HUT62041A - Device for separating gas-liquid mixtures of electrolytic cells - Google Patents
Device for separating gas-liquid mixtures of electrolytic cells Download PDFInfo
- Publication number
- HUT62041A HUT62041A HU9200905A HU9200905A HUT62041A HU T62041 A HUT62041 A HU T62041A HU 9200905 A HU9200905 A HU 9200905A HU 9200905 A HU9200905 A HU 9200905A HU T62041 A HUT62041 A HU T62041A
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- gas
- rich phase
- liquid
- pipeline
- pipe
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 42
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 8
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 20
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 10
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 44
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 40
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 17
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 6
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000557 Nafion® Polymers 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 2
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 229920003935 Flemion® Polymers 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/02—Process control or regulation
- C25B15/023—Measuring, analysing or testing during electrolytic production
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/07—Common duct cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/70—Assemblies comprising two or more cells
- C25B9/73—Assemblies comprising two or more cells of the filter-press type
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
Description
Jelenleg az ipari elektrolízis területén forradalmi változások figyelhetők meg, ami főleg az ioncserélő polimer membránok kifejlesztésének és széleskörű elterjedésének köszönhető. Ilyen ioncserélő polimer membránok például a kereskedelemben NAFION (Du Pont de Nemours) vagy FLEMION 74720-5770/MJ
-2(Asahi Glass) néven ismertek. Ezeket az ioncserélő membránokat lap alakban készítik, akár nagyobb méretekben is, amelyeknél a maximális vastagság általában 0,2-0,5 mm közötti értékű. Gyakran alkalmaznak erősítő szövetet is ezekhez, így a membránok kopásállóbbak, és jobban bírják a hajlítgatást.
Annak következtében, hogy a membránok lapszerű alakban hozzáférhetőek, az elektrolízis cellákat laposabbalakúra kellett átalakítani, aminek következtében csökken a vastagság és a térfogat. Ennek az új kialakításnak azonban az is a következménye lett, hogy a membrános elektrolízis celláknál olyan problémák lépnek fel, hogy az elektrolit belső eloszlása nem eléggé egyenletes, másrészt nem kielégítő a folyadék-gáz keverék eltávolítása akkor, ha például az elektrolízis terméke gáznemű anyag, például klór-alkáli vagy víz elektrolízisénél.
A gáz-folyadék keverékek eltávolítása a katódos és anódos kamrákból egyaránt problematikus az ismert elektrolízis celláknál. A gyakorlati tapasztalatok azt mutatják, hogy mindkét típusú kamrában erős nyomásingadozások lépnek fel viszonylag rövid időintervallumokon belül, ami együttjár a ház kiömléseinek kedvezőtlen kialakításával, ez pedig végül is a membránok sérüléséhez vezet. Ezek a nemkívánatos nyomásingadozások azzal is járnak, hogy a cella tetején lévő kiömlővezetékbe belépő gáz-folyadék fázis alternáló jellegű mozgást végezhet. A nyomásingadozásokkal kapcsolatos kellemetlen jelenségek ugyan a membrános celláknál tipikus jelenségek, más cellatipusoknál is kimutathatók, azaz általánosan
-3minden olyan osztott cellánál, amelynél az anód és a katód a hozzátartozó kamrákkal együtt el van különítve egymástól, az ilyen ioncserélő membránok tehát porózus diafragmaként és hasonlóként vannak kialakítva.
A műszaki irodalom különböző törekvéseket ismertet a fenti probléma megoldására, és ezek a kísérletek lényegében a következő két megoldáshoz vezettek:
- ismert olyan megoldás, amelynél a gáz-folyadék fázist levezetőcsövön keresztül gyűjtik össze, amely elrendezhető magában a cellában (UHDE GmbH.), vagy a cellán kívül (CHLORINE Engineers), amint az ismertetésre kerül a Society of Chemical Industry
IV. számának Modern Chlor-Alkali Technlogy c. dolgozatában, ELSEVIER 1990. Az ilyen készülék lecsapódó, illetve leereszkedő film típusú áramlást hoz létre, mégpedig időben állandó folyadékáram mellett (a lecsapódó film befedi a csővezeték belső felületét), továbbá időben állandó gázáram jön létre (a középső körzetben, folyadéktól mentesen), és így kísérli meg kiküszöbölni a nyomásingadozásokat.
A fent említett készülék azonban csak kényszercirkuláltatással működő cellákhoz használható, azaz nem használható olyan cellákhoz, amelyek természetes cirkulációval működnek, ezt az előállított gáz idézi elő (gázzal történő emelés vagy lenyomás) . Ez a korlátozás nagy jelentőségű, hiszen
-4a természetes cirkulációval működő membrán cellák egyébként számos előnnyel rendelkeznek, így például azok recirkuláltatási kapacitása nagy, az elektrolit savassága (pH) könnyen ellenőrizhető, stb. Ez utóbbi előnyös tulajdonsága lehetővé teszi, hogy klór-alkáli elektrolízisnél pontosan beállítsák az oxigéntartalmat a képződő klórgázban.
- A megoldások másik csoportjánál a gáz és folyadék fázisok eltávolítása a cella belsejében elrendezett csővezetéken keresztül történik (lásd például a 4·839·012 számú USA-beli szabadalmi leírást). Ez a gyűjtőegység a cellával azonos hosszúságú, vízszintes csővezetéket foglal magában, amely a cella felső szélével párhuzamos, és ahhoz a lehető legközelebb van elrendezve. Ez a gyűjtőegység csatlakozócsonkhoz kapcsolódik, amelyen keresztül a gáz és folyadék fázisok eltávolíthatók. Ehhez megfelelő nyílásokkal van ellátva a legfelső alkotójáig. Ez a készülék mind a kényszercirkuláltatású, mind pedig a természetes cirkuláltatású cellákhoz használható.
- a tapasztalatok azonban azt mutatják, hogy az ilyen készülék hatékonysága csak részleges, mivel a maradék abszolút nyomáslökések 200-300 mm közötti vízoszlopnak felelnek meg. Ez pedig kedvezőtlen esetben akár 600 mm-es vízoszlopnak megfelelő nyomáslökéseket képes előidézni a membrán két felülete között, amivel nő a membrán meghibásodásának veszélye egyrészt a szélek menti hajtogatási helyeknél, másrészt nő a kopás a membránnak az elektródafelületekkel való érintkezése miatt.
A jelen találmánnyal célunk a fenti hiányosságok kiküszöbölése, azaz olyan tökéletesített szerkezet létrehozása elektrolízis cellák gáz-folyadék keverékének eltávolítására, amely lényegében kiküszöböli a nyomásingadozásokat, következésképpen számottevően megnöveli a membrán élettartamát a kopás és sérülésveszély kiküszöbölésével. Célunk továbbá a jelen találmánnyal az is, hogy a szerkezet az úgynevezett osztott cellás típusok mindegyikéhez alkalmazható legyen.
A kitűzött feladat megoldásához tehát olyan, a fentiekben ismertetett megoldásból indultunk ki, amelynél a cella gázképző kamrákra van osztva, ezek a fenékrészükön a kezelendő elektrolitét befogadó egységgel, a felső részükön viszont gáz- és elektroliteltávolító egységgel vannak ellátva.
Ezt a jelen találmány szerint azzal fejlesztettük tovább, hogy az elektrolízis cella minden kamrájában a gázés elektroliteltávolító egységnek egy-egy külön csővezetéke van a folyadékban gazdag fázis, illetve a gázban gazdag fázis eltávolítására. Továbbá, a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték egyik vége a kamra felső részével, a folya
-6dékban gazdag fázist eltávolító csővezeték csatlakozási helye fölötti résszel van kapcsolatban. A gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték másik vége viszont nyomás alatt van.
Célszerű az olyan kivitel, amelynél a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték másik vége a folyadékban gazdag fázist eltávolító csővezetékbe torkollik. De adott esetben a gázban gazdag fázis csővezetéke elrendezhető magában a folyadékban gazdag fázist eltávolító csővezetékben is. Célszerűen a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték nyomás alatti vége gázleválasztó folyadéktöltetétől kapja a nyomását.
A gázban gazdag fázis vezetéke tehát a cellába belép a folyadékban gazdag fázis vezetéke és a cella közötti csatlakozási hely fölött. A gázban gazdag fázis vezetékének a másik vége a folyadékban gazdag fázis vezetékébe torkollik. A csatlakozási hely megválasztása szempontjából lényeges, hogy a folyadékban gazdag fázis vezetékének a cstlakozási ponttól való távolsága a cella tétjéig olyan távközre kell lennie, amely többszöröse (legalább háromszorosa) a csatlakozás megfelelő átmérőjének.
