Verfahren zur kontinuierlichen elektrolytischen Erzeugung von Ätznatronlauge Es ist bekannt, durch elektrolytische Zerlegung von Kochsalzlösung zwischen einer beweglichen Quecksilber-Kathode und Graphit Anoden Natrium amalgam zu erzeugen, welches dann das Ausgangs produkt für verschiedene chemische Fabrikationen liefert.
Bei der Zersetzung von solchem elektrolytisch gebildetem Natriumamalgam mittels Wasser unter Bildung von Ätznatronlauge und Wasserstoff hat es sich nun als ein Vorteil herausgestellt, wenn man bei dieser Zersetzung von einem möglichst konzentrierten Amalgam ausgeht.
Der @genanntc Vorteil ist darin begründet, dass die Zersetzungsgeschwindigkeit erhöht wird und infolge dessen die Zersetzungsvorrichtung in den Ausmassen kleiner gehalten werden kann; dies hat zur Folge, dass man innerhalb der Zersetzungsvorrichtung mit einer kleineren Menge an teurem Quecksilber das Auslangen findet.
Darüber hinaus aber wird in dem hier vorliegen den Fall, da die optimale Temperatur für die Amal- gam-Zersetzung sich von der optimalen Temperatur für die Amalgam-Bildung in der elektrolytischen Zelle wesentlich unterscheidet, der durch die Quecksilber Zirkulation bewirkte Wäremetransport zwischen den beiden Apparaturteilen eingeschränkt, wenn pro Ge wichtsteils erzeugten Natriums ein möglichst kleiner Anteil an Quecksilber sich an dem Natrium-Transport beteiligt.
Beispielsweise wird bei der Umsetzung von Na triumamal,gam mittels Wasser im Zersetzer unter Bildung von Natronlauge und Wasserstoff - für wel chen Vorgang eine möglichst hohe Temperatur gün stig ist - etwa 2/3 der erzeugten Reaktionswärme durch die Quecksilber-Zirkulation zur Elektrolysen- zelle abgeführt, wenn die Natrium-Konzentration im Amalgam, wie ,gewöhnlich, bei etwa 10-12g Na pro Liter gehalten wird.
Durch Erhöhung auf den doppelten Wert kann, unter sonst gleichen Umständen, die Temperatur- differenz zwischen Zersetzer und Zel91e beispielsweise von 16 auf über 30 C gesteigert werden, ohne dass ein grösserer Wärmeaustausch zwischen dem die Zelle verlassenden Amalgam und dem aus, dem. Zersetzer mit höherer Temperatur austretenden Quecksilber vorgenommen wird.
Was nun die Methode zur elektrolytischen Erzeu gung höher konzentrierter Amalgame anbelangt, so wäre es natürlich ohne weiteres möglich"durch mehr maliges Zirkulieren des Amalgams innerhalb der elektrolytischen Zelle dasselbe allmählich an Natrium anzureichern, dieses konzentrierte Amalgam sodann diskontinuierlich zwecks Verarbeitung aus der Zelle abzuziehen, und das,
nach der Verarbeitung zurück- bleibende natriumfreie Quecksilber der Zelle - wie derum diskontinuierlich - zuzusetzen.
Ein solches Verfahren wäre jedoch ungemein umständlich, und .es ist sowohl für die Elektrolyse als auch für die Amalgam-Zersetzung eine kontinuier liche Arbeitsweise unibedingt anzustreben.
Wenn man dies nun dadurch zu erreichen ver sucht, dass man bei den gebräuchlichen Horizontal zellen die Quecksilber-Zirkulation etwas drosselt, so kommt es erfahrungsgemäss schon bei Natriumge- halten von etwa 20 g/1 und wenig mehr meist bereits nach kurzer Zeit zu einer stärkeren Wasserstoff-Ent- wicklung innerhalb der Zelle, und der Wasserstoff- Gehalt im Chlor steigt allmählich auf mehrere Pro zente an,
so dass der Betrieb nicht mehr länger auf- rechterfhalten werden kann.
überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass es gelingt, völlig störungsfrei weit höhere Amalgam- Konzentrationen zu erzielen, wenn, bei unvermind'er- ter Zirkulationsgeschwindigkeit des Amalgams inner halb der Zelle, man nur einen Bruchteil dieser Ge samtzirkulation - z. B. die Hälfte, ein Drittel oder noch weniger - durch die Amalgam-Zersetzungs- apparatur fördert und den Rest an dieser vorbei auf direktem Wege zur Zelle zurückführt.
Als Folge einer solchen Massnahme steigt zu nächst die Amalgamkonzentration an, und, zwar so lange, bis die je Zeiteinheit umgesetzte Natrium menge gleich der gebildeten ist.
Demzufolge ist die bei der Drosselung der Queck- silber-Zirkulation nach Obigem zu beobachtende Wasserstoff-Entwicklung in der Zelle nicht auf die höhere Amalgam Konzentration zurückzuführen; ein gehende Untersuchungen haben vielmehr ;
gezeigt, dass besonders bei Ausbildung des Zellenbodens aus un- geschütztem Eisen das Amalgam die Neigung zeigt, sich am Zellenboden in Inselform festzusetzen oder Salzkrusten zu bilden, wenn die Zirkulationsge- schwindigkeit des Quecksilbers etwa 80 bis 100 Liter je Dezimeter Zellenbreite und Stunde wesentlich unterschreitet, und dass diese Bodenansätze zu ver mehrter Wasserstoffbildung innerhalb der Zelle Anlass geben.
Bei Zellen mit gummierten Böden aber reicht das Quecksilber bei gedrosselter Zirkulation für eine voll ständige Bedeckung des Zellenbodens nicht mehr aus und der Gummi wird an den von Quecksilber ent- blösten Stellen durch das Zellenehlor angegriffen.
Es ist daher vorteilhaft, der Tendenz zur Ansatz- bzw. Insel-Bildung durch eine Schwemmwirkung des Quecksilbers zu begegnen, was durch eine Er höhung der Zirkulationsgeschwindigkeit desselben erreicht werden kann.
In technisch einfacher und betriebssicherer Weise wird gemäss der vorliegenden Erfindung eine Anrei cherung der Natriumkonzentration im Amalgam er zielt, wenn man bei unverminderter oder sogar ver- stärker Quecksilberzirkulation in der Elektrolysen zelle nur einen Bruchteil desselben durch die Amalgam-Zersetzungsvorrichtung leitet und den Rest der Quecksilberpumpe direkt zuführt, die ihn, zusam men mit dem aus der Zersetzungsapparatur ablaufen den Quecksilber, wiederum der Zelle zuspeist.
Durch Variierung des Verhältnisses beider Teil ströme ist es so in technisch einfacher Weise mög lich, jede beliebige Amalgam-Konzentration will kürlich einzustellen.
Eine solche Massnahme ist natürlich viel einfacher und zweckmässiger, weil anpassungsfähig an jeden Zellentyp, als wenn man das gleiche Ziel durch Bau einer Sonderzelle von abnormaler Längenausdehnung oder stark vergrössertem Quecksilber-Instand errei chen wollte.
EMI0002.0057
<I>Beispiel</I>
<tb> Zelle <SEP> zu <SEP> 10000 <SEP> Amp.
<tb> Erzeugung <SEP> 8 <SEP> kg <SEP> Natrium <SEP> je <SEP> Stunde
<tb> Quecksilberzirkulation <SEP> in <SEP> der <SEP> Zelle: <SEP> 800 <SEP> Liter/Stunde
<tb> ohne <SEP> mit
<tb> Zirkulationstrennung <SEP> Zirkulationstrennung
<tb> Anteil <SEP> - <SEP> 1/-2 <SEP> <B>1/3</B>
<tb> L/h <SEP> durch <SEP> den <SEP> Zersetzer <SEP> 800 <SEP> 40(? <SEP> 267
<tb> g/L <SEP> Natrium: <SEP> Zellen-Eintritt <SEP> 0 <SEP> 10 <SEP> 20
<tb> g/L <SEP> Natrium: <SEP> Zellen-Austritt <SEP> 10 <SEP> 20 <SEP> 30
<tb> g/L <SEP> Natrium: <SEP> Zersetzer-Ablauf <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> g/L <SEP> Natrium:
<SEP> umgesetzt <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 10
<tb> kg/h <SEP> Natrium <SEP> umgesetzt <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> 8 Das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Verfahren .ermöglicht somit die Erreichung eines hohen Alkalimetall-Gehaltes in dem zwischen Zelle und Amalgam-Zersetzungsvorrichtung zirku lierenden Quecksilber und die Herabsetzung des durch die Quecksilberzirkulation hervorgerufenen Wärmetransportes zwischen Zelle und Zersetzer.
Somit unterscheidet sich das neue Verfahren von solchen älteren Arbeitsweisen, bei denen ebenfalls ein Quecksilberkreislauf stattfindet, dadurch, dass der Zelle die volle Fördermenge der Pumpe zugeteilt und für die Zersetzungsapparatur nur ein Bruchteil derselben abgezweigt wird.
Durch diese Massnahme wird erreicht, dass, bei spielsweise bei einem ZirkulationsmengenVerhältnis zwischen Zelle und Zersetzer von beispielsweise 2 : 1, das Amalgam die Zelle mit der doppelten Konzentra tion an Natriummetall, verlässt, und ferner, dass, unter sonst gleichen Umständen, durch das zirkulie rende Quecksilber nur halb so viel Wärme zwi schen Zelle und Umsetzungsapparatur ausgetauscht wird, als dies der Fall ist, wenn, wie gewöhnlich, die aus der Zelle austretende Amalgammenge zur Gänze dem Zersetzer zugeleitet wird.