EP1209256A1 - Verfahren zum Verhindern von Streuströmen in peripheren Anlagenteilen in einer Elektrolyse - Google Patents

Verfahren zum Verhindern von Streuströmen in peripheren Anlagenteilen in einer Elektrolyse Download PDF

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EP1209256A1
EP1209256A1 EP01124757A EP01124757A EP1209256A1 EP 1209256 A1 EP1209256 A1 EP 1209256A1 EP 01124757 A EP01124757 A EP 01124757A EP 01124757 A EP01124757 A EP 01124757A EP 1209256 A1 EP1209256 A1 EP 1209256A1
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electrolyte
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electrolysis device
syphon
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for preventing stray currents in peripheral Plant parts in an electrolysis, wherein an electrolyte line from the exit of a Electrolysis device to a collection container and from this back to the entrance of the electrolysis device.
  • the difference is electrical DC voltage between the output electrolyte line and that to the input leading line at least 3 volts and preferably at least 10 volts.
  • the invention has for its object that by the lead and the derivation prevent flowing electricity in a simple and reliable manner, so that at relatively high electrical voltages in the electrolysis device the peripheral plant parts outside the electrolysis device can be avoided.
  • This is achieved according to the invention in that the electrolyte from the outlet of the Electrolysis device is guided to a first container, which is higher than a second Is arranged that the electrolyte collected in the first container by a first Suction lifter line periodically flows into the second container that in the second container collected electrolyte periodically through a second siphon line into one Collector tank that is arranged lower than the second tank the outlet end of each siphon line at a distance above the liquid level of the container located underneath and that the electrolyte is only ever in one of the flows in both siphon lines or in no siphon line.
  • This leads to permanent interruption of the current flow in the peripheral area between the exit and entrance to the electrolysis plant.
  • Would you instead switch from Valves working could already have small amounts of electrolyte covering the walls in the valve wet
  • the method can be used in electrolysis plants of various types, e.g. B. metal extraction, metal refining, electrosynthesis or Serve electroplating.
  • Electrolysis device 1 includes an electrolysis device (1) with a Voltage source (2) for direct electrical current. Electrolyte comes from the Storage container (3) and is led by the pump (4) to a preheater (5), before it enters the electrolysis device (1) through the feed line (6).
  • the Electrolysis device can e.g. comprise one or more electrolytic cells.
  • Used electrolyte leaves the device (1) through the discharge line (8) and becomes through the pump (9) usually continuously into a first container (10).
  • the first container (10) is arranged higher than a second container (11), so that Electrolyte from the container (10) periodically through a siphon line (12) in the can drain second container (11).
  • the electrolyte flows from the second container periodically through its siphon line (13) back into the reservoir (3).
  • a certain amount of used electrolyte is removed from the process, and fresher Electrolyte is supplied later, but this is not shown for simplification.
  • the outlet end (12a) or (13a) is lower than the respective inlet opening of the line (12, 13).
  • Each of the two containers (10) and (11) has an upper fill level (A) for the Electrolytes, in which the electrolyte through the respective siphon line (12) or (13) begins to flow outwards and downwards. Due to the viscosity of the liquid and the effect of gravity causes the electrolyte to flow until the level is reached (B) is reached where line (12) or (13) is no longer immersed in the electrolyte.
  • the Electrolysis device replaced by a water supply.
  • t is the Timeline.
  • the container (10) holds a maximum of 1l; together with the quantity flowing in from the water supply at the same time, the fill level in the container (10) decreases from maximum (A) to minimum (B) for 26 seconds; in FIG. 2 this is the time span between t 0 and t 1 .
  • the amount of water flowing into the second container (11) is not sufficient to start an outflow through the line (13).
  • a quantity of water coming from the reservoir (3) and pumped by the pump (16) is required for this during the period between t1 and t2.
  • the fill level (A) in the container (11) is reached, so that it can drain through the line (13).
  • the fill level in the container (11) drops from (A) to (B). Between the times t3 and t4, water flows neither in the line (12) nor in the line (13). Then, from time t4, the fill level in the container (10) has reached the height (A) again and liquid flows again through the line (12) into the container (11). The explained up and down of the fill levels now begins anew, the time t5 corresponding to the time t1.
  • the hatched areas indicate that liquid flows in one of the lines (12) or (13), as a result of which an electrically conductive connection is established with the container underneath. Since the flow through both lines never occurs simultaneously, there is an electrical current flow between line (8) and line (6), cf. Fig. 1, made impossible.

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Abstract

Eine Elektrolytleitung (8) führt vom Ausgang einer Elektrolyse-Vorrichtung (1) zu einem Sammelbehälter (3) und von diesem zurück zum Eingang der Elektrolyse-Vorrichtung. Der Elektrolyt wird vom Ausgang der Elektrolyse-Vorrichtung zu einem ersten Behälter (10) geführt, der höher als ein zweiter Behälter (11) angeordnet ist. Im ersten Behälter gesammelter Elektrolyt fließt durch eine erste Saugheberleitung (12) periodisch in den zweiten Behälter ab und im zweiten Behälter gesammeiter Elektrolyt fließt periodisch durch eine zweite Saugheberleitung (13) in den Sammelbehälter (3) ab, der niedriger als der zweite Behälter angeordnet ist. Das Auslaufende jeder Saugheberleitung befindet sich im Abstand oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des darunter angeordneten Behälters, so dass Elektrolyt stets nur in einer der beiden Saugheberleitungen oder in keiner Saugheberleitung fließt. Vorzugsweise wird dann, wenn in keiner der beiden Saugheberleitungen Elektrolyt fließt, Elektrolyt aus dem Sammelbehälter in den zweiten Behälter gefördert. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verhindern von Streuströmen in peripheren Anlagenteilen in einer Elektrolyse, wobei eine Elektrolytleitung vom Ausgang einer Elektrolyse-Vorrichtung zu einem Sammelbehälter und von diesem zurück zum Eingang der Elektrolyse-Vorrichtung führt. Üblicherweise beträgt die Differenz der elektrischen Gleichspannung zwischen der Ausgangs-Elektrolytleitung und der zum Eingang führenden Leitung mindestens 3 Volt und vorzugsweise mindestens 10 Volt.
Bei Elektrolyse-Anlagen fließt außerhalb der eigentlichen Elektrolyse-Vorrichtung ein sogenannter Streustrom durch die Zuleitung und die Ableitung des Elektrolyten. Dieser Streustrom verursacht einen erhöhten Energieverbrauch und er kann in den peripheren Anlagenteilen, z. B. im Vorratsbehälter, in der Elektrolyt-Konditionierung und in einem üblicherweise vorhandenen Elektrolyt-Vorwärmer zu Korrosionsproblemen führen. Würde man die Zuleitung und/oder die Ableitung erden, so käme es im Bereich des Erdungsanschlusses zur Metallablagerung in der Leitung, wenn es sich um Metallgewinnungs- oder Metallbeschichtungs-Verfahren (Galvanotechnik) handelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den durch die Zuleitung und die Ableitung fließenden Strom auf einfache und betriebssichere Weise zu verhindern, so dass auch bei relativ hohen elektrischen Spannungen in der Elektrolyse-Vorrichtung Streuströme in den peripheren Anlagenteilen außerhalb der Elektrolyse-Vorrichtung vermieden werden. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, dass der Elektrolyt vom Ausgang der Elektrolyse-Vorrichtung zu einem ersten Behälter geführt wird, der höher als ein zweiter Behälter angeordnet ist, dass im ersten Behälter gesammelter Elektrolyt durch eine erste Saugheberleitung periodisch in den zweiten Behälter abfließt, dass im zweiten Behälter gesammelter Elektrolyt periodisch durch eine zweite Saugheberleitung in einen Sammelbehälter abfließt, der niedriger als der zweite Behälter angeordnet ist, dass sich das Auslaufende jeder Saugheberleitung im Abstand oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des darunter angeordneten Behälters befindet und dass Elektrolyt stets nur in einer der beiden Saugheberleitungen oder in keiner Saugheberleitung fließt. Dies führt zum dauernden Unterbrechen des Stromflusses im peripheren Bereich zwischen dem Ausgang und Eingang der Elektrolyse-Anlage. Würde man statt dessen durch Umschalten von Ventilen arbeiten, könnten bereits kleine Elektrolytmengen, welche die Wände im Ventil benetzen, zu störender elektrischer Leitfähigkeit führen.
