Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wodzianu chloru i urzadzenie do wytwarzania wodzianu chloru.Wodzian chloru o wzorze Cl2 • 8H20 jest znanym zwiazkiem, który moze powstawac zwody i chloru w niskich temperaturach. W temperaturze ponizej 9°C stanowi on krystaliczne cialo stale, a w przypadku zwiek¬ szenia temperatury powyzej tej wartosci ulega rozkladowi na wode i chlor.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 713 888 omówiono zastosowanie wodzianu jako zródla chloru dla reakcji rozladowywania baterii wysokoenergetycznej posiadajacej elektrody: metalowa i chlorowa, umieszczone w elektrolicie z wodnego roztworu chlorku metalu. W opisie tym podano równiez spo¬ sób wytwarzania wodzianu chloru polegajacy na doprowadzeniu do zetkniecia oziebionego gazowego chloru z wodnym roztworem chlorku cynku.Wodzian chloru oraz analogiczne wodziany chlorowców, takie jak wodzian bromu i wodzian jodu sa uzy¬ tecznymi zródlami chlorowców stosowanymi do ladowania wysokoenergetycznych akumulatorów wyposazo¬ nych w elektrody metalowe, elektrolity z halogenku metalu, elektrody chlorowcowe. Znana z opisu patentowego Stanów Zjedn. Ameryki nr 3 713 888 metoda uzyskuje sie wodzian chloru o odpowiedniej jakosci, metoda ta posiadajednak wady.Jedna z najwazniejszych wad omówionego wyzej sposobu stanowi to, ze stezenie roztworu chlorku cynku lub analogicznego roztworu chlorku metalu nie powinno przekraczac okreslonej wartosci, na przyklad stezenia % w przypadku chlorku cynku, w przeciwnym bowiem przypadku reakcja tworzenia wodzianu chlorowca nie przebiega zadawalajaco. Trudnosci nasuwa równiez odsaczanie wodzianu chlorowca od roztworu halogenku meta¬ lu oraz oddzielanie krysztalów wodzianu chlorowca od srodowiska filtracyjnego lub filtru. Sposób wedlug wynalazku pozwala uniknac powyzszych niedogodnosci dzieki temu, ze wodzian chloru nie jest wytwarzany w warunkach zetkniecia z roztworem chlorku, ani tez nie jest doprowadzany do takiego zetkniecia.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze wode przeprowadza sie w pare a nastepnie kontaktuje sie z gazowym chlorem. Powstajaca mieszanine ochladza sie na drodze wymiany ciepla do temeperatury dostatecz¬ nie niskiej do przeprowadzenia mieszaniny gazowej w staly wodzian chloru.2 90081 W korzystnych rozwiazaniach sposobu wedlug wynalazku wymiane ciepla prowadzi sie przy uzyciu prze¬ plywajacego przez chlodnice srodka chlodzacego o temperaturze -50 - +9°C.Wode i przynajmniej czesc gazowego chloru uzyskuje sie z wodnego roztworu chlorku metalu, na przyklad wodnego roztworu chlorku cynku, przy czym jako roztwór chlorku metalu korzystnie stosuje sie elektrolit wyplywajacy z wysokoenergetycznego akumulatora.Proporcje pary wodnej i gazowego chloru w mieszaninie stykajacej sie ze srodkiem chlodniczym utrzymuje sie w granicach 0,01 : I - 12 : I przy temperaturze srodka chlodzacego -30 - +9°C.Jako srodek chlodniczy stosowac mozna takie substancje, jak roztwory solanki, chlorowcowane weglowo¬ dory, amoniak i dwutlenek siarki, przy czym najkorzystniejsze sa roztwory solankowe i chlorowcowane weglowo¬ dory, a zwlaszcza fluorowane lub podstawione chlorem i fluorem nizsze weglowodory (takie jak Freony, Ucony, Genetrony). Temperatura przekazywana mieszaninie gazowego chloru i wody wnosi -50 +9°C, korzystnie -30 - +9°C, a najkorzystniej -10 +7°C. Przez uklad winna przeplywac dostateczna ilosc srodka chlodzacego w kierunku przeciwpradowym, badz tez w kierunku wspólpradowym, dla utrzymania zadanej niskiej temperatu¬ ry w miejscach zetkniecia sie mieszaniny chloru i pary wodnej z powierzchnia chlodzaca.Jezeli zródlem pary wodnej oraz czesci chloru jest elektrolit z akumulatora o duzej energii, to korzystnie stosuje sie elektrolit z chlorku cynku zawierajacy pewna ilosc rozpuszczonego lub rozproszonego chloru. Na ogól elektrolit zawiera 0,1 3 4 objetosci chloru i co najmniej 10, kotrzystnie powyzej I 5% chlorku cynku. Górna granice