!HU000006995T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 006 995
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA (51) Int. Cl.:
(30) Elsõbbségi adatok: MI20060309 2006. 02. 21.
(73) Jogosult: Industrie de Nora S.p.A., 20134 Milan (IT)
IT
(72) Feltalálók: MENEGHINI, Giovanni, I-20153 Milan (IT); BERTIN, Raffaello, I-15060 Vignole Borbera (IT) (54)
HU 006 995 T2
C25B 9/14
(21) Magyar ügyszám: E 07 712245 (22) A bejelentés napja: 2007. 02. 19. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20070712245 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1987175 A2 2007. 08. 30. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1987175 B1 2009. 09. 23.
(2006.01) C25B 1/40 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 07096338 PCT/EP 07/051576
(74) Képviselõ: dr. Harangozó Gábor, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Végrekesz higanykatódos klór-alkáli elektrolizálócellához
A leírás terjedelme 10 oldal (ezen belül 3 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 006 995 T2
A klórnak klór-alkáli oldatokból, különösen nátrium-kloridból és kálium-kloridból (a továbbiakban sólé) elektrolízissel történõ gyártását jelenleg három különbözõ eljárással végzik, nevezetesen a membráncellás, a diafragmás és a higanykatódos módszerrel. Ez utóbbi módszernél, amely egy régóta ismert technológia, a tapasztalatok alapján folyamatosan fejlesztik a cellastruktúrát (Ullmann’s Encyclopaedia of Industrial Chemistry, VCH, Vol. A6, pag. 416), amely fejlesztések elsõsorban a villamosenergia-felhasználás csökkentésére és a környezetbe kijutó higany mennyiségének csökkentésére irányulnak. Az energiafogyasztás csökkentésének problémáját sikeresen megoldották azáltal, hogy az eredeti grafitanódokat olyan titánanódokkal cserélték le, amelyeket egy, a platinacsoporthoz tartozó fémek oxidjain alapuló hatékony bevonattal vannak aktiválva. Az aktivált titánanódok hosszú élettartammal rendelkeznek, és lehetõvé teszik a cellák állásidejének jelentõs csökkentését, ami különösen gyakori a korrodálódó grafitanódok esetében. Mivel a karbantartás miatti leállítás a higanynak a környezetbe való kijutása szempontjából kritikus mûvelet, az ily módon elért elõny nyilvánvaló. A higany szivárgását illetõen további csökkentést értek el újrakristályosított só rutinszerû felhasználásával, ami lehetõvé teszi a sólétisztító szakaszból kiöblített, higannyal szennyezett iszap mennyiségének minimálisra csökkentését, bár ez többletköltséggel jár. Az említett intézkedések eredményeként ma már nyilvánvalóvá vált, hogy jól megtervezett és megfelelõen üzemeltetett üzembõl felszabaduló higany mennyisége nem haladja meg a 3 grammot 1 tonna klórtermékre vonatkoztatva, szemben a körülbelül 10 évvel ezelõtt 10 grammos értékkel (Ullmann’s Encyclopaedia of Industrial Chemistry, VCH, Vol. A6, page 424). Az említett mennyiség tovább csökkenthetõ a karbantartás miatti leállítások gyakoriságának további csökkentésével: egyelõre ez a gyakoriság jelentõsen megnöveli mind a periodikus tisztítás szükségességét, mind pedig a bemeneti és kimeneti végrekeszek cseréjének szükségességét. A bemeneti végrekesz alatt azt a szakaszt értjük, amely a cellatest kezdõrészéhez csatlakozik: ennek a szakasznak a célja annak biztosítása, hogy a sólé és a higany egyenletesen, turbulenciáktól mentesen jusson be a cellatestbe, ami az ártalmas rövidzárlatok megelõzéséhez szükséges. A bemeneti végrekesz kialakítására láthatók példák az US 4,152,237 és az US 4,440,614 (Olin Corp., USA) szabadalmakban. Amint az a technika állásából ismert, mindkét végrekesz szénacélból van, és különbözõ típusú szintetikus vagy természetes gumikkal van bélelve, amely gumikat rendszerint vulkanizálják egy autoklávban végzett megfelelõ végsõ hõkezelés alkalmazásával. A bemeneti és a kimeneti végrekeszeknél jelenleg alkalmazott kialakítás miatt különbözõ idegen anyagok, például oxidok vagy más oldhatatlan termékek porai, sólerakódások és úgynevezett higanyvaj gyûlik össze bizonyos holtterekben, ami negatív hatással van a higany és a sólé áramlásának szabályosságára, vala-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 2
2
mint a bélés viszonylag gyors elhasználódását eredményezi, ami az áramló közegek, különösen a klór agresszivitásának és a 100 °C¹os csúcshõmérsékletet könnyen elérõ hõmérséklet együttes hatásának következménye. Az elhasználódás egy további forrása a fokozatos ridegedés, amely a bevonatot érzékenyebbé teszi az elindításkor és a leállításkor fellépõ termikus tranziensekkel szemben. Mindez arra készteti az üzemeltetõket, hogy idõszakosan leállításokat iktassanak közbe, amely során kicserélik a végrekeszt, vagy bonyolult kézi tisztítást hajtanak végre, ami során gyakorlatilag elkerülhetetlen, hogy higanygõz kerüljön a munkakörnyezetbe. A csere ugyanakkor egy további problémát is felvet, ami ezt a drága mûveletet még terhesebbé teszi, mivel a szétszerelt végrekesz vulkanizált gumibélése nem elhanyagolható mennyiségû higanyt és rendkívül mérgezõ termékeket, például dioxinokat és furánvegyületeket tartalmaz, melyek a klórral való reakcióból származnak, és ami az eltávolításuk miatt jelentõs költséget von maga után. A fent említett problémák kiküszöbölése céljából különbözõ típusú, nagyobb kémiai inaktivitással rendelkezõ béléseket javasoltak, melyeket különbözõ eljárásokkal állítanak elõ: ilyenre ismertet egy példát az US 6,200,437 számú szabadalom (Bayer AG, Németország), amelyben fluortartalmú polimerek, például polivinilidén-fluorid (PVDF), poliklór-trifluor-etilén (CTFE) és tetrafluor-etilén-hexafluor-propilén (FEP) kopolimer használatát ismertetik. Az US 6,200,437 számú iratban bemutatott eljárás alkalmazásával például a cellatest oldalfalai megfelelõ béléssel láthatók el, miközben ez gyakorlatilag lehetetlen a végrekeszek esetében, tekintettel azok rendkívül bonyolult szerkezetére, ami többek között a számos élnek tudható be. A felhasználók részérõl kedvezõ fogadtatásra talált az az újítás, ahol a bemeneti és kimeneti végrekeszek integrált módon mûanyagból vannak kialakítva, amely adott esetben üveggel, Kevlárral® vagy karbonoszálakkal van megerõsítve. E tekintetben egy ígéretes polimer a policiklopentadién, amelyet például a BF Goodrich cég forgalmaz Telene® márkanéven, és amely nagy kémiai ellenállást mutat a klórral szemben még magas hõmérsékleten is, és azzal az elõnyös tulajdonsággal rendelkezik, hogy nem képez ártalmas klórtartalmú anyagokat, mint a szokásos ipari alkalmazásba vett különbözõ gumifajták. Ezen megoldás hátránya (ahol is a mûködés élettartama körülbelül 6¹7 év, miközben a gumibélés élettartama nem haladja meg a 3¹4 évet) az üzemi hõmérsékletekkel függ össze, amely – mint korábban említettük – gyakran meghaladja a 100 °C¹ot. Ilyen körülmények között a polimerek mechanikai tulajdonságai – még a megerõsített anyagok esetében is – viszonylag gyengék, másfelõl az üzem közben a végrekeszekben lévõ higany és sólé súlya, valamint a hõtágulás miatti mechanikai terhelések jelentõsek. Ebbõl következik, hogy a káros deformációk megelõzése érdekében, valamint a veszélyes repedések legrosszabb eseteire tekintettel a polimer anyagból készült végrekeszeknek kellõen túlmérete-
1
HU 006 995 T2
zettnek kell lenniük a vastagságot illetõen, továbbá úgy kell megtervezni azokat, hogy megfelelõ merevítõelemeket tartalmazzanak, melyekhez megfelelõ komplexitású öntõszerszámok tartoznak. Nyilvánvaló következmény mindezeknek a jelentõs költség, amely mindeddig gátolta ezek sikeres piaci értékesítését. A találmány szerinti megoldás a technika állásából ismert, higanykatódos cellákhoz tartozó bemeneti és kimeneti végrekeszek fent említett hátrányainak kiküszöbölésére irányul. A találmánnyal egyfelõl célunk olyan bemeneti és kimeneti végrekeszek megvalósítása higanykatódos elektrolizálócellához, amely rendkívül magas mûködési élettartammal rendelkezik az ismert végrekeszekhez viszonyítva. A találmánnyal egy további célunk olyan bemeneti és kimeneti végrekeszek megvalósítása higanykatódos elektrolizálócellához, amely lehetõvé teszi az összegyûlt szennyezõdések idõszakos eltávolítását azok megnyitásának szükségessége nélkül, aminek eredményeként kiküszöböljük a higanygõz távozását, ami tipikus az ismert végrekeszekkel ellátott cellákon végzett tisztítási mûveletek során. A fent említett és egyéb szempontok nyilvánvalóvá válnak az alábbi leírásból, amely nem tekintendõ a találmány, a mellékelt igénypontok által meghatározott, oltalmi körének korlátozásaként. A jelen találmánnyal elérendõ célokat az 1. igénypontban ismertetett, higanykatódos cellához való végrekesz megvalósításával érjük el. A szakmában jártas szakember számára nyilvánvaló, hogy a találmány szerinti végrekesz jellemzõ elemei azonos kialakításúak, függetlenül attól, hogy azokat egy higanykatódos elektrolizálócella bemeneti vagy kimeneti végrekeszeiként használják. A találmány szerinti bemeneti és kimeneti végrekeszek el vannak látva olyan eszközökkel, amelyek lehetõvé teszik a higany és az amalgám leöblítését demineralizált vízzel való megfelelõ érintkezés révén, amely megtisztítja azokat a folyamat során a relatív módon áramló közegek által szállított maró anyagoktól és a sólétõl. Az egyik célszerû kiviteli alaknál ezek az eszközök hengeres csõ vagy paralelepipedon alakúak, és titánból vagy alkáliálló és klórálló polimerbõl vannak és kívülrõl kezelhetõk. Egy különösen elõnyös kiviteli alaknál a találmány szerinti végrekesz kompozit kialakítású, és béleletlen szénacél fenéklemezzel, valamint polimer anyagú fedéllel rendelkezik, ahol a szénacél fenéklemez teljes mértékben ellenáll a mechanikai igénybevételeknek és a polimer anyagú fedél egyedüli funkciója a technológiai folyadékok tárolása. A polimer anyagú fedél célszerûen öntéssel van elõállítva és lecsökkentett vastagságú, ami gazdaságilag versenyképessé teszi mind a gumival bélelt szénacél, mind pedig a polimer anyagú végrekeszekhez viszonyítva. A találmány megértésének elõsegítése céljából a találmányt a továbbiakban a mellékelt rajzra történõ hivatkozással ismertetjük, amely kizárólag példaként szolgál.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
2
Az 1. ábra egy higanykatódos elektrolizálócella vázlatos hosszirányú metszeti nézete. A 2. ábrák a találmány szerinti bemeneti végrekesz egyik lehetséges kiviteli alakjának oldalról vett részleges hosszirányú metszete. A 3. ábrák a találmány szerinti kiviteli végrekesz egy további lehetséges kiviteli alakjának oldalról vett részleges hosszirányú metszeti nézete. Az 1. ábrán látható hosszirányú metszet egy olyan higanykatódos cellát szemléltet, amely az alábbi ismert fõbb részegységeket tartalmazza: egy titánból készült (a rajzon nem látható) áram-egyenirányító egység pozitív sarkához kapcsolt sík 1 anódokat, amelyek a klórképzõdés céljából olyan elektrokatalitikus réteggel vannak bevonva, amely a platinacsoporthoz tartozó fémek oxidjait tartalmazza, ahogy ez a szakmában ismert; kiömlõfúvókát az 5 klórtermék számára; a cella alján áramló folyékony 2 higanyréteget, amely az egyenirányító egység negatív sarkához van kapcsolva, és amely a cellának a vízszintes síkhoz viszonyított (a rajzon nem látható) megdöntése révén a bemeneti 13 végrekesztõl a kimeneti 14 végrekesz felé áramlik; 3 beömlõfúvókát a sólé számára, amely a cellában áramlik és 4 folyadékszintet valósít meg, és a 6 kiömlõcsövön keresztül távozik; 7 amalgámbontót, amelyben