отдельную трубу для растворения соли, сходной с описанной в (1) выше, включая отдельный солесепаратор/фильтр, и сформированный таким образом насыщенный раствор затем пропускается через колонну, содержащую соответствующий тип полимера, при помощи которого удаляются анионовые загрязнения тяжелых металлов перед направлением очищенного раствора по трубопроводу (200) в анодную систему (1). Второй, способный к диссоциации электролитический раствор (4), восстанавливается путем добавления воды из источника (13) воды после того, как она прошла через деминерализующую установку (15). Дополнительно к хлорсодержащему и водородосодержащему газу данный способ включает получение гипохлорита натрия в реакторе (16). Гипохлорит натрия формируется путем соединения хлора и гидроксида натрия, получаемых в анолитной и католитной секциях (3 и 6) электролитической ячейки (7) соответственно. Полученный гипохлорид натрия хранится в устройстве (17).As the solution on the anode side is depleted in volume, it is compensated by adding pure fresh brine (200) to the system. This pure fresh brine is obtained in the interior 201, where tap water is passed through a separate salt dissolution pipe similar to that described in (1) above, including a separate salt separator / filter, and the saturated solution thus formed is then passed through a column containing the appropriate the type of polymer by which anionic contaminants of heavy metals are removed before the purified solution is sent through pipeline (200) to the anode system (1). The second, electrolytic solution capable of dissociation (4) is restored by adding water from a water source (13) after it has passed through a demineralizing unit (15). In addition to chlorine-containing and hydrogen-containing gas, this method involves the production of sodium hypochlorite in a reactor (16). Sodium hypochlorite is formed by combining chlorine and sodium hydroxide obtained in the anolyte and catholytic sections (3 and 6) of the electrolytic cell (7), respectively. The obtained sodium hypochloride is stored in the device (17).
Гидроксид натрия, полученный в катодной секции (6) электролитической ячейки (7), также может быть отделен и хранится в ёмкости (18).Sodium hydroxide obtained in the cathode section (6) of the electrolytic cell (7) can also be separated and stored in a container (18).
Со ссылкой на фиг. 2А, В и С устройство (20) для получения хлорсодержащего газа включает по меньшей мере одну электролитическую ячейку (21), имеющую анодную и катодную секции. По меньшей мере одна секция, которая в данном варианте является анодной секцией, соединена трубопроводом (22) с нагревателем (23) жидкости, нагревающим при работе электролитический раствор до его поступления в указанную секцию электролитической ячейки (21) , и обеспечивает циркуляцию электролитического раствора по устройству посредством эффекта термосифона.With reference to FIG. 2A, B and C, a device (20) for producing a chlorine-containing gas includes at least one electrolytic cell (21) having an anode and cathode sections. At least one section, which in this embodiment is the anode section, is connected by a pipe (22) to a liquid heater (23), heating the electrolytic solution during operation until it enters the indicated section of the electrolytic cell (21), and circulates the electrolytic solution through the device through the effect of thermosiphon.
Электролитический раствор способен к диссоциации на положительно и отрицательно заряженные ионы, по меньшей мере один из которых является ионом газообразного элемента. В данном варианте получается хлорсодержащий газ и электролитический раствор в анодThe electrolytic solution is capable of dissociation into positively and negatively charged ions, at least one of which is a gaseous cell ion. In this embodiment, a chlorine-containing gas and an electrolytic solution in the anode are obtained.
