DK151903B - Anlaeg til genvinding af gasser, som dannes ved alkalimetalchlorid-elektrolyse - Google Patents

Description

DK 151903 B

Den foreliggende opfindelse angår et anlæg til genvinding af gasser, som dannes ved alkalimetalchlorid-elek-trolyse, af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Elektrolyse af en alkalisk saltsmelte med henblik på 5 dannelsen af alkalimetalchlorater fører til dannelsen af en gasblanding, der indeholder: - hydrogen dannet ved elektrolysecellernes katoder, - oxygen, chlor og eventuelt carbondioxyd, som er dannet under biomsætningerne ved et lavt Faraday-udbyt- 10 te.

Sammensætningen af denne gasblanding afhænger af den anvendte celletype, af arten af de anvendte elektroder og af driftsbetingelserne for elektrolysen.

I celler med grafitanoder, således som de hyppigt er 15 anvendt indtil fornylig, var blandingssammensætningen som følger: - H2 91 til 95% - 02 4 til 7% - Cl2 0,4 til 0,8¾ 20 - C02 0,4 til 1¾ og opsamlingen og behandlingen af denne gasstrøm frembød særligt sikkerhedsmæssige problemer på grund af sin brandbare og eksplosive natur, hvilket skyldtes det forholdsvis høje indhold af oxygen.

25 Den nu hyppigst anvendte løsning til transport og behandling af denne blanding med den ønskede grad af sikkerhed består i at fortynde blandingen i cellerne eller ved udgangen fra disse med en luftmængde, der var

DK 151903B

2 fastlagt således, at man opnåede et hydrogenindhold i blandingen elektrolysegas-luft, som var mindre end 4%, hvilket svarer til en fortynding af elektrolyse-gassen på mindst 25 gange.

5 Efter år 1970 er der udviklet en ny teknologi for cellerne, som anvender anoder af titan beklædt med et elektroaktivt lag, som tillader at opnå med nye driftsbetingelser et højere udbytte, end det der kunne opnås med celler med grafitanoder, samt en gasblanding med 10 sammensætningen: - H2 > 96% - 02 < 3,5¾ - Cl2 0,2 til 0,5¾ som således befinder sig uden for eksplosionsområdet.

15 Den gammelkendte løsning kan anvendes, men den fører til meget betydelige fortyndinger, hvilket nødvendiggør anvendelsen af meget kraftige ventilatorer, der medfører et ikke ubetydeligt energiforbrug. En anden betydelig ulempe ved fortyndingen består i den kendsger-20 ning, at indvindingen af hydrogen til endelig anvend else deraf som brændstof eller som råmateriale er praktisk taget umulig.

Den foreliggende opfindelse løser de sikkerhedsproblemer, der er knyttet til opsamlingen af elektrolysegassen, 25 og tillader stadig udnyttelsen af det hydrogen, der fremstilles under elektrolysen.

Det omhandlede anlæg er ejendommeligt ved det i den kendetegnende del af krav 1 anførte.

DK 151903 B

3

Tegningen illustrerer det omhandlede anlæg.

Elektrolysegassen strømmer ud af cellerne og An gennem rørføringerne 1, som er anbragt i den øvre del af cellerne, og den samles i et eller flere hovedrør 5 2, som fører den til en eller flere vaskekolonner 3 med henblik på bortfjernelse af chloren.

Cellerne som helhed holdes under tryk ved hjælp af en hydraulisk spærreanordning 4, som er anbragt i bunden af gasvaskekolonnerne. Trykket i denne spærreanordning, 10 som kan variere fra 98 til 1961 Pa afhængigt af anlæggene og af driftsbetingelserne, reguleres således, at cellerne holdes under et sådant tryk, at man undgår indtrængen af tilfældig lufty som kunne gøre gasblandingen eksplosiv, og således, at den opadstigende kraft 13 af det dannede hydrogen er tilstrækkelig stor til at overvinde tryktabene i kredsløbet, således at der ikke er behov for en ventilator til genvinding af gassen.

Når elektrolyseanlægget er i normal drift, sker der således en naturlig afgang af elektrolysegas, en sty-20 ret tilførsel af denne til vaskekolonnen 3, chlorvask, og man har til rådighed ved udgangen fra vaskesektionen ved 5 en hydrogen, som indeholder mindre end 3,3¾ oxygen, og som kan anvendes, som den er, eller den kan renses til eventuel senere anvendelse.

25 Anlægget omfatter iøvrigt sikkerhedsanordninger, som tillader opretholdelsen af anlæggets sikre tilstand under forstyrrelser, som består i afbrydelser af strømmen og i kørsel med reduceret strømtæthed.

Under sådanne tilfælde stiger oxygenindholdet i den 30 udviklede gasblanding, indtil denne kan blive eksplosiv.

DK 151903B

4 I tilfælde af afbrydelse af det elektriske kredsløb som følge af strømafbrydelse åbnes en automatisk ventil 6, som er koblet til strømkilden, hvilket tillader tilførsel til gasledningerne 2 fra cellerne og til 5 cellerne til An af nitrogen eller af en anden inertgas fra et lager 7 og en mellembeholder 8, som tillader regulering af strømningshastigheden for inertgassen. Cellerne og gasledningerne bliver på denne måde skyllet med inertgas, som indtager elektrolysegas-10 sens plads, idet man opretholder anlægget under tryk.

En variation af dette system består i, at man gennemfører en skylning i en forud fastlagt tidsperiode og standser denne automatisk ved udløbet af denne peri- i j ode.

15 Under drift med reduceret strømtæthed, f.eks. 1/10 af den nominelle strømtæthed, vil en ventilator 9 blæse luft ind i cellerne og i gasledningerne under anvendelse af en automatisk ventil 10, hvis drift er afhængig af funktionsintensiteten i cellerne. Lufthastig-20 heden er fastlagt ved den eller de anvendte ventilatorers karakteristiske egenskaber, og disse er fastlagte ved den fortynding, der er nødvendig for at opnå en ikke-eksplosiv gasblanding. Den til ventilatoren nødvendige effekt er begrænset eftersom denne anord-25 ning kun behøver at træde i funktion, under tilstande af lav strømintensitet, i hvilket tilfælde mængden af dannet gas er ganske lille.

Det nedenfor anførte eksempel illustrerer anlægget i-følge opfindelsen til genvinding af gas dannet under 30 elektrolyse af alkalimetalchlorater.

DK 151903B

5

EKSEMPEL

I et produktionsanlæg til elektrolytisk fremstilling af natriumchlorat, som fremstiller 1 ton/time chlorat, afgiver cellerne: 5 - 665 m^/h hydrogen 13,5 m /h oxygen 1,4 m /h chlor målt ved normaltilstanden for temperatur og tryk (0°C - 1 bar ).

10 Anlægget omfatter 50 elektrolyseceller A, som arbejder med en strømstyrke på 32.000 Ampere fordelt på 2 batterier å 25 celler. Over hvert batteri er anbragt en gasopsamler 2 med diameteren 150 mm, som opsamler gassen fra hver af cellerne i det tilsvarende batteri, 15 og som munder ud i en vaskekolonne 3. Den hydrauliske spærreanordning 4 i vaskeanordningen reguleres til en vandsøjle på 50 mm (490 Pascal), og gasarterne undslipper således frit fra cellerne, cirkulerer i de to opsamlere og strømmer igennem vasketårnene uden anvendelse af 20 ekstra drivkraft. Det i anlægget skabte tryk forbyder enhver indtrængen af tilfældig luft, og den transporterede gasblanding forbliver således inden for det ønskede sikkerhedsområde.

Hvis der sker en afbrydelse, åbnes ventilen 6, og ni-25 trogen tilføres til gasopsamlingssystemet med en has tighed, som reguleres gennem mellembeholderen 8 til 20 m^/h til hver af gasopsamlingsanordningerne, idet cellerne til stadighed holdes under tryk ved hjælp af den hydrauliske spærreanordning.

DK 151903 B ! 6 !

Dersom anlægget bringes til at fungere med reduceret strømstyrke, f.eks. med 1.000 Ampere, fører ventilatoren 9 en luftstrøm, der reguleres til 350 m/h, gennem ventilen 10 ind i hver af opsamlerne med et tryk, 5 der er ganske lidt højere end det, der findes i den hydrauliske spærreanordning.

Claims (2)

1. Anlæg til genvinding af gasser, som dannes ved al-kalimetalchlorid-elektrolyse til fremstilling af al-kalichlorat, hvor gassen har følgende sammensætning:

5 H2 > 96, OK 02 3,5¾ Cl2 0,2-0,5¾ kendetegnet ved vaskekolonner (3), som opviser en hydraulisk spærreanordning (4), samt endvide-10 re en automatisk sikkerhedsindretning for inertgas-, henholdsvis lufttilførsel i gasopsamlingsrør (2) og vaskekolonner (3), omfattende en med en ventilator (9) og en luftreguleringsventil (10) udstyret lufttilførselsledning og en tilførselsanordning for inertgas, 15 som udviser en kilde (7) for inertgas, en trykaflastningsindretning (8), såsom en mellembeholder eller en trykreduktionsventil, og en reguleringsventil (6) for inertgas, hvorved sikkerhedsindretningen er regulerbar afhængigt af strømkilden for og strømkilden i cel-20 lerne.

2. Anlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at trykdifferencen i den hydrauliske spærreanordning (4) er 98 til 1961 Pascal.