stezenia chlorku cynku stanowi wartosc okolo 50%, gdyz teoretyczna granice w temperaturze pokojowej dla ukladu chlorku cynku stanowi stezenie 48,5%.Gdy surowiec dla urzadzenia wytwarzajacego wodzian chloru uzyskiwany jest w procesie ladowania aku¬ mulatorów, z którym moga byc zwiazane wahania osiaganych ilosci chloru i elektrolitu, wartosc stosunku molo¬ wego pary wodnej i chloru utrzymuje sie korzystnie w granicach okolo 8:1 lub 8 : 1 —5 : 1. Mozna tego dokonac przez wmontowanie do urzadzenia aparatury zapewniajacej przeplyw chloru lub roztworu zawierajace¬ go chlor. Ilosc wytwarzanej pary wodnej zwieksza sie przez intensywniejsze ogrzewanie wody lub roztworu soli, droga zmniejszania cisnienia w ukladzie lub przez doprowadzanie pary wodnej, co moze byc rozwiazaniem najbardziej wlasciwym. Tegd rodzaju sposoby regulacji przeplywów przez wykorzystanie oddzialywan tempera¬ tury, cisnienia i zmian przeplywu sa dobrze znane. Oczywiscie calkowita ilosc doprowadzanego cliloru oraz wody odparowywanej w reaktorze korygowana jest tak, aby mozna uzyskac maksymalna efektywnosc i wydaj¬ nosc procesu. W takich przypadkach równoczesnie zwieksza sie lub zmniejsza ilosc doprowadzanego chloru i odparowywanej wody, poniewaz zazwyczaj jeden z tych parametrów ulega zmianom zaleznie od warunków roboczych, nie podlegajacych kontroli operatora nadzorujacego prace urzadzenia.Wode przeprowadza sie w pare albo wewnatrz urzadzenia, badz tez na zewnatrz. Dla wyeliminowania zbytecznego wyposazenia korzystne jest dokonywac te przemiane w urzadzeniu do wytwarzania wódziami chloru. Odparowywanie wody prowadzi sie przez ogrzewanie, obnizanie cisnienia, ogrzewania pod zmniejszonym cisnieniem lub przez stosowanie innych równowaznych zabiegów. Mozna na przyklad wtryskiwac kropelki wody lub roztworu wodnego do atmosfery chlorowej w celu odparowania wody, lub wtryskiwac swieza pare wodna, wytworzona z wody lub innych roztworów wodnych na zewnatrz urzadzenia, przy czym nalezy zapewnic taki rozdzial pary, aby ulegla ona dokladnemu wymieszaniu z chlorem przed zetknieciem z chlodnica. Mozna rów¬ niez stosowac bardzo silnie rozdrobnione strugi rozpylonej wody, uzyskiwane na przyklad w urzadzeniach do wytwarzania mgiel, lecz wada takiego rozwiazania jest to, ze kropelki ulegaja wtedy szybszemu wykropleniu i zamarzaja na powierzchni chlodzacej przed wytworzeniem wodzianu chloru. Stosowac mozna chlor osuszony lub zawierajacy wilgoc. Wytworzona para wodna zawiera niekiedy domieszke wody uniesionej w postaci bardzo silnie rozdrobnionych kropelek. Niezaleznie od fizycznej postaci reagentów, pewna czesc, a korzystnie wieksza czesc wody i chloru ma postac gazowa w momencie zblizenia do powierzchni chlodzacej. Równiez temperatura mieszaniny powinna byc mozliwie jak najnizsza dla zintensyfikowania reakcji powstawania wodzianu. Pare wodna wytwarza sie z roztworu o temperaturze nie wyzszej niz 80°C, korzystnie zawartej w granicach 15-60°C.Sposobem wedlug wynalazku korzystnie jest równiez doprowadzac wode i chlor, a odbierac wytwarzany wodzian chloru w sposób ciagly. W przypadku prowadzenia procesu w sposób ciagly, predkosc przeplywu cie¬ czy moze zawierac sie w granicach okolo 0,1 : 1 - 10 : 1 w stosunku do predkosci wody usuwanej, zaleznie od temperatury i rozrzutu uwarunkowanego geometria urzadzenia. Stosunek molowy chloru wtryskiwanego do chlo¬ ru pochlonietego wynosi okolo 1-2 : 1, korzystnie 1,1 : l, przy czym niepochloniety chlor zawraca sie do obiegu.W korzystnych przypadkach prowadzenia procesu w sposób ciagly, predkosci przeplywu oraz wytwarzanie pary wodnej reguluje sie tak, aby stosunek molowy pary wodnej do gazowego chloru wynosil korzystnie, 0,01 -12:1, nakorzystniej okolo 0,04 — 1 :1. Tam, gdzie jest to mozliwe proces wytwarzania wodzianu chloru90081 3 sposobem wedlug wynalazku prowadzi sie pod cisnieniem zblizonym do cisnienia atmosferycznego ± 0,2 atmo¬ sfery, lecz zadawalajace wyniki mozna uzyskac stosujac cisnienie tak niskie, jak 0,1 atmosfery. Mozna równiez stosowac cisnienia dochodzace do 9 atmosfer.Urzadzenie do wytwarzania wódzianu chloru sposobem wedlug wynalazku posiada ograniczona sciankami strefe reakcyjna, w której gazowy chlor kontaktuje sie z para wodna, zaopatrzona we wloty i wyloty reagentów, odparowywacze wody, oraz chlodnice na powierzchni której powstaje wodzian chloru.Korzystnie strefe reakcji stanowi pozioma rura zaopatrzona w oddzielne wloty i wyloty reagentów oraz w usytuowana ponad takimi wlotami i wylotami chlodnice o powierzchni korzystnie wykonanej z tytanu, skla¬ dajaca sie z rur lub rury, z których przynajmniej niektóre posiadaja zeberka.Wlot i wylot wody rozmieszczone sa w poblizu dna poziomej rury reakcyjnej, przy czym wylot wody znajduje sie dostatecznie wysoko dla utrzymania w rurze warstwy wody w stanie cieklym. W wodzie znajduja sie odparowywacze, kotrzystnie w postaci grzejników.W innym przykladzie wykonania urzadzenie sklada sie z pionowej rury reakcyjnej zaopatrzonej w roz¬ mieszczone pierscieniowo prowadniki wlotowe doprowadzajace odpowiednio pare wodna i gazowy chlor oraz w chlodnice w postaci umieszczonej centralnie rury wyposazonej w przynajmniej kilka poziomych, przewodza¬ cych cieplo zeberek.Przedmiot wynalazku jest wyjasniony na rysunku, na którym fig. I przedstawia czesciowy przekrój boczny rzutu pionowego urzadzenia do wytwarzania wodzianu chloru z chloru i wody lub roztworu wodnego, fig. 2 przedstawia czesciowy rzut pionowy rury wymiennika ciepla (rury oziebiajacej), na której moze byc wytwarza¬ ny wodzian chloru, uwidaczniajacy znajdujace sie na niej zebra podluzne, fig. 3 przedstawia przekrój wzdluz plaszczyzny 3 3 wedlug fig. 2, fig. 4 przedstawia powiekszenie czesci ukladu rurowego do doprowadzania chloru do strefy reakcyjnej urzadzenia zilustrowanego na fig. 1 i rozprowadzajacego chlor w tej strefie, pokazuja¬ ce zmiany wielkosci otworów w rurze w róznych miejscach strefy reakcyjnej, zas fig. 5 przedstawia czesciowy przekrój boczny urzadzenia do stosowania sposobu, w polozeniu pionowym, ilustrujacy pierscieniowy kierunek przeplywu reagentów oraz rozmieszczona centrycznic poziomo ozebrowana rure chlodzaca.Na fig. I reaktor lub strefa reakcyjna w postaci poziomej rury 11 wyznaczona jest przez cylindryczna sciane 13 oraz pokrywy 15 i 17 wyposazone w otwory do doprowadzania t/lub usuwania reagentów, produktu (-tów), wymiennik ciepla oraz odparowywacze. W korzystnej odmianie urzadzenia do stosowania sposobu, po¬ krywy sa dokladnie uszczelnione w celu zapewnienia gazoszczelnosci strefy reakcyjnej. Rura wlotowa 19 dopro¬ wadza wode 21 lub wodny roztwór soli, korzystnie roztwór soli metalu, takiej jak np. chlorek cynku z elektrolitu nic przedstawionego na rysunku akumulatora o duzej gestosci energii, do strefy reakcyjnej lub reaktora. Elektro¬ lit ten tworzy basen 23 o poziomie zwierciadla wyznaczonym wysokoscia polozenia rury wylotowej 25 lub ogranicznikiem unieszczonym w tej rurze lub w innym dowolnym miejscu strefy reakcyjnej. Tak wiec mozna w czesci reaktora w poblizu, wylotu zamontowac nie pokazany na rysunku przelew dla regulacji poziomu 23 zwierciadla cieczy 21. Jak przedstawiono na rysunku, rura wylotowa 25 do cieczy 21 moze nie byc gazoszczelna, lecz mozna to korygowac róznymi srodkami nie pokazanymi na rysunku, takimi jak na przyklad U-rurka, zagiecia przewodów rurowych i regulatory cisnienia.Elektrody 27 i 29 zanurzone w cieczy polaczone sa ze zródlem pradu elektrycznego, dzieki czemu mozna ogrzewac ciecz i przeprowadzac ja wstan gazowy. Zamiast elektrod tego rodzaju uzywac mozna grzejników, takich jak oporowe grzejniki elektryczne, wezownice z przeplywajaca przez nie para wodna lub goraca woda, a takze grzejniki z przeplywem pradu o wysokiej czestotliwosci i pradów indukcyjnych oraz ogrzewanie promie¬ niami podczerwonymi. Przydatne sa równiez inne metody doprowadzania pary wodnej jak na przyklad wytwa¬ rzanie pary wodnej na zewnatrz lub korzystniej ogrzewanie wodnego roztworu halogenku metalu. Ogólnie biorac predkosc odparowywania zawierajacej wode cieczy jest dostateczna, jezeli zapewnia dostarczenie 0,01 12 moli wody na 1 mol doprowadzanego chloru.Ponad zwierciadlem wody i grzejnikiem znajduje sie perforowana rura 31, z wlotem 31' i wylotem 31", poprzez która chlor wchodzi do strefy reakcyjnej. Chlor przechodzi z rury do strefy reakcyjnej przez szereg wykrfnanych w niej otworów o srednicy zwiekszajacej sie w miare zblizania sie do wylotu rury. Dzieki takiemu rozwiazaniu na calej dlugosci strefy reakcyjnej strumienie wyplywajacego z otworów w rurze chloru sa w przyblizeniu równe. Przez nachylenie osi otworów 33 w rurze 31 mozna nadawac strumieniom wyplywajacego gazu ruch wirowy lub styczny w stosunku do strefy reakcyjnej, co sprzyja mieszaniu sie gazu z para wodna wydobywajaca sie z basenu cieczy na spodzie strefy.Ponad wprowadzajacymi reagenty rurami i grzejnikami znajduja sie wymienniki ciepla, przedstawione na rysunku jako chlodnica 35 w postaci rury, na której wytwarza sie wodzian chloru. Wedlug schematu zilustrowa¬ nego na fig. 1, ciecz chlodzaca przemieszcza sie przez rure chlodnicy, w kierunku odwrotnym do kierunku4 90081 przeplywu chloru i wody przez pozioma rure reakcyjna. Powoduje to, ze najnizsza temperatura panuje tam, gdzie stezenie chloru i wody moga wykazywac tendencje do zmniejszania; i sprzyja wytwarzaniu wodzianu chloru w pozapradowym koncu urzadzenia, gdzie bez takiego rozwiazania mozna byloby liczyc sie z niewielka wydaj¬ noscia procesu. W przypadku zilustrowanym przykladowo na rysunku rura chlodzaca nie ma zebrowania, lecz zebrowane rurki oraz inne rurki o konstrukcjach ulatwiajacych wymiane ciepla i utrzymwanie wytworzonego wodzianu chloru na powierzchni. Wedlug schematu zilustrowanego na fig. I przewód chloru przechodzi przez cala pozioma strefe reakcyjna lecz w wielu przypadkach moze byc korzystne, aby chlor wchodzil do strefy z jednej strony i w razie nie calkowitego zuzycia opuszczal ja drugim koncem, bez stosowania rury siegajacej do obu konców.Surowiec zasilajacy korzystnie doprowadza sie do urzadzenia zilustrowanego na fig. I z akumulatora o wy¬ sokiej gestosci energii, o elektrodzie wykonanej z cynku lub innego metalu, elektrolitu z wodnego roztworu chlorku cynku lub chlorku innego metalu i elektrodzie chlorowej. Korzystnie jest doprowadzac chlor w postaci gazu przez rure 31. Gaz ten nic powinien w czasie ladowania stykac sie z elektrolitem wyplywajacym z akumula¬ tora. Elektrolit pozbawiony jonów chlorkowych i jonów cynkowych doprowadzany jest zamiast wody i przenosi w sobie niewielka ilosc rozpuszczonego lub rozproszonego gazowego chloru, który usuwa sie z elektrolitu przez ogrzewanie lub droga obnizania cisnienia, niekiedy z dodatkowym wykorzystaniem efektów mechanicznych, na przyklad mieszania, przepuszczania przez przepone lub sorpcji. Wydzielony chlor miesza sie z doprowadzonym chlorem, który wydziela sie na anodzie i kontaktuje z para wodna oraz wezownica chlodzaca tworzac wodzian chloru. Zamiast doprowadzac reagenty bezposrednio z akumulatora o wysokiej gestosci energii mozna je okreso¬ wo przechowywac w stanic wyodrebnionym lub obrabiac innymi sposobami przed doprowadzeniem do urzadze¬ nia wytwarzajacego wodzian.Przy pobieraniu surowca zasilajacego z akumulatora wysokosprawnego, korzystnie jest, aby urzadzenie dostarczalo wodzian chloru lub chlor i wode uzyskane z wodzianu z powrotem do akumulatora. Tak wiec utrzymuje sie bilans chloru i wody w taki sposób, aby wytworzyc warunki sprzyjajace zachowaniu zadanego stezenia elektrolitu z chlorku cynku. Usuniecie wody w celu wytworzenia wodzianu chloru powoduje zwieksze¬ nie stezenia chlorku cynku w roztworze, lecz wz uwagi na zubozenie roztworu w czasie ladowania chlorek c^nku nie wytraca sie, nawet wtedy jezeli roztwór doprowadzany do ogniwa w czasie ladowania byl stezony. Podobnie, w czasie rozladowywaniu akumulatora woda uwolniona z wodzianu zapewnia zadane rozcienczanie, zapobiegajac wytracaniu ZnCI2.Dla podtrzymania wlasciwej cyrkulacji gazów w urzadzeniu do wytwarzania wodzianu mozna stosowac róznego rodzaju znane urzadzenia, które nie sa zilustrowane na rysunkach, takie jak wentylatory, dmuchawy, cyrkulatory, deflektory, prowadnice, przeloty kierunkowane itd.Fig. 2 przedstawia odmiane chlodnicy przedstawionej na fig. I. Na rurze chlodnicy 35, przez która prze¬ plywa czynnik chlodzacy 39 znajduje sie duza ilosc zeberek 37. Zeberka te polepszaja wymiane ciepla, umozli¬ wiajac ciagla prace urzadzenia w dluzszych okresach czasu, z doprowadzaniem wody i chloru, usuwaniem nad¬ miaru tych produktów oraz w razie potrzeby zawracaniem ich do obiegu. W przykladowych rozwiazaniach rur zilustrowanych na fig. I 3, nie zawieraja one zadnych urzadzen do ciaglego usuwania nagromadzonego wodzianu chlorowca z chlodnicy, to tez pozadane jest prowadzic proces wciagu mozliwie najdluzszych okresów czasu w celu ograniczenia okresowego demontazu urzadzenia i usuwania krysztalów wodzianu chloru.W wielu dostepnych w handlu konstrukcjach tego urzadzenia przewidziane jest wyposazenie do okresowego strzasania krysztalów z rury chlodnicy 35 na ruchome tasmy lub inne przenosniki, umozliwiajace usuwanie krysztalów wodzianu chloru, które zapobiegaja stykaniu sie ich z wykroplona woda lub wodnym roztworem soli.W przeciwnym przypadku musialyby byc oddzielane przez filtracje lub winny sposób. Tak wiec, urzadzenie przedstawione na fig. 2 i 3, dzieki wyposazeniu w wystajace zebra, posiada wieksza powierzchnie, która ulatwia utrzymanie unieruchomionego wodzianu i zapobiega przypadkowemu opadaniu go do wody, lub roztworu soli.Material konstrukcyjny chlodnicy musi oczywiscie charakteryzowac sie dostatecznie duza przewodnoscia ciepl¬ na dla szybkiego odprowadzenia ciepla z chloru i wody w celu wytworzenia wodzianu, a ponadto musi byc odporny na korodujace dzialanie reagentów. Korzystnymi przewodnikami ciepla sa metale, sposród których najlepsze wlasciwosci ma tytan. Z powodzeniem mozna stosowac w tym celu równiez szklo, tantal i stopy odpor¬ ne na dzialanie chloru w obecnosci wody. Na skutek wysokiej ceny tytanu mozna niekiedy wytwarzac rure chlodnicza z miedzi lub innego metalu o zadanej przewodnosci cieplnej, platerowanej zewnetrznie tytanem lub podobnym pokryciem przewodzacym cieplo i odpornym na dzialanie chloru. Niekiedy uzywac mozna odpo¬ wiednie tworzywa sztuczne, lecz sa one czesto mniej korzystne od odpornych na korozje metali, wskutek niskiej przewodnosci cieplnej..90081 5 Zamiast rur o konstrukcji przedstawionej na rysunkach mozna uzywac inne równowazne urzadzenia do wymiany ciepla, w ja przez rury. Mozna równiez uzywac mieszane konstrukcje plaszczowo-rurowe, a takze kilka lub wicie rur dla zapewnienia elektów chlodniczych. Urzadzenia te moga byc równiez wyposazone w liczne wloty wody lub roztworu wodnego oraz chloru, dla zapewnienia zetkniecia mieszaniny gazowego chloru i wody z dostatecznie zimna powierzchnia w celu utworzenia wodzianu chloru.Na fig. 4 pokazane sa otwory 41 o malej srednicy, otwory 33 o sredniej wielkosci srednicy oraz duze otwory 43 w doprowadzajacej chlor rurze 31. Zamiast wprowadzac chlor do przedstawionej przykladowo na rysunku rury o róznorodnych wymiarach otworów, wzrastajacych w kierunku zgodnym z kierunkiem przeplywu, zadowalajaco równomierny rozklad chloru w strefie reakcyjnej, mozna równiez uzyskac stosujac otwory o w przyblizeniu jednakowych wymiarach, rozmieszczone w ten sposób, ze w pozapradowej czesci rury znajduje sie wieksza ich ilosc. W niektórych przypadkach, gdy obieg reagentów jest zadawalajacy, a ilosci doprowadzanego' chloru I wody sa zbilansowane i prowadza do wytworzenia Ich mieszaniny w proporcji molowej M20 : Cl2 równej 0,01 12: I, stosowanie specjalnego dystrybutora, takiego jak rura 31, nie jest konieczne lecz chlor mozna doprowadzac jednym koncem, a jakikolwiek jego nadmiar odprowadzac drugim koncem reaktora. W takich przypadkach moze byc korzystne stosowanie przegród lub zorientowanych przepustów wejsciowych, które za¬ pewniaja dobre zmieszanie chloru i pary wodnej.Fig. 5 przedstawia reaktor 45 do wytwarzania wodzianu chloru, wyposazony w pionowa rure reakcyjna 11 korzystnie wyznaczona przez cylindryczna sciane 13, zamkniecie górne 17 oraz dolny kolpak lub zanikniecie 15.Dolne zamkniecie ma wewnetrzna sciane pierscieniowa 53 rozdzielajaca je na wewnetrzne i zewnetrzne sekcje wlotowe 55 i 57 doprowadzajace odpowiednio pare wodna i gazowy chlor. Gazowy chlor, który moze zawierac wilgoc, doprowadzany jest przewodem 59, a pare wodna doprowadza sie do pierscieniowej czesci zewnetrznej 55 przez rure 61. Wloty 59 i 61 moga byc skierowane w taki sposób, aby spowodowac dobre zmieszanie obu gazów i móc nadawac im ruch wirowy, w celu doprowadzania ich do wielokrotnego zetkniecia sie z chlodnica 35 w postaci rury posiadajacej zamocowane poziome zebra pierscieniowe 65. Nicptzereagowane gazy usuwa sie przez wylot 67. Równiez tutaj, podobnie jak «w przypadku zebrowanej chlodnicy zilustrowanej na fig. 2 zebra polepsza¬ ja wymiane ciepla i spelniajac role plaszcza nosnego dla wodzianu chloru umozliwiaja prowadzenie procesu systemem ciaglym w dluzszych okresach czasu, przed przerwa niezbedna dla usuniecia produktu. Jakkolwiek zebra spelniaja korzystna role, to wodzian chloru wykazuje tendencje do silnego przylegania do powierzchni chlodzacej pod warunkiem, ze temperatura czynnika chlodzacego nic przekracza 9PC, dzieki czemu urzadzenie moze nie posiadac zeber. W razie potrzeby zebra moga otaczac spiralnymi zwojami rure wymiennika ciepla, albo moga byc dzielone na odcinki o pewnych dlugosciach fub zmiennym kierunku dla zagwarantowania dokladnego kontaktu chloru i pary wodnej ze srodkiem chlodniczym. Chlor moze byc równiez doprowadzany do zewnetrz¬ nej czesci reaktora, a para do czesci wewnetrznej, badz tez obydwa reagenty moga byc wprowadzane do tej samej sekcji, dzieki czemu mozna wyeliminowac pierscieniowa sciane rozdzielajaca 53.Mechaniczne urzadzenia do automatycznego usuwania wytworzonego wodzianu chloru z chlodnicy nie sa przedstawione na rysunku, lecz wiele urzadzen tego rodzaju, strzasajacych lub szczotkujacycli powierzchnie, na których powstaje wodzian chloru i zapewniajacych zebranie oraz transport produktu z reaktora, jest dostepnych w handlu. W przypadku zilustrowanym przykladowo na fig. 5, koncówke urzadzenia mozna usuwac, a nastepnie odejmowac odcinek rurowy, eksponujac chlodnice do której przywarl wodzian chlorowca. Wtedy latwo jest usuwac krysztaly z powierzchni wezownicy chlodzacej droga strzasania, zeskrobywania lub zdejmowania szczot¬ kami do odbieralnika. W sciane reaktora mozna wbudowac szklana plytke przeziernikowa, celem umozliwienia wizualnej obserwacji nagromadzania sie wodzianu na powierzchni chlodnicy.Do wykonania sposobu wedlug wynalazku mozna równiez stosowac urzadzenia alternatywne w stosunku do przedstawionego na fig. 1. Urzadzenie takie nie posiada rury wlotowej 31. Para wodna moze byc wytwarzana droga odparowywania wodnego roztworu 21, wzglednie moze byc wytwarzana na zewnatrz i wprowadzana do urzadzenia przewodem wlotowym dla chloru 19. Mozna tego dokonywac przez wprowadzanie wody w postaci cieczy przez przewód 19 w temperaturze zblizonej do jej temperatury wrzenia lub nie nizszej niz o40°C od temperatury wrzenia. Dla roztworu chlorku cynku o stezeniu 35% wagowych preznosc pary nasyconej w tempe¬ raturze 100°C wynosi okolo 655 mm Hg. W urzadzeniu przedstawionym na fig. 1 mozna prowadzic proces w sposób ciagly lub okresowy.Czesci urzadzenia do stosowania sposobu, od których wymaga sie dobrego przewodnictwa ciepla, jak na przyklad rura chlodnicy, korzystnie wykonuje sie z tytanu lub innego materialu przewodzacego cieplo i odpor¬ nego na dzialanie chloru. Czesci urzadzejiia, nie wymagajace dobrej wymiany ciepla, na przyklad plaszcze, rury wlotowe i wylotowe oraz dystrybutor chloru i pokrywy koncówkowe, moga byc wykonane z innych materialów odpornych na dzialanie chloru, na przyklad z chlorowanego polichlorku winylu, policzterofluoroetylenu oraz zywic akrylo-nitrylobutadienosty renowyeh.6 90081 W porównaniu ze znanymi sposobami wytwarzania wodzianu chloru sposób wedlug wynalazku wykazuje szereg zalet. Stosowanie sposobu wedlug wynalazku prowadzi, zwlaszcza w przypadku stosowania jako zródla wody elektrolitu stanowiacego wodny roztwór chlorku cynku lub chlorku innego metalu mogacego takze dostar¬ czac czesc chloru, do oszczednosci aparaturowych oraz wyeliminowania niektórych etapów procesu. Ponadto, poniewaz para wodna nie styka sie z roztworem chlorku metalu w czasie powstawania wodzianu chloru, unika sie procesu odsaczania, a takze eliminuje potrzebe zachowywania górnej dopuszczalnej granicy stezenia elektrolitu, co ma miejsce w przypadku obnizenia temperatury elektrolitu zlozonego z roztworu chlorku cynku i przepusz¬ czania przezen chloru. W czasie oziebiania gazu stykajacego sie zjuz zestalonym wodzianem chloru wyk ropienie pewnej ilosci pary wodnej prowadzi do powstania cienkiej warstewki wody na powierzchni wodzianu chloru, stwarzajac odnowiona powierzchnie, na której przebiega adsorpcja idealnie rozmieszczonego chloru i dalszy proces powstawania wodzianu. Dzieki temu zwiekszona zostaje predkosc reakcji. Urzadzenie do stosowania sposobu wedlug wynalazku jest ponadto mniej skomplikowane od znanych urzadzen i wymaga mniejszej ilosci etapów roboczych, od liczby niezbednej w przypadku wytwarzania wodzianu chloru znanym sposobem polegaja¬ cym na reakcji chloru i zimnej wody.Sposób wedlug wynalazku ilustruja nastepujace przyklady. Czesci oznaczaja czesci wagowe, a wartosci temperatury wyrazone sa w °C, o ile nie zaznaczono inaczej.Przy k l a d 1. W urzadzeniu przedstawionym na fig. I, w którym wszystkie czesci wykonane sa z mate¬ rialów odpornych na dzialanie chloru, na przyklad policzterofluoroetylenu i szkla za wyjatkiem rury chlodnicy i elektrod, które wykonane sa z tytanu, wytwarza sie wodzian chloru z doprowadzanego gazowego chloru, wytwarzanego przy ladowaniu akumulatora o wysokiej gestosci energii, typu „cynk chlorek cynku chlor" HTijn tHj(^#|atliiM_rlilzfltfTf*B^ T *^^^"^g" okolo 15% roztworu chlorku cynku i zawierajacego okolo 2 objetosci gazowipg chloru na I objetosc elektrolitu. Gaz wprowadza sie rura 31; osie otworów sa zorientowane w taki sposób, aby spowodowac wirowe mieszanie sie skladników, a predkosc doprowadzania chloru i predkosc odpa¬ rowywania wody reguluje sie tak aby stosunek molowy pary wodnej i chloru w gazie znajdujacym sie w reaktorze zawarty byl w granicach okolo 0,16 : I. Temperatura doprowadzanej solanki chlodniczej wynosi okolo -6°C, a temperatura elektrolitu utrzymywana jest w granicach 40 42°C. Chlor pochodzacy z doprowadzanego gazu oraz elektrolitu pochlaniany jest na powierzchni wezownicy chlodniczej przez wykroplona na niej wode i w re¬ zultacie na powierzchni wymieniajacej cieplo powstaja zielonkawo-zólte, stale krysztaly. Analiza potwierdza fakt, ze produkt ten sklada sie w przewazajacej mierze z wodzianu chloru o wzorze Cl2 • 8H20, zawierajacego niewielka domieszke wody.Jezeli warunki robocze zmieni sie w laki sposób, ze temperatura roztworu chlorku cynku wynosi 70°C, a temperatura czynnika chlodniczego wynosi -7,5°C, to predkosc powstawania wodzianu chloru ulega znaczne¬ mu zwiekszeniu, to znaczy okolo dwukrotnie.Urzadzenie pracuje przy ciaglym przeplywie chloru i wody w wodnym roztworze soli. Jezeli przeplyw chloru zwiekszy sie do wartosci przewyzszajacej o 20% przeplyw poczatkowy, to predkosc wytwarzania pary wodnej zwieksza sie odpowiednio droga wzrostu napiecia na grzejniku, utrzymujac w ten sposób wartosc stosun¬ ku molowego H20 : Cl2 zblizona do okolo 0,5 : I.Taki sam proces prowadzony bez uzycia dystrybutora