az elektrolízis során termelõdõ amalgámot reagáltatjuk a 10 demineralizált vízzel aktivált grafitdarabok által alkotott töltõanyagon, amely során 8 hidrogén- és 9 alkáli-hidroxid keletkezik; valamint a 12 higanyt keringetõ 11 szivattyút. A 2. ábra az 1. ábrán látható bemeneti 13 végrekesz egyik lehetséges kiviteli alakjának vázlatos, oldalról vett hosszirányú metszetének egy részét szemlélteti, amely a találmány értelmében tartalmaz egy higanymosó eszközt, ahol a nyíl a különbözõ technológiai fluidumok (sólé, higany, víz, klór) áramlási irányát jelölik. A 15 sólevet a 3 beömlõcsövön keresztül vezetjük be úgy, hogy az egy belsõ 4 folyadékszintet hozzon létre, a beömlõcsövet egy olyan belsõ elosztóhoz csatlakoztatjuk, amely a bemutatott kiviteli alaknál egy olyan vízszintes csõként van megvalósítva, amely az alsó alkotója mentén perforálva van, és amely titánból vagy inert polimer anyagból, például polipropilénbõl, poli(vinil-klorid)-ból vagy fluortartalmú polimerekbõl van, azonban a szakmában jártas szakember számára nyilvánvaló, hogy más kialakítású fúvókák is alkalmazhatók, például olyan túlfolyóeszközök, amelyek a végrekesz függõleges falához vannak erõsítve a beömlõcsõ csatlakoztatásának megfelelõen. A 30 cellatestben áramló sólébe belemerülnek az 1 anódok (amelyeknek csak egy része látható az ábrán), amelyek felületén klór keletkezik olyan buborékok formájában, amelyek felfelé áramlanak a sólé 4 folyadékszintje felé és egy olyan klórgáztartalmú teret képeznek, amely a sólé felszíne és a cella felsõ felülete között alakul ki. A visszavezetett 12 higany, amely az amalgámbontóból érkezik, a bemeneti végrekeszbe van bevezetve egy 22 beömlõcsõvön vagy járaton keresztül, amelynek végrésze alkotja a higany befecskendezési pontját a
1
HU 006 995 T2
végrekesz belsejében. A felsõ részében a 22 beömlõcsõ adott esetben olyan 23 vasgyûrûvel van ellátva, amelynek pozíciója egyszerû forgatással beállítható, és ezáltal lehetõvé teszi a higany befecskendezési pontja pozíciójának precíz és pontos beállítását. A találmány szerinti végrekesz tartalmaz továbbá egy belsõ 17 csövet és egy külsõ 18 csövet, melyek behatolnak a végrekesz belsejébe. A 17 csövet 19 víz, célszerûen demineralizált víz bevezetésére használjuk, amíg az meg nem közelíti a 24 higany felszínét. A külsõ 18 csõnek van egy olyan végrésze, amely belemerül a 24 higanyba, mivel ez hidraulikus fejként mûködik, így a víz, amely a 17 csõben áramlik, a higany felszínének közelébe kerüléskor elválasztva marad a sólétõl, és azt a 17 csõ külsõ felülete és a 18 csõ belsõ felülete közötti részbe irányítjuk, amíg el nem éri a 20 kiömlõcsövet. A higany betáplálási pontja és annak a végrekeszben lévõ folyadékszintje közötti rés méretének, valamint az áramlási sebességnek és adott esetben a 19 víz hõmérsékletének beállítása elõnyös és flexibilis mûködést tesz lehetõvé az alábbiakban összefoglalt három lehetséges mûködési módnak megfelelõen: – szárítási mûvelet (a víz áramlási sebessége nulla, a higany betáplálási pontja azonos szinten van a higanynak a végrekesz belsejében lévõ felszínével), – az öblítés az amalgámbontóból származó és adott esetben külsõ eszközök által el nem távolított, a higany által szállított maró hatású maradványanyagok eltávolítására irányul (megfelelõ mennyiségû 19 vizet juttatunk a cellába, miközben a higany befecskendezési pontja kicsivel a végrekesz belsejében lévõ higany felszíne felett található), – az öblítés a higany egyidejû hûtését végzõ amalgámbontóból származó higany által szállított maró hatású alkálimaradványok eltávolítására irányul (19 víz bevezetése lényegesen nagyobb áramlási sebességgel, mint amekkora az egyszerû öblítéshez szükséges, és a higany befecskendezési pontja és a végrekesz belsejében lévõ folyadék felszíne közötti rés nagyobb, mint az egyszerû öblítés esetében, vagyis például 5–10 cm). Az elsõ mûködési feltétel megfelel az ipari üzemek szokásos gyakorlatának. A szárítási mûvelet révén a higany hõmérséklete nem csökken jelentõs mértékben, és így a végrekesz gyártásához használt anyagok durva mûködési feltételeknek vannak kitéve. Ezenkívül mivel nem lehetséges a maró alkálihordalék eltávolítása, jelentõs hatékonyságcsökkenés tapasztalható a klórtermelésben a hipoklorit képzõdése és az oxigénparazita képzõdése miatt. A fent említett hatékonyságcsökkenés teljes mértékben kiküszöbölhetõ a második mûködési móddal, ahol a megfelelõ vízáramlási sebesség alkalmazásával a maró alkálimaradványok teljes eltávolítása érhetõ el a 19 vízzel alkotott keveréknek a 20 kiömlõcsövön keresztül történõ elvezetésével. Ugyanakkor a higany magas hõmérsékletével kapcsolatos hátrányok továbbra is megmaradnak.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 4
2
A harmadik mûködési mód végül lehetõséget teremt mind a maró alkálimaradványok eltávolítására, mind pedig a higany hõmérsékletének szabályozására: ez utóbbit illetõen a higany befecskendezési pontja és a higanynak a végrekesz belsejében kialakuló folyadékszintje közötti távolság növelésével elért hõcsere lehetõvé teszi a végrekesz üzemi hõmérsékletének csökkentését még az amalgámbontó rendkívül magas üzemi hõmérsékletei mellett is, ami azzal a nyilvánvaló elõnnyel jár, hogy meghosszabbodik a végrekesz élettartama. Mivel a mûködés folyamán az ipari folyamatokban mindig jelen lévõ szennyezõdések, például higanyvajak, felgyülemlenek a higanybevezetõ zónában, és ezáltal akadályozzák az áramlást, egy célszerû kiviteli alaknál a külsõ 18 csõ részben kihúzható, és a kezelõszemély periodikusan felemelheti és lesüllyesztheti azt oly módon, hogy 25 fogantyúk segítségével a függõleges tengelye mentén csúsztatja. Ebbõl a célból a 18 csõ elõnyösen egy olyan 21 gumiharanggal van ellátva, amely például politetrafluor-etilénbõl van, amely teljesen közömbös a klórral szemben, és így a csõnek a végrekeszhez viszonyított pozíciójától függetlenül tömítést biztosít, ezáltal megakadályozza, hogy a keletkezõ klór a környezetbe jusson. Ezt az egyszerû mûködést követve a 18 csõ elveszti a hidraulikusfej-funkcióját, és a belsejében felgyülemlõ idegen anyagot az idõnként egymással keveredõ 19 víz és 15 sólé áramával távolítjuk el, ezáltal egy olyan szuszpenziót képezünk, amelyet a 6 kiömlõcsövön keresztül eltávolítunk a cellából, majd külsõ feldolgozórendszerekhez továbbítunk. A tisztítási eljárás végrehajtását követõen a hidraulikus fejet visszaállítjuk a helyére, miközben szétválasztjuk a 15 sólét és a 19 vizet. A technika állásából ismert cellákban az idegen anyagok tisztítási mûveleteit a bemeneti végrekeszekben való felhalmozódás mértékétõl függetlenül kézzel hajtják végre a végrekeszekben kialakított (a rajzon nem látható) megfelelõ tisztítónyílásokon keresztül, amelyeket szükségszerûen fel kellett nyitni. Nyilvánvaló, hogy ez egyrészt egy fáradságos beavatkozás, másrészt annak során ártalmas klór- és higanygõzök kerülnek a munkakörnyezetbe. A bemeneti végrekeszek kapcsán fentiekben ismertetett jellemzõ elemek elõnyösen alkalmazhatók a kimeneti végrekeszeknél is, ahol is a 3. ábra a végrekesz egy részének oldalról vett vázlatos hosszirányú metszetét szemlélteti, ahol a nyilak a különbözõ technológiai fluidumok (sólé, higany, víz, klór) áramlási irányát jelzik, és az elõzõ ábrán is szereplõ komponenseket ugyanazzal a hivatkozási jellel jelöltük. A 30 cellatestbõl érkezõ 15 sólét a 6 kiömlõcsövön keresztül ürítjük: az 1 anódok (amelyeknek csak egy része látható az ábrán) a sólébe merülnek, és az anódok felületén 16 klór képzõdik olyan buborékok formájában, amelyek felfelé áramlanak a sólé 4 felszíne felé, és klórgázteret képeznek a sólé felszíne és a cella felsõ felülete között. A higanynak a 30 cellatesten történõ átáramlása során képzõdõ 36 amalgámot összegyûjtjük a cella alján, és a 35 kiömlõcsövön keresztül elvezetjük. A végrekesz tartalmaz egy olyan eszközt, amely az amalgámnak 34 vízzel, célszerûen demineralizált vízzel való öblíté-
1
HU 006 995 T2
sére szolgál, amely eszköz tartalmaz egy belsõ befecskendezõ- 32 csövet és egy külsõ befecskendezõ33 csövet, amelynek alsó végrésze belemerül a végrekeszben lévõ amalgámba, ezáltal egy olyan hidraulikus fejet alkot, amely megakadályozza, hogy a 34 víz összekeveredjen a 15 sólével. A bemeneti végrekesz két, egymással egyenértékû 17 és 18 csövénél elmondottakkal ellentétben a 33 csõ nem rendelkezik kiömlõcsõvel, következésképpen a 34 víz csak az amalgám elvezetésére szolgáló 35 kiömlõcsövön keresztül vezethetõ el. Az amalgám és a 37 vízcseppek keverékét egy 38 szeparátorba továbbítjuk, amely egy olyan belsõ 39 válaszfallal rendelkezik, amelynek széle belemerül az amalgámba, a leválasztott vizet egy 40 kiömlõcsövön keresztül elvezetjük, míg az amalgámot a 41 kiömlõcsövön keresztül az (1. ábrán látható 7) amalgámbontóba vezetjük. Ez a rendszer az amalgám hatékony leöblítését teszi lehetõvé, mivel az összes benne lévõ sólé beleoldódik a 34 vízbe, és eltávozik a 40 kiömlõcsövön keresztül, továbbá a 39 válaszfal egy megfelelõ részének az amalgámba való bemerítésével megakadályozzuk, hogy az amalgámbontóba továbbított amalgámba 34 víz kerüljön, ezáltal a maró nátrium-karbonát-termék kloridtartalmát nullára csökkentjük. A 38 szeparátor belsõ nyomását a 33 csõhöz csatlakozó kiegyenlítõ- 41 csõ segítségével állítjuk be. Ahogy a bemeneti végrekesz kapcsán ismertettük, a 33 csõ belsejében a mûködés során felgyülemlõ szennyezõdéseket ez esetben is periodikusan eltávolítjuk a 33 csõ kívülrõl történõ felemelésével és lesüllyesztésével, amely 42 fogantyúk segítségével többször is részben kihúzható. Erre a célra a 33 csõ egy olyan 43 gumiharanggal van ellátva, amely például politetrafluor-etilénbõl van, amely teljesen közömbös a klór számára, és amely a csõnek a végrekeszhez viszonyított pozíciójától függetlenül tömítést biztosít, így megakadályozza a keletkezõ klórnak a külsõ környezetbe való kijutását. A hidraulikus fejnek a 33 csõ csúsztatásával elõidézett letörése határozza meg a víznek és a sólének a 6 kiömlõnyíláson keresztül a végrekeszbõl távozó keverékének áramában szuszpenzióként felgyülemlõ szennyezõdések diszperzióját. Adott esetben az öblítõrendszer kiegészíthetõ egy olyan, a végrekesz felsõ falához rögzített 44 köpennyel, amely a felemelési és lesüllyesztési mûvelet során a 33 csõ külsõ felületéhez esetlegesen hozzátapadó lerakódások lekaparását végzi. Az öblítõeszköz elõnyei nem korlátozódnak az elõállított maró anyagok jobb minõségére, hanem kiterjednek a kezelõszemélyzet munkakörülményeinek javítására is, mivel a jelenlegi gyakorlatban a kimeneti végrekeszeket – akárcsak a bemeneti végrekeszt – kézzel tisztítják egy tisztítóablak felnyitásával, aminek következtében klórgáz és – ami még nagyobb gond – higanygõz jut a környezetbe. A higany és az amalgám öblítésére szolgáló, fent ismertetett eszközök, valamint a higany bevezetésére és az amalgám elvezetésére szolgáló csövek vagy vezetékek lehetnek hengeres csövek (ez esetben a 17, 18, 22, valamint 32, 33, 35, 44 csövek koaxiális elrendezésûek) vagy lehetnek paralelepipedon alakú csö-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 5
2
