183118. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés elektrolitikus anyagátvitelre
1 183 118 2 a terelőlapoknak a függőleges tengelyhez képest történő kisebb-nagyobb megdöntésével. A kísérletek bizonyították, hogy az említett arány egynél nagyobb lehet, annak érdekében, hogy erős cirkuláció keletkezzék még a terelőlapok viszonylag kis effektiv magassága mellett is, továbbá az említett arány egyenlő vagy nagyobb lehet, mint kettő, hogy erős visszaáramlás keletkezzék mindössze kb. 50 mm effektiv terelőlap magasság mellett is. Azonban az említett arány egyenlő, vagy kisebb is lehet, mint egy, bár ebben az esetben sokkal magasabb terelőlemezeket kell alkalmazni a cirkuláció biztosításához. Másrészt, ha ezt az arányt 7 és 10 közötti értékre növeljük, az anód kis felületein keletkező gázbuborékok túlságosan energikusan sodródnak lefelé, azaz a katód felé, annak eredményeként, hogy az elektrolit nagy sebességgel áramlik lefelé az anódnyílásokon át az egyes felfelé széttartó terelőlappárok alsó szélei között. Nátriumklorid oldat elektrolízisére szolgáló higanykatódú cellákban a gázhalmazállapotú klór és az amalgám ütközését el kell kerülni, vagy legalábbis korlátozni kell. Ennek figyelembevételével a nagy/ kicsi felületarányt kettő és öt közötti értéken kívánatos tartani. Ezek között az előnyös határok között az említett arány célszerűen változtatható az áramsűrűségtől és az anód-struktúra jellemzőitől függően, a legjobb eredmény elérése érdekében. Az anód-struktúrára és a tipikus működési paraméterekre vonatkozó adatokat a későbbiekben ismertetett példákban adjuk meg. A terelőlapok egyenes, hajlított törtvonalú profilúak lehetnek, és előnyösen effektiv magasságuk egy jelentős szakaszán 45°-os vagy annál nagyobb szöget alkotnak a lyukacsos szerkezettel, gyakran 45 és 75° közötti szöget, de más profilok ia alkalmazhatók. A terelőlapok bármely olyan anyagból készíthetők, amely ellenáll az elektrolitikus cellában fennálló nehéz feltételeknek. Alkálifém-klorid oldatának elektrolízisekor például titán, polivinilklorid vagy poliészter alkalmazható. Bár az egyszerűség kedvéért a találmány szerinti hidrodinamikus eszközökat egyirányú eszközökként írtuk le, amelyeket hosszanti terelőlapok alkotnak, amelyek szélei párhuzamosak, belátható, hogy ugyanez a cirkuláltatási eljárás ugyanilyen sikeresen végrehajtható többirányú vagy sejtes szerkezetek alkalmazásával, amelyek csonkakúp vagy gúla alakú cellákat tartalmaznak, amelyek váltakozva normál, illetve fordított helyzetben vannak. A kétirányú szerkezetnek ezt a típusát jól szemlélteti a közismert tojástartórekesz, ahol a kúpok csúcsai mindkét oldalon csonkolva vannak. Ha egy ilyen szerkezetet helyezünk az anódhálóra, ugyanaz a hatás keletkezik, mint a fenti esetben leírt egyirányú szerkezetnél. így ha a „terelőlap” kifejezést használjuk, ez magába foglalja a hosszanti, vagy egyirányú struktúrát, és minden más struktúratípust is, amely bármely függőleges metszetében hasonló alakú, mint a leírt hosszanti terelőlapokból álló rendszer, amelynek szélei párhuzamosak. A találmány szerinti hidrodinamikus eszköz egy előnyös kiviteli alakja a leírt terelőlapokból áll, amelyek a lyukacsos elektróda felett vannak elhelyezve és előnyösen egyesíthetők az elektródastruktúrával, ahol például a fémből készült terelőlapok az áramot az anódhálóhoz vezetik, ami közvetlenül a terelőlapok alsó szélei mentén van elhelyezve, míg a terelőlapok felső szélei egy vagy több gyűjtőrúdhoz hegeszthetők, amelyek az áramvezető oszlophoz csatlakoznak. A nátriumklorid-oldat elektrolíziséhez használt es a találmány szerinti hidrodinamikus eszközzel ellátott higanykatódú cellát az jellemzi, egy hasonló ismert cellával összehasonlítva, hogy kisebb az üzemi feszültség és kisebb az előállított klórban az oxigén mennyisége, és biztonságosan üzemeltethető jóval nagyobb kimerítési sebességgel is. Ezeken az előnyökön kívül lényegesen növekszik az anód élettartama, ami az összehasonlító gyors-öregítési tesztek tanúsága szerint kb. másfél-, kétszerese azon anódok élettartamának, amelyeknél nem alkalmazzák a találmány szerinti, az elektrolit visszaáramlását szolgáló hidrodinamikus eszközt. A találmány tárgyát a továbbiakban példák és rajzok alapján ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 1. ábra a higanykatódú cellákban általánosan alkalmazott anódstruktúra perspektivikus rajza a találmány szerinti hidrodinamikus eszközzel, a 2. ábra az 1. ábra egy függőleges metszetének nagyított részlete, a 3. ábra a találmány szerinti hidrodinamikus eszközzel egybeépített anód perspektivikus rajza rúdanódfelülettel, és a 4. ábra a találmány szerinti hidrodinamikus eszközzel felszerelt higanykatódú elektrolízis cella hosszmetszete. Az 1. ábra egy higanykatódú cella tipikus anódstruktúráját mutatja, amit részletesen a 894.567 számú olasz szabadalmi leírás ismertet. A szerkezet titánból áll, és az 1 anód aktív felülete egy sík, lyukacsos titánszerkezetet tartalmaz, amely platinacsoportbeli fémek katalitikus, vezető oxidjaiból álló réteggel van bevonva. Az áram elosztását az anódra négy jól vezető 2 rézoszlop biztosítja, amelyek a titánból készült elsődleges 4 elosztórudakhoz hegesztett 3 titángyürűkbe vannak becsavarozva. Nyolc titánból készült másodlagos 5 elosztórúd van a két elsődleges 4 elosztórúdhoz hegesztve, és az elektrokatalitikus bevonattal ellátott hálószerű 1 anód a másodlagos 5 elosztórudak alsó széleihez van hegesztve. A 6 titánhüvelyek a 3 titángyűrűkre vannak rögzitve, hogy a rézből készült áramvezető rudak ne érintkezzenek az elektrolittal és a felszabaduló klórral. A találmány szerint hidrodinamikus eszköz a hosszúkás lemezek alakjában megvalósított, titánból készült 7 terelőlapokból áll, amelyek alkalmas módon egyes másodlagos 5 elosztórudakhoz vannak hegesztve vagy szorítva. A függőleges tengelyhez viszonyítva váltakozva ellentétes irányban lejtő 7 terelőlapok alsó széle nagy A felületek és kis B felületek váltakozó sorozatát határozzák meg az 1 anód felületén, ahol az anódszerkezetet elfedő folyadékot a 7 terelőlapok hasonlóképpen térfogatok sorozatára osztják fel, amelyek mindegyikét két szomszédos 7 terelőlap felületei határolják. A 2. ábra az 1. ábra szerinti szerkezet egy függőleges keresztmetszetének egy nagyított részletét 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
