KRALJEVINA SRBA, HRVATA I SLOVENACA
UPRAVA ZA ZAŠTITU KLA?A 21 (<J)
INDUSTRIJ SKE SVOJIN K IZDAN 1. JANUARA 1926.
PATENTNI SPIS BROJ 3370.
Robert Joseph Mc. Nitt, hemičar, Perth Amboy, New Jersey, U. S. A.
Elektrolišude otopljene banje i postupak njihovog rada.
Prijava od 24. oktobra 1924.	Važi od 1. januara 1925.
Ovaj se pronalazak odnosi na eJektrohemij-ske procese, koji se Trše sa otopljenim elektrolitima, i cilj im je, uklanjanje ili smanjenje nezgoda kojih ima u takvim procesima.
Medju tim nezgodama mogu se pomenuti sledeče:
1-vo. Upotreba toplote iz spoljnih izvora ne iskorišćuje se probitačno, a pri pokušaju da se održi toplotna ravnoteža pomoću električne struje, javljaju se gubitci u energiji i žrtvuju se povoljni usiovi za veliko iskorišćenje (gu-stina struje). Gde jedinko elektdčki rade paralelno, što je obično, struja se podešava da održava podesnu temperatura n najhladnijoj jedinki a to je jedinka, koja radi sa najvećim efektom energije. Da bi se sprečila suvišna temperatura u drugim elementima, obično se otočno vezuje jedan deo struje oko tih jedinki oko spoijnjeg otpora, da bi se s vremena na vreme isključivali topli elementi iz kola, menjača elektrodna površina, kružio hiadeći lluid kroz vodove u elektrolite ili zidove peći ili menjao odnos toplotnog zračenja iz spoij-nih izvora.
Ove metode regulisanja izazivaju gubitak u snazi, u proizvodnji, nepovoljne uslove za velika osrednja iskorišćenja i velike troškove oko održanja i rukovanja.
2 go. Pri radu elemenata, koji su paralelno električki vezani, teško je održavati tačnu podela struje usled otpora temperature, što je karakteristično za otopljene elektrolite.
Pošto se struja brižljivo reguliše to će usled slabe promene u konstanti zračenja ili radnom
eieklu jedan elemenat težiti da se ohladi sa porastom elektrolitnog otpora i promenom pravca struje za druge elemente. Jedan ili više od tih drugih elemenata zagrevace se od dopunske struje sa odgovarajućim smanjenjena otpora u njihovim elektrolitima. Sve više i više struja će odlaziti sa hladnog elementa i ovaj će se smržnjavati.
Ako neki elementi mogu raditi na nižem etektu sa rastućom temperaturom i sa povećanim gubitcima energije, onda se javlja brzi akumulativni elekat temperature sa sve većim rasipanjem struje.
U postupcima gde se upotrebljava više anoda u obliku štapova i obično topljena katoda, ta se nezgoda savladjuje relativno velikim otporom anoda i čestim regulisanjem razdaljine izmedju anode i katode. Medjuthn u procesima sa nekretnini elektrodama ili elektrodama sa većom zapreminom i malim otporom nepraktično je upotrebiti više od jedne elektrohe-mijske jedinice u jednom elementu.
d-će. Elektrolit se ne odižava u takvom, stanju da ime jednostavnost sastojaka, i na temperaturi i na čistoći koliko je potrebno da se obezbedi jednostavno veliko ampersko iskorišćenje. Obično se toliko dopuštaju nečistoće primese dok iskorišćenje ne padne ispod ekonomske granice, nsšia se uklanja elektrolit i elemenat čisti i ponova puni sa svežim elektrolitom. Ovaj je metod neekonomićan kako u radu tako i u materijalu i rezulluje u relativno niskom prosečnom iskorišćenja.
Tako isto usled težnje što se nečiste pri-
Din. 25.
mese gomilaju, moraju sve materije, koje se unose u banju, bili što je moguće čistije Gde se upotrebljuju mešane banje ili topljivi agenti teško je održavati u svima jedinicama najpo-đesniju sraešu sastojaka. U opšte je potrebno đa se često vrši analiza banje u svakoj jedinki, i tretirajući svaki elemenat zasebno, dodaju takve količine raznih materijala, koji su potrebni.
4-to. Zbog ograničenja u strukturi i teškoća u radu mala je veličina svakog elementa upo? trebljenog u ovom procesu, a izgubljena energija usled zračenja i sprovodjenja velika je u sravnjenju sa energijom utrošenom za koristan rad.
Tako isto troškovi rada i za održanja mnogobrojnih malih elemenata dosta su visoki.
Poboljšanje po ovom pronalasku smanjuje ili uklanja te nezgode i suština istog, u sledečem primeru izvodjenja, sastoji se u ovonu:
Da se otopljeni elektrolit pravilnih sastojaka temperature i čistoće, pusti da teče u svaku elektrohemijsku jedinku više nego što je potrebno za elektrolično razlaganje, da se održava temperatura elektrolita u jedinici u željenom stepenu regulisanjem iste kao i odnosa protieanja elektrolita: da elektrolit kruži kroz jedinku tako, đa nečiste primese budu primljene od zaostalog dela elektrolita (nera-stvoreni đeo) i da se iste uklone iz oblasti elektrolitičnog dejstva; da se skupi zaostali elektrolit, zajedno sa nečistim prirnesama van oblasti elektrolitičnog dejstva, i da se isti podvrgne čišćenju, popunjavanju i dejstvu toplote hladnoće, ili takvoj dopunskoj obradi koja je potrebna za proizvodjenje elektrolita pravilnog sastava, temperature, čistoće, i da se ovaj ponovo pusti da teče u izobilju ka svakom elementu, kao što je gore opisano.
Pronalazak je opisan u primem kod procesa za elektrolizovanje rastopljenog natrijum hlorida u elementima, koji imaju vertikalne elektrode odvojene poroznom pregradom ili dijafragmom.
SI. 1 je vertikalan uzdužni izgled, delom u preseku po liniji 1 — 1 iz si. 2, tipičnog postrojenja za gornje svrhe.
Si. 2 je horizontalan istog,
SI. 3 je rlelimičan izgled u preseku duž ose 3—3 iz si. 2,
Si. 4 je poprečni vertikalan presek po liniji 4—4 iz si. 2,
Si. 5 je poprečni vertikalni presek u uvećanoj razmeri jednog elementa i
SI. 6 je uzdužni vertikalni presek u uvećanoj razmeri jednog elementa.
Pokazano uređjenje sastoji se iz većeg broja elementa 10 poredjanih paralelno u vezi sa izvorom struje 11. Isti su grupisani da bi se smanjile površine koje zrače i sprovode
spoljnu toplotu. Zidovi kutija 12 u kojima su smeštene jedinke obično se grade od elastične opeke i prvenstveno se ogradjuju toplotnim izolatorima, na pr.: opekama načinjenim od silikatnog sintera (Kieselguhr-a).
Anode lt koje sačinjavaju deo zidova načinjene su od gratita i povezane su sa izvorom 11 električne energije preko grafitnih provodnika 15. Katode 16 mogu biti od bakra i kao što se iz si. vidi, svaka ima okvir iste visine kao i anoda i nošene su od jednog organa 17 izbušene pločevili tome slično preko bakarnog štopića 18. Štapići povezani su na red provodnicima 19 sa izvorom 11.
Prtgrade 20 mogu biti četvorougaona tela od žičane gaze, koju drže organi 21, koji strče iznad katoda. Kape 21 stoje na cevima 22 kroz koje se može metalni natrijum izvlačiti. Unutra strčeće jake 21 čine otvore iz-medni gornjih i donjih tela kutija. Hiorni gas razvijen pri elektrolizi uklanja se kroz cevi 23.
