电解装置和用于操作电解装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电解装置，其包括至少两个电解池，所述至少两个电解池串联连接并且通过供应和排放系统连接在一起。每个电解池具有用于电解质的至少一个排放管线，并且每个电解池具有通向电解池的用于电解质的至少一个供应管线。根据本发明专利技术，至少一个排放管线(12)或至少一个供应管线设置有至少一个开口，电解质通过所述开口以具有液滴形成的至少暂时不连续的体积流(13)流出。由于形成液滴，流出的电解质溶液不再与液体收集器(20)中的液体(15)导电接触。由于流动管线暂时中断的这种效应，电阻显著增加，并且防止了排放系统与各个电解池之间的杂散流动。

Electrolytic devices and methods for operating electrolytic devices

The invention relates to an electrolytic device, which comprises at least two electrolytic cells connected in series and connected through a supply and discharge system. Each cell has at least one discharge line for electrolytes, and each cell has at least one supply line for electrolytes leading to the cell. According to the present invention, at least one discharge pipeline (12) or at least one supply pipeline is provided with at least one opening through which electrolytes flow with at least temporarily discontinuous volume flow (13) formed by droplets. Due to the formation of droplets, the effluent electrolyte solution is no longer in conductive contact with the liquid (15) in the liquid collector (20). Because of the temporary interruption of the flow pipeline, the resistance increases significantly and the stray flow between the discharge system and the electrolytic batteries is prevented.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电解装置和用于操作电解装置的方法本专利技术涉及一种电解装置和用于操作电解装置的方法，所述电解装置包括至少两个电解池，所述电解池串联连接并且通过供应和排放系统彼此连接，每个电解池包括用于电解质的至少一个排放管线，并且每个电解池包括通向电解池的用于电解质的至少一个进料管线，至少一个排放管线(排放管)或至少一个进料管线设置有至少一个孔，电解质通过所述孔以具有液滴形成的至少暂时不连续的体积流流出。串联电连接并且通过共同的进料/排放系统彼此连接的电解池通常通过电解质在彼此之间具有电流(所谓的杂散电流)，这使电解的效率降低，促进腐蚀并引起不期望的二次反应，例如形成H2。特别是在具有氧去极化阴极(所谓的ODC技术)的NaCl电解期间在阴极电解液系统中可以发现这些杂散电流。在电解装置的总电压高的情况下，出于安全原因(在O2气氛中形成H2)，杂散电流的最小化是至关重要的。原则上，可以通过增加共同进料和排放中的电阻来减小杂散电流。这可以例如通过减小截面来实现。然而，这是有限的，原因在于待排放的电解质的特定体积流量。同样地，延长排放管引起杂散电流的减小。由于所述方法的性质，与常规NaCl技术相比，在NaClODC电池设计的情况下的排放系统更短，并且因此特别具有更高的杂散电流。然而，较长的排放系统通常不仅增加电阻，而且还增加外围设备的成本和必要的空间要求。