IT8049071A1 - Apparecchio di elettrolisi per la produzione di ipoclorito di sodio da soluzioni saline naturali e sintetiche. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE-a corredo di una domanda di Brevetto per invenzione dal titolo

Apparecchio di elettrolisi per la produzione di ipo clorito di sodio da soluzioni Saline naturali e sintetiche"

RIASSUNTO

Oggetto dell'invenzione ? un dispositivo o apparecchio per la elettrolisi di soluzioni saline (brine) naturali e sintetiche per la produzione di ipoclorito, il quale comprende una perfezionata struttura di intelaiatura che supporta e coopera con piastre di elettrodi per formare una serie di celle elettrolitiche che vengono facilmente montate in un organo che opera come involucro di forma cilindrica per formare un apparecchio di elettrolisi. L'inven zione e/o l'apparecchio ? caratterizzata da (a) rapi do allontanamento di gas; (b) perfezionata configura zione delle piastre degli elettrodi attraverso cui l'elettrolita viene fatto fluire in maniera vigorosa e turbolenta per eliminare le incrostazioni delle di sposizioni ordinate degli elettrodi per causa dei prodotti di precipitazione e delle scaglie formate durante l?elettrolisi di soluzioni saline naturali;. (c) nuovi mezzi di distribuzione dell' acqua di diluizione per la ?elettrolisi di soluzioni saline ainteti? che; e (d) una disposizione di conduttori elettrici in serie-parallelo che ? elettricamente bilanciata contro le variazioni della salinit? e della temperatura dell'elettrolita; parametri che comportano tutti un dispositivo altamente efficiente, economico, di tipo modulare, robusto, capace di consentire risparmi di energia.

DESCRI ZIONE DELL 'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un app arecchio di clorurazione elettrolitico da utilizzare localmente e pi? particolarmente ad un perfezionato apparecchio per produrre in maniera rapida, efficiente ed economica ipoclorito di sodio da acque saline naturali e sintetiche con perfezionata facilit? di funzionamento e di manutenzione. Ancora pi? particolarmente, l'invenzione si riferisce ad una nuova cella elettrolitica di tipo aperto, priva di membrane o di diaframmi per l'elettrolisi di soluzioni di cloruro di sodio.

PRECEDENTI E SOMMARIO DELL'INVENZIONE

1.vantaggi degli -apparecchi elettrolizzatori da.utilizzare -localmente,-per -la produzione diipoclorito di sodio da soluzioni saline sintetiche o naturali sono evidenti. Per esempio, ? ben noto che le moderne attrezzature per il trattamento delle acque e dei rifiuti richiedono grandi quantit? di cloro come agente biocida. Il cloro, nella forma Ai un gas o di un liquido anidro,, presenta rischi pericolosi nella manipolazione e nell?immagazzinamento. Anche nella forma di ipoclorito di sodio, che ? rel?- , tivamente sicuro da usare, grandissime spedizioni di soluzioni diluite sul posto di uso desiderato presentano dei problemi di immagazzinamento e di logistica.

Gli apparecchi elettrolizzatori della tecnica precedente con elevato rendimento elettrico e salino sono generalmente complessi e cost?si da fabbricare e da far funzionare. Tutti gli attuali apparecchi elettrolizzatori utilizzano anodi che si usurano, vale a dire perdono il loro rivestimento catalitico e debbono frequentemente essere completamente smontati e ricostruiti. Inoltre, grandissimi numeri di collegamenti spesso incorporati nelle apparecchiature di progettazione pi? sofisticata rappresentano potenziali sorgenti di perdite di elettrolita corrosivo che pu? essere distruttivo oltre che di idrogeno che pu? raccogliersi in concentrazioni pericolose.

Il consumo di energia viene negativamente influenzato dall'accumulo di idrogeno gassoso negli apparecchi elettrolizzatori, cosa che comporta vari dispositivi supplementari per separare l?idrogeno dall?elettrolita e che contribuiscono ad aumentare la complessit? del sistema.

Alcuni apparecchi elettrolizzatori disponibili sono molto sensibili all'accumulo di incrostazioni sugli elettrodi per causa delle impurit? conte nute nelle soluzioni saline, per esempio l'acqua del mare. Composizioni acide di pulitura possono essere necessarie su base frequente cosa che comporta un aumento del costo di manutenzione

E' stato stabilito da studi affidabili e per via sperimentale che le basse temperature delle soluzioni saline, tipicamente fra 34? e 50?F pari a 1 e 10?C) contribuiscono ad una riduzione della durata del rivestimento degli anodi. Elevate densit? di correnti riducono anche la durata dei rivestimenti preziosi impiegato . I convenzionali apparecchi elettrolizzatori sono suscettibili di eccessive riduzioni della durata degli anodi per causa delle variazioni delle condizioni che si incontrano quando essi vengono usati attraverso un ampio intervallo di servizi e di posizioni geografiche.

ia presente invenzione elimina sostanziaimente i problemi summenzionati pur realizzando nello stesso tempo molti relativi vantaggi e benefici. V apparecchio elettrolizzatore comprende una pluralit? di celle elettrolitiche su un telaio all'interno diti involucro cilindrico cosa che comporta un complesso modulare che pu? essere idraulicamente collegato in serie con altri moduli duplicati, in cui l'intera struttura delle celle di un qualsiasi apparecchio elettrolizzatore pu? essere facilmente e rapidamente rimossa per la sua riparazione oppure sostituita con parti ricondizionate o nuove preliminarmente montate al di fuori degli involucri con minimo rischio di errori di montaggio.

Gli apparecchi elettrolizzatori della presente invenzione sono caratterizzati da perfezionati percorsi di flusso dell'elettrolita e da migliori configurazioni delle piastre degli elettrodi per offrire resistenza al deposito di incrostazioni provocate da agenti contaminanti delle soluzioni saline. Gli apparecchi elettrolizzatori sono forniti di mezzi perfezionati per allontanare i prodotti gassosi formati nel procedimento di elettrolisi delle soluzioni saline, presentano univoci perfezionati mezzi di distribuzione dell'acqua di diluizione per prolungare la durata degli anodi quando si esegue la elettrolisi di soluzioni saline o segue salmastre sintetiche e comprendono una disposizione di conduttori elettrici caratterizzata da semplicit? e tuttavia_ dalla capacit? di fornire un flusso di energia sostanzialmente bilanciato contro le variazioni della resistenza elettrica risultanti dalle variazioni della temperatura dell'elettrolita e della salinit? per prolungare cosi ulteriormente la durata degli anodi BREVE DESCRIZDNE DEI DISEGNI

la figura 1 rappresenta una vista in prospettiva con alcune parti omesse guardando in basso su un tipico complesso di cella elettrolitica di un apparecchio elettrolizzatore della presente invenzione.

la figura 2 rappresenta una vista in eie vazione laterale schematica del complesso della figura 1, i suoi elettrodi essendo omessi per chiarezza;

la figura 3 rappresenta una vista dall'alto schematica del complesso della figura 1 che comprende l'involucro dell'apparecchio elettrolizzatore e le flange;

la figura 4 rappresenta una vista in sezione dell'apparecchio elettrolizzatore della figura 3, presa lungo la sua linea 4-4? alcune parti es sendo state omesse per chiarezza;

la figura 5 ? una rappresentazione,schematica dei percorsi di flusso dell'idrogeno e dell'elettrolita,attraverso .gli apparecchi elettrolizzatori disposti in una disposizione accatastata verticalmente idraulicamente collegata in serie, comprendente una, conveniente disposizione di conduttori elettrici;

la figura 6 ? una illustrazione schematica di un singolo apparecchio elettrolizzatore che utilizza una tipica distribuzione di acqua di diluizione nei singoli scompartimenti o celle;

la figura 7 rappresenta una vista laterale .delle piastre degli elettrodi configurate in conformit? alla presente invenzione;

la figura 8 rappresenta una vista simile alla,figura 4, parzialmente sezionata, che illustra un disco di ugello di ingresso studiato per l'impie go nell'elettrolisi dell'acqua del mare;

la figura 9 rappresenta una vista in pianta del disco dell'ugello di entrata della figura 8.;

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE ?

Il complesso di celle elettrolitiche della presente invenzione comprende una intelaiatt?ra ed un complesso di elettrodi che sono facilmente inseribili in un involucro e facilmente estraibili da esso. L'involucro ? fornito di mezzi di entrata e di uscita dell'elettrolita e di mezzi di sfogo o sfiato dell'idrogeno, come anche di accesso ai conduttori per applicare una corrente continua attraverso gli elettrodi per elettrolizzare soluzioni saline o acque salmastre naturali o sintetiche introdotte nei mezzi di entrata. Flange di coperchio cieco fissate alle estremit? dell 'involucro com ietano un singolo modulo q unit? elettrolizzatrice, una cui pluralit? pu? essere facilmente collegata in serie idraulica, Percorsi di scarico o di sicurezza permettono ai gas formati durante l'elettrolisi della soluzione salina nei singoli apparecchi elettrolizzat?ri di essere convenientemente derivati allo scarico, all'atmosfera oppure ad un collettore di raccolta da cui essi passano per raggiungere mezzi a valle di separazione e di rilasciamento.