Ί ной секции устройства, который превращается в раствор кислого хлорида натрия, когда хлор встречается с водой для получения гипохлорной кислоты, которая диссооциирует на положительно заряженные ионы натрия и водорода и на отрицательно заряженные ионы хлора и гидроксила. Ионы хлора и водорода соединяются с подобными ионами для формирования хлорсодержащего и водородосодержащего газа, каждый из которых циркулирует вместе с электролитным раствором через газоотделители (24 и 25), отделяющие хлорсодержащий газ и водородосодержащий газ соответственно от электролитических растворов. В данном варианте водородосодержащий газ является отходом, и он выводится в атмосферу, в то время как хлорсодержащий газ используется или подвергается дальнейшей обработке с целью получения гипохлорида натрия путем соединения хлора с гидроксидом натрия, оба из которых вырабатываются данным устройством.Ί section of the device, which turns into a solution of acid sodium chloride, when chlorine is met with water to produce hypochlorous acid, which dissociates into positively charged sodium and hydrogen ions and negatively charged chlorine and hydroxyl ions. Chlorine and hydrogen ions combine with similar ions to form a chlorine-containing and hydrogen-containing gas, each of which circulates together with the electrolyte solution through gas separators (24 and 25), which separate the chlorine-containing gas and hydrogen-containing gas from the electrolytic solutions, respectively. In this embodiment, the hydrogen-containing gas is waste, and it is vented to the atmosphere, while the chlorine-containing gas is used or further processed to produce sodium hypochloride by combining chlorine with sodium hydroxide, both of which are produced by this device.
Каждая электролитическая ячейка (21) разделяется на анодную секцию и катодную секцию с помощью мембраны из перфторированного полимера, которая позволяет ионам натрия проходить через нее, однако не позволяет проходить через нее ионам хлора, водорода или гидроксила. Эта мембрана эффективно разделяет устройство, а также электролитическую ячейку на анодную секцию и катодную секцию.Each electrolytic cell (21) is separated into the anode section and the cathode section using a perfluorinated polymer membrane, which allows sodium ions to pass through it, but does not allow ions of chlorine, hydrogen, or hydroxyl to pass through it. This membrane effectively separates the device as well as the electrolytic cell into the anode section and the cathode section.
По мере прохождения электролита через анодную секцию электролитической ячейки (21) на аноде образуется хлорсодержащий газ, и он уносится в электролитический раствор, который обедняется. Захватываемые пузырьки газа обеспечивают циркуляцию электролита и захватываемых пузырьков газа к отделителю (24) хлорсодержащего газа путем газлифта. После прохождения через отделитель (24) хлорсодержащего газа обедненный электролит протекает через трубопровод (26) и поступает в горизонтально ориентированную трубу по растворению электролитной соли (27), которая снабжается солью хлорида натрия из бункера для соли (28) через желоб (29). В трубе (27) для растворения соли раствор электролита восстанавливается. Кристаллы соли в растворе электролита удаляются путем пропускания восстановленного электролитного раствора через солеотделитель и фильтр (30), откуда он возвращается к нагревателю (23) жидкости для повторения процесса.As the electrolyte passes through the anode section of the electrolytic cell (21), a chlorine-containing gas is formed on the anode, and it is carried away into the electrolytic solution, which is depleted. Captured gas bubbles circulate the electrolyte and trapped gas bubbles to the chlorine-containing gas separator (24) by gas lift. After passing through the chlorine-containing gas separator (24), the depleted electrolyte flows through the pipe (26) and enters a horizontally oriented pipe to dissolve the electrolyte salt (27), which is supplied with the sodium chloride salt from the salt hopper (28) through the chute (29). In the pipe (27) for dissolving the salt, the electrolyte solution is restored. Salt crystals in the electrolyte solution are removed by passing the recovered electrolyte solution through a salt separator and filter (30), from where it returns to the liquid heater (23) to repeat the process.
При прохождении электролита через катодную секцию электролитической ячейки (21) на катоде выделяется газообразный водород. Пузырьки газообразного водорода, как и хлорсодержащего газа, уносятся в электролитический раствор и обеспечивают его циркуляцию через отделитель (25) газообразного водорода. После изъятия водорода и гидроксида натрия добавляется вода, прошедшая через деминерализирующую колонну (31) с целью восстановления раствора катодного электролита, который протекает через катодную секцию электролитической ячейки (21).When the electrolyte passes through the cathode section of the electrolytic cell (21), hydrogen gas is released at the cathode. Bubbles of hydrogen gas, as well as chlorine-containing gas, are carried away into the electrolytic solution and ensure its circulation through the hydrogen gas separator (25). After the removal of hydrogen and sodium hydroxide, water is added that passes through the demineralizing column (31) in order to restore the cathode electrolyte solution, which flows through the cathode section of the electrolytic cell (21).
Катодный электролитический раствор не нагревается непосредственно, как это происходит в анодном электролитическом растворе. Он, однако, нагревается в электролитической ячейке (21) в результате того, что она находится в контакте с нагретым раствором анодного электролита. Предусматривается, что нагревание раствора анодного электролита до его помещения в электролитическую ячейку, повышает эффективность процесса полученя газа, так как электролит имеет свою оптимальную температуру. Электрический ток для анода, катода и нагревателя поступает из сети переменного тока. В случае подключения тока на анод и катод он проходит через преобразователь постоянного тока (не показан).The cathodic electrolytic solution does not directly heat up, as occurs in the anodic electrolytic solution. However, it is heated in the electrolytic cell (21) as a result of the fact that it is in contact with a heated solution of the anode electrolyte. It is contemplated that heating the anode electrolyte solution before it is placed in the electrolytic cell increases the efficiency of the gas production process since the electrolyte has its optimum temperature. The electric current for the anode, cathode and heater comes from the AC network. When current is connected to the anode and cathode, it passes through a DC / DC converter (not shown).
Со ссылкой на фиг. 3А, В и С показаны детали серии электролитических ячеек (40) для использования в устройстве по фиг. 2. В настоящем варианте имеются две электролитические ячейки (40), каждая отделена мембраной из перфторированного полимера (41), которая пропускает ионы натрия, но не пропускает ионы хлора, водорода и гидроксила.With reference to FIG. 3A, B and C show details of a series of electrolytic cells (40) for use in the device of FIG. 2. In the present embodiment, there are two electrolytic cells (40), each separated by a membrane of perfluorinated polymer (41), which transmits sodium ions, but does not pass ions of chlorine, hydrogen and hydroxyl.
Каждая ячейка (40) имеет анод (42), на котором получается хлорсодержащий газ и катод (43), на котором получается водородосодержащий газ. Ячейки (40) формируются путем скрепления болтами между собой серии пластин, (тарелок) две из которых являются конечными пластинами (44), которые имеют вводы (45) и выводы (46) для раствора анодного электролита и вводы (47) и выводы (48) для раствора катодного электролита. Внутренние распорные пластины (100) образуют противоположно заряженные барьеры, через которые протекает раствор анодного электролита, начиная с нижнего угла пластины и последовательно через ячейку и вытекая с противоположного верхнего угла. Подобным образом катодный электролитический раствор поступает в ячейку с противоположного нижнего угла по отношению к анодному электролитическому раствору и выходит у противоположной верхней стороны. Анолит и католит таким образом текут противотоком, что при работе максимально повышает эффективность. Установка скрепляется болтами с использованием опорных пластин (101) и болтов (102).Each cell (40) has an anode (42), on which a chlorine-containing gas is obtained, and a cathode (43), on which a hydrogen-containing gas is obtained. Cells (40) are formed by bolting together a series of plates (plates), two of which are end plates (44), which have inputs (45) and conclusions (46) for the anode electrolyte solution and inputs (47) and conclusions (48) ) for a solution of cathode electrolyte. Internal spacer plates (100) form oppositely charged barriers through which the anode electrolyte solution flows, starting from the bottom corner of the plate and sequentially through the cell and flowing out from the opposite upper corner. Similarly, the cathode electrolytic solution enters the cell from the opposite lower angle with respect to the anode electrolytic solution and exits at the opposite upper side. Anolyte and catholyte thus flow countercurrently, which during operation maximizes efficiency. The installation is bolted using the support plates (101) and bolts (102).
