FI64192C - Apparat foer tillvaratagande av vid elektrolys av alkaliklorider bildade gaser - Google Patents

Description

Γ— \ ESSrT] [Β] „ KUULUTUSJULKAISU ,ΛΛοο 1*1 (”) UTLÄGGNINGSSiCRIFT 64 Ί?Ζ 2¾¾ c <45> r ..· //../'y 13 ij 1933 ^ ^ ^ (51) Ky.ik?/ic*t.a.3 C 25 B 15/08, 1/26 SUONI—FlN LAND (21) 793556 (22) Hik*«nl«paivt—-Ameknlnftdtf 13-11*79 (23) AlkHpllvt—Glltlgh«csdag 13-11-79 (41) Tullut JulklMlcal — BIN It offmcllg 15.05 - 80 PMenttl. ]a rakisterihallttus NiMNiWp·*, |. xu«LM^ pvm.- OA ft

Patent- ocn regltterstyrelsen Anrtktn uttagd och utl.tkrlften publker*! 30.Ob.o .

(32)(33)(31) Pyyd·**? etuolkeu» —Begird prlorltet lh .11.78

Ranska-Frankrike(FR) 7^ 32090 (71) Produits Chimiques Ugine Kuhlmann, Tour Manhattan - La Defense 2, 5 & 6, Place de l’lris, 92U00 Courbevoie, Ranska-Frankrike(FR) (72) Jean-Louis Pignan, Grenoble, Georges Cusset, Francheville,

Ranska-Frankrike(FR) (7^) Berggren Qy Ab (5U) Alkaliklorideja elektrolysoitaessa muodostuvien kaasujen talteen-ottolaite - Apparat för tillvaratagande av vid elektrolys av alkaliklorider bildade gaser

Esillä oleva keksintö koskee alkaliklorideja elektrolysoitaessa muodostuvien kaasujen talteenottolaitetta.

Alkalisuolaliuosta elektrolysoitaessa alkalikloraattien valmistamiseksi muodostuu kaasuseosta, joka sisältää: - vetyä, jota muodostuu elektrolyysikennojen katodeilla, - happea, klooria ja mahdollisesti hiilidioksidia, joita muodostuu sivureaktioissa, jotka aiheuttavat Faraday-hyötysuhteen alenemista.

Tämän kaasuseoksen koostumus riippuu käytettyjen kennojen tyypistä, käytettyjen elektrodien luonteesta ja elektrolyysin käyttöolosuhteista.

Kennoissa, jotka oli varustettu viime vuosiin saakka yleisesti käytetyillä grafiittianodeilla, seoksen koostumus oli seuraava: 2 64192 - H2 91-95 % - 02 4-7 % - Cl2 0,4-0,8 % - C02 0,4-1 % ja tämän kaasupäästön talteenotto ja käsittely aiheutti varsinkin turvallisuusprobleemoja helposti syttyvän ja räjähdysalt-tiin luonteensa vuoksi, joka johtui sen verraten suuresta happipitoisuudesta.

Se ratkaisu, jota tällöin yleisesti käytettiin tämän seoksen kuljettamiseen ja käsittelemiseen halutun turvallisesti, käsitti tämän seoksen laimentamisen kennoissa tai kennojen poisto-kohdissa tietyllä ilmamäärällä niin, että elektrolyysikaasun ja ilman seoksen vetypitoisuus aleni alle 4 %, mikä vastaa elektrolyysikaasun laimentamista vähintään 25-kertaisesti.

1970-luvulla on kehittynyt uusi kennoteknologia, jossa käytetään sähköaktiivisella kerroksella päällystettyjä titaaniano-deja, joilla on mahdollista, uusissa käyttöolosuhteissa, saavuttaa hyötysuhde, joka on suurempi kuin grafiittianodikennaLlla saavutetaan, ja kaasuseos, jonka koostumus on: - H2 yli 96 % - 02 alle 3,5 % - Cl2 0,2-0,5 % joka koostumus on räjähtävyysvyöhykkeen ulkopuolella.

Aikaisempaakin ratkaisua voidaan käyttää, mutta se johtaa hyvin suuriin laimennuksiin, jotka vaativat suuritehoisten puhaltimien käyttöä ja aiheuttavat huomattavaa energiankulutusta. Laimentamisesta on se toinen huomattava haitta, että vedyn talteenotto sen myöhempää käyttöä varten poltto- tai raaka-aineena on käytännöllisesti katsoen mahdotonta.

Esillä oleva keksintö koskee laitetta, joka ratkaisee elektrolyysikaasun talteenottoon liittyvät turvallisuusprobleemat, samalla mahdollistaen elektrolyysin aikana muodostuneen vedyn hyväksikäytön.

3 64192 Tämän laitteen tunnusmerkkeinä ovat pesukolonnit, jotka muodostavat hydraulisen suojan, ja automaattiset inertin kaasun ja vastaavasti ilman jakelujärjestelmät, joita ohjaavat virtageneraattorin toiminta ja vastaavasti kennojen toiminnan intensiteetti.

Oheinen ainoa piirustus havainnollistaa ehdotettua laitetta.

Elektrolyysikaasut poistuvat kennoista A^-An putkia 1 myöten, jotka on sijoitettu kennojen yläosaan ja jotka yhtyvät yhteen tai useampaan kokoojaputkeen 2, joka johtaa ne yhteen tai useampaan pesukolonniin 3 kloorin poistamista varten.