Dna 24 kutija konvengiraju, kao što se to vidi, i završavaju se u jedan vodili korito 25, koje ide u duž instalacije, pri čem je pokazan samo jedan vod za svaki niz kutija. Svaki vod 25 završava se na jednom kraju u rezervoaru 26 a oba rezervoara 26 u vezi su blizu svojih dna poprečnim kanalom 27 (si. 1). U svakom rezervearu 26 nalazi se crpka 28, izlazni otvor iste vodi ka komorama 29 za filtrovanje. Svaki tiltr 29 ima ispusnu cev 30 koja stoji u vezi sa centralnim sudom 31.
Podesna crpka 32 u rezervoaru 31 ima svoj bočni upu>t otvoren za elektrolit dok njen ispust vezuje istu preko cevi 33 sa vodom 34, koji leži u kanalu na vrhu zida iztnedju i iznad dva reda ćeliia. Cevi 35 dele elektrolit svakoj kutiji, pričam se regulisanje protieanja vrši pomoću ventila 36. Elektrolit se prvenstveno uvodi u elemenat na svakoj strani, jedan deo ulazi pri vrhu anode l i kroz cevi 37 a drugi kroz cevi 38. Relativno protieanje kroz cevi o7 i 38 podešava se podesnim spravama, koje nisu pokazane.
Za dovod toplote elektrolitu, koji teče ka. elementima, upotrebljuje se cev 37 koja ima električni otpornik 39. Za iskorišćenje toplote iz elektrolita, kad ovaj prolazi kroz vodove, ovi su snabdeveni na gornjim deloviraa podesnim vodenim omotačims 40 (si. 5).
Iza granastih cevi poslednjih kutija vod 34 vraća se i ide pozadi ispod dala za napajanje kutija kroz središnji rezervoar 31 i u retortu 41.
Sredstva za zagrevanje ove retorte može biti ga,sna ili uljna označena kod 42. Kroz ispust 43 vraća se ka kutijama 10 neupućeni elektrolit u rezervoar 31 za ponovno kruženje pri čem je ventil 44 u vodu delom ili potpuno zatvoren. Ako je potrebno ponovno zagre-
wj)je elektrolita onda se otvara ventil 44 a Tentil 43- delom ili potpuno zatvara.
Retorte 45 rasporedjene m blizu rezervoara 26 i sa ispustima su u vezi. U retorte uvodi se kroz levke 4G čvrst materijal na pr. obif na so sa malim količinama tečnih agem*ta, tako isto se u njima ti materijali tope i čiste. Retorte se mogu s polja grejati pomoću gasnih ili uljnih gorivki 47. Radi čišćenja materijala isti se propušta u istopljenom stanju kroz naročite elektroliemijske jedinke 48 sa niskom voltažom, koje su pokazane potopljene u isto-pljenoj banji u retortama 45 a snabdevene sa nerastvorljivim ili odstranjivim anodama. Rastopljeni materijali za popunu razlazu se sa jedinkom 48 kroz cevi 49 u rezervoare 26, gde se isti mešaj u sa zaostalim delom elektrolita pa se potom filtriraju sa poslednjim.
Za održanje povećane temperature u istopljenom elektrolitu u rezervoarima 26, postavlja se električni otpornik 50 duž šola istih i pola poprečnog voda 27, koji vezuje rezervoare 26.
Krajevi otpornika pokazani su kod 51.
Slično tome vod 25 može imati električni otpornik o2 za održavanje otopljenog elektrolita na povećanoj temperaturi.
Za primerni opisanih naprava za izvodjenje ovog pronalaska, pumpaju se otopljeni elektrolit odredjcne temperature, čistoće i sastava, na pr. natrijum hlorid i neki tečni agenti, iz rezervoara 31 kroz vod 34 za svaku jedinku više nego što je potrebno za eiektrolitičko razlaganje.
