SE435836B - Electrolyscell med kompenserade magnetfeltkomponenter - Google Patents

Description

7901184-7 Det kan här nämnas att nitrobensaldehyder har blivit fram- ställda genom talrika synteser och genom ett stort antal patent- erade framställningsmetoder (Org. Synth. Coll. vol. II, 441 and references within, och Org. Synth. Coll. vol. III, 641 and refer- ences within, och Org. Synth. vol. 46, 81 (1966) and references within). f Nästan alla dessa processer består av två eller flera syn- tetiska steg, varvid en stor mängd lösningsmedel används, och i många fall får man en oxidationsprocess genom att använda metall- joner eller andra intermediater, med resultatet av en stor mängd *biprodukter.

Dessa biprodukter kan orsaka allvarliga avfallsproblem. I en värld där kemiska föroreningar är ett akut problem skulle en fab- rikationsmetod där föroreningar är minimal, vara av stort värde.

Ytterligare kan nämnas att det rapporterade totala utbytet i den bästa av dessa processer sällan överstiger 50 Z.

Föreliggande uppfinning skiljer sig från de föregående metod- erna därigenom att: 1. Högt totalutbyte av aldehyd upp till 85 Z. 2. Är en enkel en~stegs syntes., 3. Sparar användning av lösningsmedel och således den höga utbytes- volymen, vilket sparar utrymme och energi.- 4. Användandet av relativt kostnadsbesparande reagenser. 5. Både tekniskt och kommersielt kan man få en återanvändning (recycling) av biprodukterna RSR'och HBr, vilka på ett enkelt sätt kan oxideras till reagenserna R§R'och Br2.' O 6. Reaktionstiden för syntesen är mycket kort.

Såsom tidigare nämnts är föreliggande uppfinning en förbättrad version av Kornblums aldehydsyntes, vari alkylhalider och alkyltosy- Later omvandlas till aldehyder genom oxidation med dimetylsulfoxid ( DMSÛ 3- Medan Kornblum använde DMSO både som oxidationsmedel och i stora kvantiteter som lösningsmedel, så har i föreliggande process DMSO använts i minimal mängd och endast i oxidationssyfte. På så sätt har kostnaderna reducerats för att göra denna PFOCGSS aftfak“ tiv för kommersiell exploatering. 79065511 ' 6 tillstånd styras genom lämpligt val av strömfördelningen i den när- liggande och mera avlägsna omgivningen av ugnarna. Man har t.ex. lyckats att göra 210 kA-ugnar symmetriska respektive ge dessa lämp- liga dimensioner ur såväl magnetisk som strömtäthetsmässig synpunkt.

Då dock för fältfördelningen icke endast närfältinverkan, utan även fjärrfältinverkan från angränsande ugnsrader måste tagas hänsyn till, är det problematiskt att i en elektrolysugn kompensera fjärr- fältet i tillräcklig utsträckning.

I Erzmetall, 27/10, (1974), 464, anges att vid extremt väl symmetre- rade elektrolysugnar måste i efterhand asymmetrier inbyggas för att förhindra variationer i avskilt,aluminium, Detta uppnås genom att de katodiska aluminiumskenorna separeras vid ett visst ställe utan att Ugmflma göres strömlösa. Separationen sker så att med avseende på tväraxeln på ugnen bortleder icke längre lika många katodbalkar sin ström efter båda sidorna på ugnens längdsida.

Detta tidigare kända sätt visas i fig. 2, där likströmmen ledes till en ugn 30 via katodbalkar 17 och katodiska strömskenor 31 till den icke visade traversen för följande celler. En strömskena 31 är avskild vid 32, varigenom i den katodiska anslutningen med avsikten asymmetri införes med avseende på tväraxeln 33. Magnetiskt åstad- kommes genom separationen ett uppâtriktat tilläggsfält, varigenom de magnetiskt betingade strömningarna i den flytande metallen sålun- da kunde undanröjas.

Den tyska publiceringsskriften 26 53 643 beskriver kompensation av magnetiska fält, genom att ändarna på katodbalkarna på minst en längdsida av de tvärställda elektrolysugnarna i olika antal är för- bundna med de till anoderna på följande ugn ledande skenorna. Detta har med avseende på ett magnetiskt tilläggsfält samma inverkan som separation av skenan.

I båda fallen är det ofördelaktigt att tilläggsfältet, som skall alstras, minskas för de i den elektriska radkopplingen följande ugnarna. Ändamålet med denna uppfinning är att åstadkomma en elektrolyscell för framställning av aluminium, där den magnetiska inskärningen ge- nom angränsande ugnsrader kan sänkas eller undanröjas, utan att ett 790655lr-6 4 pålagt tilläggsfält utövar ogynnsam inverkan på de i raden följan- de ugnarna.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen genom en elektrolyscell för framställning av aluminium medelst smältflusselektrolys, från _vars längdsidor den från katodbalkarna utkommande elektriska ström- men medelst minst fyra samlingsskenor asymmetriskt ledes till anod- balken för nästa ugn, varvid cellen kännetecknas av att katodiska samlingsskenor, som bortför strömmen i motsatt riktning, för den ena ugnslängdsidan är anordnade på olika avstånd D, d från ugnens längd- axel, och samlingsskenorna för den andra ugnslängdsidan är anordna- de på olika avstånd D', d' från ugnens längdaxel, varvid skenorna med de längre avstânden D, D' respektive skenorna med de kortare avstânden d, d' är diametralt motliggande, och förflyttningarna D-d respektive D'-d' för samlingsskenorna är anbringade allt efter läget 3 för angränsande ugnsrad på sådant sätt att i elektrolyscellen bil- das ett magnetiskt tilläggsfält, som kan fastställas enligt kända räknemetoder inom elektrotekniken, vilket fält är motsatt riktat mot den magnetiska inskärningen genom angränsande ugnsrad.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen är förflyttning- arna av samlingsskenorna på samma ugnslängdsida så stor, att det genom dessa förflyttningar alstrade magnetiska tilläggsfälltet är lika stort, som det motsatt riktade, från angränsande ugnsrad in- É skurna magnetfältet.

Lämpligen är såväl de diametralt mot varandra liggande längre av- stânden för samlingsskenorna från ugnslängdaxeln sinsemellan lika stora som även de motsvarande kortare avstânden. Detta är dock ic- ä ke helt nödvändigt, utan alla variationer är möjliga: - de längre avstânden och de kortare avstânden är olika - de längre avstânden är lika och de kortare avstânden är olika och - de längre avstânden är olika och de kortare avstânden är lika.

Den enligt uppfinningen alstrade asymmetrin kan tack vare de dia- metralt motliggande längre och kortare avstânden alstras genom att varje samlingsskena förbindes med lika många, dvs hälften av katod- balkändarna på en ugnslängdsida. Enligt en annan utföringsform kan dock diametralt motliggande katodiska samlingsskenor omfatta lika många, av hälften av det totala antalet pâ en ngnslängdsida avvi- 'vanessa-s kande katodbalkändar.

Uppfinningen belyses närmare med hänvisning till ritningarna, som visar snitt genom ugnsrader i form av horisontalsnitt genom tre elektrolysceller, där fig. 3 visar tre tvärställda ugnar, varvid varje katodskena är förbunden med fem katodbalkändar, dvs vardera med en fjärdedel, och fig. 4 visar tre tvärställda ugnar, såsom i fig. 3, varvid dock två diametralt motliggande katodskenor är för- bundna med sex katodbalkändar, och de båda andra diametralt motlig- gande katodskenorna är förbundna med fyra katodbalkändar.

De i rad anordnade, tvärställda ugnarna 34 är alla konstruerade på samma sätt. Vid katodbalkarna 17 är anslutna samlingsskenorna 35-38, varvid skenan 35 uppvisar ett avstånd av D från längdaxeln 39, ske- nan 36 uppvisar ett avstånd d, skenan 37 ett avstånd D' och skenan 38 uppvisar ett avstånd d' från längdaxeln 39. Dessa katodskenor 35-38 är förbundna med anodbalk 41 på följande ugn i samma ugnsrad.

Läget för angränsande ugnsrad är antytt med 42. Denna alstrar i ug- narna 34 en magnetisk inskärning, som är riktad nedifrán och uppåt.

Om den angränsande ugnsraden låg på den motsatta sidan, skulle en vertikal, uppifrån och nedåt riktad magnetisk inskärning alstras.

Katodskena 35 uppvisar ett avstånd från ugnslängdaxeln 39, som är D-d större än motsvarande avstånd för katodskena 36. Likaså har strömskena 37 ett avstånd från ugnslängdaxeln, som är D'-d' större än motsvarande avstånd för strömskena 38. I föreliggande fall är D-D' och d-d'.

I stället för en enda strömskena kan 35 omfatta en serie av paral- lella strömskenor, vilket även är fallet för 36, 37 och/eller 38.

Enligt kända lagar inom elektrotekniken kan man fastställa, att de med avseende på ugnslängdaxeln motliggande katodskenorna 35 och 36 respektive 37 och 38 alstrar ett vertikalt magnetfält, som är rik- tat uppifrån och nedåt, vilket icke upphäves genom motsvarande ka- todskenor hos den i raden föregående ugnen, då dessa skenor varde- ra har ett större avstånd till längdaxeln för ugnen än skenorna för samma ugn.

Om man betraktar varje ugnsfjärdedel för sig, understödjer förflytt- ningen av katodskenorna mot ugnen eller från ugnen vardera den öns- 7906554 -6 kade magnetiska effekten i föregående och följande ugn i raden.

Exempel I detta exempel beräknas den vertikala magnetiska inskärningen från en angränsande ugnsrad och inverkan av förflyttningen enligt uppfin- ningen av katodskenorna 35-38.

-För en strömstyrka I = 160 kA och ett ugnsradavstånd av 36 m kan en- ligt formeln genom insättning av värdena fastställas en magnetisk inskärning av Hz = 7,1 A/cm Två ugnslängdaxlar 39 uppvisar ett avstånd av 700 cm. Katodskenorna 35 och 37 uppvisar i detta fall samma avstånd till längdaxeln för den tillhörande ugnen av 400 cm. Även de närmare vid ugnen anordna- de skenorna 36 och 38 uppvisar i detta fall samma avstånd till längd- axeln för den tillhörande ugnen av 270 cm. Sålunda alstras t.ex. på ugnslängdaxeln 39 vid ugnarnas smala sida en vertikal, nedåtriktad magnetisk fältstyrka Hz, som kan beräknas på följande sätt: _ 1 _'___ _ ___ _ _ Hz - K ñ + Too 400 430 ) - K.O,ÛÛ22264 - 7,1 A/CIII.

K, vilket har dimensionen ampëre (A), kan för en ugn av 160 kA strömstyrka enligt kända regler inom elektrotekniken för en pa längden begränsad ledare fastställas till 3185.

Med skenanordningen enligt detta exempel kan sålunda en magnetisk inskärning från angränsande ugnsrad av 7,1 A/cm fullständigt kompen- Särås .

Claims (4)

vanessa-s Patentkrav

1. Elektrolyscell för framställning av aluminium me- delst smältflusselektrolys, från vars längdsidor den från katfflíbalkarna utkommande elektriska strömmen medelst minst fyra samlingsskenor asymmetriskt ledes till anodbalken för nästa ugn, k ä n n e t e c k n a d av att katodiska sam- lingsskenor (55, 56.5), som 'bortför strömmen i motsatt rikt- ning, för den ena ugnslängdsidan är anordnade på olika av- stånd (D, d) från ugnens längdaxel (59), och samlingsskenorna (57, 58) för den andra ugnslängdsidan är anordnade på olika avstånd (D', d) från ugnens längdaxel (59), varvid skenorna (55, 57) med de längre avstånden (D, D') respektive skenor- na (56, 58) med de kortare avstånden (d, d') är diametralt motliggande, och förflyttningarna D-d respektive D'- d' för samlingsskenorna är anbringade allt efter läget för an- gränsande ugnsrad.@2) på sådant sätt att i elektrolyscellan bildas ett magnetiskt tilläggsfält, som kan fastställas en- ligt kända räknemetoder inom elektrotekniken, vilket fält är motsatt riktat mot den magnetiska inskärningen genom an- gränsande ugnsrad.

2. Elektrolyscell enligt krav 1, k ä n n e t e c k- n a d av att förflyttningarna D-d respektive D'-d' för sam- lingsskenorna (55- 58), har en sådan storlek att tilläggs- fältet och den motsatt riktade insikärningen genom angränsan- de ugnsrad (42) är lika stora. i 5. Elektrolyscell enligt krav 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a d av att de diametralt motliggande avstànden

3. ID och D' och/eller d och d' för de katodiska samlingsskenor- na (55 och 57) och/eller (56 och 58) från ugnens längdaxel (59) är lika stora.

4. Elektrolyscell enligt något av krav 1 - 5, kqä n n e t e_c k n a d av att de katodiska samlingsske- norna (55, 58), som bortför den elektriska strömmen i mot- ' satta riktningar, rå åtminstone en ugnslängdsida är förbundna med Samma antal, ~efi-fiärfiedelr av, ändarna på katedbalkarna.