DE1087575B

DE1087575B - Verfahren zur elektrolytischen Zersetzung waessriger Salzsaeure

Info

Publication number: DE1087575B
Application number: DEF25819A
Authority: DE
Inventors: Dr Franz Holzinger
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1958-05-24
Filing date: 1958-05-24
Publication date: 1960-08-25
Also published as: CH381206A; FR1225388A

Description

DEUTSCHES

Bei der Chlorierung organischer Produkte, z. B. solcher, die der Gewinnung von Ausgangsstoffen für die Herstellung von Kunststoffen, Lösungsmitteln, Kältemitteln, Schädlingsbekämpfungsmitteln u. a. dienen, wird das Chlor nur zur Hälfte ausgenutzt. Die andere Hälfte des Chlors vereinigt sich stets mit Wasserstoff zu Chlorwasserstoff, welcher als Nebenprodukt der Chlorierungen anfällt. Diese Verhältnisse werden durch das allgemeine Reaktionsschema

R-H + C1₂->R-C1 + HC1

veranschaulicht.

Es gewinnen daher Verfahren, die das Chlor aus der als Nebenprodukt anfallenden wäßrigen Salzsäure zurückgewinnen, zunehmende Bedeutung.

Als solches Verfahren ist beispielsweise die elektro-Iytische Zerlegung wäßriger Salzsäure in einer Zelle filterpressenartiger Bauart bekannt. Eine solche Zelle besteht z. B. aus bipolaren Kohleelektroden, die mittels Diaphragmen voneinander getrennt sind, wobei die sogenannten Anoden- und Kathodenräume entstehen.

Bei den bekannten Verfahren tritt die frische wäßrige Salzsäure an der Unterseite der Anodenräume ein, um dieselben an den gegenüberliegenden Oberseiten wieder zu verlassen. Ein kleinerer Teil dieses Hauptstromes dringt durch die Diaphragmen in die Kathodenräume ein und verläßt diese an ihren Oberseiten.

Die von den Anodenräumen durch die Diaphragmen in die Kathodenräume strömende Salzsäure enthält gelöstes Chlor, welches durch den in den Kathodenräumen hochsteigenden Wasserstoff ausgeblasen wird, wobei chlorfreier Katholyt entsteht, welcher mit gasförmigem Chlorwasserstoff wieder aufgesättigt wird.

Es ist ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens, daß der Wasserstoff mit einem bestimmten Chlorgehalt anfällt. Diese Chlormenge, die je nach Versuchsbedingungen, wie Temperatur, Konzentration und Umpumpmenge der Salzsäure innerhalb der Grenzen von etwa 2 bis 4°/o schwankt, geht der Chlorausbeute verloren.

Auch nach Umpolen der Zelle wird dieser Nachteil bei sonst gleicher Arbeitsweise nicht behoben. Findet das Umpumpen der Salzsäure nämlich in den Kathodenräumen statt, so strömt zwar praktisch chlorfreier Katholyt durch die Diaphragmen in die Anodenräume; hier tritt aber sogleich Sättigung mit Chlor ein. Der nun aus den Anodenräumen austretende, chlorgesättigte Anolyt muß nun vor der Aufsättigung mittels gasförmigen Chlorwasserstoffs, z. B. mit Luft, ausgeblasen werden, wobei ebenfalls etwa die gleiche Menge Chlor verlorengeht wie bei obiger Arbeitsweise. Auch wenn nicht separat ausgeblasen wird, Verfahren zur elektrolytischen Zersetzung wäßriger Salzsäure

Anmelder:

Farbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning,

Frankfurt/M., Brüningstr. 45

Dr. Franz Holzinger, Frankfurt/M-Unterliederbach,
ist als Erfinder genannt worden

geht diese Chlormenge dann bei der Aufsättigung verloren.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur elektrolytischen Zersetzung wäßriger Salzsäure in einer Zelle, ζ. Β. einer solchen von filterpressenartiger Bauart, wobei Anoden- und Kathodenräume sich abwechselnd aneinander anschließen und die Salzsäure in den Anoden- oder Kathodenräumen im Kreislauf gepumpt wird, vermeidet die vorstehend aufgezeigten Nachteile bei gleichzeitiger Vereinfachung in apparativer Hinsicht weitgehendst. Die erfindungsgemäße Arbeitsweise ist dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden- oder Kathodenräume, in denen nicht umgepumpt wird, geschlossen sind und aus diesen Elektrodenräumen weder kontinuierlich noch diskontinuierlich Salzsäure abgezogen wird.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird folgendes ausgeführt: Schließt man die HCl-Abläufe derjenigen Elektrodenräume, in die die Frischsäure nur durch die Diaphragmen einströmen kann, so hat sich gezeigt, daß hinsichtlich der Spannung überraschenderweise praktisch keine Veränderung gegenüber der klassischen Arbeitsweise mit geöffneten Elektrodenräumen eintritt. Das sich einstellende Konzentrationsgefälle zwischen geöffneten und geschlossenen Räumen ist dabei nur unwesentlich größer als bei der klassischen Fahrweise und somit praktisch ohne Einfluß auf die Elektrolysespannung.

Die Arbeitsweise gemäß der Erfindung läßt sich mit besonderem Vorteil dann anwenden, wenn die geschlossenen Elektrodenräume die Anodenräume sind.

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Schließt man nun die Anodenräume und pumpt die Salzsäure in den Kathodenräumen um, so ergeben sich hierbei folgende Vorteile:

1. Nur geringe Mengen Anolyt diffundieren durch die Diaphragmen in die Kathodenräume; die Folge davon ist ein. niedrigerer Chlorgehalt des Wasserstoffs als beim klassischen Verfahren, bei dem Anolyt noch zusätzlich durch Strömung in die Kathodenräume gelangt.

2. Auf Grund des niedrigeren Chlorgehaltes des Wasserstoffs ergibt sich eine höhere Ausbeute an Chlor.

3. Die Rahmen der hintereinandergeschalteten Zellen erfahren eine Vereinfachung durch den Wegfall der Auslaufstutzen samt Verbindungskanälen für Anolyt (entspricht den Auslassen für Katholyt bei der klassischen Fahrweise).

Zur Aufsättigung gelangt ein Teil des praktisch chlorfreien Katholyten, die Spannung ist dieselbe wie bei der klassischen Fahrweise.

Die unter Punkt 1 und 2 angeführten Vorteile, die sich beim Schließen der Anodenräume und Umpumpen der Salzsäure in den Kathodenräumen gemäß der vorliegenden Erfindung ergeben, gelten in gleicher Weise für die Durchführung des Verfahrens mit geschlossenen Kathodenräumen und Umpumpen der Salzsäure in den Anodenräumen. In diesem Falle stellen die Rahmen der hintereinandergeschalteten Zellen durch den Wegfall der Auslaufstutzen samt Verbindüngskanälen für den Katholyten entsprechend Punkt 3 eine Vereinfachung dar.

Für die Durchführung des Verfahrens mit geschlossenen Kathodenräumen hat es sich hierbei als zweckmäßig erwiesen, denAnolyten mit gasförmigem Chlorwasserstoff aufzusättigen.

Für die erfindungsgemäß vorgeschlagene Arbeitsweise können dieselben Diaphragmen wie bei der klassischen Fahrweise verwendet werden. Die Durchlässigkeit solcher Tücher ist genügend groß, um den Ausgleich der Säurekonzentration zu ermöglichen.

Beispiel

Unter vergleichbaren Bedingungen wie gleiche Belastung, Temperatur und Säurekonzentration ergaben sich z. B. folgende Zahlen:

	% Cl₂ im H₂	% Ausbeute anCl2
Klassische Arbeitsweise
(Umpumpen in den
Anodenräumen, Kathoden
räume geöffnet; Abb. 1) ..	2 bis 3,5	etwa 94
Erfmdungsgemäß vorge
schlagene Arbeitsweise
(Umpumpen in den
Kathodenräumen, Anoden
räume geschlossen;
Abb.2)	1	etwa 96

Die Schemazeichnung zeigt in Abb. 1 die klassische und in, Abb. 2 die Arbeitsweise gemäß der vorliegenden Erfindung mit beispielsweise geschlossenen Anodenräumen. In den Abbildungen ist der Zellenrahmen mit 1, die bipolare Elektrode mit 2, das Diaphragma mit 3, der Kathodenraum mit 4 und der Anodenraum mit 5 bezeichnet.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur elektrolytischen Zersetzung wäßriger Salzsäure in einer Zelle, z. B. einer solchen von filterpressenartiger Bauart, wobei Anoden- und Kathodenräume sich abwechselnd aneinander anschließen und die Salzsäure in den Anoden- oder Kathodenräumen im Kreislauf gepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden- oder Kathodenräume, in denen nicht umgepumpt wird, geschlossen sind' und; aus diesen Elektrodenräumen weder kontinuierlich noch diskontinuierlich Salzsäure abgezogen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 588/378 8.60