Un nuovo sistema di scomposizione dell'acqua U3ato per diluire la soluzione salina concentrata in sistemi a soluzioni saline sintetiche protegge gli , anodi dalla passivazione. Una originale disposizione dei connettori elettrici di disposizioni ordinate di apparecchi elettro lizzatori multipli comporta un flusso bilanciato di corrente elettrica in percorsi in parallelo per prolungare ulteriormente la durata degli anodi.

A. Complesso di intelaiatura

In modo pi?,specifico, nelle figure 1, 2, 3 e 4, il complesso di celle elettrolitiche comprende una intelaiatura che contiene una coppia di aste di collegamento 12 mantenute in parte in relazione parallela distanziata fissa per mezzo di listelli a staffa 14 e 16 fissati in prossimit? delle estremit? delle aste di collegamento, che presentano delle filettature per ricevere dadi 18 e 20. I listelli a staffa 14 ed i dadi 18 sono elettricamente non conduttori, polivinilcloruro convenientemente clorurato, in seguito denominato CPVC, mentre il listello a staffa 16 ed i dadi 20 sono convenientemente realizzati in titanio. Anche se molti dei singoli componenti in seguito verranno riferiti come componenti di titanio o di CPVC, si comprender? che l'invenzione non deve essere interpretata come limitala a questi materiali.

I dischi di di visioneod organi divisori 22in CPVC,uniformemente distanziati nel senso del la lunghezza delle aste di collegamento 12, distanziano anche le aste?12 ed agevolano la formazione di scompartimenti di cellule o celle contrassegnate, 'con i numeri di riferimento 1, 2, 3 e 4 (figura 2).

Un involucro cilindrico e coperchi di estpemit? completano i gruppi delle celle, come verr? in seguito descritto. Ciascuna cella ? costituita oppure attrezzata con due disposizioni ordinate di piastre ; di catodi ed anodi distanziate interfogliate (figura 8), che verranno descritte in seguito, per contribuire alla formazione di una cella di lavoro o unit? di cella. I distanziatori tubolari 24 in CPVC sono appli-,eati sulle aste di collegamento 12 e poggiano contro i dischi divisori 22 ed i listelli a staffa 14 e 16.

I blocchi di supporto 26 degli elettrodi in titanio sono fissati a ciascun lato dei dischi divisori 22 in CPVC per mezzo di viti di titanio 28. I blocchi 30 e 32 di supporto degli elettrodi sono disposti alle estremit? elettricamente positive e negative, rispettivamente, del complesso 10 di intelaiatura e sono fissati ai loro rispettivi listelli a staffa 14 e 16 per mezzo di viti di titanio 28.

I blocchi 30 e 32 di supporto di estremit? sono anche fom iti di un perno sporgente conduttore, avente elevata conduttivit? elettrica, applicato ad interferenza. 34 e ?6 rispettivamente, convenientemente in rame, i quali sporgono attraverso flange di copertura cieche per impegnare delle barre collettrl ci che venanno descritte in seguito.

I blocchi 26 di supporto degli elettrodi sono elettricamente collegati attraverso ciascun disco divisorio 22 per mezzo di un conduttore di ottone o di rame a stretto accoppiamento 40. L'elettrolita viene chiuso a tenuta dal conduttore 40 attraverso una guarnizione piana 42 in materiale elastomerico disposta su ciascun lato di ciascun divisorio 22. Gli organi divisori 22 sono forniti di una pluralit? di orifizi disposti orizzontalmente 50 per il passaggio dell'elettrolita attraverso di essi ed orifizi pi? piccoli 52 al disopra degli orifizi 50 per il passaggio delle miscele di elettrolita e gas che si formano durante l'elettrolisi della soluzione salina?

I dadi 18 sono elettricamente non condutto ri allo scopo di resistere all'accoppiamento all'elettrolita che fluisce intorno ad essi, come verr? discusso in seguito, e sono disposti sull'estremit? a tensione positiva o ad alta tensione dell'apparecchio elettroliszatore. I dadi 20 sono elettricamente conduttori allo scopo di promuovere l'accoppiamento con il listello a staffa oppure con la staffa a mol la di titanio 16 che, a sua volta, viene elettricamente collegato al blocco 32 di supporto dell'elettrodo di estremit? nell'estremit? negativa. Se le 'correnti di perdita dovessero raggiungere le aste di collegamento 12, vale a dire nella giunzione in cui i distanziatori 24 poggiano contro i dischi divisori 22, la corrente verr? deviata a massa immediatemente al lato negativo o lato a bassa tensione del l'apparecchio elettroli zzatore per impedire cos? la decomposizione elettrol?tica distruttiva delle aste di collegamento.

Una coppia di aste di serraggio di titanic 54 viene applicata con accoppiamento ad interferenza in senso trasversale a ciascun blocco 26 di supporto1 degli elettrodi ed ai blocchi 30 e 32 di supporto de gli elettrodi di estremit? per supportare le piastre degli elettrodi, che verranno descritte in seguito.

B. Complessi di elettrodi ed elettrolizzatori.

Con riferimento ulteriormente alla figura 7, il complesso degli elettrodi comprende il sopra descritto complesso di intelaiatura, gli anodi 60 ed i catodi 62 in relazione distanziata interfogliata le rondelle di serraggio 64, i dadi di serraggio 66 i distanziatori 70 in materiale plastico ed altri dispositivi misti di fissaggio, raccordo e simili.

Il complesso degli elettrodi pu? essere iinserito in una unit? in un involucro cilindrico 72 di CPVC che serve per il montaggio di una flangia cieca 74 in ciascuna sua estremit? per formare un modulo elettrolizzatore o apparecchio di elettrolisi 10a .Gli anelli 76.ad 0.e le guarnizioni di tenuta_ 78 fanno contatto con le flange cieche 74-per forni re delle tenute 3tagne dentro l'apparecchio.elettrolizzatore 10a quando le flange sono,fissate in.posto con dadi e bulloni (non rappresentati)._

Ciascuna cella di un.apparecchip elettrolizzatore 10a e munita di una coppia di disposizioni: ordinate di piastre di anodi e catodi, contrassegnate come disposizione ordinata no. 1 e disposizione ordinata No. 2 nella figura 8, le quali dosposizioni ordinate contribuiscono alla formazione di una di una pluralit? di celle di lavoro contrassegnate come celle 1, 2, 3 e 4 nelle figure 2 e 6 e da 1 a 16 nella figura 5.

In aggiunta al flusso dell*elettrolita fra e celle attraverso gli orifizi 50 negli organi divi- ;sori 22 e per facilit? di montaggio, uno spazio cir--conferenziale o canale di passaggio 80 e fornito fra1-gli organi divisori 22 e l'involucro 12 in virt? dei fatto che il primo presenta un diametro leggermente inferiore al diametro interno del secondo, tipicamente 0,016 pollici, pari a 0,040 cm), ;II complesso dell'elettrodo utilizza le iiastre anodiche 60 del tipo comunemente denominato tipo dimensionalmente stabile, avente un sotto-stra to di .titanio, per.esempio,con un rivestimento superficiale di una soluzione solida di almeno un ossido diun metallo del gruppo del platino su ambedue le sue facce. Il sotto-strato conduttore ? nreferibilmente un metallo per valvole, ner esempio il titanio Sipossono anche impiegare tantalio, niobio o zirconio. La forma del sottostrato nu? essere liscia, non perforata o traforata, la forma liscia essendo preferita. Il rivestimento pu? essere un ossido di platino, palladio, rutenio, iridio, rodio oppure osmio o loro combinazioni. L'esatta composizione delle pia-, atre anodiche non e essenziale per la presente invenzione e non ? qui rivendicata, essendo sottinteso che anodi dimensionalmente stabili aventi varie com posizioni sono ben noti e sono stati impiegati con successo nel corso degli anni. ;I catodi 62 possono essere realizzati convenientemente in materiale in foglio o lamiera e ti? picamente saranno di titanio, nichelio oppure varie leghe di ferro e di nichelio. Gome con le piastre degli anodi, le piastre catodiche in forma di fogLio o lamiera liscia si sono dimostrate superiori ai fogli non perforati o traforati per l'impiego con le forme di realizzazione della presente invenzione. ;Tutte le piastre anodiche 60 e le piaatre catodiche 62 sono disposte verticalmente oppure orientate e mantenute in relazione distanziata alternata fissa per mezzo di rondelle di serraggio 64 inserite fra successive piastre anodiche ed analoghe rondelle 64 inserite fra le successive piastre catodiche. Le piastre degli elettrodi e le rondelle di ; serraggio sono inserite su aste 0 perni sporgenti di serraggio 54 (figura 1). Uno spazio di gioco fra le' piastre viene mantenuto nell'intervallo fra circa 0,031 e 0,062 pollici (pari a 0,078 e 0,157 cm). Qu?ndo gli spazi di gioco sono inferiori a circa 0,031 pollici, pari a 0,078 cm, la resistenza all'avanzamento dei fluidi e/o la formazione di ponticelli dovuti a bolle di gas impediscono un appropriato flusso di elettrolita e di gas, oltre a sottoporre il sistema ad intasamenti dovuti ai materiali particeli lari e/o alle incrostazioni. Quando le distanze fra le piastre sono eccessive ovvero superiori a circa 0,10 pollici, pari a 0,25 cm, per esempio, si verificano fra di esse percorsi elettrici di maggiore lunghezza e quindi si ottengono come risultato mag-J glori perdite elettriche. ;Le piastre anodiche 60 sono serrate sulle estremit? positive o estremit? a tensione superiore di ciascuno scompartimento o unit? di cella e le piastre catodiche sono serrate alle loro estremit? a tensione inferiore (figura 3)? Le piastre anodiche e catodiche sono interfogliate e forniscono un predeterminato interspazio o intervallo fra le superfici. Le aree delle superfici anodiche e catodiche geometricamente opposte definiscono le effettive aree di lavoro o zone di generazione. Le aree superficiali non opposte e le aree esterne degli elettrodi escopi sterni sono essenzialmente inefficaci per/di produzione , poich? una elevatissima percentuale della corrente elettrica attraverser? i percorsi pi? brevi, vale a dire le superfici opposte degli anodi e dei catodi. Le piastre esterne possono essere anodi oppure catodi, questi ultimi essendo preferiti poich? l?impiego inefficace di un lato di una piastra anodica rappresenta uno spreco di rivestimento prezioso. ;Come gi? accennato, ciascuna unit? di cella o scompartimento comprende due disposizioni ordinate distanziate di elettrodi interfogliati che sono sicuramente serrate ai blocchi di supporto degli elettrodi opposti 26 attraverso aste di serraggio 54, rondelle di serraggio 64 e dadi di serraggio 66, i quali tutti funzionano addizionalmente come conduttori elettrici per gli eiettrodi. ;La distanza fra le piastre degli elettrodi viene controllata per mezzo dello spessore delle rondelle di serraggio 64 che vengono lavorate a macchina di precisione, convenientemente realizzate con titanio, e mediante impastamento in materiale plastico oppure separatori o distanziatori elettricamente non conduttori 70 tipicamente in politetrafluoroetilene ;La configurazione dell'intelaiatura e delle celle fornisce quella che ? generalmente denomin?ta una disposizione bipolare caratterizzata da celle collegate in serie elettricamente ed idraulicamente all'interno dell'involucro per maggiore rendimento, semplicit? e costo. ;Le strutture 72 degli involucri sono con-'venientemente di CPVC cementato 0 saldato e tipicamente hanno un diametro fra 6 pollici ed 8 pollici,' pari a 15 e 20 cm. L'acqua salmastra entra nell'involucro 72 nella sua estremit? oppure in prossimit? di essa e viene scaricata nell'estremit? opposta. Essa pu? passare attraverso normali collegamenti in un altro appareechio eiettrollzzatore oppure in u na pluralit? di essi_(figura 5).tipicamente disposti in una disposizione ordinata verticale, in maniera.tale_ da assicurare un flusso in serie attraverso lo sca?? Partimento di ciascuna cella di ciascun apparecchio , elettrolizzatore idraulicamente collegato. Tipicamente. l?entrata si trover? nel fondo di un involucro e l'apertura di scarico si trover? nella sommit? di un altro, quando diversi apparecchi elettrolizzatori sono verticalmente accatastati in serie idraulica. ;Il nuovo apparecchio elettrolizzatore fornisce un modulo da cui si possono costruire sistemi di una ampia gamma di capacit?. Tipicamente, da 1 a 4 apparecchi elettrolizzatori possono essere semplicemente collegati idraulicamente in cataste verticali ed una o pi? cataste possono essere collegate idraulicamente in parallelo. Varie disposizioni in serieparallelo per i collegamenti elettrici, descritti in seguito, sono impiegate. Convenzionali sistemi di staffe ed armature metalliche vengono usati per sup portare ed ancorare gli apparecchi elettrolizzatori] ;I collegamenti di sommit? e di fondo del l'involucro permettono alle flange di estremit? cieche 74 di rimanere libere da attacchi di piombatura per facilitare rapide operazioni di inserimento e rimozione dei complessi degli elettrodi. Debbono essere rimossi soltanto semplici conduttori elettrici? per fornire accesso ai coperchi ed ai complessi di intelaiatura. Inoltre, i gruppi,verticali sono efficienti in termini di area occupata sul pavimento. Si intende che il.numero di celle per ogni apparecchi elettrolizzatore ed il numero di apparecchi elettrolizzatori per ogni catasta rappresentati e/o descritti non debbono essere interpretati in senso restrittivo. ;Gli orifizi 50 e 52 forniti nei dischi divisori?22 , come anche gli stessi dischi, agevolano il controllo dei flussi di elettrolita e di gas ed agevolano la regolazione dei livelli dell'elettrolita e delle velocit?. I dischi divisori 22 servono per due ulteriori funzioni importanti, vale a dire la ri-,duzione degli accoppiamenti tra una cella e l'altra , un fenomeno parassita, ad un livello insignificante e l'impedimento di un contro-miscelamento dell'elettrolita fra le celle, un fenomeno che riduce il rendimento del procedimento come ? perfettamente noto a coloro che sono esperti nel ramo. ;C. Funzionamento di sistemi con soluzioni saline sintetiche e naturali. ;Nel caso dei sistemi basati sull'impiego di soluzioni saline naturali, l'elettrolita tipicamente entra nel fondo dell'apparecchio elettroliszatore oppure nel fondo del modulo pi? basso e percorre sequenzialmente le celle e fluisce fuori del1 '.estremit? di scarico alla sommit? dell'apparec? chip, spinto dalla pressione di entrata. Nei sistemi sintetici, la soluzione salina concentrata e mi'acqua di diluizione vengono portate nell'apparecchio elettrolizzatore attraverso collegamenti separati, che verranno descritti in seguito. La miscela viene similmente sollecitata verso lo scarico alla sommit? dell'apparecchio dalle pressioni di entrata Sia nei sistemi a soluzione salina sintetica sia in quelli a soluzione salina naturale, la preferita soluzione per ottenere un elevato rendimento elettrico ? quella del modo di funzionamento ad una sola passata, contrariamente al ricircolo dell'elettrolita Il ricircolo o riciclo tende contaminare" il prodotto a monte a bassa concentrazione con lo scarico ad alta concentrazione, cosa che agevola la promozione di una indesiderabile reazione contrastante negli apparecchi elettrolizzatori, un fenomeno ben noto a coloro che sono esperti nel ramo. La pluralit? dei dischi divisori 22 servono come ;;miscelamento dell'elettrolita fra una cella e l'altra, contribuendo cosi a ridurre al minimo la indesiderabile reazione competitiva. ;;Il modo di funzionamento a singola passata e la convenienza di convertire una sostanziale percentuale di soluzione salina sintetica relativamente costosa nel prodotto-desiderato determinano flussi di elettrolita relativamente bassi nei sistemi sintetici. Pertanto, il flusso fra una cella e l'altra ? basso con corrispondentemente basso potenziale di elevata energia di getto uscente dagli orifizi degli organi divisori 22 per creare vantaggiosi fenomeni di turbolenza ed un?azione di strofinamento degli elettrodi sulle superfici nelle disposizioni ordinate degli elettrodi avalle per agevolare la soppressione dell?accumulo delle impurit?. Questo non e un inconveniente' significativo poich? le soluzioni saline sintetiche possono essere facilmente prodotte da sali ed acqua con qualit? sufficientemente elevata per ridurre notevolmente al minimo le incrostazioni degli elettrodi ed il rivestimento e la necessit? di turbolenza e di strofinamento. ;Nei sistemi a soluzioni saline naturali il costo della soluzione salina ? basso oppure praticamente inesistente e, come ? ben noto a coloro che sono esperti nei procedimenti elettrolitici, le valutazioni economiche di tale esercizio determinano flussi di soluzione salina molto maggiori in confronto con i sistemi sintetici, dell?ordine di grandezza fra 5 e 10 volte maggiori. Inoltre,l 'acqua del mare ed , altre soluzioni saline naturali contengono grandi , quantit? dei composti chimici estranei che precipitano e rivestono e quindi tendono ad accumularsi sugli elettrodi delle celle, interferendo cosi con l?efficienza del funzionamento. Gli elevati flussi in combinazione con le nuove configurazioni delle disposizioni ordinate degli elettrodi, che verranno descritte in seguito, si combinano per realizzare un funzionamento efficiente a lungo termine non intralciato da fastidiosi ostacoli dovuti a depositi e ad incrostazioni. ;L'energia di alimentazione in corrente continua viene applicata ai perni sporgenti dei conduttori 34 e 36 per fornire una forza elettromotrice positiva nominalmente compresa fra 3,5 e 6,0 volt sull?estremit? anodica di ciascuna cella (rispetto all'estremit? catodica). Ciascun modulo elettrolizzatore di quattro celle tipicamente richiede una tensione continua impressa totale compresa fra 14 e 24r volt. ;L'elettrolita fluisce in serie attraverso gli scompartimenti 0 le celle principalmente attraverso i collegamenti fra un involucro e l'altro, gli orifizi 50 negli organi divisori 22 ed in misura molto inferiore attraverso i canali di passa! o intervalli di gioco anulari 80 e gli orifizi 52. Come illustrato nella figura 4? vi ? un flusso di convezione vigoroso che si dirige verticalmente verso l?alto fra le piastre degli elettrodi nella cella durante la elettrolisi dovuto in una certa misura al riscaldamento (calore di inefficienza) che si verifica fra le piaatre degli elettrodi ma molto pi? effettivamente per effetto della formazione del gas, predominantemente idrogeno. La duplice azione del calore e della formazione del gas fornisce un vigoroso sollevamento (simile ad una vigorosa ebollizione) sull?elettrolita ?azione agevolata dalla presenza di numerosi percorsi? di rit-orno per la convezione rapida dell?elettrolita cosa che migliora il rendimento elettrico, poich? il' gas, un materiale non conduttore di elettricit?, vie ne rapidamente allontanato dalla zona di generazione. Una importante caratteristica della presente invenzione ? costituita dal fatto che il gas pu? essere rapidamente allontanato dalla zona di generazione e portato in una zona immediatamente sovrastante le disposizioni ordinate degli elettrodi. Il gas viene separato dall'elettrolita e progressivamente condotto via dagli scompartimenti delle celle, come verr? descritto in seguito. Il procedimento che si svolge dentro l'apparecchio elettrolizzatore ? molto complesso e convenzionale oltre che documentato nella letteratura. In linea di principio, ipoclorito di sodio ed acqua salmastra non convertita vengono prodotti in miscuglio insieme con i gas, predominantemente idrogeno. ;La figura 6 illustra una particolare applic azione del nuovo apparecchio elettrolizzatore adatto al funzionamento con soluzione salina sintetica impiegando un singolo Modulo elettrolizzatore che opera a pressione atmosferica. Come precedente mente descritto -, il flusso attraverso l'apparecchio. elettrolizzatore 10a ? molto basso nei sistemi sintetici. Gli orifizi di flusso 50 e 52 sono sufficientemente grandi perch? le perdite di livello idrostatiche attraverso i dischi divisori 22 siano impercettibili. Con l'apertura 96 di sfiato del gas e con il collegamento 90 di scarico del prodotto ambe due sotto pressione atmosferica, la trappola di trabocco 94 regola il livello dell'intero apparecchio elettrolizzatore approssimativamente al livello esii stente nel condotto di scarico 90. ;In altre forme di realizzazione dell'apparecchio elettrolizzatore e dei gruppi elettrolizzatori, gli involucri tipicamente si trovano a pressioni di funziemmento superiori alla pressione atmor_ sferica per .effetto dell?attrito del fluido nell.?apr parecchio elettrolizzatore e per effetto dei livelli statici e dinamici o delle contropressioni nello scarico. Alternativi mezzi di controllo del livello di ;;scita del gas dalle zone di produzione del gas_vengono usati e sono descritti in seguito ;D. Allontanamento del gas ;Il gas generato fra gli elettrodi presen-_ ta un effetto del primo ordine sulla resistenza elettrica negli intervalli degli elettrodi delle zone di generazione ed un effetto pronunciato sul rendimento energetico complessivo e conseguentemente sul costo di esercizio. In generale, quatto pi? piccoli sono gli anodi nella dimensione verticale tanto pi? cor ti saranno i percorsi di flusso del gas in uscita dalla zona di generazione e tanto maggiore sar? il rendimento di allontanamento del gas. Tuttavia, elettrodi molto stretti implicano basse aree elettrodiche ed elevato costo dell?apparecchio elettrolizzatore. Un compromesso nel costo di primo ordine in funzione del rendimento dell'allontanamento del gas cos? come essi si riferiscono alla dimensione anodi-Ca verticale deve essere effettuato. Similmente, elettrodi eccessivamente lunghi comportano elevate densit? di corrente nelle estremit? di attacco degli elettrodi, comportando perdite per resistenza elettrica indesiderabilmente elevate e/o elettrodi eccessivamente massicci ;Tipicamente gli anodi aventi dimensioni di 0,31 pollici x 4 pollici x 8 pollici (pari a 0,078 x 10 x 20 cm) hanno dimostrato di avere proporzioni favorevoli in relazione ai fattori summenzionati. ;In aggiunta a considerazioni relative alla lunghezza dei percorsi, correnti di convezione ad elevata velocit? sono promosse da tre generosi percorsi di ritorno p (figura 4) per fornire ulterioirniente un rapido allontanamento del gas dalla zona in cui viene generato. Per il miglioramento del rendimento della convezione, gli anodi debbono esse re sommersi fino ad un effetto di camino di appropriato sviluppo. Per promuovere la separazione delle licine di gas e per evitare il loro ricircolo verso il fondo e verso l'alto attraverso le disposizioni ordinate degli elettrodi, una sostanziale interfaccia con la zona del gas e con l'elettrolita deve essere mantenuta nella forma della superficie dell'elettrolita. Eccetto per quanto riguarda la disposizione sintetica della figura 6, questa superficie e viene mantenuta negli apparecchi eiettrqlizzatori con due meccanismi ;(a) la sostanziale quantit? di gas che si separa nella sommit? di ciascuno scompartimento di cella viene imprigionata dalle pareti 72, dalle flange 74 e dai dischi divisori 22 dell'involucro , provocando cosi il fatto che il livello dell 'elettrolita venga sollecitato verso il basso; ;(b). quando il livello dell'elettrolita raggiunge il livello degli orifizi 52 di passaggio del gas, gli orifizi vengono scoperti dall'elettrolita in misura sufficiente per far passare il gas attraverso di essi fino al successivo scompartimento a valle ed in modo da impedire l'ulteriore abbassamento del livello elettrolitico. ;Questa regolazione del livello prevale in tutti gli scompartimenti, eccetto gli scompartimenti con le aperture di scarico montate alla sommit?/ Gli orifizi 52 del gas sono relativamente piccoli, tipicamente fra 1/16 e 1/4 di pollice (nari a 1.58 e 6,35 mm, la quale dimensione ? sufficiente a far passare tutto il gas generato in un dato scompart?mento con l'aggiunta di ulteriore gas in arrivo dal pi? ;le celle a monte/una minore quantit? di elettrolita, per esempio_da.P. ;Il gas viene sollecitato dalla pressione del fluido da scompartimento a scompartimento fino a raggiungere uno scompartimento fornito di sfiato Co di. scarico) del modulo elettrolizzatore in cui la super ficie non ? regolata o sottoposta alla pressione. Il gas quindi viene trascinato insieme con l'elettroli ta ed il gas dello scompartimento fornito di sfiato (o di scarico) e fluisce fuori dell?apertura di scarico per raggiungere il mezzo esterno di separazione oppure, quando esiste un modulo a valle, fluisce nei primo scompartimento del modulo successivo dove la separazione viene ancora effettuata dentro tale scompartimento. In un-a disposizione comprendente una molteplicit? di moduli.(figura 5), il gas progredisce , in senso longitudinale da scompartimento a scompartimento fino a raggiungere un?apertura di sfiato di gas montata superiormente H, tipicamente nel penultimo scompartimento. Un orif-izio di limite, tipicamente fra 1/16 di pollice ed 1/8 di pollice (pari a 1,58 e 3,17 mm, presenta una dimensione sufficiente per lo spillamento del gas e per un minor flusso di elet trolita, tipicamente tra 0 e 2%, fuori della disposizione ordinata elettrolizzatrice, scaricando cos? li celle a valle ed i moduli dal peso della separazione e del trattamento del gas ritrascinato Nelle disposizioni ordinate accatastate con._una molteplicit? di punti di sfiato, una molteplicit? di condotti.di .spillamento.,di gas vengono tipicarnente collegati ad un collettore comune in pr?asimit? dello scarico dell?ultimo modulo elettrolizza tore ovvero di quello pi? alto. Il collettore viene collegato alla conduttura di scarico del prodotto e_ conduce i gas nuovamente in miscuglio con il prodotto che ? una combinazione di ipoclorito di sodio, soluzione salina non convertita e gas residuo. Il miscuglio viene quindi portato al mezzo di separazione esterno in cui viene normalmente effettuata una separazione virtuale del 100%._ ;La figura 5 illustra una disposizione ordinata elettrolizzatrice a quattro moduli che, insie-, me con la figura 4, illustra i principi precedentemente indicati. Le condutture 104 dal raccordo H al collettore 106 rappresentano condotti, per esempio tubazioni in materiale plastico, che portano il miscuglio del gas e dell?elettrolita al collettore 106 ed allo scarico 108 della disposizione ordinata degli apparecchi elettrolizzatori. Gli orifizi 82 trattengono il flusso in modo da impedire una eccessiva derivazione dell'elettrolita non convertito. Nel caso dell 'apparecchio analizzatore a modulo singolo della figura 6 operante a.pressione atmosferica, l'idrogeno si separa dall'elettrolita sulla sua superficie nei quattro scompartimenti delle celle e fluisce ?verso l'apertura di sfiato 96 da ciascuna estremit? del-1'appareechio elettrolizzatore, da cui viene scarica to nell'atmosfera. Le zone del gas e dell?elettrolita sono rappresentate con i numeri di riferimento 98 e 100 rispettivamente. In un singolo -apparecchio elettrolizzatore del tipo racchiuso (non atmosferico), i gas tipicamente si separano negli scompartimenti a monte, fluiscono attraverso gli orifizi del lato di sommit? 52 fino a raggiungere lo scompartimento di scarico in cui si mescolano con i fluidi di tale scompartimento e fluiscono fuori dell'apertura dell'elettrolita. Con i gas che entrano nella sommit? dello scompartimento di scarico, in prossimit? dell'apertura di scarico, una piccolissima quantit? di gas viene ritrascinata nell'elettrolita per interfe rire con il procedimento di generazione nello scompartimento della cella di scarico. ;La quantit? di gas che si sviluppa pu? essere prevista sulla base della relativa elettrochimica. La resa di elettrolita ? tipicamente regolata ad una quantit? fissa. Le perdite di pressione attraverso gliorifizi ed i passaggi dell?elettrolita e gli orifizi ed i. passaggi del gas sono sostanzialmente uguall poich? vengono impiegati percorsi in parallelo. Perci? gli, orifizi ed i passaggi possono essere , facilmente dimensionati in modo da fornire le distri buzioni precedentemente de scritte da colo ro che sono esperti ne lla pratica del flusso dei fluidi. ;E. Configurazione delle piastre degli elettrodi ;Come gi? menzionato , i prodotti contaminanti dell'acqua del mare comportano la formazione di depositi sulle superfici interne delle celle , che , se non vengono rimossi , interferiscono con l 'elettrolisi . Questi depositi , predominantemente costituiti da carbonati ed idrossidi di calcio e magnesio possono , formarsi a velocit? drammatica, specialmente sui bordi e sulle superfici dei catodi. Quando vengono utilizzate le convenzionali piastre di elettrodi di forina rettangolare, le superfici opposte degli elettrodi hanno dimostrato di rimanere completamente prive) di incrostazi .oni ., vale a dire che pellicole soltanto . di spessore compreso fra 0,004 pollici e 0 ,010 pollici , pari a 0 ,01 e 0 ,025 cm, si svilupperebbero nel corso di periodi di sei mesi o pi? su acqua di mare di media qualit?, vale a dire acqua di mare prove ;niente da canali di marea collocati in zone moderatamente costruite con un misto di industria e di commercio. L'acqu adel mare presenta l'85% della concentrazione di limite, la diluizione risultando dagli scarichi locali. Le incrostazioni nelle zone di elettrolisi non influenzano significativamente il funzionamento. Le superfici catodiche esterne, vale a dire le superfici non opposte a superfici anodich.e, assorbono rivestimenti di maggiore spessore e di maggiore tenacit?, approssimativamente fra 0,030 pollici e 0,060 pollici, pari a 0,076 e 0,15 cm, nello stesso periodo di tempo, ma con velocit? decrescente avvicinandosi ad una condizione di stabilit?. La posizione dei rivestimenti non interferisce con il flusso dell'elettrolita oppure con il flusso dell'energia elettrica o con il rendimento, in misura apprezzabile. Tuttavia, accumuli di massima di precipitati molli ten dono a verificarsi sia sui bordi superiori sia sui bordi inferiori degli elettrodi delle disposizioni ordinate di elettrodi sistemate verticalmente, facendo ponte fra un bordo di elettrodo ed i bordi adiacenti. In aggiunta, nelle zone comprese fra le piastre degli anodi, in cui le piastre dei catodi non si trovano in diretta opposizione, vale a dire nelle estremit? di attacco positive delle disposizioni ordinate degli,anodi, un ponticello solido si formerebbe nel giro di alcune ore e_persisterebbe anche.in presenza di velocit? dell'elettrolita di 10 piedi al secondo, pari a 3 Pietri al secondo, o pi?, uscente dagli orifizi di flussi 50. Questo fenomeno della formazione di ponticelli solidi o dell'addensamento dei.prodotti di precipitazione fra' le'piastre anodiche similmente si verifica fra le piastre dei catodi non opposte a _ piastre di anodi nelle loro estremit? di attacco,per? in misura inferiore. Inoltre, approssimativamente_ il segmento pi? distante di 1/16 di pollice, pari a , 1,58 mm, delle piastre anodiche ha dimostrato di essere suscettibile della formazione di un ponticello alle estremit? non attaccate. ;In linea essenziale, ciascuno dei quattro lati di tutte le disposizioni ordinate degli elettro-^ di fornite di convenzionali piastre rettangolari viene chiuso ermeticamente in notevole misura dall'accumulo di impurit? solide che si separano dalla soluione per precipitazione. Questo addensamento e queista formazione di ponticelli solidi intralcia la circolazione dell'elettrolita fra le piastre, interferendo in questo modo con il rendimento dell'elettrolisi. Per eliminare sostanzialmente questo fenomeno indesiderabile, ciascuna piastra anodica 60 ? fornita di una intaccatura sostanzialmente rettangolare 112 e ciascuna piastra catodica 62 presenta una identica intaccatura in 114_(figura 7). Ciascuna intaccatura ? centrata fra i punti di attacco della piastra dell'elettrodo e comprende approssimativamente il 50% dell'altezza verticale della piastra nella sua dimensione verticale. La restante area di estremit? di ciascuna piastra serve per condurre corrente e per supportare la piastra a sbalzo. La profondit? dell'intac- ;-catura 112 dell'anodo ? t--ale che il suo bordo verti-? cale risulta avere la stessa estensione dell'estremit? libera o non attaccata della piastra catodica ;62 e viceversa la profondit? dell'intaccatura catodica 114 ? tale che il suo bordo verticale risulta avere la stessa estensione d?li'estremit? non attaccata della piastra anodica 60. Le intaccature sono tipicamente di 1 pollice x 2 pollici, pari a 2,64 x 5,08 cm, per elettrodi di 0,031 pollici x 4 pollici x 8 i pollici, pari a 0,078 x 10 x 20 pollici. A causa delle intaccature, le superfici non opposte nella regione dei getti sommersi uscenti dagli orifizi 50 degli organi divisori sono effettivamente eliminate e si realizza una disposizione ordinata a livello di bordi di elettrodi. E' stato scoperto che una pluralit? di orifizi 50 potrebbero essere dimensionati ed uniormemente distanziati per produrre velocit? di collisione sui bordi degli elettrodi a monte verticalmente allineati tali da asportar via i depositi che interferiscono e gli accumuli e da impartire una sufficiente turbolenza ed un flusso idoneo attraverso gli intervalli fra gli elettrodi per impedire la formazione degli accumuli e delle incrostazioni sugli altri tre bordi delle disposizioni ordinate degli elettrodi Regolando l?uscita dell'elettrolita verso gli apparecchi elettrolizzatori con un convenzionale mezzo esterno di regolazione del flusso e dimenaionando appropriatamente gli orifizi 50, le velocit? di uscita sono relativamente fissate. Velocit? comprese , fra 5 e 20 piedi al secondo, pari a 1,5 e 6 metri al secondo, tipicame:nte 10 piedi al secondo, pari a 3 mretri al secondo, si sono dimostrate efficaci. 1 diame tri 50 degli orifizi sono tipicamente compresi fra I 1/4 di pollice e 3/8 di pollice, pari a 6,35 e 9,5 mm, e le uscite di acqua salmastra sono tipicamente comprese fra 30 e 120 galloni al minuto, pari a 114 e 456 litri al minuto, in disposizioni ordinate di involucri di elettrolizzatori a quattro celle di 6 poi lici oppure 8 pollici, pari a 15 o 20 cm, di diametro, ;;-Il flusso-verticale per-convezione frasci nato -dall'aumento di temperatura-dovuto alle ineffirete inferiore dell?involucro 72 provoca l'invio di getti ad alta velocit?, tipicernente fra 5 e 20 piedi al secondo, pari a 1,5 e 6 metri al secondo, sui bordi inferiori delle piastre degli elettrodi quando l'elettrolita viene fatto fluire attraverso il disco ad ugello di entrata 120. ;Il disco ad ugello di entrata 120 ? illustrato nelle figure 8 e 9 e rappresentato nel complesso elettrolizzatore della figura 2. Il disco ad ugello di entrata 120 viene impiegato nell'elettrolisi dell'acqua marina soltanto ed ? disposto nella cella No. 1 ovve.ro in quella cella-o scompartim-ento avente il mez-20 di enarrata della soluzione salina quando soltanto un singolo apparecchio elettrolizzatore viene impiegato oppure in ciascuna cella di entrata di ciascun modulo elettrolizzatore di sistemi di elettroliszatori multipli oppure accatastati. Quando viene elettrolizzata un'acqua salmastra sintetica, i dischi ad ugello di entrata non sono fom iti. ;Il disco 120 ? fornito di una cavit? di entrata 130 di forma cilindrica e di una porzione di corpo simmetrica comprendente una pluralit? di orifizi distanziati 132, 134 e 136 diretti verso i bordi di fondo delle sovrastanti disposizioni ordinate di elettrodi ed aventi assi che formano angoli pro-- ;cienze della conversione elettrolitica o al sollevamento del gas aumentano la turbolenza ed il flusso i totale risultante. Il flusso totale risultante ? il -prodotto sia del flusso dell?orifizio 50 orizzontale sia del flusso di convezione verticale. Il flusso del prodotto effettivamente mantiene le aperture dei bordi degli elettrodi a circa il prive di accumuli in confronto con circa 25% o meno degli elettrodi convenzionali, per lunghi periodi di funzionamento. Il gas viene allontanato dalla zona di gene-. razione ad alta velocit?. ;Alcuni prodotti di precipitazione tendono a sedimentarsi al fondo degli involucri degli elettrolizzatori. Una intaccatura 124 a forma di semiluna sulla porzione pi? bassa degli organi divisori 22 (figure e 4) funziona come un getto di pulitura per trascinare questi prodotti di precipitazione per il successivo scarico. ;Poich? non vi ? alcun disco divisorio 22 sul davanti del primo scompartimento o cella a monte No . 1 vale a dire nessun orifizio 50, per provocare l 'indirizzamento di getti ad alta velocit? sui bordi degli elettrodi,un disco ad ugello di entrata 120, supportato dalla pi?Lbassa delle aste di collegamento 12 ed in contatto scorrevole con la porzione di pagressivamente maggiori a partire da un asse verticale a mano a mano che ci si avvicina alla periferia del disco ad ugello. L'elettrolita entra nella cavit? di ingresso 130 e viene spinto forzatamente attraverso gli orifizi 132, 134 e 136 per incidere sui bordi inferiori della disposizione ordinata No. 1 e della disposizione ordinata No. 2 per produrre le richieste elevata velocit? e la necessaria turbolenza dentro la cella per impedire in questo modo l'accumulo di indesiderabili prodotti di precipitazione. ;F. Mezzi di distribuzione dell'acqua d? diluizione per sistemi a soluzioni saline sintetiche. ;Poich? i rivestimenti preziosi.degli anodi sono finora gli elementi pi? costosi degli apparecchi .per la produzione di ipoclorito,una qualsiasi misura ragionevole che contribuisca ad allungare la., durata del rivestimento ? giustificabile._Il nuovo, metodo di alimentazione della soluzione salina.che ; verr? descritta in seguito assicura.moderate temperature per i sistemi a.soluzioni saline 0 .acque salmastre sintetiche per alimentazione,di acqua fredda senza ricordo a dispositivi di riscaldamento ester ni, scambiatori di calore e simili e conseguentemente comporta una maggiore durata degli anodi. ;Con riferimento ancora alla figura 6, il sistema incorpora un collegamento 205 per soluzione salina (NaCl) concentrata nel primo scompartimento della catena in serie degli scompartimenti elettrolizzatori. Il flusso totale dell'acqua di diluizione h tipicamente dieci volte maggiore del flusso dell'acqua salmastra concentrata alloscopo di ridurre la salinit? finale approssimativamente al 2,8%. ;Il flusso di diluizione viene suddiviso in due pi?.correnti , tipicamente quattro correnti ugnali, e viene introdotto nella catena delle celle deil'apparecchio elettrolizzatore ad intervalli approssimativamente uguali nel senso della lunghezza della catena delle celle. Come risultato di ci?, livelli graduati di salifait? sono forniti lungo la catena delle celle, tipicamente 8,5, 5,0, 3,6 e 2,8%, come anche velocit? di flusso medio dell?elettrolita in seriso assiale relativamente basse nelle celle a monte, con velocit? crescenti a mano a mano che si aggiunge l'acqua di diluizione. Corrispondentemente, il tempo di permanenza ? di maggiore durata inizialmente ma viene ridotto a mano a mano che si aggiunge ciascun incremento di acqua di diluizione. Un pi? lungo tem po di residenza comporta un maggiore riscaldamento (per perdite elettriche) ed una maggiore formazione 1 di prodotto negli scompartimenti a monte in confronto Inoltre r la tensione h molto diversa per i due sistemi per effetto della salinit? e della temperatura. Le esigenze di tensione diminu?scono con 1 'aumentare della salinit? e/o della temperatura. Tipicamente, la tensione richiesta per il modo a quattro suddivisioni per quattro celle ? approssimativaraente di 1 volt di meno in confronto con il caso di assenza di_ suddivisione, vale a dire 14,1 volt contro 15,1 volt. ;Gli effetti complessivi dei due sistemi possono essere riepilogati nel modo seguente; ;a) la maggiore salinit? media del sistema con le suddivisioni riduce le esigenze complessive di tensione ed agevola il procedimento di conversione elettrolitica come risultato della maggiore densit? media di ioni di cloro; ;b) la maggiore temperatura medi a del sist ema con suddivisione pu? agevolare o intralciare il procedimento elettrochimico a seconda della temperatura della soluzione salina di entrata, dell'acqua di diluizione e dell*aumento totale di temperatura In pratica, la conversione elettrochimica con l'impiego del sistema con le suddivisioni tende ad essere pi? efficiente per effetto della maggiore temperatura media dell'elettrolita che comporta ridotte esi- , genze di tensione.

con i sistemi semplici senza, alcuna.suddivisione .dell 'acqua di diluizione.

I dati tipici per un sistema a quattro suddivisioni e per un sistema convenzionale (in cui la soluzione salina concentrata e l?acqua di diluizione vengono combinate prima di entrare nell?apparecchio elettrolizzatore) sono i seguenti:

zione dovuta ad eccessiva formazione di ossigeno per effetto dell?esposizione all'elettrolita freddo, co^ me ? noto a coloro che sono esperti nella elettrochi mica.

flussi di diluizione per il sistema con le suddivisioni non debbono necessariamente essere precisi, tipicamente entro 10% uno dall?altro, e sono regolati con semplici strozzatori di flusso 206 nelle condutture 207 di alimentazione dell?acqua di diluizione che forniscono percorsi in parallelo per le correnti di diluizione.

Si deve notare che il presente mezzo di suddivisione dell?acqua di diluizione non deve essere interpretato come limitato alle quattro suddi-

,visioni, a suddivi-sioni di acqua di diluizione uguali, ad uguali distanze delle applicazioni dell'acqua di diluizione oppure ad apparecchi elettrolizzatori a quattro celle. Risultati di temperatura vantaggiosi possono essere ottenuti con varie combinazioni delle? Variabili sopra esposte, le risultanti condizioni essendo modificate soltanto in una certa misura.

G. Disposizione dei conduttori elettrici Lunghe catene di celle collegate in serie idraulica sono desiderabili per fornire il massimo rendimento del procedimento poich?, in linea essenziaLa maggiore concentrazione media-di ipoclorito -diminuisce,significativamente il-.rendimento per effetto dell'accentuazione_della reazione _contrastante. Perci?, il sistema_con .suddivisioni_viene_attuato con svantaggio come risultato-di questo fenomeno

Complessivamente, ? stato constatato,che le efficienze, elettrica e nel sale in combinazione per i due modi di funzionamento,sono .approssimativamento uguali. In corte condizioni, il sistema .con le suddivisioni_fornisce risultati leggermente_migliori mentre l?altro sistema ha dimostrato di essere pi? efficiente per altri aspetti. Nel sistema co le suddivisioni, tuttavia, vi ? un maggior aumento iniziale di temperatura di quanto non avvenga nelle prime_celle, esponendo cosi gli anodi nelle celle a monte a temperature maggiori pi?- favorevoli che non nei sistemi convenzionali. Per esempio, in una catena con quattro celle con quattro suddivispioni, se temperatura dell?acqua di alimentazione e di 34?P, pari a 1?C, la temperatura della miscela nella prima cella sarebbe di 54?F, pari a 12?C, contrariamente ad una temperatura di 40?F, "pari a 4?G., per il sistema convenzionale. I costosi rivestimenti anodici (vengono in questo modo meglio protetti dalla passivale, il contro-miscelamento (flusso del tipo senza tappo) con/relativa perdita di efficienza, ben nota a coloro che sono esperti nel ramo, viene effettivamente ridotto. Quanto maggiore ? il numero delle celale e delle suddivisioni delle celle, tanto pi? strettamente ci si avvicina ai risultanti del flusso del tipo a tappo. Sedici o pi? celle in serie idraulica hanno dimostrato di essere desiderabili per sviluppare completamente il principio del funzionamento con flusso a tappo con una sola passata.

I semplici collegementi elettrici in serie per le celle e per i moduli per le catene di celle di tali lunghezze sono indesiderabili a causa delle elevate tensioni che si verificano.

Una tensione continua totale impressa di valore fino a circa 50 ? considerata sicura in termini di esposizione degli esseri umani a conduttori non isolati nell'apparecchio di tipo elettroliticoi , industriale. Nel caso in cui vengano implicate elevate correnti, come nel presente apparecchio, tipica mente fra 500 e 10.000 ampere, barre collettrici non isolate con la loro capacit? di dissipare il calore sono desiderabili. Perci?, otto celle in serie elettrica comprendono un massimo pratico poich? pu? ess?re desiderabile applicare fino a 6 volt per cella.

Quando le secidi celle sono idraulicamente collegate in serie (figura 5).? .desiderabile una disposizione elettrica in serie-parallelo. Convenzionalmente,_ il 50% a valle della catena delle celle verrebbe collegato in serie ed il 50% a monte della catena delle celle verrebbe collegato in serie. Queste catene di, celle quindi verrebbero collegate in parallelo con una sorgente di energia esterna. Nel sistema della figura 5,.il collegamento delle otto celle a monte in se rie elettrica ed il collegamento delle otto celle a valle in serie elettrica e le due risultanti serie elettriche disposte in parallelo fornirebbero una soluzione convenzionale, per? un flusso di corrente elettrica sbilanciato nel sistema che tenderebbe a degradare gli anodi per effetto dell'eccessiva densit? di corrente. In un sistema convenzionale in cui non si utilizza un mezzo di diluizione dell'acqua di tipo suddiviso, la corrente tende ad essere eccessi-Va nelle celle a valle per effetto delle maggiori temperature dell'elettrolita che in esse comportano una minore resistenza elettrica. In un sistema di alimentazione dell'acqua di diluizione di tipo suddiviso come precedentemente discusso, la maggiore salinit? nelle celle a monte provoca una minore resistenza elettrica ed un eccesso di corrente dovrebbe es sere deviato attraverso di esse. Una maggiore corrente in un "ramo" della catena delle celle si sottrae dalla corrente che passa nell'altro ramo, accentuando cos? lo sbilanciamento tra di essi e comportando una imperfetta usura degli anodi con associata perdita economica.