vek. A 17, 18, 33 és 44 csövek titánból vagy elõnyösen a klór agresszív hatásaival szemben ellenálló polimerbõl, például polipropilénbõl, poli(vinil-klorid)-ból vagy még inkább fluortartalmú polimerbõl, például politetrafluor-etilénbõl, poliklór-trifluor-etilénbõl vagy ezek valamely kopolimerébõl van. A korábbról ismert cellák bemeneti és kimeneti végrekeszei vulkanizált gumival bélelt szénszálas szerkezetbõl vagy adott esetben megerõsített, tömör szerkezetû mûanyagból, például policiklopentadiénbõl vannak, ahol ez utóbbi anyagot Telene® márkanéven forgalmazza a BF Goodrich cég. Az említett két anyag korántsem kielégítõ, az elõbbi a rövid élettartama, a cserélési mûveletek során a környezetbe jutó higannyal kapcsolatos problémák, valamint az üzem közben keletkezõ higanytartalmú melléktermékek és ártalmas vegyületek, például dioxinok és furánok elhelyezési költségei miatt, míg az utóbbi lényegében a hõtágulások, valamint a sólé és a higany súlya miatti mechanikai terheléseknek deformáció nélkül történõ ellenállása miatt szükséges nagy falvastagságból és összetett kialakításból származó magas költségek miatt, bár ez esetben az élettartam és a melléktermékek elhelyezésének feltételei kielégítõek. A fenti problémák megoldása céljából a jelen találmánynál a fent ismertetett beállítható eszközöket alkalmazzuk a higany és az amalgám leöblítésére az újszerû kialakítású végrekeszekben. A találmány szerinti kialakítás lényege, hogy a végrekeszek olyan újszerû kompozit struktúrával rendelkeznek, amely két részbõl áll, nevezetesen egy 27, 46 peremmel ellátott szénacél 26, 45 fenéklemezbõl, amelynek vastagsága alkalmas a teljes súly elviselésére, valamint egy 28, 47 fedélbõl (vagy védõlemezbõl), amely adott esetben megerõsített mûanyagból van, például a fent említett Telene®bõl, és amely megfelelõ 26, 45 csavarozással a fenéklemezhez van rögzítve, és szintén el van látva 29, 48 peremmel. Miután az ilyen bemeneti és kimeneti kompozit végrekeszeket a 27, 46, illetve 29, 48 peremeknek a 30 cellatest 31, 49 záróperemeihez történõ csavarozással összeállítottuk, a teljes végrekesz súlyát teljes mértékben az acél 26, 45 fenéklemez tartja, így teljesen megszüntetjük a mûanyagból készült fedélre ható mechanikai igénybevételt. Ez a megoldás lehetõvé teszi a mûanyag vastagságának csökkentését és a fedél alakjának leegyszerûsítését, aminek eredményeként jelentõsen csökkennek a gyártási költségek. A találmány szerinti kompozit végrekeszek egy sor elõnnyel járnak. Idesorolható különösen a hosszú mûködési élettartam, amit a megfelelõ mûanyagok jól ismert kémiai semlegessége, a mûködés során a szénacélnak a higannyal való bevonása, valamint a tipikusan a leállások során megvalósuló részleges feltárás tranziens jelenségénél megvalósuló katódvédõ körülmények garantálnak (összehasonlításképpen a találmány szerinti végrekeszek élettartama várhatóan legalább 8 év, szemben a hagyományos gumival bélelt végrekeszeknél tapasztalt, tipikusan 3¹4 éves élettartammal). További elõnyként említhetõ az elhasznált fedelek könnyebb elhelyezése hulladékként, mivel a megfelelõen megválasztott
1
HU 006 995 T2
2
7. Az 1–3. igénypontok bármelyike szerinti végremûanyagok gyakorlatilag teljesen higanymentesek, illetkesz, azzal jellemezve, hogy az amalgámtermék és az ve nem tartalmaznak más mérgezõ anyagokat, például említett víz elvezetésére szolgáló kiömlõcsöveket tardioxinokat vagy furánokat sem, még évekkel a felhasztalmaz. nálást követõen sem, illetve további elõny a fedelek le8. A 7. igénypont szerinti végrekesz, azzal jellemezcsökkentett falvastagságának köszönhetõen a gyártási 5 ve, hogy a külsõ csõ egy köpenybe van betolva. költségek jelentõs csökkenése. 9. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti végreA szakmában jártas szakember számára nyilvánvakesz, azzal jellemezve, hogy a belsõ és a külsõ csõ tiló, hogy a találmány az itt bemutatott példák más váltotánból vagy polimer anyagból van. zataival vagy azokon végzett módosításokkal is meg10. A 8. igénypont szerinti végrekesz, azzal jellevalósítható. 