Очевидно, что могут быть осуществлены многочисленные варианты вышеописанного технического решения, не отклоняясь от его сути. Эти варианты, в частности, предусматривают способ и устройство для получения хлорсодержащего газа и водородосодержащего газа. То же устройство может использоваться для получения хромосодержащего газа или в действительности любого газа, который может быть получен при электролитической реакции.It is obvious that can be implemented numerous options for the above technical solution, without deviating from its essence. These options, in particular, provide a method and apparatus for producing a chlorine-containing gas and a hydrogen-containing gas. The same device can be used to produce a chromium-containing gas or in fact any gas that can be obtained by an electrolytic reaction.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ZA200000931 | 2000-02-25 | ||
PCT/IB2001/000230 WO2001063011A1 (en) | 2000-02-25 | 2001-02-21 | Method and apparatus for the on-site generation of a gas |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA200200903A1 EA200200903A1 (en) | 2003-06-26 |
EA004521B1 true EA004521B1 (en) | 2004-06-24 |
Family
ID=25588641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA200200903A EA004521B1 (en) | 2000-02-25 | 2001-02-21 | Method and apparatus for the on-site generation of a gas |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20040035704A1 (en) |
EP (1) | EP1259658B1 (en) |
CN (1) | CN1288280C (en) |
AT (1) | ATE375410T1 (en) |
AU (2) | AU3588701A (en) |
BR (1) | BR0108641A (en) |
CA (1) | CA2401203C (en) |
DE (1) | DE60130870T2 (en) |
EA (1) | EA004521B1 (en) |
WO (1) | WO2001063011A1 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007073075A1 (en) * | 2005-12-20 | 2007-06-28 | Fixon E & C Co., Ltd. | Reinforcement method and reinforcement structure of the corrugated steel plate structure |
ES2677004T3 (en) | 2008-12-17 | 2018-07-27 | Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers (Italia) S.R.L. | Process to produce chlorine, caustic soda, and hydrogen |
JP5688103B2 (en) * | 2013-01-28 | 2015-03-25 | ペルメレック電極株式会社 | Electrolyzed water production method and apparatus |
CN107059013A (en) * | 2017-05-17 | 2017-08-18 | 宁波东盛集成电路元件有限公司 | A kind of cyclic electrolysis device regenerated for ferric trichloride etching liquid |
CN107254681A (en) * | 2017-05-17 | 2017-10-17 | 宁波东盛集成电路元件有限公司 | A kind of cyclic electrolysis method regenerated for ferric trichloride etching liquid and its device |
CN111826676A (en) * | 2020-07-21 | 2020-10-27 | 程正宇 | Production method of sodium hydroxide for experiment |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1045681A (en) * | 1911-04-18 | 1912-11-26 | Carey E Cummins | Storm-sash. |
US4308123A (en) * | 1979-11-30 | 1981-12-29 | Hydro-Chlor International, Inc. | Apparatus for the small-scale manufacture of chlorine and sodium hydroxide or sodium hypochlorite |
DE3008563A1 (en) * | 1980-03-06 | 1981-09-17 | Hoechst Ag, 6000 Frankfurt | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING AQUEOUS SODIUM CHLORIDE SOLUTIONS FROM STONE SALT |
EP0046603A1 (en) * | 1980-08-27 | 1982-03-03 | Fernand Louis Oscar Joseph Chauvier | An apparatus for producing chlorine by electrolysis |
US4528168A (en) * | 1983-10-14 | 1985-07-09 | The Dow Chemical Company | Brine saturator method of operation |
US4789503A (en) * | 1987-06-15 | 1988-12-06 | Atara Corporation | Air removal snorkel device |
WO1999007919A1 (en) * | 1997-08-08 | 1999-02-18 | Inchem (Proprietary) Limited | Method and apparatus for generating a gas |
-
2001