Una pi? soddisfacente durata attraverso un ampio:intervallo di condizioni di funzionamento si ottiene quando viene impiegata la disposizione rappresentata schematicamente nella figura 5, la quale disposizione bilancia le differenze della resistenza elettrica dovute alle variazioni di tempera--tura e/o di salinit? dell'elettrolita a mano a mano! che esso progredisce attraverso gli scompartimenti.

In accordo con ci?, le disposizioni ordin?e simmetriche delle celle o dei moduli, divisibili, per quattro, sono aggruppate per un flusso di energia tale che il 25% delle celle che si trovano maggiormente spos?tate verso monte vengano collegate elettricamente in serie con il 25% delle celle maggiormente spostate verso valle. Il restante 50% (gruppo intermedio) delle celle sono similmente collegate in serie in modo tale che i due gruppi in serie (monte-valle ed intermedio) saranno sostanzialmente ugualmente adattati in termini di resistenza per coilportare un flusso di conente essenzialmente bilanciato quando alimentati dalla stessa sorgente. Si deve notare che la disposizione precedentemente discussa pu? essere applicata a catene di celle aventi nume-' ri diversi da 16 celle ed infatti a cellule di diversa conformazione geometrica in numeri non simmetrici in parallelo.

H. Sommario

E' stato presentato e descritto un apparecchio che ? capace di elettrolizzare soluzioni saline naturali e sintetiche per la produzione di ipoclorito di sodio. L?apparecchio utilizza un modo di flusso dell'elettrolita a pi? celle e ad una sola passata, e si distingue dal modo di funzionamento che prevede il ricircolo. L'apparecchio viene facilmente smontato e rimontato per la manutenzione, vale a dire per ispezione, pulitura e sostituzione di' parti. Complessi di elettrodi montati sulla intelaiatura con diametro fino a 8 pollici, pari a 20 cm, per una lunghezza di 3 piedi, pari a 90 cm, posso- i .no essere sollevati e manipolati convenientemente da una persona ed inseriti in un involucro per fornire un apparecchio elettroliaatore o modulo elet- ' trolizzatore. Il complesso di intelaiatura pu? es sere caratterizzato dalla sua semplicit?, bipolarit?

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI

   1. Apparecchio elettrolizzatore per elettrolizzare soluzioni saline o acque salmastre sinte tiche e naturali per produrre da esse ipoclorito, comprendente:

   a) un involucro allungato elettricamente non conduttore avente un asse longitudinale disposte in senso orizzontale, detto involucro avendo aoerture senza ostacoli in ambedue le sue estremit?.

   b) un mezzo a coperchio rimuovibile fissato a ciascuna delle estremit? aperte di detto involucro, ciascuno di detti mezzi a coperchio avendo attraverso di.esso un'apertura comunicante con l 'interno dell'involucro dal suo esterno ,

   c) un mezzo a guarnigione interposto fra detto mezzo a coperchio e le estremit? aperte dell'involucro,

   d) un primo canale di passaggio di flusso 1del fluido attraverso una parete di detto involucro in prossimit? di una sua estremit? ed un secondo canaie di passaggio di flusso del fluido attravaso una parete di detto involucro in prossimit? dell'altra sua estremit?,

   e) un complesso elettrodico bipolare autonomo di una pluralit? di almeno due celle contenuto' dentro detto involucro in modo tale che l'asse longitudinale di detto complesso di elettrodi entri sostanzialmente in registro con l?asse longitudinale di detto involucro, detta cella comprendendo disposizioni: ordinate di piastre di elettrodi interfogliate consistenti di piastre anodiche e di piastre catodiche sup portate da una intelaiatura comprendente

   i) almeno un organo divisorio elettrica-,mente non conduttore disposto normalmente a detto asse longitudinale dell'involucro e distanziato fra le estremit? di detto complesso di elettrodi, detti! ;organi divisori servendo per diaframmare dette celle e forn ire per questo scopo scompartimenti di celle, ii) un perno sporgente conduttore fornito a ciascuna estremit? di detta intelaiatura per impegnare detta apertura fornita in ciascuno di detti mezzi a coperchio per fornire un pilastrino di collegamento positivo sporgente ed un pilastrino di collegamento negativo sporgente, e

   iii) un mezzo a guarn izione interposto fra detti pern i sporgenti conduttori e detti mezzi a co-Iperchio.

   2. Apparecchio secondo la rivendicazione 1, in cui detti organi divisori sono fom iti di blocchi elettricamente conduttori di supporto degli elettrodi su ciascun loro lato,

   mezzi per collegare elettricamente detti blocchi di supporto degli elettrodi attraverso ciascuno di detti organi divisori,

   un blocco di supporto di estremit? degli elettrodi fissato a ciascuno di detti perni sporgenti conduttori ,

   una coppia di organi a staffa, almeno uno ,dei quali ? elettricamente non conduttore , ciascuno 1 di detti organi a staffa essendo fissato a ciascuno di detti blocchi di supporto di estremit?,

   almeno due aste di collegamento distanziate disposte longitudinalmente, fissate a detti organi a staffa e passanti attraverso detti organi divisori,

   distanziatori elettricamente non conduttori impegnati intorno a dette aste di collegamento fra detti organi divisori e fra ciascuno di detti organi a staffa con il suo organo divisorio adiacente, dette aste di collegamento e detti distanziatori forniscono' un distanziamento sostanzialmente uguale fra detti organidivisori e fra ciascuno di detti organi a staffa con il suo organo divisorio adiacente,

   mezzi di serraggio -e di accoppiamento elettrico in combinazione associati con ciascuno di detti blocchi di supporto degli elettrodi e con ciascuno di detti blocchi di supporto delle estremit? degli elettrodi per fissare e collegare dette piastre anodiche e dette piastre catodiche in disposizioni ordinate interfogliate una con l'altra e rispetto a detti? blocchi di supporto.

   3. Apparecchio secondo la rivendicazione 2, in cui ciascuna di detta pluralit? di celle ? sostanzialmente isolata elettricamente ed idraulicamente per mezzo di detti organi divisori elettricamente non conduttori, detti organi divisori avendo un gioco complessivo approssimativamente di 0,016 pollici : pari a 0,040 cm, intorno ad essi quando disposti dentro detto involucro, detti organi divisori contenendo canale di passaggio di flusso del fluido per regelare il flusso del fluido elettrolitico attraverso di essi.

   4. Apparecchio secondo la rivendicazione 2 in cui detto involucro ha una forma cilindrica ed ? sostanzialmente costituito da un tubo di materiale pl?stico e da flange per tubo in materiale plastico.

   5. Apparecchio secondo la rivendicazione 2, in cui detto blocco di supporto delle estremit? degli elettrodi collegato a detto pilastrino di collegamento positivo sporgente e detti blocchi di sup porto degli elettrodi sui lati di detti organi divisori disposti verso detto pilastrino di collegamento negativo supportano e collegano elettricamente le ' piastre anodiche e detto blocco di supporto delle estremit? degli elettrodi collegato a detto pilastrino di collegamento negativo sporgente e detti blocchi di supporto degli elettrodi sui lati di detti organi divisori disposti verso detto pilastrino di collegamento positivo supportano e collegano elettricamente le piastre catodiche, dette piastre anodi che e catodiche essendo impegnate una con l?altra in relazione interfogliata per formare almeno una dispo sizipne ordinata di,elettrodi per cella

   6. Apparecchio secondo la rivendicazione_ 5. in cui dette piastre anodiche e dette piastre catodiche sono formate con sagoma rettangolare, dette; Piastre anodiche e dette piastre catodiche avendo i loro assi pi? lunghi sostanzialmente pi? lunghi dei, loro assi pi? corti,fletti assi pi? lunghi essendo allineati in relazione di parallelismo in detto apparecchio elettrolizzatore con detto asse longitudinale di detto involucro, dette piastre anodiche e dette piastre catodiche avendo superfici elettrodi-. che principali orientate verticalmente.

   7. Apparecchio secondo la rivendioazione 5, in cui detti organi divisori sono forniti di orifizi per il flusso di gas-elettrolita attraverso di essi, disposti immediatamente al disopra di dette

   -disposizioni ordinate degli elettrodi delle celle immediatamente a monte di detti organi divisori, detti orifizi di flusso di gas-elettrolita avendo una dimensione sufficiente per far passare attraverso di essi tutto il gas che si sviluppa nello scompartirne to della cella immediatamente a monte di detto organo divisorio fornito di orifizi con l'aggiunta del gas che entra in detto scompartimento della cella da altri scompartimenti di celle a monte con l?aggiunta dell?elettrolita che entra in uno di detti canali di passaggio di flusso del fluido di detto involucro.

   8. Apparecchio secondo la rivendicazione 6, in cui detti organi divisori contengono orifizi di flusso di gas-elettrolita attraverso di essi, collocati in elevazione su detti organi divisori immediatamente al disopra di dette disposizioni ordinate di elettrodi della cella immediatamente a monte di detti organi divisori e detti orifizi di flusso di gaselettrolita a-vendo una dimensione sufficiente per far passare il gas attraverso di essi, gas che si sviluppa nella cella immediatamente a monte di detti organi divisori con l'aggiunta del gas supplementare che entra in dette celle da altre celle a mont? con l'aggiunta di una minore quantit? di flusso di elettrolita, detti organi divisori essendo anche forniti di almeno un orifizio di flusso di elettrolita al disotto della sommit? di dette disposizioni ordinate di elettrodi della cella per permettere un mag gior flusso di elettrolita che entra in uno di detti canali di passaggio di flusso di fluido di detto invo? lucro.

   9. Apparecchio secondo la rivendicazione 8, in cui almeno uno di detti orifizi di flusso del l'elettrolita per permettere detto maggior flusso di ni per.il fluido ed interco?legamenti.esterni disposti ed atti a fornire un flusso in serie-attraverso ciascuna di dette celle,

   detti-apparecchi elettrolizzatori.avendo conduttori .elettrici esterni collegati ad essi per intercollegare elettricamente detti complessi di elettrodi dentro ciascuno di.detti apparecchi elettrolizzatori attraverso detti remi scorgenti condu tori,

   13. Apparecchio secondo la rivendicazione 12, in cui otto celle sono ugualmente suddivise in tquattro apparecchi elettrolizzatori aventi conformazioni geometriche sostanzialmente identiche in cui il 25% delle celle maggiormente spostate verso monte sono collegate in serie con il 25% delle celle maggiormante spostate verso valle per formare una serie di celle monte-valle, le celle restanti di detti apparecchi elettrolizzatori essendo collegate elettri camente in serie , ed una singola sorgente di tensio ne viene collegata attraverso detta serie monte-vall e detta serie delle celle restanti .

   14 Apparecchio secondo la rivendicazione 13, in cui pi? di otto celle sono ugualmente distribuite in quattro apparecchi elettrolizzatori.

   15. Apparecchio secondo la rivendicazione elettrolita ? fornito nel fondo estremo di detto Separat?re.

   10. Apparecchio secondo la rivendicazione in cui canale di passaggio di scarico di gas sono forniti nelle porzioni superiori di detto involuero per scaricare il gas del procedimento al suo esterno

   11. Apparecchio secondo la rivendicazione 10, in cui ciascuno di detti canali di passaggio di scarico del gas ? fornito di un orifizio limitatore,

   -detti orifizi limitatori avendo una dimensione sufficiente per far passale tutto il flusso di gas che arriva su di essi con l?aggiunta di un minor flusso di elettrolita.

   12. Apparecchio secondo la rivendicazione 2, in cui almeno due di detti apparecchi elettroliz zatori sono supportati in disposizioni ordinate verticali tali che detti apparecchi elettrolizzatori sono disposti e messi a registro immediatamente uno al disopra dell?altro con la loro cella maggiormente spostata verso monte che si trova in posizione maggiormente spostata verso il fondo e con la cella maggiormente spostata verso valle disposta nella posizione maggiormente spostata verso la sommit?, detti apparecchi elettrolizzatori avendo collegamenti inter13 ? in cui pi? di otto celle sono ugualmente distribuite in pi? di quattro elettrolizzatori._

   16. Cella elettrolitica per la elettrolisi di soluzioni saline naturali secondo la rivendica zione 8, caratterizzata dal fatto che dette piastre -anodiche orientate verticalmente e dette piastre ca todiche presentano ciascuna:

   una coppia di bordi verticali, e una coppia di bordi orizzontali? in cui detti blocchi di supporto e detti mezzi di serraggio e di collegamento elettrico in combinazione assicurano e collegano elettricamente

   -dette piastre anodiche e dette piastre catodiche nei loro rispettivi bordi supportati, detti bordi supportati rappresentando uno di detti bordi verticali per fornire cos? bordi di elettrodi verticali non supportati, detti bordi di elettrodi verticali non supportati e detti bordi verticali supportati delle piastre degli elettrodi in immediata adiacenza inferiormente e superiormente essendo lateralmente spostati per fornire un gioco fra detti bordi non supportati e detti mezzi di supporto,

   intaccature fornite in detti bordi supportati verticali in almeno dette piastre anodiche, la profondit? di dette intaccature avendo la stessa estensione del bordo verticale non supportato delle piastre in immediata adiacenza inferiormente e superiormente,

   almeno un orifizio di entrata in detto organo divisorio a monte di detto scompartimento di cella fornito per dirigere il flusso di elettrolita in arrivo in detta intaccatura e contro i bordi della stessa estensione di dette piastre anodiche e catodids.

   17. Apparecchio secondo la rivendicazione 16, in cui dette piastre catodiche presentano intaccature simili a quelle delle piastre anodiche.

   18. Apparecchio secondo le rivendicazioni 16 o 17, in cui una molteplicit? di mezzi di scarico sono fom iti in adiacenza alla sommit? di detto scompartimento della cella per scaricare l'elettrolita ed il gas attraverso di essi.

   .19 Apparecchio secondo le rivendlcazioni 16 o 17, in cui dette intaccature sono di forma-rettangolare e la dimensione verticale di dette intaccature .comprende_approssimativamente il 50%.della dimensione di detto bordo verticale lungo il quale bordo ? forn ita detta intaccatura._

   20. Apparecchio secondo le rivendicazioni 16017, in cui dette piastre anodiche o catodiche

   interfogliate sono disposte in modo tale che i loro bordi di fondo abbiano la stessa estensione,

   un disco ad ugello di entrata disposto in detta intelaiatura per intercettare il flusso di entrata da uno di detti canali di passaggio di flusso? del fluido dell?involucro ed in cui detto disco ad ugello di entrata dirige il flusso di elettrolita in arrivo verso detti bordi di fondo.

   21.Apparecchio elettrolizzatore secondo la rivendicazione 1, per l'elettrolisi di soluzione sa-? lina sintetica, in cui detti scompartimenti delle celle sono idraulicamente intercollegati in serie, uno di detti canali di passaggio di flusso del fluii do di detto involucro fornisce un collegamento nello scompartimento della cella maggiormente spostata ver so monte per l'introduzione della soluzione salina concentrata,

   un altro canale di passaggio di flusso del fluido attraverso detto involucro in detto scomparti mento di cella maggiormente spostato verso monte for nisce un collegamento per l'introduzione di una prima frazione di acqua di diluizione,

   ulteriori canali di passaggio di flusso del fluido attraverso detto involucro in ulteriori scompartimenti di celle a valle per fornire collegameriti per l'introduzione delle restanti frazioni di detta_acqua di diluizione, detto secondo canale di passaggio di flusso del fluido di detto involucro_ fornisce un percorso di scarico per detta soluzione salina concentrata e per il flusso di acqua di dilu zione

   22. Apparecchio elettrolizzatore secondo la rivendicazione 21, per elettrolizzare soluzione salina sintetica in cui almeno due di detti apparecchi elettrolizzatori sono supportati in disposizioni ordinate verticali ed in cui detti scompartimenti a celle sono idraulicamente intercollegati in serie} uno di detti canali di passaggio di flusso di fluido dell'involucro a monte fornisce un collegamento in detto scompartimento a cella maggiormente sposta to verso monte per l'introduzione della soluzione salina concentrata,

   un altro canale di passaggio di flusso del fluido attraverso detto involucro a monte in detto scompartimento a cella maggiormente spostato verso monte fornisce un collegamento per l'introduzione di una prima frazione di acqua di diluizione,

   ulteriori,canali di passaggio di flusso di fluido attraverso detti involucri in ulteriori scompartimenti a celle a valle per fornire collegamenti per l'introduzione delle restanti frazioni di detta acqua di diluizione, uno di detti canali di passaggio di flusso di fluido di detto involucro a valle fornisce un percorso di scarico per detta soluzione salina concentrata e per detto flusso di acqua di diluizione.

   23 Apparecchio secondo le rivendicazioni? 21 o 22, in cui detta soluzione Salina concentrata comprende approssimativamente il 26,4% di cloruro di sodio in peso e la portata del flusso totale dell'acqua di diluizione ? approssimativamente dieci volte la portata del flusso della soluzione salina concentrata

   24. Apparecchio secondo le rivendicazioni 21 o 22, in cui detta soluzione salina concentrata e detta prima frazione di acqua di diluizione vengono miscelate prima di entrare in detto scomparti mento a monte.

   25. Apparecchio secondo le rivendicazioni 21 o 22, in cui ciascuna di dette frazioni di acqua di diluizione e approssimativamente uguale a ciascuna altra e dette frazioni uguali sono separatamente introdotte in modo tale che uguali numeri di cen e collegate idraulicamente in serie esistono fra gli scompartimenti delle celle in cui viene introdotta detta acqua di diluizione, e fra lo scompartimen della cella dell?ultima frazione aggiunta e lo scompartimento della cella avente detto collegamento di scarico

   26. Apparecchio secondo le rivendicazioni 21 o 22, in cui orifizi sono forniti in detti colle gamenti di entrata dell'acqua di diluizione per di stribuire e regolare detti flussi di diluizione con predeterminate portate