NO761395L

NO761395L -

Info

Publication number: NO761395L
Application number: NO76761395A
Authority: NO
Inventors: J E Bennett; J E Cinke; R E Loftfield
Original assignee: Diamond Shamrock Corp
Priority date: 1975-04-25
Filing date: 1976-04-23
Publication date: 1976-10-26
Also published as: IL49462A; BR7602510A; JPS51129879A; IL49462A0; GB1535256A; DK184476A; IT1058213B; FR2308697A1; DE2617539A1; AU1328176A; SE7604697L

Description

Inntak for sjøvann.

Oppfinnelsen angår et inntak for sjøvann for utstyr hvori sjøvann (eller i enkelte tilfeller brakkvann) utnyttes eller forbrukes og som inneholder marine organismer som kan forårsake tilsmussing.

Som eksempler på utstyr hvori sjøvann anvendes og som kan befinne seg på land eller på skip, er varmevekslere hvori sjøvann anvendes for avkjøling, elektrokjemiske celler for fremstilling av klor og/eller hypokloritt fra sjøvann for industrielle formål eller vannrensingsformål og avsaltingsapparater hvori sjøvann om-dannes til ferskvann. Slike marine organismer i sjøvann forårsaker tilsmussing ikke bare av selve utstyret, men også av ledninger, rør, kanaler og lignende deler hvori sjøvannet transporteres fra sin kilde til utstyret, og av inntakssiktene som anvendes for å hindre, sjøavfall, fisk og lignendé fra å komme inn i utstyret.

Som eksempler på marine organismer som kan forårsake tilsmussing, kan nevnes bakterieslam, alger, muslinger, andeskjell og lignende marine organismer.

Da tilsmussing kan nedsette brukseffektiviteten av slikt utstyr eller av og til endog gjøre disse uegnet for drift, har

det tidligere vært gjort forsøk på å minske eller hindre tilsmussing på grunn av marine organismer. Som eksempler på disse tidligere anstrengelser kan nevnes de utstyr og fremgangsmåter som er beskrevet i US patentskrifter nr. 3520790 , nr. 3458413

og nr. 3530051 som selv om de i forskjellig grad er effektive, fremdeles er beheftet med ulemper som begrenser deres bruksområde.

Det skal spesielt nevnes at i US patentskrift nr. 3520790 hvori bruk av kobberioner utvasket fra kobberanoder anbragt i sjøvannvarmevekslere eller -ledninger for å hindre vedheftning og groing av marine organismer, er beskrevet, tas det ikke forholds-regler for å hindre en tilsmussing av inntakssikten for sjøvannet, og en effektiv hindring av tilsmussing synes å kreve at kobber-anodene strekker seg i samme retning som ledningsoverflåtene.

I US patentskrift, nr. 3458413 hvori bruk av

elektroder i inntaksdelen for en sjøvannskanal (sjøvannskasse for skip) og bruk av en elektrolysestrøm på 0,06-1 ampere pr. m^ sjø-vann som strømmer gjennom kanalen pr. time, er beskrevet, anvendes det intet middel for å beskytte kanalen mot sjøavfall, og inntaket og kanalen opp til det sted hvor elektrodene befinner seg, vil være utsatt for tilsmussing av marine organismer.

I US patentskrift nr. 3530051 hvori er vist en kompleks sjø-vanninnløpsåpning som består av en inntaksledningssil som er omgitt av et antall elektrodeenheter med en sentral anode tett omgitt av

en rekke katodeskinner i hver elektrodeénhet, vil både invensterings-omkostningene og driftsomkostningene være høye på grunn av tapet av klor til sjøen som forårsakes av anordningen av elektrodeen-heténe i avstand fra sjøv.annsinntaksledningen. Dessuten vil en slik kompleks innløpsåpning være utsatt for beskadigelse av sjøavfall,

og den kan ikke drives med en katodestrømtetthet på under 3 ampére • pr. dm 2 dersom en tilstopping av den lille anode-katodeavstand

med mineralavsetninger skal kunne unngås.

Det tas derfor ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en anordning som hindrer eller hemmer tilsmussing av utstyr hvori sjøvann forbrukes eller anvendes (omfattende tilknyttede transport-kanaler for sjøvann), på grunn av marine organismer, idet denne anordning nedsetter til et minimum eller ikke er beheftet med de mangler som<*>tidligere anvendte anordninger er beheftet med.

Det tas nærmere bestemt ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe et sjøvannsinntak for et slikt utstyr og en hjelperør-ledning som gir en meget god beskyttelse mot tilsmussing på grunn av marine organismer, som har en' enkel form og konstruksjon og som likevel er robust, som siler ut sjøvannsavfall og vrakgods uten å bli tilsmusset av sjøvannsorganismer, som kan anvendes for et'vidt område av innstrømningshastigheter for sjøvannet uten å bli tilstoppet av mineralavsetninger, og som er effektivt under bruk.

Oppfinnelsen angår således et inntak for sjøvann for en anordning hvori vann fra sjøen anvendes og som inneholder marine organismer som er istand til å forårsake tilsmussing, og inntaket er særpreget ved at det omfatter (a) en ledning for transport av vannet til anordningen og som har et innløp neddykket i sjøen,,

(b) en metallisk, korros jonsmotstandsdyktig, elektroka.talytisk

aktiv anodesikt som dekker ledningsinnløpet, og (c) en katode anordnet i sjøen nær den anodiske sikt i en tilstrekkelig avstand

til å hindre at mineralavsetninger som ansamles på katoden, vil tilstoppe den anodiske sikt.

Når sjøvann tas inn gjennom inntaket, bringes en elektrisk strøm til å passere mellom den anodiske,sikt og katoden enten periodevis eller kontinuerlig for derved å danne klor ved den anodiske sikt som hindrer tilsmussing av inntaket, ledningen og utstyret som forbruker sjøvannet, på grunn av marine organismer..

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet under henvisning til tegningen, hvorav

Fig. 1 er et sidesnitt gjennom en utførelsesform av sjøvanns-inntaket ifølge oppfinnelsen, Fig. 2 er et sideriss delvis i snitt av en annen utførelses-form, og Fig. 3 er et perspektivisk sideriss av en ytterligere ut-førelsesform også delvis i snitt.

Det fremgår av figurene som viser tre forskjellige utførelses-former av sjøvannsinntaket ifølge oppfinnelsen og hvor de samme tall er anvendt for å betegne de. samme elementer, at inntaket består av en anodisk sikt 1 som er korrosjonsmotstandsdyktig overfor ' sjøvann og som har en overflate hvorav i det minste en del er elektrokatalytisk aktiv og som er festet til og dekker innløpsenden 2 av en ledning 3 hvori sjøvann transporteres til en anordning som

.forbruker sjøvann, og en katode 4 som er anordnet nær, men i av^stand fra den anodiske sikt 1 henimot sjøen i forhold til ledningens 3 innløpsende 2 i en slik avstand at en tilstopping av den anodiske sikt 1 på grunn av sjøvannsmineralavsetninger (som antas hoved^-sakelig å utgjøres av magnesium- og kalsiumhydroxyder) som ansamles på katoden 4, vil hindres. Den anodiske sikt 1 og katoden 4 til-føres elektrisk strøm fra en likestrømskraftkilde (ikke vist)

gjennom hhv. anodetråden 6 og katodetråden 7.

For det sjøvannsinntak som er vist på Fig. 1 hvor ledningen

3 er vist laget av metall, er den anodiske sikt festet til og elektrisk isolert fra ledningen 3 ved hjelp av en holdering 8 av et dielektrisk materiale, som gummi eller plast, mens en effektiv avstand mellom den anodiske sikt 1 og katoden 4 og som hindrer tilstopping, fås ved hjelp av en L-formet, isolerende ring 9 som er anordnet i og festet til det område av katoden 4 som befinner seg rtær ledningen 3. Ringen 9isolerer dessuten ledningen 3 elektrisk fra katoden 4. Når et sjøvannsinntak med denne utformning anvendes på et skip til sjøs, kan skipsskroget nær inntaket utgjøre katoden 4 .

I sjøvannsinntaket ifølge Fig. 2 hvor ledningen 3 er vist laget av et stivt, dielektrisk materiale, som PVC, glassfiberarmerte polyestere eller et lignende dielektrisk materiale, er katoden 4 festet til ledningen 3 i en avstand fra denne som effektivt vil hindre at mineralavsetninger på katoden 4 vil tilstoppe den anodiske sikt 1. På lignende måte er ledningen i sjøvannsinntaket ifølge Fig. 3 vist laget av et stivt, dielektrisk materiale, som en plast eller et lignende dielektrisk materiale. For denne utførelsesform holdes katoden 4 ved hjelp av støtteskinnen 12 under den anodiske sikt 2 og i en avstand fra denne som effektivt vil hindre en tilstopping, og støtteskinnen 12 er også laget av et stivt, dielektrisk materiale og er festet til ledningen 3.

Selv om oppfinnelsen er blitt forklart under henvisning til de på Fig..1, 2 og 3 viste' utførelsesf ormer, vil en fagmann forstå at oppfinnelsen ikke er begrenset til disse spesielle utformninger av inntaket eller til de for disse utførelsesformer anvendte elementer og materialer.

Således kan ledningen ha en hvilken som helst ønsket størrelse og geometrisk tverrsnittsform, og den kan være anordnet i en hvilken som helst ønsket, retning (når den er omsluttet) og kan være laget av et hvilket som helst materiale, som plast, et metall, betong eller et lignende materiale. De eneste begrensninger er at ledningen skal være motstandsdyktig overfor sjøvann og overfor elektro-lyseproduktene på den anodiske sikt, og at ledningen når den er elektrisk ledende, er isolert fra den anodiske sikt. Inntakene ifølg.e oppfinnelsen kan således anvendes i forbindelse med om-sluttede ledninger, som rørledninger, rør, kanaler og lignende,, eller i forbindelse med åpne ledninger, som trau eller renner,

eller til og med i forbindelse med renner dannet i jorden når store sjøvannsvolum er nødvendige.

Selv om en avkortet kjegleformig anodisk sikt er blitt vist, er på lignende måte den geometriske form til den anodiske sikt ikke av avgjørende betydning. Det er bare nødvendig at den har en geometrisk form som gir et tilstrekkelig areal for dannelse av en klormengde som gir denønskede hemning av tilsmussing på grunn av marine organismer. Den anodiske sikts fysikalske form er heller ikke av spesielt avgjørende betydning så lenge denne er slik at en åpenhet fås som er nødvendig for et i det vesentlige uhindret inntak av vann og for utsiling av uønsket sjøavfall og -dyr og så lenge den strukturmessig er sterk nok til å motstå de omgivende betingelser under bruk. Som eksempler på perforerte anoder som kan anvendes som den anodiske sikt, kan nevnes en trådduksikt, en trådnetting, en ekspandert platemetallduk, perforerte metallplater, stanggittere og lignende som anvedes alene, eller to eller flere av disse av den samme type eller av forskjellige typer anvendes sammen..

Det konstruksjonsmateriale som anvendes for den anodiske sikt er på lignende måte heller ikke av spesielt avgjørende betydning. Det er bare nødvendig at konstruksjonsmaterialet er elektrisk ledende, motstandsdyktig overfor korrosjon på grunn av sjøvann og elektrokatalytisk. Selv om en rekke materialer vil tilfredsstille disse krav, er de materialer spesielt effektive som er kjente som "dimensjonsstabile anoder" (DSA). En DSA omfatter grunnleggende et korrosjonsmotstandsdyktig substrat, som regel et ventilmetall (titan, tantal, niob eller zirkonium) eller en ventilmetallegering, med i' det minste en del av, men fortrinnsvis hele, sin overflate belagt med et elektrisk ledende elektrokatalytisk belegg bestående

av et metall fra platinagruppen (platina, ruthenium, palladium, rodium eller osmium), en metallegering fra platinagruppen, et

oxyd av et metall fra platinagruppen eller en blanding derav, eller en fast oppløsning av ett eller flere oxyder av metaller fra platinagruppen og ett eller flere oxyder av andre metaller. Spesielt foretrukne på grunn av deres lave pris, det elektrokjemiske utbytte og deres varighet er belegg av faste oppløsninger som i det vesentlige består av ett eller flere oxyder av et metall fra platinagruppen og ett eller flere oxyder av et ventilmetall, og spesielt belegg bestående av titandioxyd og rutheniumoxyd i et molforhold av 1,5:1-2,5:1. Blandingene og fremgangsmåtene for fremstilling av DSA med belegg av denne type er velkjente og er mer detaljert beskrevet i