A gázban gazdag fázis vezetékének a másik vége amint már fentebb említettük - elrendezhető a folyadékban gazdag fázis vezetékének belsejében is. Ezáltal a gázban gazdag fázissal töltött cella tetején megfelelő nyomást tarthatunk fenn, és a folyadékszint olyan magasságban stabilizálható, amelynél megakadályozható, hogy a folyadék bejusson a gázban gazdag fázis vezetékébe, és a gázban gazdag fá
-7zis így nem injektálódhat a folyadékban gazdag fázis vezetékébe. Ennek az a következménye, hogy a folyadékszint minimális értéke sosem csökkenhet a csatlakozási hely felső érintője alá (itt csatlakozási hely alatt a cella és a folyadékban gazdag fázis vezetéke közötti csatlakozási hely értendő) . A cellában lévő gázoszlop magassága nem lépheti túl a kritikus értéket néhány centiméternél nagyobb értékkel, hogy az ioncserélő membrán állandó nedvesítését biztosíthassuk, amit a gáznak a folyadéktól való szétválasztásakor keletkező permettel és folyadékhullámokkal érünk el. A fenti feltétel igen fontos a membrán szabályos és hosszú élettartamú működéséhez. Ellenkező esetben az könnyen meghibásodhatna a kiszáradás és a gázdiffúzió hatására.
A cella felső részében az említett nyomás különböző kivitelekkel biztosítható, így például folyadéktöltettel, szabályzószeleppel és egyéb alább ismertetésre kerülő módon.
A találmányt részletesebben a csatolt rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti megoldás néhány példaként! kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon:
- az 1. ábra a találmány szerinti szerkezettel fel- szerelt membrános elektrolízis cella mellső nézete;
a 2. ábra az 1. ábra szerinti megoldás részletét viszonylag nagyobb léptékben mutatja;
- a 3. ábra a 2. ábra szerinti kétpólusú elektroli- záló kád cellájának keresztmetszete;
a 4. ábra egypólusú elektrolizáló kádnak a 3. áb-
-8rához hasonló keresztmetszete;
- az 5., 6. és 7. ábrákon a találmány szerinti szerkezet további példaként! kiviteli alakjaival felszerelt cellák nézetei láthatók.
Az 1. ábrán feltüntetett módon a membrános elektrolizáló kád cellájának 1 vázszerkezete van, amely megfelelő tömítésekkel ellátva a teljes kerülete mentén vízzáró tömítést biztosít, így több egymáshoz csatlakoztatott cella egyesítve képezi az elektrolizáló kádat, úgynevezett szűrőnyomó elrendezésben. A cella 2 elektródával rendelkezik, amely perforált lapként van kialakítva, így például expandált vagy perforált lapból vagy ernyőként van kialakítva, amely adott esetben megfelelő elektrokatalikus bevonattal van ellátva.
Továbbá, a cellának 6 beömlése és kiömlő 3 csővezetéke van, ezek 7, illetve 5 karimákkal vannak ellátva a bevezető és kiömlő csővezetékekhez való csatlakoztatáshoz (ezeket külön nem ábrázoltuk).
A jelen találmány szerint a cellának a gázban gazdag termék eltávolítására 4 csővezetéke van, amelynek az egyik vége a cella felső részéhez, a másik vége pedig a folyadékban gazdag fázist eltávolító 3 csővezeték középső részébe torkollik.
A 2. ábrán részletesebben láthatók a cellában a 3 és csővezetékek elrendezése.
• · • ·
Α 3. ábrán látható, hogy a 2 elektródák mechanikusan vannak rögzítve, illetve adott esetben 8 nyúlványokhoz vannak hegesztve,amelyek a központi 9 testből kétoldalt kinyúlnak. Ezeknek rendeltetésük egyrészt a cella merevítése, másrészt a villamos áram vezetése és elosztása. A központi 9 test és a 8 nyúlványok számos más kivitele is lehetséges, amint azt például a 4. és 7. ábrákon feltüntettük.
A 2 elektródák felületén képződő gáz gáz-elektrolit keverék képződését eredményezi, amely a cellában felfelé kezd áramlani. A cella tetején ezt a keveréket szétválasztjuk gázban gazdag fázisra és folyadékban gazdag fázisra. A technika állása szerinti hagyományos megoldásoknál csupán a kiömlő 3 csővezetéket alkalmazták (lásd 3. ábra) a két fázis együttes eltávolításához, aminek következtében nyomásingadozások léptek fel, ezek pedig hátrányosan befolyásolták az ioncserélő 11 membrán élettartamát, amely a 3. ábra szerint is a 2 elektródával szomszédosán helyezkedik el.
A jelen találmány szerinti szerkezet alkalmazásával meglepő módon minimálisra csökkentjük a nyomásingadozásokat, ezáltal kiküszöböljük az ioncserélő 11 membrán élettartamát károsan befolyásoló körülményeket. Ennek a pozitív és igen fontos eredménynek a fluidmechanikai magyarázata elméletileg még nem teljesen tisztázott, azonban a kísérleti tapasztalataink a jelen találmány szerinti szerkezet említett előnyös hatásait egyértelműen bizonyították.
A 3. ábrán látható, hogy ha a folyadékfázis szintjét a 10 hivatkozási számmal jelölt, szaggatott vonal fölött
-10tartjuk, és a kiömlés fölött, de az 1 vázszerkezet felső széle alatt - ahol a 4 csővezeték elhelyezkedik -, akkor folyamatos közegeltávolítást erünk el. Különösen akkor, ha a gáznemű fázis helyezkedik el a cella felső részén a szaggatott 10 vonal és az 1 vázszerkezet között, akkor úgy juthat a gáz a kiömlő 4 csővezetékbe, hogy elhanyagolható mennyiségű folyadékot visz csak magával.
A folyadék fázis azonban még tartalmaz visszamaradó gázt, de ez a folyadék a 3 csővezetéken keresztül távozik.
A fenti üzemmód tehát gyökeresen különbözik a technika állását képviselő hagyományos megoldásoktól, amelyeknél egyetlen kiömlést alkalmaznak, és a gáznemű, valamint a folyékony fázisok ugyan elkülönülnek a cella felső részében, de csak felváltva távozhatnak a kiömlő csővezetéken keresztül.
A szaggatott 10 vonal és az 1 vázszerkezet felső széle közötti folyadékszint stabilizálása megköveteli a helyes egyensúlyt a 3 és 4 csővezetékek keresztmetszete és hossza között, mégpedig a cellakiömlés és a 3 és 4 csővezetékek csatlakozási pontja közötti körzetben. Ebben a körzetben ugyanis az a cél, hogy a cella felső részében fenntartsuk a nyomást, hiszen ezzel érjük el a folyadékban gazdag fázis eltávolítását. Másrészt, a cella felső részében fenntartandó nyomás minimális értéke sohasem csökkenhet a csővezetéken belüli teljes nyomásesés értéke alá, hiszen a folyadékban gazdag fázis eltávolítása levonódik abból a folyadékoszlopmagasságból, amely a szaggatott 10 vonal és az • ·
-111 vázszerkezet felső széle között mérhető.
A 4. ábrán két 4 csővezeték tükörképszerűen van elrendezve.
Az 5. és 6. ábrák a találmány szerinti szerkezet további kiviteli változatait szemléltetik, amelyeken azonban a folyadékban gazdag fázist eltávolító 3 csővezeték vízszintes helyzetű.
Az 5. ábra a részletén olyan változat látható, amelynél a gázban gazdag fázis 4 csővezetéke a folyadékban gazdag fázis 3 csővezetékhez úgy kapcsolódik, hogy a cellakiömléstől mért távköz lényegesen nagyobb, mint a függőleges kiömléssel rendelkező celláknál található távköz (lásd 1-4. ábrák). A gázban gazdag fázis 4 csővezetéke a folyadékban gazdag fázis 3 csővezetékébe itt más helyen torkollik, hiszen nem csak a 3 és 4 csővezetékek keresztmetszete és hossza kritikus követelmény a fentiekben részletezettek szerint, hanem a 3 és 4 vezetékeknek ki kell elégíteniük a cella belsejében fentebb részletezett folyadékszint-stabilizálás követelményét is.
Az 5. ábra b részletén, valamint a 6. ábra a részletén két nagyméretű cellás kiviteli alak látható. Ezeknél a gázban gazdag fázis számára több 4 csővezetékről gondoskodtunk, amelyek különbözőképpen csatlakoztathatók a folyadékban gazdag fázis 3 csővezetékéhez. Az 5. ábra b” részletén ez a csatlakozás 12 gázleválasztó előtt történik, amelynek gázkiömlését 13-mal, a folyadékkiömlését pedig 14gyel jelöltük. A 6. ábra a részletén olyan változatot tűn• · ·
-12tettünk fel, amelynél ez a csatlakozás a 12 gázleválasztóban megfelelő folyadéktöltet alkalmazásával történik.
A 6. ábra ”b részletén a találmány szerinti szerkezet ismét további példakénti kiviteli aiákja látható. Ennél a gázfázis 4 csővezetéke hidraulikus 15 tömítőegységbe torkolik, amely megfelelő mennyiségű elektrolittel van töltve és 16 gázkiömléssel rendelkezik. Gyakorlati szempontból tekintve ez a kivitel lehetővé teszi, hogy a gázban gazdag fázis valamennyi 4 csővezetékét közös gyűjtőedényre (külön nem jelöltük) csatlakoztassuk, amelyben azután a nyomás szabályozható egyetlen hidraulikus 15 tömítőegység, illetve más megfelelő készülék révén.
Végül a 7. ábra a és b részletein két olyan további kiviteli alakot szemléltetünk, ahol a folyadékfázist és a gázfázist külön-külön eltávolító 3, illetve 4 csővezetékek úgy vannak elrendezve, hogy a 4 csővezeték a 3 csővezeték belsejében helyezkedik el. Ezek az elrendezések azzal az előnnyel járnak, hogy a gázfázis 4 csővezetéke és az 1 vázszerkezet között nem kell semmiféle kapcsolatot létrehozni, amivel pedig a költségek és az elemek száma csökkenthetők.
1. PÉLDA:
Egypólusú kísérleti elektrolizáló kádat alkalmaztunk, amely 6 db. anódot, 5 db. katódot, 2 db. kivezető katódot tartalmazott, ezek lényegében megfeleltek az 1. ábra • ·
szerinti 2 elektródnak. Ezek mindegyike 1200 mm magas és 1500 mm széles volt, felületük 1,8 m2-re adódott. Az anódok a 3 csővezetékeken keresztül anódos gázleválasztóhoz, ugyanakkor a katódok hasonlóképpen katódos gázleválasztóhoz csatlakoztak.
Mindegyik elem felső része a gázban gazdag és a folyadékban gazdag fázisok külön történő eltávolítására 3 és 4 csővezetékkel, illetve csőcsonkkal rendelkeztek, amint azt fentebb ismertettük. Ami a csőméreteket illeti, a 3 és 4 csővezetékek átmérőjét 40, illetve 10 mm-re, a kiömléstől a 4 csővezetékkel való találkozásig a 3 csővezeték szakaszának hosszát 150 mm-re, a gázkörzetnek a magasságát pedig a 10 vonal és az 1 vázszerkezet széle között 30 mm-re választottuk.
db. anód és 3 db. katód nyomásmérő-határoló egységgel volt felszerelve. Az elektrolizáló kádnak 12 db. ioncserélő 11 membránja volt (NAFION 961 Du Pont) . Az anódos kamrákat 300 g/1 nátriumklorid oldattal tápláltuk, a katódos kamrákat viszont 30 %-os nátriumhidroxid oldattal. Az alkalmazott áramsűrűség 3000 A/m2 volt, az alkalmazott összes áram 66000 amperre adódott.
Üzem közben 85°C-os átlaghőmérsékletet mértünk, 3,1 V-os feszültség mellett. Az elektrolízises cirkuláció a fenti üzemi körülmények között 0,5 m3/h/m2 értékű volt, nyomásingadozás maximumaként pedig csupán 20 mm-es vízoszlopnyi elmozdulást mértünk, 0,1-0,2 Hz közötti frekvencia mellett.
-14Hasonló méréseket végeztünk a hagyományos ipari elektrolizáló kádakkal, amelyek a gáz-folyadék keverék számára csupán egyetlen kiömléssel rendelkeznek. Ezeknél diklör/nátriumklorid sóoldatot alkalmaztunk az anódos elemekhez, és hidrogén/nátriumhidroxid oldatot a katódos elemekhez. Ezeknél 200 mm-es vízoszlopnak megfelelő maximális nyomásingadozást mértünk az anódos elemeknél és 250 mm-es vízoszlopnak megfelelő nyomásingadozást a katódos elemeknél, 0,5-0,6 Hz közötti frekvencia mellett.
2. PÉLDA:
Az 1. példa szerinti klór-alkáli elektrolízist itt kétpólusú elektrolizáló kádban végeztük, amely 10 db. kétpólusú elemet és 2 db. végelemet tartalmazott (az 5. ábra b részletének megfelelően). Ezek magassága 1200 mm, a hossza pedig 3000 mm volt. Itt 12 db. ioncserélő 11 membránt alkalmaztunk, amelynek típusa megegyezett az 1. példánál ismertetettel.
Az áramsűrűséget itt ugyancsak 3000 A/m2 értékűre választottuk, a teljes bevezetett áram 11000 A, a feszültség pedig 36 V értékű volt.
A kétpólusú elemeket a felső részükön nyomásmérővel szereltük fel.
Az elektrolit cirkulációját a membránnál 0,4 m3/h/m2 értékűnek mértük, a nyomásingadozás maximuma 20-30 mm-es vízoszlopnak megfelelő értékűre adódott, a frekvencia pedig 0,1-0,2 Hz között változott.
-15Az összehasonlítás végett hasonló méréseket végeztünk a technika állása szerinti hagyományos elektrolizáló kádnál is. Ennél mind az anódos, mind pedig a katódos kamrákban 500-tól 600 mm-es vízoszlopnak megfelelő, jelentős intenzitású nyomásingadozásokat tapasztaltunk, ezek frekvenciája 0,6-0,8 Hz közötti értékű volt.
Claims (9)
1. Szerkezet elektrolízis cellák gáz-folyadék keverékeinek szétválasztására, amely cella gázképző kamrákra van osztva, ezek a fenékrészükön a kezelendő elektrolitét beadagoló egységgel, a felső részükön viszont gáz-elektrolit eltávolító egységgel vannak ellátva, azzal jellemezve, hogy a/ a gáz-elektrolit eltávolító egységnek a folyadékban gazdag fázist és a gázban gazdag fázist eltávolító, különkülön csővezetéke (3, 4) van, b/ a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték (4) egyik vége a kamrák felső részével, a folyadékban gazdag fázis csővezetékének (3) csatlakozási helye fölötti részen van kapcsolatban, c/ a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték (4) másik vége nyomás alatt van.
2. Az 1. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték (4) másik vége a folyadékban gazdag fázist eltávolító csővezetékbe (3) torkollik.
3. A 2. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték (4) a folyadék• ♦
-17ban gazdag fázist eltávolító csővezetékben (3) van elrendezve.
4. Az 1. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték (4) másik, nyomás alatti vége gázleválasztó (12) folyadéktöltetével van kapcsolatban.
5. Az 1. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték (4) nyomás alatti másik vége hidraulikus tömítőegységgel (15) van kapcsolatban.
6. Az 1. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték (4) nyomás alatti másik vége közös gyűjtőtartályra csatlakozik.
7. Az 1. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték (4) nyomás alatti másik vége nyomásszabályzó szeleppel van ellátva.
8. Az 1. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy • ·
-18a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték nyomás alatti másik végénél a nyomás maximális értéke a folyadékban gazdag fázist eltávolító csővezetékben (3) uralkodó teljes nyomásesésnek megfelelően van megválasztva.
9. Az 1. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy a gázban gazdag fázist eltávolító csővezeték (4) nyomás alatti másik végénél a minimális nyomásérték a folyadékban gazdag fázist eltávolító csővezeték (3) teljes nyomásesésének megfelelően van megválasztva, amely érték csökkentésre kerül a csővezetékek (3, 4) csatlakozási pontja és a cellakamra közötti folyadékoszlop nyomásértékével.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI910766A IT1247483B (it) | 1991-03-21 | 1991-03-21 | Dispositivo per l'estrazione di fluidi bifase da celle di elettrolisi |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HU9200905D0 HU9200905D0 (en) | 1992-05-28 |
| HUT62041A true HUT62041A (en) | 1993-03-29 |
Family
ID=11359172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU9200905A HUT62041A (en) | 1991-03-21 | 1992-03-18 | Device for separating gas-liquid mixtures of electrolytic cells |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5242564A (hu) |
| EP (1) | EP0505945A1 (hu) |
| JP (1) | JPH06200392A (hu) |
| KR (1) | KR920018791A (hu) |
| CN (1) | CN1065104A (hu) |
| AR (1) | AR244813A1 (hu) |
| AU (1) | AU652426B2 (hu) |
| BR (1) | BR9200988A (hu) |
| CA (1) | CA2063192A1 (hu) |
| CS (1) | CS85792A3 (hu) |
| FI (1) | FI921155A7 (hu) |
| HU (1) | HUT62041A (hu) |
| IT (1) | IT1247483B (hu) |
| MX (1) | MX9201259A (hu) |
| NO (1) | NO921062L (hu) |
| PL (1) | PL167765B1 (hu) |
| ZA (1) | ZA922058B (hu) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9203514L (sv) * | 1992-11-23 | 1994-05-24 | Permascand Ab | Cell |
| IT1263806B (it) * | 1993-01-22 | 1996-09-03 | Solvay | Elettrolizzatore per la produzione di un gas |
| JP3282691B2 (ja) * | 1993-04-30 | 2002-05-20 | クロリンエンジニアズ株式会社 | 電解槽 |
| JP2906986B2 (ja) * | 1994-03-25 | 1999-06-21 | 日本電気株式会社 | ウエット処理装置および電解活性水生成方法およびウエット処理方法 |
| IT1273669B (it) * | 1994-07-20 | 1997-07-09 | Permelec Spa Nora | Migliorato tipo di elettrolizzatore a membrana a scambio ionico o a diaframma |
| IT1319102B1 (it) * | 2000-11-13 | 2003-09-23 | Nora Impianti S P A Ora De Nor | Sistema di scarico per miscele bifase gas-liquido a sezionidifferenziate |
| JP5048796B2 (ja) * | 2009-03-12 | 2012-10-17 | 本田技研工業株式会社 | 水電解システム |
| EP3604621B1 (en) * | 2017-03-31 | 2023-03-01 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Outer header-type bipolar electrolyzer, and hydrogen production method |
| CA3028546C (en) * | 2018-12-21 | 2024-06-18 | Empire Hydrogen Energy Systems Inc. | Water reservoir and electrolysis cell combination |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1535185A (en) * | 1920-01-26 | 1925-04-28 | John P Scott | Electrolytic apparatus |
| US3968021A (en) * | 1974-04-02 | 1976-07-06 | Ppg Industries, Inc. | Electrolytic cell having hydrogen gas disengaging apparatus |
| US3945908A (en) * | 1974-06-20 | 1976-03-23 | Hooker Chemicals & Plastics Corporation | Liquid seal for chlorine headers |
| JPS599185A (ja) * | 1982-07-06 | 1984-01-18 | Asahi Chem Ind Co Ltd | イオン交換膜法電解槽 |
| US4632739A (en) * | 1985-07-19 | 1986-12-30 | Lavalley Industrial Plastics, Inc. | Electrolytic cell head with replaceable insert and method of protecting the same |
| US4705614A (en) * | 1986-05-12 | 1987-11-10 | The Dow Chemical Company | Cell with improved electrolyte flow distributor |
| US4839012A (en) * | 1988-01-05 | 1989-06-13 | The Dow Chemical Company | Antisurge outlet apparatus for use in electrolytic cells |
| IT1237543B (it) * | 1989-12-28 | 1993-06-08 | Solvay | Elettrolizzatore per la produzione di un gas,comprendente un impilamento di quadri verticali |
-
1991
- 1991-03-21 IT ITMI910766A patent/IT1247483B/it active IP Right Grant
-
1992
- 1992-03-12 US US07/850,413 patent/US5242564A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-03-17 AU AU12953/92A patent/AU652426B2/en not_active Ceased
- 1992-03-17 CA CA002063192A patent/CA2063192A1/en not_active Abandoned
- 1992-03-18 HU HU9200905A patent/HUT62041A/hu unknown
- 1992-03-18 FI FI921155A patent/FI921155A7/fi not_active Application Discontinuation
- 1992-03-18 NO NO92921062A patent/NO921062L/no unknown
- 1992-03-19 KR KR1019920004561A patent/KR920018791A/ko not_active Withdrawn
- 1992-03-19 AR AR92321964A patent/AR244813A1/es active
- 1992-03-20 CS CS92857A patent/CS85792A3/cs unknown
- 1992-03-20 BR BR929200988A patent/BR9200988A/pt unknown
- 1992-03-20 MX MX9201259A patent/MX9201259A/es unknown
- 1992-03-20 ZA ZA922058A patent/ZA922058B/xx unknown
- 1992-03-20 EP EP92104913A patent/EP0505945A1/en not_active Withdrawn
- 1992-03-20 PL PL92293922A patent/PL167765B1/pl unknown
- 1992-03-21 CN CN92101896A patent/CN1065104A/zh active Pending
- 1992-03-21 JP JP4064279A patent/JPH06200392A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ITMI910766A0 (it) | 1991-03-21 |
| JPH06200392A (ja) | 1994-07-19 |
| ITMI910766A1 (it) | 1992-09-21 |
| NO921062L (no) | 1992-09-22 |
| US5242564A (en) | 1993-09-07 |
| BR9200988A (pt) | 1992-11-24 |
| KR920018791A (ko) | 1992-10-22 |
| HU9200905D0 (en) | 1992-05-28 |
| MX9201259A (es) | 1992-10-30 |
| IT1247483B (it) | 1994-12-17 |
| AR244813A1 (es) | 1993-11-30 |
| ZA922058B (en) | 1992-11-25 |
| AU652426B2 (en) | 1994-08-25 |
| CN1065104A (zh) | 1992-10-07 |
| FI921155A0 (fi) | 1992-03-18 |
| PL167765B1 (pl) | 1995-10-31 |
| AU1295392A (en) | 1992-09-24 |
| FI921155A7 (fi) | 1992-09-22 |
| CA2063192A1 (en) | 1992-09-22 |
| CS85792A3 (en) | 1992-10-14 |
| EP0505945A1 (en) | 1992-09-30 |
| NO921062D0 (no) | 1992-03-18 |
| PL293922A1 (en) | 1992-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| HU183256B (en) | Bipolar diaphragm electrolyzer and bipolar cell | |
| CA1190511A (en) | Method of operating a liquid-gas electrochemical cell | |
| WO2023021034A1 (en) | Method for the electrolysis of water at variable current densities | |
| EP1528126A1 (en) | An integrated electrolyser module with an internal gas/liquid separator | |
| HUT62041A (en) | Device for separating gas-liquid mixtures of electrolytic cells | |
| US4204920A (en) | Electrolytic production of chlorine and caustic soda | |
| JPS609109B2 (ja) | 電解槽装置 | |
| US4263119A (en) | Anode elements for monopolar filter press electrolysis cells | |
| US9045837B2 (en) | Electrolyser with coiled inlet hose | |
| CA1314836C (en) | Process for the electrolysis of alkali metal chloride solutions | |
| EP1362133A1 (en) | Electrolysis cell with gas diffusion electrode operating at controlled pressure | |
| US4568433A (en) | Electrolytic process of an aqueous alkali metal halide solution | |
| US5593553A (en) | Electrolytic cell and electrode therefor | |
| US4596639A (en) | Electrolysis process and electrolytic cell | |
| US4556470A (en) | Electrolytic cell with membrane and solid, horizontal cathode plate | |
| US4222831A (en) | Internal gas separation assembly for high current density electrolytic cells | |
| FI73744C (fi) | Foerfarande foer anvaendning av en elektrokemisk vaetske/gascell. | |
| US4488947A (en) | Process of operation of catholyteless membrane electrolytic cell | |
| JPS6046191B2 (ja) | 縦型電解槽 | |
| EP0110425A2 (en) | An electrolytic process of an aqueous alkali metal halide solution and electrolytic cell used therefor | |
| KR100498234B1 (ko) | 전기화학적 수소-산소 발생 장치 | |
| CA1157804A (en) | Apparatus and process for electrolysis of an aqueous alkali metal chloride solution | |
| JPS6239091Y2 (hu) | ||
| US4548694A (en) | Catholyteless membrane electrolytic cell | |
| JPS5920481A (ja) | 電解槽及び電解槽の転換方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| DFD9 | Temporary protection cancelled due to non-payment of fee |