CH130897A - Electrolytic cell with mercury cathode for the decomposition of chlor-alkali. - Google Patents

Electrolytic cell with mercury cathode for the decomposition of chlor-alkali.

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CH130897A
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Franz Gerlach
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  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

  

  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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜGH: Elek1-rolytische Zelle mit Quecksilber kathode für die Chloralkalizersetzung mit einem Amalgamzersetzungsraum und einem im Niveau höher gelegenen Amalgambildungs- raum, bei welcher der Elektrodenabstand im Amalgambildungsraum ohne Kurzschluss- gefahr sehr niedrig gehalten ist, dadurch gekennzeichnet; PATENT APPLICATION: Electrolytic cell with mercury cathode for chloralkali decomposition with an amalgam decomposition space and an amalgam formation space at a higher level, in which the electrode spacing in the amalgam formation space is kept very low without the risk of short circuits, characterized; dass der AmaIgambildungs- raum mit geschliffenem Steinmaterial derart ausgekleidet ist, dass seins Bodenfläche, auf welcher die Quecksilberkathode fliesst, eine vollkommene Ebene von gleichmässiger Be schaffenheit bildet, that the amalgam formation room is lined with polished stone material in such a way that its floor surface, on which the mercury cathode flows, forms a perfect level of uniform quality, und dass die Förderung des Quecksilbers von dem Amalgamzerset- zungs- zum Amalgambildungsraum bei Ge genwart einer das Quecksilber gegen die Einflüsse des Sauerstoffes der Atmosphäre schützenden Deckflüssigkeit in stossfreier Weise mittelst einer aus einer Schnecke oder Flügelschraube mit einem oberhalb der selben angeordneten, horizontalen, kurven förmig profilierten Teller bestehenden För- dervorrichtung vorgenommen wird. and that the conveyance of the mercury from the amalgam decomposition to the amalgam formation area in the presence of a cover liquid protecting the mercury against the influences of the oxygen in the atmosphere in a bump-free manner by means of a screw or wing screw with a horizontal, curved shape above the same profiled plate existing conveyor is made.
CH130897D 1926-04-17 1927-04-04 Electrolytic cell with mercury cathode for the decomposition of chlor-alkali. CH130897A (en)

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