Das Verfahren kann in Elektrolyseanlagen verschiedener Art angewandt werden, die z. B. der Metallgewinnung, der Metall-Raffination, der Elektrosynthese oder der Galvanotechnik dienen.
Einzelheiten des Verfahrens werden mit Hilfe der in der Zeichnung schematisch dargestellten Elektrolyse-Anlage erläutert.
Fig. 1
zeigt ein Fließschema des Verfahrens und
Fig. 2
zeigt schematisch den Anstieg und die Abnahme des Füllstands im ersten und zweiten Behälter.
Zur Elektrolyse-Anlage der Fig. 1 gehört eine Elektrolyse-Vorrichtung (1) mit einer Spannungsquelle (2) für elektrischen Gleichstrom. Elektrolyt kommt aus dem Vorratsbehälter (3) und wird durch die Pumpe (4) zu einem Vorwärmer (5) geführt, bevor er durch die Zuleitung (6) in die Elektrolyse-Vorrichtung (1) eintritt. Die Elektrolyse-Vorrichtung kann z.B. eine oder mehrere Elektrolysezellen umfassen.
Gebrauchter Elektrolyt verlässt die Vorrichtung (1) durch die Ableitung (8) und wird durch die Pumpe (9) üblicherweise kontinuierlich in einen ersten Behälter (10) geführt. Der erste Behälter (10) ist höher angeordnet als ein zweiter Behälter (11), so dass Elektrolyt aus dem Behälter (10) periodisch durch eine Saugheberleitung (12) in den zweiten Behälter (11) abfließen kann. Vom zweiten Behälter fließt der Elektrolyt periodisch durch dessen Saugheberleitung (13) in den Vorratsbehälter (3) zurück. Eine gewisse Menge an gebrauchtem Elektrolyt entfernt man aus dem Verfahren, und frischer Elektrolyt wird nachgeliefert, was jedoch zur Vereinfachung nicht dargestellt ist. Das Auslaufende (12a) oder (13a) liegt tiefer als die jeweilige Einlassöffnung der Leitung (12, 13).
Jeder der beiden Behälter (10) und (11) weist einen oberen Füllstand (A) für den Elektrolyten auf, bei welchem der Elektrolyt durch die jeweilige Saugheberleitung (12) oder (13) nach außen und unten abzufließen beginnt. Durch die Zähigkeit der Flüssigkeit und die Wirkung der Schwerkraft fließt der Elektrolyt solange, bis die Füllstandshöhe (B) erreicht ist, wo die Leitung (12) oder (13) nicht mehr in den Elektrolyten eintaucht.
Es wird dafür gesorgt, dass Elektrolyt stets nur in einer der beiden Saugheberleitungen oder in keiner Saugheberleitung (12, 13) fließt. Einzelheiten werden weiter unten, zusammen mit Fig. 2, erläutert. Um Elektrolyt aus der Leitung (13) dann zum Fließen zu bringen, wenn der Fluss durch die Leitung (12) unterbrochen ist, führt man durch eine Rückleitung (15) mit geeignet geregelter Pumpe (16) aus dem Vorratsbehälter (3) zeitweilig eine kleine Elektrolytmenge in den Behälter (11), um den Füllstand bis mindestens zur Höhe (A) anzuheben. Dies geschieht dann, wenn in keiner der beiden Saugheberleitungen Elektrolyt fließt. Üblicherweise sorgt man dafür, dass sich der Füllstand im zweiten Behälter (11) durch den Elektrolytfluss durch die Saugheberleitung (13) schneller verringert als der Füllstand im ersten Behälter (10) durch den Zufluss des von der Leitung (8) kommenden Elektrolyten ansteigt. Dadurch erreicht man eine relativ lange Zeitspanne, während der kein Elektrolyt durch die Leitung (12) fließt.