- 2001-02-21 AT AT01908028T patent/ATE375410T1/en not_active IP Right Cessation
- 2001-02-21 EA EA200200903A patent/EA004521B1/en not_active IP Right Cessation
- 2001-02-21 US US10/204,989 patent/US20040035704A1/en not_active Abandoned
- 2001-02-21 EP EP01908028A patent/EP1259658B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-21 DE DE60130870T patent/DE60130870T2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-21 CN CNB018069118A patent/CN1288280C/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-02-21 CA CA002401203A patent/CA2401203C/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-02-21 BR BR0108641-3A patent/BR0108641A/en not_active IP Right Cessation
- 2001-02-21 AU AU3588701A patent/AU3588701A/en active Pending
- 2001-02-21 AU AU2001235887A patent/AU2001235887B2/en not_active Ceased
- 2001-02-21 WO PCT/IB2001/000230 patent/WO2001063011A1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE60130870D1 (en) | 2007-11-22 |
CA2401203C (en) | 2009-12-08 |
EA200200903A1 (en) | 2003-06-26 |
CA2401203A1 (en) | 2001-08-30 |
EP1259658B1 (en) | 2007-10-10 |
WO2001063011A1 (en) | 2001-08-30 |
AU3588701A (en) | 2001-09-03 |
DE60130870T2 (en) | 2008-07-17 |
ATE375410T1 (en) | 2007-10-15 |
US20040035704A1 (en) | 2004-02-26 |
BR0108641A (en) | 2002-12-10 |
CN1288280C (en) | 2006-12-06 |
EP1259658A1 (en) | 2002-11-27 |
CN1420945A (en) | 2003-05-28 |
AU2001235887B2 (en) | 2005-09-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101640592B1 (en) | Apparatus for producing hydrogen-dissolved drinking water and process for producing the dissolved drinking water | |
JP3428998B2 (en) | Electrolyzer producing mixed oxidant gas | |
KR101436138B1 (en) | A seawater electrolysi and fuel cell complex system | |
KR102207458B1 (en) | A fresh water system capable of producing hydrogen gas | |
KR101373389B1 (en) | On-site sodium hypochlorite generator for high concentration product | |
KR101600037B1 (en) | A ballast water treatment system | |
KR101287570B1 (en) | Electrolytic cell apparatus for ship ballast water treatment | |
KR102328974B1 (en) | A fresh water system capable of producing hydrogen gas | |
KR101427563B1 (en) | Seawater electrolytic apparatus | |
EA004521B1 (en) | Method and apparatus for the on-site generation of a gas | |
KR101612099B1 (en) | An electrolysis apparatus | |
KR101835629B1 (en) | Apparatus for manufacturing NaOCl based on process flexibility | |
KR20120002074A (en) | Device for high density naocl solution | |
RU2459768C1 (en) | Water sterilisation station | |
KR20140076540A (en) | A seawater electrolysi and fuel cell complex system | |
JP2704629B2 (en) | Electrodialysis machine | |
RU160773U1 (en) | INSTALLATION FOR INTEGRATED PRODUCTION OF CHLORINE-CONTAINING REAGENTS AND SODIUM FERRATE | |
AU2001235887A1 (en) | Method and apparatus for the on-site generation of a gas | |
Arakcheev et al. | Automated production system for reagents used in water and wastewater processing | |
RU2349682C2 (en) | Electrolytic installation for obtaining sodium hypochlorite | |
RU2281252C2 (en) | Water decontamination station | |
CN217498942U (en) | Desulfurization waste water resourceful treatment device | |
KR102433006B1 (en) | Method for manufacturing of sodium hypochlorite and apparaus for manufacturing of sodium hypochlorite | |
RU2729184C1 (en) | Electrochemical reactor and apparatus for electrochemical synthesis of a mixture of oxidants | |
FR3005319A1 (en) | PROCESS AND APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF DIOXYGEN AND DIHYDROGEN BY WATER ELECTROLYSIS THROUGH ECOLOGICAL |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |