Elektrolytische Zelle mit quecksilberkathode für die Chloralkalizersetzung. Im Patent Nr.<B>116812</B> ist ein Verfahren zur Elektrolyse von Chloralkalien in Queck silberzellen beschrieben, bei welchem die Förderung des Quecksilbers vom Amalgam zersetzungsraum auf das höhere Niveau des Amalgambildungsraumes durch eine mecha nische Fördereinrichtung bei Gegenwart einer geeigneten Deckflüssigkeit, wie Wasser, verdünnte= Alkalilauge oder Alkalichloi-id- lösung bezv_ von inerten Gasen erfolgt.
Da durch wird die sonst auftretende lästige Ver- mulmung des Quecksilbers, die bei Berüh rung des noch Amalgamreste enthaltenden Metalles mit Luft entsteht, mit Sicherheit vermieden.
Die Quecksilberzelle, welche den Gegen stand der Erfindung bildet, stellt eine be sonders geeignete Ausführungsform einer diesem Verfahren dienenden Zelle vor, wel.- ehe hohe Produktion mit günstigem Wir kungsgrad und grosser Betriebssicherheit ver einigt.
Um in einer Quecksilberzelle von ge gebener Grundfläche möglichst hohe Pro- duktion zu erzielen, ist es nötig, die Strom dichte durch gesteigerte Belastung zu er höhen; es ist bekannt, dass die Zellen mit hoher Belastung betrieben werden können, ohne dass die Betriebsspannung über ein wirt schaftlich unzulässiges Mass ansteigt, wenn man den Elektrodenabstand möglichst weit gehend verringert. Der Verringerung des Elektrodenabstandes ist jedoch dadurch eine Grenze gesetzt,
dass ein gurzschluss durch Berührung des zirkulierenden Quecksilbers mit dem Anodenmaterial vermieden werden muss. Diese Kurzschluss'gefahr wird um so geringer, je gleichmässiger die Förderung des Quecksilbers erfolgt. Bei den bisherigen, mit mechanischen Fördermitteln ausgestat teten . Quecksilberzellen wird dieser Forde rung nicht in vollem Masse entsprochen, weil einerseits Unebenheiten der Zellenauskleidung und anderseits Stosswirkungen der mechani schen Fördereinrichtungen die Möglichkeit eines Kurzschlusses schon bei relativ grösse ren Elektrodenabständen ergeben.
Diese Nachteile werden bei der den Gegenstand vorliegender Erfindung bildenden Zelle wirk sam vermieden, so dass der Elektroden abstand sehr gering, beispielsweise nur auf 5 mm gehalten werden kann. Der Vorteil dieser Zelle besteht also darin, dass die Ver- lnulmung des Quecksilbers mit Sicherheit ausgeschlossen wird und gleichzeitig der Elektrodenabstand auf ein Mindestmass herabgesetzt und dadurch die Produktion pro m2 Quecksilberfläche erheblich gestei gert werden kann.
Die neue Zelle besitzt einen Amalgam- .zersetzungsraum und einen im Niveau höher gelegenen Ama.lgambildungsraum, welche Räume gegebenenfalls in einem einzigen Trog vereinigt sein können. Charakteristisch für den. Bildungsraum ist, dass er mit ge schliffenem Steinmaterial ausgekleidet ist und seine Bodenfläche, auf welcher die Quecksilberkathode fliesst, eine vollkommene Ebene bildet. Man. kann hierfür beispiels weise eine Granitauskleidung wählen, die sorgfältig eben poliert wird.
Der Amalga.m- zersetzungsraum, bei welchem das Erforder nis vollkommener Gleichmässigkeit der Aus kleidungsflächen nicht in gleichem Masse besteht, kann wie üblich ausgestattet sein; in manchen Fällen kann man Jedoch auch zweckmässig die ganze Zellenkonstruktion mit Auskleidungen von Granit oder andern geeigneten Steinmaterialien ausführen.
Die Förderung des Quecksilbers vom Ama.lga.rnzersetzungs- zum Amalgambildungs- raum bei Gegenwart einer Deckflüssigkeit. wie Nasser etc. ist völlig stossfrei auszu führen. Diese stossfreie Förderung das Queck silbers wird mit einer Fördervorrichtung er zielt, die aus einer Schnecke oder Flügel schraube mit einem oberhalb derselben an geordneten, gegebenenfalls an der Rotation teilnehmenden. horizontalen. kurvenförmig profilierten Teller besteht.
Diese Fördervorrichtung gestattet es nun mehr, im Verein mit der besonders gleich mässigen Ausführung der Flächen des Amalgambildungsraumes, den Elektroden abstand auf ein Mindestmass herunterzu- setzen. Man kann zum Beispiel mit platten förmigen Kohlenanoden auf einen Abstand zwischen 10 und 5 mm herabgehen, ohne Störungen befürchten zu müssen. Die so er zielte Verringerung des Elektrodenabstande.@ gestattet, die bekannten Vorteile dieser Mass nahme voll auszunützen.
Man kann also, ohne dass die Spannung über das. sonst übliche Mass erheblich hinausgeht, mit grösseren Strombelastungen arbeiten und damit die Produktion der Zelle in der Zeiteinheit we sentlich vergrössern.
Die Fig. 1 bis. 5 der Zeichnung geben beispielsweise Ausführungsformen der Er findung wieder, und zwar F'ig. 1 und 4 den Querschnitt und die Aufsicht auf eine Zwei trogzelle, Fig. 2, 3 und 5 Querschnitt, Längs- schnitt-, und Aufsicht einer Eintrogzelle.
In Fig. 1 und 4 bedeutet A den aus einem eisernen Kasten angefertigten Amal- gambildungsraum, B den Amalga.mzerset- zungsraum, die beide ein Betonfutter G\ be sitzen. Der Amalgambildungsraum ist mit der geschliffenen Granitauskleidung L ver sehen. Die Konstruktion des Amalga.m- bildungsraiunes ist ohne weiteres aus der Zeichnung ersichtlich.
Es bedeutet E die von oben durch Steinzeugdeckel eingeführte Anode aus Graphitplatten, F die von unten erfolgende Stromzuführung zur von dem Quecksilber gebildeten Kathode in Form eines kupfernen Tellers, G einen Rohrstutzen zur Ableitung des Chlors, J die zur Queck silberförderung dienende Vorrichtung, die aus einer senkrecht oder geneigt angeordne ten Voll- oder unterteilten Schnecke (Flügel schraube) mit einem oberhalb dieses Förder- elementes vorgesehenen, gegebenenfalls an der Rotation teilnehmenden horizontalen, kurvenförmig profilierten Teller besteht, der das geförderte Metall unter der Oberfläche der Deckflüssigkeit verteilt;
N' und N" sind die Umlauftröge für das zirkulierende Queck silber. Die Amalgamzersetzungszelle ist in üblicher Weise ausgestaltet. Zur Gewinnung des Wasserstoffes besitzt sie eine Abschluss- gloche ill aus Blech, die einen umgebogenen Rand besitzt, der in einen Flüssigkeitsver- schluss eintaucht; die Ableitung des Wasser stoffes erfolgt durch den Rohrstutzen H. Die Zersetzung des Amalgams kann auf bekannte Weise durch Eintauchen von Rosten aus Eisen, Graphit oder Legierungen von Va nadin, ilfolybclän etc. beschleunigt werden.
Die Eintrogzelle nach Fig. 2, 3 und besteht aus einem länglichen, rechteckigen, eisernen Kasten A mit einer Längstrennungs- wand K, welche die Zelle in einen Amalgam- bildungs- und Amalgamzersetzungsraum teilt. Beide besitzen das Betonfutter C, der Bildungsraum ausserdem eine Auskleidung L aus geschliffenem und poliertem Granit.
Die Zirkulation des Quecksilbers erfolgt wieder mittelst der Quecksilberfördervor- richtung J, die im Verein mit der vollkom men ebenen Ausführung der Flächen des Amalga.mbildungsra.umes gestattet, den Elek- trodena.bstand (Fig. 1) besonders gering zu halten.
Electrolytic cell with mercury cathode for the decomposition of chlor-alkali. Patent no. <B> 116812 </B> describes a process for the electrolysis of chlor-alkali in mercury cells, in which the conveyance of the mercury from the amalgam decomposition space to the higher level of the amalgam formation space is carried out by a mechanical conveying device in the presence of a suitable cover liquid, like water, dilute = alkali lye or alkali metal chloride solution or inert gases.
As a result, the annoying jamming of the mercury that occurs when the metal still containing amalgam residues comes into contact with air is definitely avoided.
The mercury cell, which forms the subject of the invention, represents a particularly suitable embodiment of a cell used for this process, which combines before high production with favorable efficiency and great operational reliability.
In order to achieve the highest possible production in a mercury cell with a given area, it is necessary to increase the current density by increasing the load; It is known that the cells can be operated with a high load without the operating voltage rising beyond an economically impermissible level if the electrode spacing is reduced as far as possible. However, there is a limit to reducing the distance between the electrodes.
that a short circuit by touching the circulating mercury with the anode material must be avoided. This risk of a short circuit becomes less the more evenly the mercury is conveyed. With the previous ones equipped with mechanical conveyors. Mercury cells are not fully compliant with this requirement because, on the one hand, unevenness in the cell lining and, on the other hand, impact effects from the mechanical conveying devices, the possibility of a short circuit even at relatively large electrode distances.
These disadvantages are effectively avoided in the cell forming the subject of the present invention, so that the electrode spacing can be kept very small, for example only 5 mm. The advantage of this cell is that the mercury contamination is definitely excluded and at the same time the electrode spacing is reduced to a minimum and the production per m2 of mercury surface can thereby be increased considerably.
The new cell has an amalgam decomposition space and an amalgam formation space located higher in the level, which spaces can optionally be combined in a single trough. Characteristic of the. Educational space is that it is lined with cut stone material and that its floor surface, on which the mercury cathode flows, forms a perfect level. Man. can, for example, choose a granite lining that is carefully polished.
The amalgamation room, in which the requirement of perfect uniformity of the cladding surfaces is not equally important, can be equipped as usual; In some cases, however, the entire cell construction can be expediently carried out with linings of granite or other suitable stone materials.
The conveyance of mercury from the amalgam decomposition to the amalgam formation area in the presence of a cover liquid. like Nasser etc. is to be carried out completely smoothly. This smooth promotion of the mercury is silver with a conveyor he aims, the screw from a screw or wing with one above the same to be ordered, possibly participating in the rotation. horizontal. consists of curved profiled plate.
This conveying device now makes it possible, in conjunction with the particularly uniform design of the surfaces of the amalgam formation space, to reduce the electrode spacing to a minimum. For example, with plate-shaped carbon anodes you can go down to a distance between 10 and 5 mm without fear of interference. The reduction in the electrode spacing so he aimed. @ Allows the known advantages of this measure to be fully exploited.
So you can work with greater current loads without the voltage going significantly beyond the otherwise usual level and thus significantly increase the production of the cell in the unit of time.
Figs. 1 to. 5 of the drawing show, for example, embodiments of the invention, namely F'ig. 1 and 4 the cross section and the plan view of a two trough cell, FIGS. 2, 3 and 5 cross section, longitudinal section and plan view of a single trough cell.
In FIGS. 1 and 4, A denotes the amalgamation room made from an iron box, B the amalgamation room, both of which have a concrete lining. The amalgam formation space is seen with the polished granite lining L. The construction of the Amalga.m-bildungsraiunes can be seen from the drawing.
It means E the anode made of graphite plates inserted from above through a stoneware cover, F the power supply from below to the cathode formed by the mercury in the form of a copper plate, G a pipe socket for discharging the chlorine, J the device used for mercury delivery, which consists of a vertical or inclined arranged full or subdivided screw (wing screw) with a horizontal, curved profiled plate provided above this conveying element, possibly participating in the rotation, which distributes the conveyed metal under the surface of the cover liquid;
N 'and N "are the recirculating troughs for the circulating mercury. The amalgam decomposition cell is designed in the usual way. To obtain the hydrogen, it has a cover bell made of sheet metal, which has a bent edge that dips into a liquid seal; the drainage of the hydrogen takes place through the pipe socket H. The decomposition of the amalgam can be accelerated in a known manner by immersing grids made of iron, graphite or alloys of va nadin, ilfolybclän, etc.
The single trough cell according to FIGS. 2, 3 and consists of an elongated, rectangular, iron box A with a longitudinal partition wall K, which divides the cell into an amalgam formation and amalgam decomposition space. Both have the concrete lining C, the education room also has a lining L made of ground and polished granite.
The mercury circulates again by means of the mercury conveying device J, which, in conjunction with the completely flat design of the surfaces of the amalgamation area, allows the electrode spacing (Fig. 1) to be kept particularly small.