PL17106B1 - Sposób i urzadzenie do prowadzenia procesów elektrolitycznych, zwlaszcza procesów majacych na celu wytwarzanie latwo rozkladajacych sie produktów, np. kwasu nadsiarkowego lub jego soli. - Google Patents

Description

Cel wynalazku niniejszego polega na u- mozliwieniu prowadzenia procesów elektro¬ litycznych, zwlaszcza procesów majacych na celu wytwarzanie latwo rozkladajacych sie produktów koncowych, np. kwasu nad¬ siarkowego i nadsiarczanów przy danej ge¬ stosci pradu.Istota sposobu polega na tern, ze elek¬ trolit (np. anolit), przy prowadzeniu elek¬ trolizy w komórkach, których przestrzen anodowa oddzielona jest od przestrzeni ka¬ todowej przepona, polaczona lub przyblizo¬ na do elektrody, na której wytwarza sie produkt koncowy (w przypadku danym do anody), przepuszcza sie cienka warstwe z duza szybkoscia przez komórke, gdy tym¬ czasem roztwór wyjsciowy po drugiej stro¬ nie przepony porusza sie wolno przez ko¬ mórke, jako chlodzony 'slup cieczy, najko¬ rzystniej w przeciwpradzie. Rozkladajacy sie elektrolit mozna przy tern poddac na dlugiej drodze przeplywu ustawicznemu dzialaniu pradu elektrycznego, przyczem badz przepuszcza sie go cienka warstwa w obiegu kolowym przez jedna komore elek¬ trolityczna, badz tez przez kilka polaczo¬ nych w szereg komór. Wielka szybkosc przeplywu elektrolitu wspóldziala z chlo¬ dzeniem przepony zapomoca wolno poru¬ szajacego sie roztworu wyjsciowego, co za-patiega Stikodlwemu gromadzeniu sie cie- * .pilaL W ten spospb mozna w tych procesach elektrolitycznych otrzymywac w nader krótkim przebiegu pracy stezone produkty reakcji z dobra wydajnoscia .Przy wytwarzaniu dwutlenku wodoru przez rozklad hydrolityczny wytworzonego elektrolitycznie kwasu nadsiarkowego lub nadsiarczanów i destylacji roztworu warun¬ ki wydajnosci wymagaja mozliwie czestego ponownego stosowania roztworów kwasu lub soli, pozostalych po odpedzeniu dwu¬ tlenku wodoru. To nawracanie owych roz¬ tworów do elektrolizy odbywa sie wedlug sposobu niniejszego, bardzo korzystnie w ten sposób, ze anolit, opuszczajacy proces elektrolizy, jako produkt koncowy po hy- drolitycznym rozkladzie i oddestylowaniu wody utlenionej, wprowadza sie najpierw w charakterze katolitu do procesu elektro¬ litycznego, zanim zasili sie nim anolit swiezy.Urzadzenie do wykonywania sposobu wedlug Wynalazku, posiada te istotna oeche znamienna, ze przestrzen anodowa, ograni¬ czona przepona od przestrzeni katodowej posiada postac kanalu bardzo waskiego w kierunku linji pradu, przyczem dziurkowa¬ na anoda miesci sie wpoblizu przepony lub tez dotyka jej. Szerokosc kanalu wynosi 3 mm lub jeszcze mniej. Srodkowa komore, ograniczona przepona, mozna z korzyscia wypelnic prawie calkowicie zanurzonem cia¬ lem o prawie tej samej postaci, umieszczo- nem w ten sposób, iz powstaje spólsrodko¬ wa waska przestrzen dla przeplywu anoli- tu. Wedlug korzystnej postaci wykonania, w walcowej komorze przeponowej osadza sie walcowe cialo, przez które przechodzi rura, doprowadzajaca anolit w taki sposób, ze laczy sie ona z waska przestrzenia pier¬ scieniowa, pomiedzy cialem a przepona.Na zalaczonym rysunku przedstawiono przyklady wykonania urzadzenia, przyczem fig. 1 uwidocznia komórke zprzodu, fig. 2— przekrój pionowy wzdluz linji A—A na fig. 1, fig. 3 — kaskadowo rozmieszczone komórki, polaczone w szereg, fig. 4, 5 i 6— szczególy komory anodowej.Zbiornik zewnetrzny 1 wykonany jest z materjalu odpornego na dzialanie elektro¬ litu lub wylozony odpowiednim materja- lem, np. olowiem, stopem olowiu lub masa zywiczna. W