US patentskrifter nr. 3632498, nr. 3711385, nr. 3840443 og

nr. 3853739. Belegg for DSA av denne foretrukne type som er e.nnu rimeligere og som har tilsvarende eller endog sterkt f.orbedrede bruksegenskaper og varighet, er belegg hvor opp til 60 mol% av oxydet av metallet fra platinagruppen er erstattet med koboltmeta-titanat, som beskrevet i US.patentskrift nr. 3778363, eller belegg omfattende titandioxyd og rutheniumoxyd i et molforhold av 1,5:1-2,5:1, hvori 30-50 mol% av rutheniumdioxydet er erstattet med tinndioxyd, som beskrevet i US patentskrift nr. 3776834. Når sjøvanns-inntaket skal anvendes i sjøvann med en temperatur av ca. 15°C eller derunder, er dét blitt iakttatt at belegg for DSA som beskrevet i US patentskrift nr. 3793164, hvori iridiumoxyd er det hovedsakelige eller eneste oxyd av et metall fra platinagruppen som anvendes, gir forbedret brukstid og derfor er foretrukne. En fast oppløsning av 70,40 vekt% SnC^, 7,53 vekt% antimonoxyd beregnet som Sb203, 20,76 vekt% Ir02og 7,31 vekt% Ti02foretrekkes for tiden som ét belegg for DSA for anvendelse i kaldt vann. Ved anvendelse av disse foretrukne belegg for den anodiske sikt kan strømutbytter på ca. 85% eller derover oppnås hva gjelder klor-dannélsen, hvorved energibehovet blir meget lavt.

Katoden i sjøvannsinntaket ifølge oppfinnelsen kan på den annen side være laget av et hvilket som helst elektrisk ledende metall eller en hvilken, som helst elektrisk ledende metallegering som fortrinnsvis er motstandsdyktig overfor korrosjon på grunn av sjøvann, som rustfritt stål eller legeringer' av nikkel, titan eller et lignende metall. Nikkellegeringen "Hastelloy C-276" har vist seg å være spesielt effektiv. For enkelte inntak kan imidlertid metaller eller métallegeringer som utsettes for korrosjon på grunn av sjøvann, anvendes for katoden, som f.eks. i et sjøvannsinntak på skip og med en utformning lignende den som er vist på Fig. 1, hvor skroget i nærheten av inntaket utgjør katoden og inntakets anodiske sikt er isolert fra skroget med et dielektrisk materiale, da den seksjon av skroget som anvendes som katode, vil få en katodisk korrosjonsbeskyttelse. Katoden kan generelt ha en hvilken som helst ønsket størrelse, utformning og fysikalsk form. Den kan således være massiv éller perforert, og den kari ha form av plater, stenger, sikter og lignende gjenstander. Hva gjelder størrelsen gis katoden av praktiske grunner fortrinnsvis en slik størrelse at det økte, og det antas at dette skyldes den brede elektriske lednings-bane som tilveiebringes av det store sjøvannsvolum som omgir katoden.

Hva gjelder utformningen av'inntaket kan anbringelsen av katoden ved siden av eller under den anodiske sikt minske denne avstand på grunn av den nedsatte tilbøyelighet for eventuelle ansamlede mineralavsetninger til å danne en bro over rommet mellom den anodiske sikt og katoden. En faktor som minsker denne avstand, er den type katodematerialer som anvendes. "Hastelloy C-276" og visse rustfrie stållegeringer synes å bevirke en mindre an-samling av mineralavsetninger.. Når alle disse innbyrdes avhengige parametre tas i betraktning, vil inntaket ideelt bli gitt en slik form og anvendt for å bevirke et minimalt spenningsbehov og unn-gåelse av mineralavsetninger som tilstopper inntakets anodiske sikt.

Sjøvannsinntaket tilføres vanligvis elektrisk strøm fra

en likestrømskraftkilde, som en akkumulator, likeretter eller generator, bare når sjøvann tas inn. Når imidlertid en katode som er utsatt for korrosjon anvendes, kan det av og til være ønskelig å tilføre elektrisk strøm til inntaket i en tilstrekkelig mengde til å gi katodisk beskyttelse av katoden selv når intet sjøvann tas inn. Når inntaket'anvendes, vil den anvendte elektrisitets-mengde (amperetimer) stå i forhold til den klormengde som skal utvikles ved den anodiske sikt og som på sin side vil variere med den sjøvannsmengde som' tas inn,, den mengde av tilsmussende marine organismer som er tilstede i sjøvannet, sjøvannets temperatur og den ønskede grad av hemming av tilsmussingen etc. Avhengig'av disse innbyrdes avhengige faktorer vil det vanligvis anvendes tilstrekkelig elektrisitet til at det vil utvikles minst 0,25 del og '

høyst 6 deler klor pr. million deler vann som strømmer inn i sjøvannsinntaket. Ved de foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen, dvs. hvor DSA anodiske sikter anvendes, kan 1 g klor utvikles ved tilførsel av ca. 0,85 amperetimer elektrisitet. For dé fleste anvendelser vil den foretrukne mengde klor for opp-nåelse av en tilstrekkelig beskyttelse mot tilsmussing vanligvis være innen det snevrere område av 1-4 ppm klor. Selv om disse klormengder vanligvis fås ved kontinuerlig å tilføre elektrisk strøm til sjøvannsinntaket når vann tas inn, vil det,forstås at det kan være tilfeller når en elektrolyse av sjøvannet i inntaket best kan utføres ved periodevis tilførsel av elektrisitet i

perioder som gir en gjennomsnittlig klormengde som i forhold til den innførte mengde vann har" de ovenfor beskrevne typiske verdier.

