Verfahren zur gleichzeitigen Herstellung von Alkalimetallen und Halogenen. Es ist bekannt, Alkalimetalle und Halo gene durch Elektrolyse geschmolzener Al kalihalogenide in Zellen herzustellen, welche einen oben offenen Einfüll- bezw. Ein schmelzraum für das Salz besitzen, der ge trennt ist von den Räumen, die zum Sam meln und Abführen der Elektrolysenpro- dukte dienen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur gleichzeitigen Herstellung von Alkalimetallen und von Halogenen durch Elektrolyse geschmolzener Alakalihaloge- nide, insbesondere von Natriumchlorid in derartigen Zellen und ist dadurch gekenn zeichnet, dass für .Bildung und Aufrecht erhaltung einer Salzkruste auf der Ober fläche der Schmelze Sorge getragen wird.
Zweckmässig wird. die Wärme, welche zum Einschmelzen und Entwässern des in den obern Einfüll- und Einschmelzraum ein getragenen Salzes erforderlich ist, geliefert durch heitungs- und $onvektionsströme aus der Elektrolysierzone. Ausser dem Wärme verbrauch in der Schmelzzone und der durch die Elektrolysenprodukte abgeführten Wärme findet noch erheblicher Wärmeverlust statt durch Strahlung von der Oberfläche des Ein schmelzraumes und den Zellwänden.
Für die Erzielung hoher und gleichmässig guter Energieausbeuten ist von Wich tigkeit, dass die Strahlungsverluste so ge regelt werden, dass die in der Elektrolysiec- zone erzeugte Wärme ständig den gesamten Wärmebedarf deckt und die Wärmeverluste in befriedigender Weise ausgleicht.
Dieser Erfolg wird nach der Erfindung dadurch erzielt, dass die Zelle so betrieben wird, dass die freie Oberfläche des Schmelz bades ständig von einer Salzkruste bedeckt ist, welch letztere alsdann mit einer mehr oder weniger starken Schicht von unge- schmolzenem losen Salz beladen werden kann. In Ausübung der Erfindung verfährt man zum Beispiel derart, dass das kristalli sierte Salz in grösserer Menge auf den schmelzflüssigen Inhalt des Einschmelzrau- mes aufgebracht wird, wobei auf Massnah men, welche eine rasche Vermischung begün stigen könnten, wie zum Beispiel Einrühren, verzichtet wird. Es bilden sich alsdann zu nächst auf der Schmelze schwimmende po röse Salzstücke.
Diese treten zu Brücken zusammen, bis schliesslich eine die Gesamt oberfläche des Einschmelzraumes bedeckende Salzkruste entsteht. Durch diese poröse, gut wärmeisolierend wirkende Salzkruste werden die Wärmeverluste durch Abstrahlung be trächtlich verringert.
Auf die Salzkruste kann man nun eine melu oder weniger dicke Schicht von losem ungeschmolzenem Salz aufgeben und hier durch Vorteile nach verschiedenen Richtun gen hin erzielen. Das lose Salz besitzt zu nächst infolge der vielen Lufträume zwischen den Kristallen eine ausgezeichnete wärme isolierende Wirkung. Weiterhin wird das selbe durch die abstrahlende Wärme einer weitgehenden Vertrocknung unterworfen und schliesslich dient es als unmittelbare Quelle zum Nachschub für das durch die Elektro lyse zerlegte Salz.
Die Erfindung ermöglicht, wie sich ge zeigt hat, einen Betrieb der Zellen mit guter Wärmeökonomie, das heisst eine Vergleich mässigung des Betriebes und dadurch be dingte hohe gleichmässig gute Energieaus beuten. Durch Aufbringung mehr oder we niger starker Salzschichten ist man in der Lage, den Wärmeverlust durch Strahlung in einfachster Weise so zu regeln, dass das Wärmegleichgewicht in der Zelle erhalten bleibt. Ein weiterer Vorzug dieser Arbeits weise besteht darin, dass durch die das Schmelzbad abschliessende poröse Salzkruste und die darauf befindliche Schicht von losem Salz eine Belästigung des Bedienungsperso nals durch Flitzeausstrahlung durchaus ver mieden wird.
Das Aufbringen einer Salzschicht ermög licht die Erzielung noch weiterer Vorteile. Es ist zum Beispiel bekannt, dass infolge des aufsteigenden starken Chlorstromes starkes Aufwallen beim Austritt des Chlors aus dem schmelzflüssigen Bad stattfindet. Es muss daher das Bad an der betreffenden Stelle möglichst dünnflüssig erhalten werden. Fin det an der Austrittstelle eine Abkühlung der Schmelze statt, so wird diese zähflüssig. Hierdurch wird der ('hloraustritt gehemmt und Schmelze an die Wände des Chlor abgangsrohres verspritzt, woselbst sie er starrt und durch Ansammlung schliesslich den Chloraustritt versperrt.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht nun; den Chlorsammler bezw. das Chlor abgangsrohr mit Salz zu umschichten und hierdurch die Wärmestrahlung aus dem Rohr derart einzuschränken, dass der Nachteil des Zähflüssigwerdens der Schmelze an dieser gefährlichen Stelle mit Sicherheit vermieden. wird.
Der Betrieb einer Zelle im Sinne der Er findung, sowie diese selbst ist in der beige fügten Zeichnung beispielsweise veranschau licht.
1 ist die zentral angeordnete Anode, wel che von der ringförmig ausgebildeten Ka thode 72 umgeben ist. 6 ist der oberhalb der Anode vorgesehene Sammelraum für das Halogen mit Ableitungsrohr 11. 7 ist der oberhalb der Kathode vorgesehene, ringför mig ausgebildete Sammelraum für das Al kalimetall, welches durch Leitung 8, 9 in den Sammelraum 10 gelangt. 12 und 13 sind zum Beispiel aus Drahtnetzen bestehende Biaphragmen. 3 ist der zum Beispiel aus Eisen bestehende Zellmantel, welcher durch feuerfeste Steine 5 ausgekleidet ist.
Der von den Aussenflächen der Sammel- räume für das lIalogen und das Alkalimetall und der Innenwandung des Zellmantels be grenzte Schmelzraum ist an seiner Ober fläche (bei 4) von einer Salzkruste bedeckt, welche mit einer dicken- Salzschicht 14 be laden ist. Die Salzschicht ist bei dem Aus führungsbeispiel so angeordnet, dass sie den aus der Schmelze herausragenden Oberteil des Chlorsammelraumes umgibt und isoliert. Wie die Zeichnung erkennen lässt, er streckt sich die Salzkruste über die gesamte Innenwandung der Zelle.
Auch hierdurch wird unerwünschter Wärmestrahlung ent gegengewirkt und die Zellwandung gegen den '.Itigriff der Schmelze geschützt.
Die, Aufrechterhalting der Salzschicht kann durch periodische Zufuhr von Firisch- sa.lz erfolgen. Zeitweilig kann es nötig sein, die die Salzschicht 14 tragende Kruste an einer Stelle zu durchbrechen. Dies kann zum Beispiel durch Durchstossen der Salzdecke finit Hilfe eines Spatens oder einer Eisen stange erfolgen.
Process for the simultaneous production of alkali metals and halogens. It is known to produce alkali metals and halo genes by electrolysis of molten Al kalihalogenide in cells which have an open-top filling BEZW. Have a melting room for the salt that is separated from the rooms that are used to collect and discharge the electrolysis products.
The invention relates to a process for the simultaneous production of alkali metals and halogens by electrolysis of molten alkali metal halides, in particular sodium chloride, in cells of this type and is characterized in that for the formation and maintenance of a salt crust on the surface of the melt Care is taken.
Is expedient. the heat which is required to melt and dewater the salt carried into the upper filling and melting chamber, supplied by heating and convection currents from the electrolysis zone. In addition to the heat consumption in the melting zone and the heat dissipated by the electrolysis products, there is also considerable heat loss due to radiation from the surface of the melting chamber and the cell walls.
To achieve high and consistently good energy yields, it is important that the radiation losses are regulated in such a way that the heat generated in the electrolysis zone constantly covers the entire heat requirement and compensates for the heat losses in a satisfactory manner.
This success is achieved according to the invention in that the cell is operated in such a way that the free surface of the molten bath is constantly covered by a salt crust, which the latter can then be loaded with a more or less thick layer of unmelted loose salt. In practicing the invention, the procedure is, for example, that the crystallized salt is applied in larger quantities to the molten content of the melting chamber, with measures which could promote rapid mixing, such as stirring, being dispensed with. Then, initially, porous pieces of salt floating on the melt are formed.
These come together to form bridges until a salt crust is created that covers the entire surface of the melting chamber. This porous, heat-insulating salt crust significantly reduces the heat losses due to radiation.
A layer of loose, unmelted salt can now be placed on top of the salt crust, and this can be achieved in various directions. The loose salt initially has an excellent heat insulating effect due to the many air spaces between the crystals. Furthermore, the same is subjected to extensive drying out by the radiating heat and finally it serves as an immediate source of replenishment for the salt broken down by the electrolysis.
As has been shown, the invention enables the cells to be operated with good heat economy, that is, a comparative moderation of the operation and the resulting high, consistently good energy output. By applying more or less thick layers of salt, it is possible to regulate the heat loss due to radiation in the simplest way so that the thermal equilibrium is maintained in the cell. Another advantage of this way of working is that the porous salt crust that closes the molten bath and the layer of loose salt on it prevents the operator from being annoyed by flash radiation.
Applying a layer of salt makes it possible to achieve even more advantages. It is known, for example, that, as a result of the strong rising chlorine flow, there is a strong surge when the chlorine emerges from the molten bath. The bath must therefore be kept as thin as possible at the point in question. If the melt cools down at the exit point, it becomes viscous. As a result, the escape of chlorine is inhibited and the melt is sprayed onto the walls of the chlorine outlet pipe, where it is staring and finally blocks the escape of chlorine through accumulation.
The present invention now enables; the chlorine collector respectively. layering the chlorine outlet pipe with salt and thereby restricting the thermal radiation from the pipe in such a way that the disadvantage of the melt becoming viscous at this dangerous point is definitely avoided. becomes.
The operation of a cell in the sense of the invention, and this itself is illustrated in the accompanying drawing, for example.
1 is the centrally arranged anode which is surrounded by the ring-shaped cathode 72. 6 is the collecting space provided above the anode for the halogen with discharge pipe 11. 7 is the annular collecting space provided above the cathode for the alkali metal, which passes through lines 8, 9 into the collecting space 10. 12 and 13 are biaphragms made of wire mesh, for example. 3 is the cell jacket, made for example of iron, which is lined with refractory bricks 5.
The melting chamber bounded by the outer surfaces of the collecting chambers for the halogen and alkali metals and the inner wall of the cell jacket is covered on its surface (at 4) by a salt crust which is loaded with a thick layer of salt 14. In the exemplary embodiment, the salt layer is arranged in such a way that it surrounds and insulates the upper part of the chlorine collection chamber protruding from the melt. As the drawing shows, the salt crust extends over the entire inner wall of the cell.
This also counteracts unwanted thermal radiation and protects the cell wall against the grip of the melt.
The maintenance of the salt layer can be done by periodically adding Firisch-sa.lz. At times it may be necessary to break through the crust carrying the salt layer 14 at one point. This can be done, for example, by piercing the salt cover finitely with the help of a spade or an iron rod.