Beispiel:
In einer Laborapparatur, in welcher man gemäß Fig. 1 arbeitet, ist die Elektrolysevorrichtung durch einen Wasservorrat ersetzt. Durch die Leitung (8) fließen dem Behälter (10) kontinuierlich 60 l/h Wasser zu, die Saugheberleitung (12) hat einen Innendurchmesser von 10 mm, der Innendurchmesser der Saugheberleitung (13) beträgt 12 mm. Die zeitliche Veränderung der Füllstände in den Behältern (10) und (11) zwischen dem Maximum (A) und dem Minimum (B) ist in Fig. 2 dargestellt, t ist die Zeitachse.
Der Behälter (10) fasst maximal 1l; zusammen mit der gleichzeitig vom Wasservorrat zufließenden Menge verringert sich der Füllstand im Behälter (10) während 26 Sekunden vom Maximum (A) bis zum Minimum (B), das ist in Fig. 2 die Zeitspanne zwischen t0 und t1. Die dabei in den zweiten Behälter (11) fließende Wassermenge reicht nicht, um einen Abfluss durch die Leitung (13) in Gang zu bringen. Es ist hierfür noch eine durch die Pumpe (16) geförderte, vom Sammelbehälter (3) kommende Wassermenge während der Zeitspanne zwischen t1 und t2 nötig. Hierdurch wird die Füllhöhe (A) im Behälter (11) erreicht, so dass das Abfließen durch die Leitung (13) möglich ist. Während einer Zeitdauer von 18 Sekunden, zwischen den Zeitpunkten t2 und t3, sinkt der Füllstand im Behälter (11) von (A) auf (B). Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 fließt Wasser weder in der Leitung (12) noch in der Leitung (13). Dann, ab dem Zeitpunkt t4, hat die Füllhöhe im Behälter (10) wieder die Höhe (A) erreicht, und Flüssigkeit fließt wieder durch die Leitung (12) in den Behälter (11). Das erläuterte Auf und Ab der Füllstände beginnt nun von neuem, wobei der Zeitpunkt t5 dem Zeitpunkt t1 entspricht. Die schraffierten Flächen zeigen an, dass in einer der Leitungen (12) oder (13) Flüssigkeit fließt, wodurch eine elektrisch leitende Verbindung mit dem darunter befindlichen Behälter hergestellt ist. Da der Fluss durch beide Leitungen niemals gleichzeitig erfolgt, ist ein elektrischer Stromfluss zwischen der Leitung (8) und der Leitung (6), vgl. Fig. 1, unmöglich gemacht.

Claims (2)

  1. Verfahren zum Verhindern von Streuströmen in peripheren Anlagenteilen in einer Elektrolyse, wobei eine Elektrolytleitung vom Ausgang einer Elektrolyse-Vorrichtung zu einem Sammelbehälter und von diesem zurück zum Eingang der Elektrolyse-Vorrichtung führt, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt vom Ausgang der Elektrolyse-Vorrichtung zu einem ersten Behälter geführt wird, der höher als ein zweiter Behälter angeordnet ist, dass im ersten Behälter gesammelter Elektrolyt durch eine erste Saugheberleitung periodisch in den zweiten Behälter abfließt, dass im zweiten Behälter gesammelter Elektrolyt periodisch durch eine zweite Saugheberleitung in den Sammelbehälter abfließt, der niedriger als der zweite Behälter angeordnet ist, dass sich das Auslaufende jeder Saugheberleitung im Abstand oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des darunter angeordneten Behälters befindet und dass Elektrolyt stets nur in einer der beiden Saugheberleitungen oder in keiner Saugheberleitung fließt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn in keiner der beiden Saugheberleitungen Elektrolyt fließt, Elektrolyt aus dem Sammelbehälter in den zweiten Behälter gefördert wird.
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