Strujanje elektrolita ka raznim jedinkama 10 reguliše se ventilima 36 u vodovima 35, a temperatura ulazećeg elektrolita reguliše se pomoću odgovarajućih električnih zagrevača 39 (si. 5). Ovim regulisanjem temperatura elektrolita koji podleži elektrolizi, održava se na najpovoljnijem stepenu za najbolje iskorištenje. Tako isto tačna raspodela električne struje održava se izmedju raznih elemenata koji su vezani na ieđ.
Elektrolit kruži kroz elemente tako (vidi strelice u si. 5 i 6) da čvrste nečiste primese n. pr. deliei uglja, gvoždje, kalcium, magne-zijum, bakar, pesak i glina, kao i nečistoće u rastvoru kao n. pr. metalni hloridi, bivaju upijani od zaostalog dela elektrolita (t. j. nera-stvornog deb) i uklanjaju se iz oblasti elek-troliučnog dejstva. Ovaj zaostali deo elektrolita sa nečistim primesama prolazi kroz otvoren deo svakog elementa u jedan od vodova 25, gde se ovaj spaja sa ostalim delovima iz drugih elemenata. Kroz te vodove 25 elektrolit se vraća u rezervoare 26. U poslednjem je lako izdvojiti nečiste primese iz elektrolita. Čišćenje se sastoji u Kemijskoj obradi ili elektrolizi u naročito konstruisanom elementu, da bi se izdvojile nečiste primese iz rastvora ili
se to čišćenje mahom sastoji u taloženju i filtriranju čvrstih nečistih primeša. Specijalan metod čišćenja zavisi od prirode nečistoće, što opet zavisi od m čistoće materijala upotreblje-nog za izradu nosila i omota kutija, kao i od veštine radenika. U opšte mehanički je rad dovoljan i prema tome je pokazan filtar 29 u svakom rezervoaru 26, kroz koji se propušta elektrolit pomoću crpki 28. Filtri se mogu raditi, od žicanog tkiva, izbušenog metala, koksa, drvenog uglja i sličnih materija. Is filtra 29 očišćeni elektrolit ide u središnji rezervoar 31 za ponovno kruženje. Naprave za topljenje i mešanje materijala prvenstveno sc postavljaju zajedno sa jedinkama i gde ima dovoljan broj istih tu se mogu predvideti naprave za čišćenje tih materijala. U opisanom primeru, materijali za popunu, mahom obična so sa malim količinama tečnih agenata topi se u retorti 45, pošto se čvrsta so dospe kroz levak 46 (si. 1).
čišćenje materijala pokazano je u elektrolizi otopljenog mateiijala u naročitom elementu 48 niske voltaže, čije su anode netopljive ili se mogu uklanjati. Ovom obradom nečiste primese sa kiseonikom sitne se i ne puštaju se u pravilan proces i ne daje im se rta na-jedaju stalno grafitne elektrode. Jedinke 48 pokazane su potopljene u otopljenoj banji u reto:tama 45.
Otopljeni materijali idu za jedinku 48 kroz vodove 49 u rezervoare 46 gde se isti me-šaju sa zaostalim delovima elektrolita i sa istim filtriraju. Temperatura otopljenog elektrolita u rezervoarima 26 održava se na podesnom stepenu proizvir*njcm toplote u električnim otpornicima 50 i 52 koji leže na tla rezervoara i vodove 25 i 27.
Očišćeni elektrolit sipa se iz filtra 29 u rezervoar 31, odakle se ponova crpe u razne elemente 10 kroz vod 34. Otopljeni elektrolit koji se ne odvodi iz voda 34 u elemente teče natrag kroz povratnu cev istog voda ka rezervoaru 31 preko slavine 43 (si. 3 i 4). Deo ili sav elektrol.t koji se vraća može se propustiti kroz ventil 44 u retortu 41 (si. 2 i 3), gde se zagreva i vreli elektrolit prazni pomoću cevi 53 u rezervoar 31 iz koga se ponova crpe za razne elemente kroz vod 34.
Zagrevanjem elektrolita u retortama 45 i 41 i potpornika u vodu 27, mogućno je održati toplotnu ravnotežu u sistemu i raditi uz to sa najpovoljnijom gustinom struje i elektrodnim zapreminama za najveće iskorišćenje. Ova naknadna toplota zamenjuje priličan deo gubitaka energije i rezultuje u štednji elek-trolitične snage smanjenjem radne voltaže na vrednost stoje moguće bliže voltaži razlaganja.
Gde se zagrevanje vrši sagovevanjem goriva reterte 45 i 41 treba da su načinjene potpu-
no od omota od kalorniranog čelika, hrom-nikla ili drugih podesnih legura. Kako količina odlazećih gasova iz retorti može biti prilična, i kako isti ostavljaju zagrevne površine, na visokoj temperaturi, to je ekonomično da se isti propuštaju kroz izvestan oblik ekono-mizera n. pi. parni kotao.
Ako su foškovi električne snage relativno mali, onda se toplota može dobiti za topljenje materijala i održavanje temperaturne ravnoteže primenjujuei snagu neposredno ili posredno preko otpornika u retortama 45 i 41 ili u rezervoarima 25 i 81.
Regulisenje temperature elektrolita izvodi se dodavanjem ili vodjenjem toplote negde izmedju kontrolne slavine oG svakog elementa i mesta gde elektrolit ulazi u komoru. Toplota se dodaje upolrebljujuei pomoćnu električnu snagu, ili sagorevanjem gasa ili ulja. U primeru izvodjenja, toplota se .debija preko električnih otpornika b9 (si. 5) u svakoj grani vodova 3&, koji vezuju svaku slavinu 3u sa komorom oko elementa. Gde se upo-trebljuje uljno ili gasno gorivo, uvlači se mali kalem dovoljne zagrevne površine izmedju svake slavine i odgovarajuće grane. Elektrolit teče kroz taj kalem ili retortu a plamen liže po spoljnoj površini. Toplota se oduzima hla-djenjem vode. E pokazanom primeru, gornji deo svake grane vtda 35 obložen je omotačem za vodu 40 (si. 5) tako dimenzionisanim, da se temperatura tekućeg elektrolita može smanjiti bez opasnosti za smrzavanje ili stvrd-njavanje.
Elektrolit idući tako kroz vod 34 ulazi u kontrolnu slavinu 36 svakog elementa na skoro istoj temperaturi. Tako isto je sklop elektrolita skoro jednostavan u svima elementima, Ove dve činjenice omogućavaju kontrolu nad većinom elemenata regulisanjem priticanja ula-zećeg elektrolita.
U jedinkama, koje imaju nenormalno zračenje ili karakteristike eiekta, korisno je da se može regulisati temperatura ulazećeg elektrolita.
Na osnovu kontrole dobivene regulisanjem temperature i proticanja elektrolita, mogućno je podešavati elektrolitnu stiuju za presečne uslove i rada za duže vreme bez podešavanja. Suvišna toplota koja se razvija u ma kom e-lementu i koja teži da zagreva, odvodi se relativno malo pogrejanom strujom elektrolita u vod 25, gde ista zagreva ohladjeni elektrolit, koji se vraća iz elementa, koji počinju da se hlade. Ovo termičko ravnotežno dejstvo je vrlo korisno za uštedu energije i stabilizovanje sistema, čime se smanjuje potrebna posluga.
Kruženje elektrolita kroz svaki elemenat je takvo, upravo treba da je takvo, da obezbe-
đjuje najčistiji elektrolit u električnoj zoni*. Te nečiste primese treba sprečiti da ulaze m elektrolitičnu zonu i treba ih ukloniti u re-zervoaie 2b sa zaostalim elektrolitom. Kruženje treba da olakša temperaturnu kontrolu elektrolita. U opisanom primeru ovo se vrši upuštanjem jednog dela pri vrhu banje (si. 5 i 6).
Pojačavanjem relativnog toka koji ulazi na tim mesti ma, i pravilnim dimen zionisanjeia raznih otvora i kanala ovaj način kruženj*. daće najpovoljnije rezultate.
Pomoćna električna toplota korisno i-e pri-menjuje u vodu 34 i 25 u cilju lakšeg početka rada sistema i održa>anja glatkog rada.
Primena ovog pronalaska daje sledeča poboljšanja:
Veliko smanjenje gubitka u energiji.
Smanjuje se elektrolilićna snaga upotreb-Ijena na jedan kilogram proizvoda.
Guština struje, prostor elektroda i stanje elektrolita s obzirom na sastojke, temperatura i čistoća idealni su za jednostavno i neprekidno iskorištenje.
Elementi rade potpuno dobro na red, što omogućava njihovo grupisanje.
Smanjeni su prekidi za promenu dijafragmi i za čišćenje.
Radovi i nadgledanje su svedeni na najmanju meru.
Usled neprekidnog rada pri ravnomernim stanjima ima manje habanja i kvaren.a i topljenje materijala za popunu na jednom mestu-i delovanjem otopljene banje mehanički se štedi i radi snaga.
Ovaj pronalazak se ne ograničava na opisani raspored, jer se isti može primeniti i za druge rasporede kao i za jedan jedini elemenat,
Elektrohemijske jedinke mogu se postaviti u običnu banju ili pak odvojiti dijafragmama.
Na isti način naprave za čišćenje mogu stajati u samoj banji sa elektrrohemijskim jedinkama ili jedinkom, ili se mogu postaviti u odvojenu komom kao što je gore opisano.
Rad čišćenja i obrade elektrolita može biti podeljen, n. pr. taloženje ililtriranje možese izvoditi u vezu sa jedinkama, dok naročita, obrada se izvodi na mahove u naročitom postrojenju odbijenom od jedinki. Isto važi za spremanje materijala za popunu.
Kruženje elektrolita može biti neprekidno ili povremeno. Svaki element može imati nezavisno kruženje i sistem za pročišćavanje, ili se pak izvestan broj elemenata može vezati samo za jedan sistem. Elektrolit može teći dvama ili trima elementime istovremeno ili sukcesivno. Razni elementi mogu dobi-jati elektrolit od odvojenih grana glavnog vo-
da, ili pak isti može prolaziti kroz jedan pa onda drugi elemenat,
Gde su pak elementi vezani napred i dobi-jnju elektrolit iz zajedničkog izvora, potrebno je da se odstrani nezgoda usled ukrštanih struja, time što se prekida kontinuitet elektrolit-nog toka pomoću slavine sa oscilirajočim jezičkom ili nekim drugim podesnim napravama.
PATENTNI ZAHTEVI:
1.	Elektrolišuće rastopljene banje, naznačene time, što otopljeni elektrolit u izobilju teče kroz elemenat, kontroliše radne temperature elementa, regulisanjem temperaturi: odnosno proticaja elektrolita ponovo osvežava ne-rastopljeni đeo elektrolita na mestu van elek-
trolitičnog dejstva i isti vraća u elemenat.
2.	Postupak za elektrolizu pomoću rastopljenih banja, po zahtevu ], naznačen time, što elektrolit neprekidno teče kroz veći đeo elemenata u istom električnom kolu ili kroz elemente vezane paralelno.
3.	Postupak po zahtevu 1 i 2, naznačen time. što se veći broj elemenata vezuje paralelno blisko jedan uz drugi da bi se smanjili gubitci toplote usled zračenja i dovodi toplo ta elektrolitu.
4.	Postupak po zahtevu 1—3, naznačen time, što otopljeni elektrolit teče u izobilju kroz elemente vezane na red i što se odvojeno re-guliše dovod elektrolita za svaki elemenat da bi se izjednačila stanja struje u istom.

b !
ti
'


	





■
.
.
■
■


*

/)a/patent broj 3370.

[k-^t..-fl

^3	A i

P


...




.




*•	-■ A. .	.••:

'


..

,
‘





• h


; '
-
























/idpđfent bpof3370.

"6












■ ..