chloru rury 31 prowadzi równiez do wytwarzania wodzianu. Predkosc wytwarzania jest w tym przypadku mniejsza, produkt zawiera nieco krysztalów lodu, lecz jest na ogól mozliwy do przyjecia. Równiez w przypadku uzycia wody zamiast chlorku cynku, sposób wedlug wynalazku daje zadawalajace wyniki. W wariancie realizacji sposobu wedlug wynalazku w charakterze czynnika ogrzewczego doprowadza sie pare wodna, przy czym niekiedy stosuje sie do tego celu surowa pare wodna mokra lub sucha tak, ze wode stykajaca sie z chlorem na powierzchni chlodzacej mozna wprowadzac do urzadzenia w postaci gazowej. Jezeli zebrowana rura zastapiona jest wezownica lub wiazka 4 rur, to efektywnosc reakcji wytwarzania wodzianu wzrasta i na kazdej rurze zebrowanej moze byc odlozone prawie dwukrotnie wiecej wodzianu do momentu wylaczenia aparatury^ w celu wydobycia wytworzonego produktu.Niezaleznie od uzytej odmiany urzadzenia i sposobu wedlug wynalazku, jezeli doprowadzana ciecza jest zubozony roztwór wodny elektrolitu z chlorku cynku, wytwarzany wodzian chloru stanowi zródlo chloru i jest zawracany do akumulatora w czasie rozladowywania. Akumulator, w którym stosuje sie chlor i z którego uzys- kige^gk^tektrolil stosowany w sposobie wedlug wynalazku jako material wyjsciowy opisany jest w opisie paten¬ towym Stanów Zjednoczonych Ameryki, nr 3 713 888.Przyklad II. Stosuje sie urzadzenie przedstawione na fig. 5. Wszystkie czesci tego urzadzenia wyko¬ nane sa ze stali nierdzewnej, wylozone teflonem z wyjatkiem chlodnicy, która stanowi rura miedziana platerowa¬ na tytanem i wyposazona w zeberka tytanowe. Stosowanym czynnikiem chlodniczym jest dwuchlorodwufluoro- metan, którego temperatura utrzymuje sie na poziomie okolo 0°C. Pare wodna wtryskuje sie polozonym90081 7 najbardziej na zewnatrz przewodem wlotowym, a gazowy chlor przez drugi przewód. Temperature pary wodnej utrzymuje sie na poziomie 100°C, a temperature chloru na poziomie 15°C. Obydwa te skladniki doprowadzane sa pod cisnieniem zblizonym do atmosferycznego zwiekszonym o wielkosc dostateczna dla zapewnienia zada¬ nych predkosci przeplywu. Osie przewodów wlotowych zorientowane sa w taki sposób, aby nadawac zmiesza¬ nym gazom ruch wirowy lub burzliwy i doprowadzac je do zetkniecia z rura chlodnicza na calej dlugosci reaktora. Predkosc przeplywu pary wodnej i chloru regulowana jest za pomoca zaworów zewnetrznych i/lub odpowiednich mechanizmów przeplywowych, nie pokazanych na schemacie, tak aby wartosci stosunku molo¬ wego wody do chloru byly utrzymywane w granicach 8:1 0,5 : I.Po kilkugodzinnej pracy przerywa sie przeplyw strumieni reagentów i odbiór nieprzereagowanej ich czesci.Urzadzenie demontuje sie przez usuniecie pokrywy górnej i czlonu sciany cylindrycznej, a nastepnie zeskrobuje wodzian do chlodzonego zbiornika zasobnikowego. Analiza chemiczna potwierdza, ze wytworzonym produktem jest wodzian chloru o wzorze Cl2 " 8H20.Wyzej opisanym sposobem przeprowadzono badanie zaleznosci miedzy preznoscia pary i wartoscia stosun¬ ku molowego, dla okreslenia optymalnej predkosci reakcji wytwarzania wodzianu chloru. Wyniki zestawione sa w tablicy. Wyniki te swiadcza, ze jezeli wartosc stosunku molowego wody do chloru przewyzsza znacznie 8 : 1, lecz nie jest wieksza niz na przyklad 12 : l, to strumien czynnika chlodzacego moze byc niewystarczajacy dla regulacji procesu powstawania wodzianu, co odgrywa wielka ' 'e przy pracy akumulatora. Dane zawarte w tabli¬ cy swiadcza, ze korzystna wartosc stosunku mologwego zblizona jest do okolo 0,5 : I.Tablica I Cisnienie pary w urzadzeniu 668 mm 230 mm 150 mm 97 mm 58 mm | 32 mm Stosunek molowy H20/Cl2 8:1 0,44 : I 0,245 : 1 0,165:1 0,084 : 1 0,044 : 1 Temperafura czynnika chlodniczego wewnatrz rury chlodniczej Niemozliwa do utrzymywania 6°C -6°C -6°C -6°C -6°C Predkosc pochlaniania chloru moli/m /godz Bardzo wysoka 27 ,5 ,7 7,6 4,9 Podane schematy oraz przyklady ilustruja wynalazek, nic ograniczajac jego zakresu. PL