10 mezve, hogy a köpeny titánból vagy polimer anyagból A fenti leírás nem jelenti a találmány korlátozását, van. amely találmány az oltalmi körbe tartozó különbözõ ki11. A 9. vagy 10. igénypont szerinti végrekesz, azviteli alakoknak megfelelõen használható, és ahol az zal jellemezve, hogy a polimer az alábbi csoportból váoltalmi kört egyértelmûen meghatározzák a mellékelt igénypontok. 15 lasztott anyag: polipropilén, poli(vinil-klorid), fluortartalA jelen leírásban és igénypontokban a „tartalmaz” mú polimerek és ezek kopolimerjei. kifejezés, valamint annak különbözõ változatai, például 12. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti végre„tartalmazó”, nem jelentik más elemek vagy anyagok kesz, azzal jellemezve, hogy olyan kompozit szerkejelenlétének kizárását. zettel rendelkezik, amelyet egy elsõ peremmel ellátott, 20 béleletlen szénacél fenék és egy második peremmel ellátott, polimer anyagból készült fedél alkot. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 13. A 12. igénypont szerinti végrekesz, azzal jellemezve, hogy a fenék falvastagsága olyan, hogy üzem 1. Végrekesz klór-alkáli sólé elektrolíziséhez haszközben megtartja a végrekesz teljes súlyát az abban nált higanykatódos cellához, amelyben üzemi körülmé- 25 lévõ fluidumok súlyával együtt. nyek között a sólé, valamint a higany vagy az amalgám 14. Higanykatódos cella klór-alkáli sólé elektrolíziadott folyadékszinttel rendelkezik, amely végrekesz séhez, amely záróperemekkel ellátott cellatestet, valatartalmaz egy, a higanyt vagy amalgámot a vízzel érintmint bemeneti végrekeszt és kimeneti végrekeszt tarkezésbe hozó eszközt, amely eszköz tartalmaz egy vitalmaz, ahol a bemeneti és a kimeneti végrekeszek közet bevezetõ belsõ csövet, valamint az alsó végével a 30 zül legalább az egyik az elõzõ igénypontok bármelyike higanyba vagy az amalgámba belemerített külsõ csöszerinti végrekesz, ahol az elsõ és a második perem az vet, amely külsõ csõ ezáltal egy hidraulikus fejet valósít említett záróperemek egyikéhez van csavarozással meg. rögzítve. 2. Az 1. igénypont szerinti végrekesz, azzal jelle15. Eljárás klór és alkáli sólé gyártására, azzal jellemezve, hogy a külsõ csõ fogantyúkkal van ellátva. 35 mezve, hogy az alkáli sólé elektrolízisét a 14. igény3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti végrekesz, azzal pont szerinti cellában végezzük. jellemezve, hogy a külsõ csõ gumiharanggal van ellát16. A 15. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezva és részben kihúzható. ve, hogy az említett külsõ csövet periodikusan felemel4. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti végrejük és lesüllyesztjük az említett hidraulikus fej átmeneti kesz, azzal jellemezve, hogy a víz és a higany beveze- 40 letörésével, ezáltal megakadályozzuk a mûködés sotésére szolgáló bevezetõcsöveket, valamint a víz szárán a sólében szuszpenzió formájában felgyülemlõ idemára legalább egy kivezetõcsövet tartalmaz. gen anyagok leülepedését. 5. A 4. igénypont szerinti végrekesz, azzal jellemez17. A 15. vagy 16. igénypont szerinti eljárás, azzal ve, hogy a higany bevezetõcsöve felsõ végének az jellemezve, hogy a higanyt a higany felszínétõl olyan adott végrekeszben lévõ higany folyadékszintjéhez vi- 45 távolságra vezetjük be, hogy egyidejûleg lehetõvé szonyított magassága beállítható. tesszük a maradék alkálitermék leöblítését és a higany 6. Az 5. igénypont szerinti végrekesz, azzal jellehûtését. mezve, hogy az említett magasság beállítására szolgá18. A 17. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezló, forgatható vasgyûrût tartalmaz. ve, hogy az említett távolság 5–10 cm.
6
HU 006 995 T2 Int. Cl.: C25B 9/14
7
HU 006 995 T2 Int. Cl.: C25B 9/14
8
HU 006 995 T2 Int. Cl.: C25B 9/14
9
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Szabó Richárd osztályvezetõ Windor Bt., Budapest
