Verfahren zur Elektrolyse von Alkalichloridlösungen nach dem Amalgamverfahren
unter Verwendung von Graphitanoden Die Wirtschaftlichkeit einer Alkalichloridelektrolyse
kann in weiten Grenzen durch die Spannung, mit welcher die Elektrolysezellen arbeiten,
beeinflußt werden, da die Zellenspannung ein Maß für den spezifischen Bedarf an
elektrischer Energie darstellt. Nun ist die Zellenspannung aber gleich dem Produkt
aus dem Elektrodenabstand und einem Faktor, der für jede Elektrolysezelle und Stromdichte
experimentell bestimmt werden kann. Diese Abhängigkeit läßt eine Verminderung der
Zellenspannung durch eine Verkleinerung des Elektrodenabstandes, d. h. durch eine
Annäherung der Graphitanoden an die Quecksilberkathoden erwarten.Process for the electrolysis of alkali chloride solutions using the amalgam process
using graphite anodes The economics of an alkali chloride electrolysis
can within wide limits by the voltage with which the electrolysis cells work,
can be influenced, as the cell voltage is a measure of the specific need
represents electrical energy. Now the cell voltage is the same as the product
from the electrode spacing and a factor for each electrolytic cell and current density
can be determined experimentally. This dependency leaves a lessening of the
Cell voltage by reducing the electrode spacing, d. H. by a
Expect the graphite anodes to approach the mercury cathodes.
Es sind verschiedene Methoden bekannt, nach denen der Abstand zwischen
der Anodenunterseite und der Oberfläche des Quecksilbers eingestellt werden kann,
welche alle das Ziel haben, diesen Abstand bei Verwendung der üblichen Stromdichten
von bis zu 5000 A je Quadratmeter Kathodenoberfläche möglichst klein zu machen,
d. h. die Anodenunterseite während des Betriebs in einem optimalen Abstand über
dem Spiegel des als Kathode dienenden Quecksilbers zu halten. Dabei müssen jedoch
Nachteile in Kauf genommen werden, die entweder die Wirtschaftlichkeit, die Reinheit
des Produktes oder die Betriebssicherheit beeinträchtigen.Various methods are known for determining the distance between
the anode bottom and the surface of the mercury can be adjusted,
all of which have the goal of achieving this distance using the usual current densities
to make the cathode surface as small as possible of up to 5000 A per square meter,
d. H. the anode underside at an optimal distance during operation
to keep the level of the mercury serving as cathode. However, you have to
Disadvantages are accepted, either the economy or the purity
of the product or the operational safety.
Die Nachteile der bekannten Verfahren werden nun erfindungsgemäß dadurch
vermieden, daß man die Anoden mit einer höheren Stromdichte beaufschlagt und während
des Betriebes bewußt in das Quecksilber eintauchen läßt. Es hat sich nämlich überraschend
gezeigt, daß man bei Verwendung genügend hoher Stromdichten die Anoden der Quecksilberoberfläche
bis auf einen Abstand Null nähern und sogar in das Quecksilber eintauchen kann,
ohne daß ein Kurzschluß zwischen Anode und Kathode auftritt. Dabei kommen Stromdichten
von 7000 bis 20 000 A je Quadratmeter Anodenoberfläche zur Anwendung, bei denen
die unter den Anoden befindlichen Chlorgaspolster eine Stärke und ein Haftvermögen
erreichen, die es ermöglichen, die Anoden 0,2 bis 5 mm tief in das Quecksilber eintauchen
zu lassen, wobei die geringere Eintauchtiefe für die geringere Stromdichte gilt.According to the invention, the disadvantages of the known methods are now thereby eliminated
avoided that one acts on the anodes with a higher current density and during
of the company deliberately immersed in the mercury. It turned out to be surprising
shown that when using sufficiently high current densities, the anodes of the mercury surface
can approach zero up to a distance and even dip into the mercury,
without a short circuit between anode and cathode occurring. Thereby current densities come
from 7000 to 20,000 A per square meter of anode surface for use in which
the chlorine gas cushions located under the anodes have a strength and an adhesive capacity
which make it possible to immerse the anodes 0.2 to 5 mm deep in the mercury
the lower immersion depth applies to the lower current density.
Diese überraschende Erscheinung kann dadurch erklärt werden, daß das
an der Anodenunterseite in Form von kleinsten Gasblasen gebildete Chlor unter den
besonderen, durch das erfindungsgemäße Verfahren gegebenen Bedingungen mit einem
Teil der Sole eine stabile Emulsion bildet, die die gesamte Anodenoberfläche als
dünne Haut überzieht und dadurch einen Kurzschluß verhindert. Ein solcher Effekt
tritt bei den üblichen Stromdichten von 5000 A je Quadratmeter Anodenoberfläche
noch nicht eindeutig auf, sondern hängt dann von einer Reihe zufälliger Einflüsse
ab, wann der Kurzschluß zwischen den Elektroden erfolgt. Eingehende Versuche haben
gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren infolge des Aufsteigens der spezifisch
leichteren Emulsion stets Frischöl in den Bereich zwischen den Elektroden eingesaugt
und damit die Kontinuität des erfindungsgemäßen Verfahrens gesichert wird. Der besondere
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Zellenspannung trotz
der hohen Stromdichte nicht höher ist, als dies bei den Zellen der Fall ist, welche
mit den üblichen Stromdichten von bis zu 5000 A je Quadratmeter arbeiten. Es hat
sich sogar gezeigt, daß bei Elektrolysezellen, welche nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren arbeiten, die Zellenspannung geringer ist als bei den üblichen Zellen,
selbst wenn diese einen Elektrodenabstand Null haben. Im Durchschnitt beträgt die
Spannungsminderung beim erfindungsgemäßen Verfahren etwa 15 %, was einer gleichen
Einsparung an elektrischer Energie entspricht.This surprising phenomenon can be explained by the fact that the
Chlorine formed on the underside of the anode in the form of tiny gas bubbles among the
special, given by the inventive method conditions with a
Part of the brine forms a stable emulsion that acts as the entire anode surface
covers thin skin and thus prevents a short circuit. Such an effect
occurs at the usual current densities of 5000 A per square meter of anode surface
not yet unambiguously, but then depends on a number of random influences
from when the short circuit takes place between the electrodes. Have in-depth attempts
shown that in the method according to the invention as a result of the increase of the specific
lighter emulsion, fresh oil is always sucked into the area between the electrodes
and thus the continuity of the method according to the invention is ensured. The special one
The advantage of the method according to the invention is that the cell voltage despite
the high current density is not higher than is the case with the cells, which
work with the usual current densities of up to 5000 A per square meter. It has
has even been shown that in electrolysis cells, which according to the invention
Processes work, the cell voltage is lower than with the usual cells,
even if they have an electrode gap of zero. The average is
Stress reduction in the method according to the invention about 15%, which is the same
Corresponds to savings in electrical energy.
Es ist zweckmäßig, bei der Durchführung dieses Verfahrens die Schichtdicke
des Quecksilbers etwa gleich der doppelten Eintauchtiefe der Anoden zu machen. Besonders
vorteilhaft läßt sich das Verfahren dann verwenden, wenn die der Kathode zugekehrten
Seiten der Anoden Rillen aufweisen, in welche zusätzlich noch Bohrungen ausmünden
können. Abgesehen davon, daß es mit Hilfe dieser Maßnahme möglich ist, bei einer
gegebenen Zellengröße die wirksamen Anodenflächen zu vergrößern, wird dadurch das
Abführen der Gas-Sole-Emulsion erleichtert und ein besonders guter Zutritt der Frischsole
zwischen die Elektroden gewährleistet.
Das erfindungsgemäße Verfahren
läßt sich nicht nur bei horizontalen Quecksilberzellen anwenden, sondern kann auch
bei Zellen Verwendung finden, die eine vertikale oder geneigte Quecksilberkathode
besitzen.It is useful to check the layer thickness when performing this process
of mercury about twice the immersion depth of the anodes. Particularly
The method can then be used advantageously when those facing the cathode
Sides of the anodes have grooves into which additional bores open out
can. Apart from the fact that it is possible with the help of this measure, in a
To increase the effective anode areas given cell size, this becomes the
Removal of the gas-brine emulsion facilitates and a particularly good access of the fresh brine
guaranteed between the electrodes.
The inventive method
can not only be used with horizontal mercury cells, but can also
find use in cells that have a vertical or inclined mercury cathode
own.