Selv om den ovenstående beskrivelse og det ovenstående eksempel for enkelhets og klarhets skyld gjelder klor som det middel som skal hindre tilsmussing, vil fagmannen forstå at kloret som dannes på den anodiske sikt, vil reagere med vann under dannelse av hypoklorsyre og/eller natriumhypokloritt som i virkelig-heten utgjør det virkelige middel som hindrer tilsmussing av marine organismer.

Det fremgår av tegningen og den ovenstående beskrivelse at sjøvannsinntaket ifølge oppfinnelsen byr på de følgende fordeler: en enkel og rimelig konstruksjon, robusthet, evne til å sile ut sjøavfall og sjøorganismer uten at det selv blir tilsmusset eller tilstoppet av vekst av marine organismer, en sterk beskyttelse mot tilsmussing på grunn av marine organismer av utstyr som forbruker sjøvann og av hjelpeledninger hvori sjøvann transporteres, anvendelse innen et vidt område for de hastigheter hvormed sjøvann innføres uten. at det blir tilstoppet av mineralavsetninger, et høyt strømutbytte og dermed lave driftsomkostninger og en lang brukstid med minimalt vedlikehold.

Claims

1. Sjøvannsinntak for en anordning hvori sjøvann anvendes som inneholder marine organismer og sjødyr som kan forårsake tilsmussing, karakterisert ved at det omfatter (a) en ledning for transport av vannet til anordningen og med et innløp neddykket i sjøen, (b) en metallisk, korrosjonsmotstandsdyktig, elektrokatalytisk aktiv anodisk sikt som dekker ledningsinnløpet, og (c) en katode anordnet i sjøen nær den anodiske sikt og i en avstand fra denne som er tilstrekkelig til å hindre at mineralavsetninger som ansamles på katoden, vil tilstoppe den anodiske sikt.

2. Sjøvannsinntak ifølge krav 1, karakterisert ved at katoden har en slik størrelse at katodestrømtettheten er ca. 3 A/dm 2når elektrisk strøm tilføres til inntaket.

3. Sjøvannsinntak ifølge krav 1 eller 2,. karakterisert ved at den anodiske sikt omfatter et elektrisk ledende substrat som er motstandsdyktig overfor korrosjon på grunn av sjøvann og som på i det minste en del av sin overflate er forsynt med et belegg som i det vesentlige består av et ventilmetalloxyd og et oxyd av et metall fra platinagruppen.

4. Sjøvannsinntak ifølge krav 3, karakterisert ved at substratet for den anodiske sikt omfatter et ventilmetall.

5. Sjøvannsinntak ifølge krav 3, karakterisert ved at belegget i det vesentlige består av titandioxyd og rutheniumdioxyd i et molforhold av 1,5:1-2,5:1.

6. Sjøvannsinntak ifølge krav 5, karakterisert ved at det anodiske substrat omfatter et ventilmetall.

7. Sjøvannsinntak ifølge krav 3, karakterisert ved at belegget i det vesentlige består av titandioxyd, rutheniumdioxyd og tinndioxyd, idet molforholdet Ti02 :Ru02 og Sn02 er 1,5:1-2,5:1 og tinndioxydet utgjør 35-50 moll av de kombinerte ruthenium- og tinndioxyder.

8- Sjøvannsinntak ifølge krav 7, karakterisert ved at substratet for den anodiske sikt omfatter et ventilmetall.

9. Sjøvannsinntak ifølge krav 3, karakterisert ved at belegget i det vesentolige består av et blandet oxyd-belegg av 30-90 vekt% SnC^, 1-10. vekt% antimonoxyd, b.eregnet som Sb2 0^ , 1-50 vekt% av minst et oxyd av et metall fira platinagruppen og 0,5-30 vekt% titandioxyd, idet molforholdet mellom tinndioxydet og antimonoxydet er 85:15-95:5.

10. Sjøvannsinntak ifølge krav 9, karakterisert ved at oxydet av et metall fra platinagruppen er iridiumoxyd og at substratet for den anodiske sikt omfatter et ventilmetall.