Kaikkia kennoja pidetään paineenalaisina hydraulisen suojan 4 avulla, joka sijaitsee kaasunpesukolonnien pohjalla. Tämän suojan painetta, joka voi vaihdella 10 mm:sta 200 mm:iin vesi-patsasta laitoksesta ja sen toimintaolosuhteista riippuen, asetellaan niin, että kennot pysyvät paineenalaisina, niin että vältetään tapaturmaiset ilman sisäänpääsyt, jotka voisivat tehdä kaasuseoksen räjähtäväksi, ja että muodostuvan vedyn nou-suvoima riittää voittamaan piirin painehäviöt siinä määrin, että kaasujen talteenottoon ei tarvita imuria. Kun elektro-lyysilaitos on normaalissa toiminnassa, elektrolyysikaasu näin ollen irtautuu luonnollisesti, sen kuljetus pesukolonneihin ja kloorin pesu tapahtuu näin ollen luonnostaan ja pesuosaston pois-topuolella, kohdassa 5 on käytettävissä vety, joka sisältää alle 3,5 % happea ja jota voidaan käyttää sellaisenaan tai puhdistaa sen mahdollista myöhempää käyttöä varten.

Laite käsittää lisäksi turvallisuuslaitteet, joilla laitoksen turvallisuutta voidaan ylläpitää siirtymäolosuhteissä, joita ovat virran katkeamiset ja alentuneella intensiteetillä tapahtuvat toimintajaksot.

Näissä tapauksissa kehittyvän kaasuseoksen happipitoisuus suurenee niin, d:tä se saattaa tulla räjähtäväksi.

Sähkövirran katkeamisen tapahtuessa irtikytkeytyrnisen johdosta virtageneraattorin toiminnasta riippuva automaattiventtiili 6 „ 64192 avautuu päästäen kennojen kaasunkokoojaputkeen tai -putkiin 2 ja kennoihin A^-A^ typpeä tai jotakin muuta inerttiä kaasua säiliöstä 7 paineenalennusaseman 8 kautta, jolla inerttikaasun virtaamaa voidaan säätää. Näin kennoja ja kaasuputkia huuhdellaan inertillä kaasulla, joka syrjäyttää elektrolyysikaasun, pysyttäen laitoksen paineenalaisena. Tämän järjestelmän erään variantin mukaan huuhtelua suoritetaan määrätty kestoaika ja se pysäytetään automaattisesti tämän jakson päättyessä.

Alentuneella intensiteetillä, esimerkiksi 1/10:11a nimellis-intensiteetistä toimittaessa puhallin 9 imee ilmaa ja puhaltaa sen kennoihin ja kaasunkokoojaputkiin automaattiventtiilin 10 kautta, jota kennojen toiminnan intensiteetti ohjaa. Ilman virtaaman määräävät puhaltimen tai puhaltimien ominaisuudet, jotka puolestaan määrää se laimennussuhde, joka on tarpeen räjähdysvaarattoman kaasuseoksen saamiseksi. Puhaltimelta vaadittava teho on rajoitettu, koska laitteen tarvitsee toimia ainoastaan alhaisissa toimintaolosuhteissa, joissa muodostuvan kaasun virtaama pysyy varsin pienenä.

Seuraava esimerkki havainnollistaa, keksintöä rajoittamatta, keksinnön mukaista alkalikloraattien elektrolyysissä muodostuvien kaasujen talteenottolaitetta.

Esimerkki

Natriumkloraatin elektrolyysilaitoksessa, jonka tuotanto on 1 tonni kloraattia tunnissa, kennot tuottavat: - 665 m3/h vetyä 3 - 13,5 m /h happea 3 - 1,4 m /h klooria mitattuna normaaleissa lämpötilassa ja paineessa {0°C - 1 baari).

Laitos käsittää 50 elektrolysaattoria A, jotka toimivat 32 000 A virranvoimakkuudella, jaettuina kahteen 25 kennon linjaan.

Kunkin linjan yläpuolelle on sijoitettu kaasun kokoojaputki 2, jonka läpimitta on 150 mm ja joka kerää kaasut asianomaisen linjan jokaisesta kennosta ja joka avautuu pesukolonniin 3. Pesulaitteen hydraulinen suoja 4 säädetään 50 mm vedenkorkeuteen ja kaasut pääsevät siis vapaasti kennoista, virtaavat 5 64192 kahta kokoojaputkea myöten ja läpäisevät pesutornit tarvitsematta mitään liikkeellepanevaa voimaa. Laitokseen syntynyt paine estää kokonaan ilman tapaturmaisen sisäänpääsyn ja virtaava kaasuseos pysyy näin toivotussa turvallisessa tilassa.

Jos tapahtuu irtikytkeytyminen, venttiili 6 avautuu ja typpeä virtaa kaasujen ottojärjesteinään virtaamalla, jonka paineen-: 3 alennusasema 8 säätää 20 m :ksi tunnissa kumpaakin kaasun-kokoojaputkea kohti, kennojen pysyessä koko ajan paineen-alaisina hydraulisen suojan ansiosta.

Jos laitos pannaan toimimaan alemmalla intensiteetillä, esimerkiksi 1000 amperilla, puhallin 9 lähettää ilmaa, virtaa- 3 maila, jonka venttiili 10 säätää 350 m :ksi tunnissa, kumpaankin kokoojaputkeen, paineessa, joka on hiukan suurempi kuin hydraulisen suojan paine.