DE1011855B - Rahmen fuer Diaphragma-Elektrolysezellen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, für Elektrolysen, wie die elektrolytische Zerlegung von Salzsäure zur Gewinnung von Chlor und Wasserstoff, bipolare Diaphragmazellen mit Schüttelektroden zu verwenden. Diese Zellen sind mit Mittelelektroden ausgerüstet, die auf der einen Seite als Kathode, auf der anderen Seite als Anode wirken, und enthalten zur Vergrößerung der Elektrodenoberfläche eine Schüttung aus stromleitendem Material, insbesondere Graphitkörnern. Es ist auch bekannt, in einer Zelle eine Mehrzahl solcher Elektroden anzuordnen, indem man gegen Chlor und Salzsäure beständige Rahmen, in welche Graphitplatten eingebaut sind, wie die Rahmen einer Filterpresse zu einem Block verspannt. Dabei ist der Anodenraum jedes solchen Elementes von dem Kathodenraum des angrenzenden Elementes durch ein Diaphragma getrennt und der Anodenraum zwischen der von den Graphitplatten gebildeten Wand und dem Diaphragma jeweils mit gebrochenem Graphit von etwa 15 mm Korngröße angefüllt. Durch Öffnungen in ao den oberen Leisten der einzelnen Rahmen kann Graphit nach Maßgabe seines Verbrauches nachgefüllt werden. Da man bestrebt ist, die Dicke des einzelnen Rahmens in Richtung des Stromdurchganges im Hinblick auf die Verringerung der notwendigen Spannung so klein wie möglich zu halten, können die Einfüllöffnungen für den Graphit nur sehr klein dimensioniert sein. Noch kleiner wird der Platz für diese Öffnungen, wenn die Rahmen nicht aus chlor- und salzsäurebeständigem Material, sondern aus Metall mit korrosionsfester A^erkleidung bestehen, da das neben der Öffnung verbleibende Metall eine bestimmte festigkeitsbedingte Mindeststärke nicht unterschreiten darf, wenn es seine Funktion als Träger der Elektrode und als Dichtungselement einwandfrei erfüllen soll. Ähnlich ungünstig liegen die Verhältnisse für die Öffnungen, die von den Anoden- bzw. Kathodenräumen der einzelnen Rahmen zu den Sammelkanälen für das Chlor bzw. den Wasserstoff führen. Zwar kann man die Öffnungen etwas größer gestalten, indem man die Graphitplatten oben abschrägt oder zu den Öffnungen hin mit Nischen oder Kanälen versieht, doch bringt eine solche Lösung eine örtliche Verringerung der Graphitplattenstärke und dadurch eine erhöhte Bruchgefahr mit sich; außerdem sind die Einfüllöffnungen dann immer noch so klein, daß das Nachfüllen der Graphitstücke eine umständliche und zeitraubende Arbeit ist.

Es wurde gefunden, daß sich diese Mängel bei Verwendung eines Rahmens vermeiden lassen, wenn dessen die beiden Gasräume voneinander trennende Wand mit dem Rahmen aus einem Stück besteht oder in ihn eingesetzt ist und mindestens unterhalb der Einfüllöffnungen für die Schüttelektrodenkörner und vor-Rahmen für Diaphragma-Elektrolysezellen

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein

Dipl.-Ing. Wilhelm Rasche, Ludwigshafen/Rhein,
ist als Erfinder genannt worden

zugsweise im Bereich der Gas- und Elektrolytableitungen jeweils gegen die entsprechende Rahmendichtfläche nach oben und/oder seitlich zurückweicht und bündig oder annähernd bündig damit abschließt, und der gegebenenfalls auch in seinem unteren Teil eine mit ihm aus einem Stück bestehende oder in ihn eingesetzte und an den Elektrolyteingängen gegebenenfalls zurückweichende Trennwand enthält, die in Richtung der Mittelelektrode verläuft. Durch diese besondere Gestaltung der oberen Trennwand können die in der oberen Rahmenleiste und in den Seitenwänden angebrachten Öffnungen ohne weiteres einen Durchmesser von etwa der halben Rahmenbreite erhalten. Durch Ausgestaltung der Öffnungen als Langlöcher ist darüber hinaus noch eine weitere Vergrößerung ihres Querschnitts möglich. Durch die Trennwand im unteren Teil des Rahmens, wo keine Elektrolyse stattfindet, werden weitere Einsparungen an der Länge der als Mittelelektrode dienenden Graphitplatten erzielt. Diese untere Trennwand kann gleichzeitig, beispielsweise durch Anbringen einer durchbohrten Leiste, als Auflage für die Schüttelektrode und als Verteiler des Elektrolyts in den Schüttelektrodenraum ausgebildet sein. Zwischen der oberen und unteren Trennwand ist die ringsherum abgedichtete Mittelelektrode eingesetzt. Die obere und die untere Trennwand können auch miteinander vereinigt sein und selber die Mittelelektrode bilden.

An Hand der Figuren sei der erfindungsgemäße Rahmen beispielsweise erläutert. In

Fig. 1 ist ein solcher Rahmen in Ansicht auf die Kathodenseite dargestellt;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt in Richtung C-D,

Fig. 3 in der linken Hälfte eine Aufsicht, in der rechten Hälfte einen Schnitt in Richtung A-B.

Der Rahmen α aus gegen Chlor und Salzsäure beständigem Material enthält im unteren Teil die

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1 Oil

Kanäle b für die Zuführung des Elektrolyts und die kleinen Bohrungen c, die den Elektrolyt in das Innere des Rahmens leiten. Im oberen Teil des -Rahmens liegen die Sammelkanäle d und d' für den ablaufenden Elektrolyt und die durch die Elektrolyse frei werdenden Gase. In den _Sammelkanal d strömen aus dem Kathodenraum durdh die Öffnung e der Elektrolyt und durch die Öffnung / der Wasserstoff. In analoger Weise strömt durch die Öffnung e' der Elektrolyt und durch die Öffnung f das Chlor aus dem Anodenraum in den Sammelkanal d'. Die Mittelelektrode g wird von einer Graphitplatte mit den Nuten h auf der Kathodenseite gebildet. Die Schüttanode ; liegt zwischen der glatten Wand der Mittelelektrode g und dem Diaphragma k. Zwischen den Gasräumen / für Chlor und m für Wasserstoff befindet sich die obere Trennwand n, die im Bereich der Einfüllöffnungen 0 für die Schüttelektrodenkörner und der Öffnungen e und /' für den Elektrolyt- und den Chloraustritt etwa bündig mit der Rahmendichtfläche ρ und im Bereich der Öffnungen e und f für den Elektrolyt- und den Wasserstoffaustritt etwa bündig mit der gegenüberliegenden Rahmendichtfläche p' verläuft. Im unteren Teil des Rahmens liegt zwischen dem Anodenraum r und dem Kathodenraum s die Trennwand q, an der sich die Auflage f für die Schüttelektrode; im Anodenraum befindet. Diese Auflage ist mit Bohrungen n für die Verteilung des Elektrolyts über die ganze Rahmenbreite des Anodenraums versehen. Die Fig. 4 zeigt in Aufsicht die Ausbildung einer der Einfüllung der Schüttelektrodenkörner dienenden Öffnung 0' als Langloch. In den Fig. 5 und 6 ist veranschaulicht, wie die Abflußöffnungen für Elektrolyt und Gas zu einem Langloch ν bzw. zu einer Öffnung mit rechteckigem Querschnitt v' vereinigt sein können. Falls erforderlich, kann die obere Trennwand auch so, z. B. wellenförmig, geführt werden, daß sowohl auf der Anoden- wie auf der Kathodenseite der oberen Rahmenwand hinreichend große Einfüllöffnungen angebracht werden können, um den Anoden- und den Kathodenraum mit Schüttelektrodenkörnern zu beschicken. Für diesen Fall ist an der unteren Trennwand ebenfalls eine Auflageleiste auf der Kathodenseite anzuordnen.

Claims (3)

PaTENTANSPP. fCHE-

1. Rahmen für Diaphragma-Elektrolysezellen mit Mittelelektroden und Schüttelektroden, bei dem die Elektrolytzuleitungen - im unteren Rahmenteil und die Ableitungen für den Elektrolyt und die Gase sowie die Einfüllöffnungen für die Schüttelektrodenkörner im oberen Rahmenteil angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Gasräume voneinander trennende Wand des Rahmens mit diesem aus einem Stück besteht oder in ihn eingesetzt ist und mindestens unterhalb der Einfüllöffnungen für die Schüttelektrodönkörner und vorzugsweise im Bereich der Gas- un'd Elektrolytableitungen jeweils gegen die entsprechende Rahmendichtfläche nach oben und/oder seitlich zurückweicht und bündig oder annähernd bündig damit abschließt, und daß der Rahmen gegebenenfalls auch in seinem unteren Teil ein« mit ihm aus einem Stück bestehende oder in ihn eingesetzte, in Richtung der Mittelelektrode verlaufende und an den Elektrolyteingängen gegebenenfalls zurückweichende Trennwand enthält.

2. Rahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Trennwand gleichzeitig als Auflage für die Schüttelektrode und als Verteiler des Elektrolyts in den Schüttelektrodenraum ausgebildet ist.

3. Rahmen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Trennwand miteinander vereinigt sind und die Mittelelektrode bilden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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