górnym koncu naczynia lub wpoblizu tegoz znajduje sie przelew 2. Na rysunku zbiornik posiada kwadratowy prze¬ krój poprzeczny, który jednak moze byc kolowy albo owalny. Posrodku zbiornika umieszczona jest walcowa przepona 3 z cienkiego porowatego materjalu, zamknieta u dolu i wykonana, np., z niepolewanej porcelany, gliny, gurocelu lub ze sztucznej zywicy. Przestrzen pomiedzy przepona ta i scianka zbiornika stanowi komore katodo¬ wa, zawierajaca olowiana wezownice 14, która sluzy za katode. Komórka przeponor wa 3 posiada wpoblizu swego górnego kon¬ ca i nieco powyzej zewnetrznego zbiornika 1 przelew 4. W komórce tej miesci sie wy¬ pelniajace prawie calkowicie jej przekrój pionowy naczynie szklane 5, odpowiednio obciazone czynnikiem cieklym. Przez dno naczynia 5 przechodzi szklana rura 6, któ¬ ra w miejscu 7 laczy sie z przestrzenia ano¬ dowa. Wpoblizu konca górnego naczynia 5 znajduje sie przelew 13, przechodzacy po¬ nad krawedzia przepony 3. Srednica na¬ czynia 5 dobrana jest w ten sposób, ze po¬ miedzy niem i przepona, pozostaje waski odstep 8 (okolo 3 mm), który stanowi ko¬ more anodowa. Naczynie 5 spoczywa na plycie 21 (fig. 5), zaopatrzonej w odpo¬ wiedni wykrój.Anoda, umieszczona w komorze 8, wy¬ konana z odpornego i posiadajacego poza¬ dane wlasnosci elektrolityczne metalu, np. platyny, moze byc wykonana w rozmaity sposób. Najkorzystniej postepuje sie jed¬ nak jak nastepuje.Na szklane naczynie 5 nasuniety jest olowiany pierscien 9 z doprowadzajacym prad przewodnikiem 10. Pierscien ten spo- — 2czywa na obraczce 11 naczynia. Na obwo¬ dzie pierscienia 9 przymocowane sa platy¬ nowe paski 12 takiej dlugosci, ze siegaja dostatecznie gleboko w komore anodowa.Przez zmiane dlugosci tych pasków oraz ich liczby mozna regulowac powierzchnie ano¬ dy. Okazalo sie, ze do celu tego mozna sto¬ sowac bardzo cienkie paski platyny, wzmac¬ niane w sposób znany, przez przymocowa¬ nie ich do pasków innego metalu, nie nagry¬ zanego przy elektrolizie, zapomoca przyni- itowania, spawania, lutowania lub zaciska¬ nia. Np., pasek amodowy z tantalu oraz z platyny daje (fig. 6), pnzy elektrolitycznem wytwarzaniu kwasu nadsiarkowego wyniki zadawalajace, aczkolwiek tantal styka sie z elektrolitem. Paski przytwierdza sie do o- lowianego pierscienia 9 nitami lub srubkami albo przez przylutowanie. Na wszelki przy¬ padek olowiany pierscien 9, celem ochrony przed elektrolitycznem nagryzaniem, zaopa¬ truje sie w powloke z twardej gumy, cze¬ sciowo pokrywajaca równiez i paski ano¬ dowe.Stanowiaca katode wezownica olowiana 14, zaojpaitmzona w narzad do doprowadza¬ nia pradu 15, odgieta fest u dolu ku górze i przechodzi ponad krawedzia zbiornika 1 (fig. 1) w postaci kolanka 16, polaczonego kolnierzem 18 z kauczuku lub innego nie- przewodzacego tworzywa z rura doplywo¬ wa/7.Koniec górny wezowiiicy 14 w postaci kolanka 19 laczy sie ponad naczyniem 5 z rura 20, która dochodzi prawie do dna na¬ czynia 5. Rura 11 doprowadza wode chlo¬ dzaca do katody 14, z której wóda (w urza- dzniu przedstawiolnem) uchodzi przez ko¬ lanko 19 i rure 20 do naczynia 5, gdzie wznosi sie do góry i ostatecznie odplywa przelewem 13 (fig. 1). W ten sposób jedno¬ czesnie katolit chlodzi sie przez zerkniecie z wezoWnica 14, a anolit — przez zetknie¬ cie z zewnetrzna strona szklanego naczynia 5. Anolit mozna oczywiscie chlodzic spe¬ cjalnie doprowadzanym czynnikiem lub tez wcale go nie chlodzic; wode chlodzaca wy¬ puszcza sie z olowianej wezownicy 14.Podczas pracy urzadzenia anolit plynie przez srodkowa rure 6 na dno walcowej przepony, a nastepnie wznosi sie waska przestrzenia 8, stykajac sie z anoda, i osta¬ tecznie odplywa króccem 4. Katolit wyply¬ wa z przestrzeni katodowej przez prze¬ lew 2.Taka budowa komórek -umozliwia sto¬ sowanie przepon o bardzo malym wewnetrz¬ nym oporze. Przepona moze byc bardzo cienka, gdyz nie jest ona niczem obciazona, a tylko poddana cisnieniom, które sie wza¬ jemnie znosza. W ten sposób mozna uzy¬ skac spadek napiecia, sipowodowany przez przepone, wynoszacy ponizej 0,5 volta.Skoro komórki tego rodzaje laczy sie ze soba kaskadowo, wówczas mozna zastoso¬ wac dowolna ich ilosc, np. 20 sztuk, gdyz spadek napiecia od jednej komórki do dru¬ giej jest bardzo maly. Anolit doprowadza sie do rury 6 najwyzszej komórki (fig. 3), skad plynie on nastepnie przez przestrzen anodowa 8 i przelew 4 do rury 6 nastepnej komórki. Katolit doprowadza sie równiez do najwyzszej komórki; plynie on przez przelew 2 z jednej przestrzeni katodowej do drugiej.Celem zwiekszenia pojemnosci nalezy pare takich szeregów komórek .polaczyc ze soba elektrycznie równolegle. W tym przy¬ padku korzystnie jest umiescic pewna ilosc anodowych komór przeponowych we wspól¬ nej komorze katodowej i otoczyc katoda w ksztalcie wezownicy. Poszczególne systemy anodowe sa ae soba i z poprzednia komór¬ ka polaczone zapomoca przewodników, dzieki czemu powstaje polaczenie szerego- wo-równolegle. W takiem urzadzeniu ano¬ lit plynie z jednej jednostki anodowej do odpowiedniej jednostki anodowej nastepne¬ go zespolu, zas katolit z ogólnej komory katodowej do nastepnej.Przy wytwarzaniu kwasu nadsiarkowe¬ go lub nadsiarczanów przez elektrolityczne — 3 —utlenianie kwasu siarkowego nalezy dobrac powierzchnie anody w ten sposób, aby ano¬ dowa gestosc pradu wyhosila mniej niz 2, najkorzystniej okolo 0,6 — 0,8 amp/crn2.Skoro przestrzen anodowa posiada prze¬ cietna srednice okolo 5 cm, wysokosc 50 cm i szerokosc 0,2 — 0,3 cm, wówczas objetosc wynosi 0,18 — 0,23 1. Skoro sie przesyla 80—100 amp, wówczas uzyskane stezenie pradu wynosi okolo 300—550 amp na litr aiiolitu.Szybkosc przeplywu anolitu moze sie wahac w szerokich granicach. Stwierdzono, ze dla komórek o wyzej podanych wymda- rach najkorzystniejszy jest stosunek mniej wiecej 3,25 cm3 na amper i minute. Przy laczeniu 20 podobnych komórek, ogólna objetosc przestrzeni anodowych wynosi 3,6 — 4,6 litra. W tym przypadku elektro¬ lit jest poddany dzialaniu anody w ciagu 10 — 15 minut. Przy zasilaniu urzadzenia anolitem o ciezarze wlasciwym 1,285 po-1 zostaja w tych warunkach roztwory kwasu nadisftarkowego o stezeniu 25 —• 30% przy wyzyskaniu pradu powyzej 70%. PL

Claims (4)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób prowadzenia procesów elek¬ trolitycznych, zwlaszcza procesów maja¬ cych na celu wytwarzanie latwo rozklada¬ jacych sie produktów koncowych, np. kwa¬ su nadsiarkowego lub jego soli, zapomoca elektrolizy w komórkach typu znanego, w których przestrzenie elektrodowe rozdzie¬ lane sa przepona, polaczona lub umieszczo¬ na wpobllzu elektrody wytwarzajacej pro¬ dukt koncowy, znamienny tern, ze elektrolit, w którym wytwarza sie koncowy produkt elektrolizy, przepuszcza sie cienka warstwa z wielka szybkoscia przez komórke, gdy tymczasem roztwór wyjsciowy po drugiej stronie przepony porusza sie wolno w po¬ staci chlodzonego slupa cieczy przez komór¬ ke, najkorzystniej w przeciw^pradzie.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze anolit plynacy cienka warstwa podldaje sie na dlugiej drodze ustawicznemu dzialaniu pradu elektrycznego, przyczem przepuszcza sie go badz to w obiegu kolo¬ wym przez jedna komórke, badz tez, naj¬ korzystniej, bardzo szybko przez caly sze¬ reg komórek polaczonych szeregowo. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2 w zasto¬ sowaniu do wytwarzania kwasu nadsiarko¬ wego lub jego soli przez elektrolityczne u- tlenianie, celem otrzymywania dwutlenku wodom, znamienny tern, ze anolit, opuszcza¬ jacy proces elektrolityczny jako produkt koncowy, po hydrolitycznym rozkladzie i oddestylowaniu dwutlenku wodoru, wpro¬ wadza sie w charakterze kato-Htu zpowro- tem do elektrolizy, zanim zasili on swiezy anolit, 4. Urzadzenie elektrolityczne do wy¬ konywania sposobu wedlug zastrz. 1^3 z przestrzenia anodowa ograniczona przepo¬ na od strony katody, znamienne tern, ze przestrzen anodowa posiada, dzieki umie¬ szczeniu przepony wpoblizu anody lub ze¬ tkniecia sie z nia, postac waskiego (kamalu w kierunku przeplywu pradu. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, zna¬ mienne tern, ze w ograniczonej przepona srodkowej komorze (3) umieszczone jest cialo (5) wypelniajace prawie calkowicie pionowy przekrój tej komory o tym samym co i ona ksztalcie, wskutek czego miedzy czesciami temi powstaje waska przestrzen (8), przez która przeplywa anolirf. 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 4 i 5, zna¬ mienne tern, ze walcowe cialo f5)!, przez które przechodzi doprowadzajaca anolit rura (6), osadzone jest w ten sposób w walcowej komorze (3), Iz rura ta laczy sie z waska pierscieniowa przestrzenia (8) po¬ miedzy cialem walcowem (5) i przepona. 7. Postac wykonania urzadzenia we¬ dlug zastrz. 6, znamienna tern, ze dalo-(5) wspiera sie na plytce (21) z odpowiednim wykrojem. 8. Postac wykonania urzadzenia we- — 4 —dlug zastrz. 6, znamienna (tern, ze cialo f5j jest wewnatrz puste i wypelnione cieklym czynnikiem, sluzacym jednoczesnie do chlo¬ dzenia anolilu. 9. Urzadzenie wedlug zastrz, 4—8, znamienne tern, ze anoda, sklada sie w spo¬ sób znany z poszczególnych pasków (12), kitóre wisza na przewodzacym prad pier¬ scieniu (9) osadzonym na wydrazonem de- 10. Postac wykonania urzadzenia we¬ dlug zastrz. 9, znamienna tern, ze wyposa¬ zony w paski anodowe lub podobne pier¬ scien (9) zaopatrzony jest w powloke kau¬ czukowa, która równiez czesciowo pokrywa paski anody. 11. Urzadzenie wedlug zastrz. 4—10 z kartoda (14) w ksztalcie wezownicy otacza¬ jacej komore anodowa (3), znamienne tern, ze czynnik chlodzacy doplywa z wezowni^ cyf najkorzystniej przez siegajaca do dna wydrazonego ciala rure (20), do wnetrza tego ciala, gdzie wznosi sie on do przele¬ wu (13). 12. Urzadzenie wedlug zastrz. 1 — U, znamienne tern, ze kilka szeregów polaczo¬ nych kaskadowo komórek laczy sie ze soba równolegle. 13. Urzadzenie wedlug zastrz. 12, zna¬ mienne [tern, ze we wspólnej komorze kato¬ dowej umieszcza sie kilka przeponowych komór anodowych i otacza wspólna katode w postaci wezownicy, przyczem poszcze¬ gólne uklady anodowe laczy sie elektrycz¬ nie ze soba oraz z katoda komórki poprzed¬ niej, anolit przeplywa z jednej jedinostfti1 anodowej do odpowiedniej jednostki ano¬ dowej zespolu nastepnego, a katolit ze wspólnej komory ka/todowej do nastepnej. Osterreichische Chemische W erke Gesellschaft m. b. H. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik paientowy.Do opisu patentowego Nr 17106. Ark. I. Fig.1 r -A U «-•—4Do opisu patentowego Nr 17106. Ark. 2 Fig.2Do opisu patentowego Nr 17106. Ark.
3. 3.Do opiau patentowego Nr 1710& Ark.
4. 4. Fig.4 Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL