CN1708604B - 具有内部导槽的电解槽 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从含水的碱金属卤化物溶液中生产卤化气体的电解装置，其包括多个并列设置成一叠的并处于电接触的板形电解槽，其分别具有一由两个导电材料制的半壳(1)、(2)构成的壳体，其中壳体具有用于供给电解电流和电解输入材料的装置和用于输出电解电流和电解产物的装置以及一阳电极(4)、一阴电极(5)和一在其间设置的电解膜片，其中通过内部结构(7)、(12)在电解槽的两个半壳的至少一个中确定地提高液面并且将残余的气体区域的容积减至最小。在这方面内部结构构成一导槽，其一方面平行于电解膜片而另一方面水平设置地延伸，其中在导槽与电解膜片之间设置一中间空隙(9)、(14)，在导槽与电解室的上面之间设置一中间空隙(10)、(15)，其至少部分地位于电解膜片的上面，导槽具有至少一个通向位于导槽与电解室的上面之间的中间空隙的开口，并且导槽具有至少一个排出口。

Description

具有内部导槽的电解槽

技术领域

本发明涉及一种用于从含水的碱金属卤化物溶液中生产卤化气体的装置，其包括多个并列设置成一叠的并处于电接触的板形的并包括各一个膜片的电解槽，各电解槽分别具有一由两个导电材料制的半壳构成的壳体，其在至少一个壳体后壁上具有一外面的接触条，其中壳体具有用于供给电解电流和电解输入材料的装置和用于输出电解电流和电解产物的装置以及一阳电极和一阴电极，后两者在正常的操作过程中产生气体，还具有产生的气体的排出口。

背景技术

公开文本DE 196 41 125 A1列举了已知的示例性用于广泛的现有技术的电解槽。一个这种型式的装置考虑在上面的后部区域的充分的气体分离，这通过一向电解膜片那边延伸的导流片来达到，导流片还考虑在电解操作过程中电解膜片的完全润湿。但产生要在生产中断时维持这样的润湿的困难。

为了保护通常的涂层(以下称为“镀层”)电解槽在停止状态，例如在起动、停止操作、生产中断或故障时可以被极化。这特别是这种情况，即为了在生产时使用将一电解槽装满和加热时。同样在槽由电解生产使用时，极化一直维持到阳极的液体的无氯的状态并且产生冷却的结果。

现在如果在上面的区域内不完全淹没电解膜片，则在按照公开文本DE 196 41 125 A1的单件工艺中半壳中的液面通过竖管的溢流边缘确定。极化电流不能任意选择，而必须超过一规定的数值。

按照竖管的材料例如金属或PTFE(聚四氟乙烯)及其截面角，在冷态下超过20mm高度的气体区域可以出现在头部区域内。研究指出，插入电解槽中的电解膜片不是气密的，而具有取决于分子大小的扩散率，其与阳极空间与阴极空间之间施加的压差无关。由于氢气在阴极形成并且根据电流密度、阳极的氯气或氧气，氢气由于其明显较小的原子大小而扩散到阳极空间中。现在在开动的极化过程中在阳极必定产生如此多的气体，以致必须完全地保持低于氯氢混合物或氧氢混合物的爆炸介界。这样的在氧或氯方面待调节的气体生产线性地取决于极化电流和气体室的电解膜片面积。对于一种电解装置，和其在公开文本DE 19641125A1中所描述的，利用PTFE竖管和一从电解槽的高温下的20mm高度到低温下的30mm高度的气室产生约28A的极化电流。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种装置，其不再具有上述困难并因此需要较小的极化电流。

本发明这样达到该目的，即通过电解槽中的内部结构确定地提高液面并且将残余的气体区域的容积减至最小，从而可以降低为极化所需要的最小电流。在这种情况下槽元件就膜片来说可以被完全淹没，从而为极化所需要的最小电流在被淹没的元件并从而在缺乏的氢气室的情况下在电解膜片上也可以无电流地被极化。

本发明的装置包括在实际上的电解室中的内部结构，其因此也承担液体气体混合物的液力学和动力学的功能。这些内部结构的特征在于：

其构成一导槽，导槽一方面平行于电解膜而另一方面水平设置地延伸；

在导槽与电解膜片之间设置一第一中间空隙；和

在导槽与电解室的上面之间设置一第二中间空隙，其至少部分地位于电解膜片的上方；其中

导槽具有至少一个通向位于导槽与电解室的上面之间的中间空隙的开口；以及

导槽具有至少一个排出口。

该导槽可以或在阳极面或在阴极面或者不仅在阳极面而且在阴极面上设置并且用作为液体和气体的溢流。此外该导槽可以沿电解槽的全宽、只沿入口或出口的区域或其间的任何区域构成。

在本发明的一特别的构造中，导槽与电解室的上面之间的中间空隙构成为间隙，优选具有2至3mm的间隙宽度。在一特别优选的实施形式中，该间隙相对水平面从电解膜片看去向外渐升地设置。该间隙也可具有变化的间隙宽度，其中边界面可以构成为直的、波状的或拱状的。

在本发明的另一构造中，导槽与电解室的上面之间的中间空隙设有一多孔板，其中多孔板平行于电解膜片或相对于它稍微倾斜地设置，从而各小孔用作为孔眼光圈。

在本发明的另一构造中导槽与电解室的上面之间的中间空隙设有管束，其中各管的轴线位于中间空隙的平面内。其中各管不一定必须是圆的，而也可以由一蜂窝状的精压模件形成。该实施形式具有特别大的刚度的优点。

在本发明的另一构造中在导槽与电解室的上面之间的中间空隙中设有折边、叶片、榫舌或其他的衬垫，其用作为中间空隙的几何固定和确定的流动状态的可靠的调节。

在本发明的另一构造中，构成导槽、入口、出口和所属的接管的各部件至少部分地设有一镀层，以便其耐腐蚀。

本发明的优点是，导槽的下面的区域也承担气体预分离的功能，其导致排出口的脱氧并且抑制或甚至完全阻止可能的脉动。

如果导槽方面出现故障，则由此不一定危及电解槽的操作，因为涉及内部结构，其只密封电解槽内部，这是本发明的另一优点。

本发明的装置作为内部结构可补充配置于现有的设备中，这是本发明的另一优点。

本发明的装置还具有优点，其对阴极后壁和阳极的后壁的几何形状不提出特别的要求：阴极和阳极的后壁可以高度延伸成直的、拱状的或倾斜的。

附图说明

以下借助一实例说明本发明。图1中示出一电解槽的上部的剖面图，其中包括本发明的导槽，导槽不仅设置在阳极面上而且设置在阴极面上。

具体实施方式

电解槽的两个半壳由阳极后壁1和阴极后壁2构成并且由力锁合连接3相结合。借助图中未示出的支承或固定元件将百叶窗式构成的阳电极4和阴电极5大致安装在电解槽的中间，在电极4与5之间设置电解膜片6。

在阳极面上构成导槽7，其在结构上由一弯曲的薄板8构成。在百叶窗式构成的阳电极4上形成的氯气与电解液一起作为泡沫进入限定导槽7的薄板8与电极4之间的中间空隙9中。气泡的主要部分在导槽7的下方被破碎并预分离地经由中间空隙9和间隙10进入导槽7。

在停止的情况下如此多的液体跟随流入电解槽中，以致液面达到间隙10的上边缘11的高度。因此促使电解膜片6在阳极侧被完全润湿并且很少的氢气能从阴极面向阳极面扩散。

在阴极面上构成导槽12，其在结构上由一弯曲的薄板13构成。在光滑的阴电极5上形成的氢气与电解液一起作为泡沫进入限定导槽12的薄板13与电极5之间的中间空隙14中。气泡的主要部分在导槽12的下方被破碎并预分离地经由中间空隙14和间隙15进入导槽12。

在停止的情况下如此多的液体跟随流入电解槽中，以致液面达到间隙15的上边缘16的高度。因此促使电解膜片6在阴极侧被完全润湿并且没有氢气能从阴极面向阳极面扩散。

附图标记清单

1    阳极后壁

2    阴极后壁

3    连接

4    阳电极

5    阴电极

6    电解膜片

7    导槽

8    薄板

9    中间空隙

10   间隙

11   上边缘

12   导槽

13   薄板

14   中间空隙

15   间隙

16   上边缘

Claims (10)

1.一种用于生产卤化气体的电解槽，它包括：

一由导电材料制的两个半壳构成的壳体，

阳电极和阴电极，以及一在阳电极和阴电极之间设置的电解膜片(6)，

所述半壳中的至少一个设有内部结构，所述内部结构允许提高液面，所述内部结构构成一内部的导槽，该导槽具有一个平行于电解膜片(6)的主要表面并且通过一个第一中间空隙与电解膜片间隔开；

一个从所述电解膜片(6)看相对于水平面向外渐升地倾斜的第二中间空隙，该第二中间空隙在所述导槽和所述至少一个半壳的上面之间形成，该第二中间空隙至少部分地位于电解膜片(6)的上方并且该第二中间空隙构造成使得在停止状态下电解槽中的液面高于电解膜片(6)，所述导槽具有至少一个与所述第二中间空隙相连通的开口和至少一个排出口。

2.按照权利要求1所述的电解槽，其特征在于，所述导槽水平布置。

3.按照权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，所述第二中间空隙(10、15)实施为2到3mm宽的间隙。

4.按照权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，所述第二中间空隙(10、15)实施为一个具有可变的间隙宽度的间隙，该间隙具有直的、波状的或拱状的边界面。

5.按照权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，所述第二中间空隙(10、15)设有一多孔板，该多孔板平行于所述电解膜片(6)布置。

6.按照权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，所述第二中间空隙(10、15)设有管束，其中各管的轴线位于所述第二中间空隙(10、15)的平面内。

7.按照权利要求6所述的电解槽，其特征在于，所述管是圆形或蜂窝状结构的。

8.按照权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，在所述第二中间空隙(10、15)中装有折边、叶片或榫舌。

9.按照权利要求1或2所述的电解槽，其特征在于，构成导槽的所述内部结构至少部分地设有镀层，以保证足够防腐蚀。

10.一种用于从含水的碱金属卤化物溶液中生产卤化气体的电解装置，该电解装置包括多个并列设置成一叠的板形电解槽，其中至少一个所述电解槽是按上述权利要求之一所述的电解槽。

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