用于增加电阻的替代系统特别是：向进料和/或排放系统中注入气体，使得发生气泡形成；或者是产生不连续体积流的自由旋转勺轮。然而，由于复杂的移动机构，这些系统不是成本中性的并且是维护密集型的。DE102005027735A1描述了一种用于电解HCl的电化学电池，其中阴极半电池通过液体排放连接至液体收集器，插入压盖使液体排放管线延伸至收集容器中，插入压盖突出到收集容器中至使得液体排放的开口位于收集容器中的液面下方的程度。因此，在这种情况下，在阴极半电池中的电解质与液体收集器中的液体之间存在导电连接。DE102010054643A1描述了一种电解装置，其具有复数个单独的电解元件并且其中电解质排放通向排放收集通道。该文献已经讨论了以下问题：在这样的电解装置的情况下，由于杂散电流而损失相对大比例的电流。为了减小杂散电流的比例，提出在其中分别使用螺旋管以将电解质储存容器连接至电解质进料并且将溢流连接至排放收集通道。由DE3434328A1已知一种具有引言中提及的特征的电解装置。该文献描述了一种用于将运送电解质的收集管线与电化学电池堆的电解质空间直流隔离的方法。将电解质通过液滴部分从收集管线直接输送至电解质空间中，或者从电解质空间直接输送至收集管线中。其中描述的电解池包括由壁分隔开的两个气体空间。通过收集管线，将阳极电解液(盐溶液)以产生液滴的方式递送。然后将盐溶液通过穿孔条带(即二维结构)中的孔输送至分配槽中。这些孔彼此平行并且在板中形成通道，使得多个分开的液滴部分以分别垂直的取向形成。DE3434328还提出了一种变型，其中电解质通过收集管线进入，然后通过被称为具有开口的管件的装置喷射，然后撞击在电池堆的条带上，所述条带同样设置有开口。然而，该管件在其包括孔的区域中水平延伸，使得电解质也在该管件中水平流动。因此，在管中没有形成产生可能可变的流体静压的液面。由于开口基本上位于管圆周的向下指向的区域中，因此电解质直接向下排出，或者在液滴部分中没有经历显著的方向变化。本专利技术的目的是提供一种具有引言中提及的种类特征的电解装置，其中通过在设计方面相对简单且经济的解决方案实现了杂散电流的减小，同时避免了现有技术的前述缺点。该目的的解决方案由具有根据权利要求1所述的特征的电解装置提供。根据本专利技术，提出了将排放管线或进料管线配置为在圆周区域中具有至少一个孔的基本上垂直取向的管。从这种具有至少一个孔的至少一个排放管线或至少一个进料管线中，电解质以具有液滴形成的至少暂时不连续的体积流流动，流动首先近似水平地发生，在从排放管线或进料管线排出时在圆周处以近似径向方向发生，然后由于重力而经历偏移。因此，电解质从排放管线或进料管线的单个孔的流出沿曲线发生，近似相当于抛物线轨迹。本申请中使用的术语“基本上垂直”应理解为意指其涵盖精确垂直取向的管和管轴与垂直方向的角度偏移为至多75°、优选至多40°、特别是至多15°的管二者。根据本专利技术的解决方案使得可以通过在电解质流中产生尽可能高的电阻来使串联电连接的电解池的布置中的杂散电流最小化。提供了紧凑的布置，几乎没有额外的空间要求。此外，根据本专利技术的解决方案是基本上成本中性的并且低维护型的。根据本专利技术，电解装置的两个电解池之间的连续电流传导经由流出的电解质和/或任选地还经由流入的电解质而显著减小或完全中断。由于发生液滴形成，流出的电解质溶液不再与液体收集器中的液体导电连接，这与连续流出的液体流的情况不同。通过电流传导暂时中断的这种效应，电阻显著增加，并且排放系统与各个电解池之间的杂散电流被最大程度地防止或最小化。因此，根据本专利技术，产生了从电解池流出至液体收集器中的电解质的射流破碎(jetbreakup)。如果没有形成液滴，而是连续的液体流流出，则在将电解池连接至收集器系统的这种液体流中，连续的电流传导是可能的。这旨在根据本专利技术通过液滴形成(即射流破碎)来避免。根据本专利技术，排放管线或进料管线被配置为在圆周区域中具有至少一个孔的基本上垂直取向的管。在该优选变型中，液体不从优选近似管状的排放管线轴向地排出，而是近似径向地排出。根据本专利技术的一个优选改进方案，在管状进料管线的圆周区域中设置有多个彼此分开并且例如彼此相邻或者一个在另一个之上或者相对于彼此偏离的两个或更多个孔。从排放管线的轴向看，多个这样的孔可以替代地或也可以同时彼此分开地布置。所述孔可以具有不同的尺寸，因此可以包括不同的出口截面面积。特别是由于同一排放管线或进料管线中的孔的出口截面面积的总和小于这些孔所在的该排放管线或进料管线中的孔的上游的流动截面，根据本专利技术的射流破碎或液滴形成的效果得以优选地实现。以这种方式，在排放管线/进料管线中实现了产生用于使液体排出的预压力的液面。在本专利技术的范围内，排放管线/进料管线的实际设计配置取决于许多参数，特别是取决于排放管线中的孔的数目、孔的尺寸、孔的位置和孔彼此之间的距离、相应的体积流量和压力、排放管线/进料管线的长度、排放管线/进料管线的直径以及所用电解质的类型和特性。根据本专利技术的解决方案可以用于夹带气体的电解质流(例如夹带Cl2的稀盐溶液)和纯液体电解质流(例如在具有氧去极化阴极的NaCl电解的情况下的NaOH)二者。在夹带气体的电解质流的情况下，例如，排放管线的位于更上游区域中的另外的孔是有利的，特别地气体可以通过所述另外的孔排出。根据本专利技术的射流破碎或液滴形成的原理可以用于电解装置的阳极电解液和阴极电解液二者。因此，根据本专利技术的一个优选改进方案，用于阳极电解液的至少一个排放管线或至少一个进料管线和用于阴极电解液的至少一个排放管线或至少一个进料管线设置有至少一个孔。根据本专利技术的一个优选改进方案，排放管线和/或进料管线形成为插入管。例如，排放管线可以以这样的方式插入或悬挂在电解池的一种管线分配器(集管)中：使得排放管线的上部区域保持在例如近似板形的管线分配器中，然后该插本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解装置，包括至少两个电解池，所述至少两个电解池串联连接并且通过供应和排放系统彼此连接，每个电解池包括用于电解质的至少一个排放管线，每个电解池包括通向所述电解池的用于电解质的至少一个进料管线，至少一个排放管线(12)或至少一个进料管线设置有至少一个孔(23)，电解质(15)通过所述孔(23)以具有液滴形成的至少暂时不连续的体积流(13)流出，特征在于所述排放管线(12)或所述进料管线被配置为在圆周区域中具有至少一个孔(21、23)的基本上垂直取向的管。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.10 DE 102016210349.01.一种电解装置，包括至少两个电解池，所述至少两个电解池串联连接并且通过供应和排放系统彼此连接，每个电解池包括用于电解质的至少一个排放管线，每个电解池包括通向所述电解池的用于电解质的至少一个进料管线，至少一个排放管线(12)或至少一个进料管线设置有至少一个孔(23)，电解质(15)通过所述孔(23)以具有液滴形成的至少暂时不连续的体积流(13)流出，特征在于所述排放管线(12)或所述进料管线被配置为在圆周区域中具有至少一个孔(21、23)的基本上垂直取向的管。2.根据权利要求1所述的电解装置，特征在于在管状排放管线(12)或进料管线的圆周区域中设置有多个彼此分开并且处于例如彼此相邻或者一个在另一个之上或者相对于彼此偏离的两个或更多个孔(21、23)。3.根据权利要求1和2中的一项所述的电解装置，特征在于设置有在所述进料管线或所述排放管线(12)的轴向上看彼此分开的至少第一孔(23)和至少第二孔(21)。4.根据权利要求1至3中的一项所述的电解装置，特征在于在同一排放管线(12)或进料管线中设置有具有不同出口截面面积的至少两个孔(21、23)。5.根据权利要求2至4中的一项所述的电解装置，特征在于在同一排放管线(12)或进料管线中的所述孔(23)的出口截面面积的总和(A3)小于这些孔(23)所在的所述排放管线(12)或进料管线中的所述孔(23)的上游的流动截面(A1)。6.根据权利要求1至5中的一项所述的电解装置，特征在于其容纳夹带气体的电解质流(15)或纯液体电解质流(15)。7.根据权利要求6所述的电解装置，特征在于在夹带气体的电解质流(15)的情况下，所述排放管线(12)或进料管线包括位于至少第一孔(23)上游的区域中的至少一个另外的孔(21)，所述另外的孔(21)特别用于夹带在所述电解质流中的气体的气体出口。8.根据权利要求1至7中的一项所述的电解装置，特征在于其包括具有氧去极化阴极的电解池。9.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：约尔格·科尔比，斯特凡·克贝勒，格雷戈尔·波尔钦，弗兰克·丰克，沃尔弗拉姆·施托尔普，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯伍德氯工程有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE