DE1170407B - Elektrolysezelle zur Herstellung metallorganischer Verbindungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C07f;

BOIk

Deutsche Kl.: 12 ο-26/03

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslege lag:

N 20601IV b / 12 ο
27. September 1961
21. Mai 1964

Die Herstellung metallorganischer Verbindungen durch Elektrolyse unter Verwendung einer aus dem Metall der gewünschten Verbindung bestehenden Anode und einem die organischen Reste enthaltenden Elektrolyten ist bekannt. Eines der bekanntesten Verfahren dieser Art ist das z. B. in der französischen Patentschrift 1 223 643 beschriebene Ziegler-Verfahren. Die für dieses Verfahren verwendete Elektrolysezelle weist zwischen Anode und Kathode ein Diaphragma auf, welches in einem Abstand von der Kathode angeordnet ist. Dadurch wird ein gleichmäßiger Wärmeübergang und somit eine genaue Temperaturregelung erschwert.

Im Gegensatz dazu wird bei der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle ein kontinuierlicher Wärmeübergang und eine genaue Temperaturkontrolle erzielt, indem die Anode aus dem in der gewünschten metallorganischen Verbindung enthaltenen Metall sich mit einem Diaphragma, welches keinen direkten Stromfluß vermittelt, jedoch den Elektrolyten durchtreten läßt, in Berührung befindet, das auf der anderen Seite mit der Kathode Kontakt hat, deren Temperatur mittels eines Wärmeaustauschmediums genau geregelt werden kann. Diese Anordnung gewährleistet außer einer genauen Temperaturkontrolle auch noch eine überraschend hohe Leistung der Zelle. Infolge der geschlossenen Bauart der Zelle können während des Betriebs derselben Gase und Dämpfe nicht in die Atmosphäre entweichen.

Die erfindungsgemäße Elektrolysezelle wird durch die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zelle,

Fig. 2 einen Aufriß einer erfindungsgemäßen Zelle, teilweise im Schnitt,

F i g. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teils der in F i g. 2 gezeigten Zelle, welche die Art, in der die einzelnen Kathodeneinheiten in der Zelle befestigt sind, erkennen läßt,

F i g. 4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Befestigungsvorrichtung für die in F i g. 3 gezeigten einzelnen Kathodeneinheiten,

F i g. 5 eine Stirnansicht der in F i g. 4 erläuterten Befestigungsvorrichtung,

F i g. 6 eine Teilansicht der elektrischen Isolierung von Flanschen, die zur Verbindung von Rohren mit der in F i g, 3 gezeigten Kathodeneinheit verwendet werden,

F i g. 7 eine Draufsicht entlang der Linie 7-7 von F i g. 2, welche die Art, in der Leitungen oder Rohre durch die Außenhülle der Zelle geführt werden, um 5<j die Verbindung mit den Kathodeneinheiten innerhalb der Zelle herzustellen, erkennen läßt,

Elektrolysezelle zur Herstellung metallorganischer Verbindungen

Anmelder:

Nalco Chemical Company, Chicago, JIl.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. rer. nat. G. Hauser,

Patentanwälte,

München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:

David Gordon Braithwaite,

William Hanzel, Chicago, JU. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Dezember 1960 (74 360)

F i g. 8 eine Draufsicht entlang der Linie 8-8 von F i g. 2, welche die Anbringungsstellen der Rohre oder Leitungen, die durch die Außenhülle der Zelle geführt werden und mit den Kathodeneinheiten in der Zelle verbunden sind, zeigt,

F i g. 9 eine Draufsicht auf eine der Kathodeneinheiten in der Zelle,

Fig. 10 eine Seitenansicht der Kathodeneinheit von Fig. 9, teilweise ausgeschnitten,

Fig. 11 eine Stirnansicht der Kathodeneinheit der F i g. 9 und 10,

Fig. 12 einen vergrößerten Ausschnitt von einem Teil der in den Fig. 9, 10 und 11 gezeigten Kathodeneinheiten, der die Isolierung der Kathodeneinheit veranschaulicht und der gleichzeitig einen Teil der in jeder Kathodeneinheit angebrachten Umlenkanordnungen, die zum Führen einer in der Einheit zirkulierenden Wärmeaustauschflüssigkeit dienen, zeigt,

Fig. 13 eine Draufsicht auf einen Teil der Befestigungsvorrichtung für die oberen Teile der Kathodeneinheiten und

Fig. 14 eine Seitenansicht der in Fig. 13 gezeigten Haltevorrichtung.

Allgemein ausgedrückt, kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Elektrolysezelle, die in üblicher Weise einen Behälter zur Aufnahme des Elektrolyten aufweist, durch einen hohlen Bauteil in diesem Behälter,

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der mindestens an seiner Außenoberfläche elektrisch leitfähig und für den Elektrolyten undurchlässig ist und dessen Innenraum, abgesehen von Vorrichtungen zum Einleiten und zur Entnahme einer Wärmeaustpuschflüssigkeit, abgeschlossen ist, einen Reaktionsraum außerhalb des hohlen Bauteils in dem Behälter, eine feste, elektrisch leitende Reaktionssubstanz in dem Reaktionsraum, gegenüber den Reaktionsteilnehmern und den Reaktionsprodukten chemisch inerte, mit der Reaktionssubstanz im Raum und der Außenseite des Bauteils in Berührung befindliche elektrische Isolierungen, die einen direkten Fluß der Elektrizität zwischen dem hohlen Bauteil und der festen Reaktionssubstanz verhindern, jedoch den Elektrolyten durch die feste Reaktionssubstanz zur äußeren Oberfläche des hohlen Bauteils fließen lassen, Leitungen, um den Elektrolyten und Reaktionsprodukte in den Reaktionsraum einzuführen bzw. daraus zu entnehmen, eine Zuführung für die feste Reaktionssubstanz in den Reaktionsraum und elektrische Stromzuführungen zur Aufrechterhaltung eines positiven elektrischen Potentials an der Reaktionssubstanz bzw. eines negativen Potentials an der äußeren Oberfläche des hohlen Bauteils.

In der Zeichnung erläutert F i g. 1 schematisch einen Plan für eine Fabrik zur Herstellung von metallorganischen Verbindungen, z. B. Bleitetraäthyl und Bleitetramethyl, unter Verwendung einer Anzahl von Zellen oder Reaktionseinheiten der vorstehend gekennzeichneten Art. Bei der in der Zeichnung gezeigten speziellen Ausführung werden zehn Zellen verwendet; diese Zahl kann natürlich auch größer oder kleiner sein. Wie in F i g. 1 gezeigt, sind die Zellen 1. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und 10 mit den Rohren oder Leitungen 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 und 23 verbunden. Ein Elektrolyt durchläuft nacheinander die Zellen. Von Zeit zu Zeit werden aus dem Elektrolyten, der durch die Leitung 23 strömt, die gewünschten Reaktionsprodukte auf eine nicht gezeigte Weise entfernt, z. B. durch Dampfdestillation oder Vakuumdestillation, und der Elektrolyt wird dann wieder durch die Leitung 11 den Zellen zugeführt.

Für jede Zelle ist ein Temperaturregelsystem vorgesehen, in der Zeichnung ist es nur bei den Zellen 1 und 2 gezeigt. Bei diesem System wird in einem Sammler 24 eine Wärmeaustauschflüssigkeit gesammelt, von wo sie zu den Zellen 1 bzw. 2 durch eine Leitung 25, ein Expansionsventil 26, eine Leitung 27, einen Behälter 28 und die Leitungen 29 und 30 läuft. Bei einer exothermen Reaktion wird eine Kühlflüssigkeit und bei einer endothermen Reaktion wird eine Heizflüssigkeit verwendet. Die in der Zeichnung gezeigte Anordnung ist für eine Kühlflüssigkeit bestimmt.

Die Kühlflüssigkeit wird nach dem Durchlaufen der Zellen 1 und 2 durch die Leitungen 31 bzw. 32 über den Behälter 28 und die Leitung 33 bis zur Leitung 34 zurückgeleitet, von wo sie mittels eines Kompressors 35 komprimiert und dann durch die Leitung 36 dem Kondensor 37 zugeführt wird, wo Wasser entfernt werden kann, falls erforderlich. Aus dem Kondensor 37 läuft die Kühlflüssigkeit durch die Leitung 38 zum Sammler 24 und wird dann in der vorstehend beschriebenen Weise wieder zu den Zellen 1 und 2 geleitet. In ähnlicher Weise sind die Leitungen vermittels der Verlängerungen 39 und 40 mit den übrigen Zellen verbunden.

Jede Zelle ist mit einem festen, elektrisch leitfähigen Reaktionsteilnehmer beschickt. Soweit organische Bleiverbindungen hergestellt werden sollen, ist es besonders günstig, als Reaktionsteilnehmer Bleikügelchen — oder eine andere feinteilige Bleiform — zu verwenden, die in einer Vorratskammer 41 enthalten sind. Aus der Vorratskammer 41 werden die Kügelchen mittels eines geeigneten Transportsystems befördert, das bei 42 allgemein gezeigt wird und das aus einer Schiene 43 besteht, die ein auf Rädern laufendes Fahrzeug 44 trägt, das mit einem Trägerbehälter 45 für die Kügelchen versehen ist und aus dem die Kügelchen in einen Trichter 47 gefüllt werden. Wenn die Bleikügelchen in der Reaktion aufgebraucht sind, wird ein Ventil 48 geöffnet, welches sie durch die Leitung 49 in die Zelle 5 laufen läßt. Obwohl dieses Verfahren zur Beschickung der Zellen oder zur Nachfüllung des Vorrats an festem Reaktionsteilnehmer in den Zellen nur bei der Zelle 5 gezeigt wird, versteht es sich, daß das gleiche Verfahren bei den anderen Zellen ebenfalls angewendet wird.

Um den Fluß des Elektrolyten von einer Zelle zur anderen oder von einer Zellengruppe zur anderen Zellengruppe zu unterstützen, sind die Druckpumpen 50, 51 und 52 vorgesehen. Durch eine Leitung 53, die mit einer geeigneten, nicht gezeigten Versorgungsquelle verbunden ist, wird frischer Elektrolyt in das System eingeführt. Natürlich sind in allen Leitungen, soweit notwendig, Ventile vorhanden.

Eine bevorzugte Zellenbauart wird in F i g. 2 gezeigt, worin eine bei 54 allgemein gezeigte Zelle erläutert wird, die in der Bauart jener der Zellen 1 bis 10 in F i g. 1 entspricht. Die Zelle 54 besteht aus einem äußeren Gehäuse 55, das aus Stahl oder einem anderen geeigneten Baumaterial hergestellt ist, und aus einer Vielzahl von Kathodeneinheiten 56, die im Innern des äußeren Gehäuses verteilt sind, und zwar hauptsächlich in dessen oberem Teil. In der speziellen Vielzellenkonstruktion, die in F i g. 2 gezeigt wird, sind dreißig Kathodeneinheiten enthalten, aber die Zellenstruktur kann auch eine größere oder kleinere Zahl derartiger Einheiten enthalten. Der Deckel 57 des Zellengehäuses ist mit dem unteren Teil des Gehäuses durch geeignete Flansche 58 und 59, die auf den Teilen 57 bzw. 55 gebildet sind, verbunden. Diese Flansche sind durch eine aus Gummi bestehende Dichtung 60 oder auf eine andere geeignete Weise so abgedichtet, daß der Deckel 57 entfernt werden kann. Durch das Gehäuse 55 führt eine Anzahl von öffnungen, die in einer niedrigeren Ebene die Rohre 61 und in einer höheren Ebene die Rohre 62 tragen. Diese Rohre stellen die Einlaßrohre für eine Wärmeaustauschflüssigkeit für jede Kathodeneinheit 56 dar, und auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses sind die entsprechenden Auslaßrohre angebracht. So würde die Zelle 1 das Einlaßrohr 29 dem ersten Einlaßrohr 61 in F i g. 2 entsprechen, und ein Auslaßrohr auf der entgegengesetzten Seite der Zelle in F i g. 2 würde dem Auslaßrohr 31 in F i g. 1 entsprechen.

Im Unterteil der Zelle befindet sich ein trichterförmiger Bauteil 63, der mit einem Auslaß 64 verbunden ist, welcher mit zwei Kanälen 65 und 66 ausgerüstet ist. Beide Kanäle 65 und 66 werden durch geeignete, hier nicht gezeigte Ventile geregelt. Der Kanal 65 gestattet die Entfernung des festen Reaktionsteilnehmers aus dem Zelleninnern. Der Kanal 66 ist mit einer Leitung zur Einführung des Elektrolyten

verbunden und entspricht z. B. der Leitung 11 in Zelle 1.

In der Mitte des Zellendeckels sind die Kanäle 67 und 68 angeordnet. Der durch Kanal 66 eingeleitete Elektrolyt läuft durch die Zelle nach oben und durch Kanal 68 hinaus in eine Leitung, die z. B. der Leitung 12 in F i g. 1 entspricht. Bleikügelchen oder andere feste Reaktionsteilnehmer werden durch den Kanal 67, der dem Kanal 49 in Fi g. 1 entspricht, der Zelle zugeführt. Im unteren Teil des Gehäuses ist eine Öffnung 69 vorgesehen, die den Zugang zu den Kanälen 65 und 66 gestattet.

In der in F i g. 3 gezeigten vergrößerten Ansicht werden die Befestigungsweise der Kathodeneinheit 56 in der Zelle und die Leitungsverbindungen gezeigt. Gleichzeitig wird auf die Fig. 7 bis 11 verwiesen. Die F i g. 7 zeigt, wie die Wärmeaustauscheinlaßrohre 61 durch eine Seite des Zellengehäuses eingeführt werden und wie die Wärmeaustauschauslaßrohre 70 auf der entgegengesetzten Seite angeordnet sind. F i g. 8 zeigt, wie die obere Reihe der Wärmeaustauschrohre 62 durch eine Seite des Zellengehäuses hineinführen und wie die Wärmeaustauschauslaßrohre 71 auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses angeordnet sind.

Wie in den Fig. 9, 10 und 11 gezeigt, ist jede Kathodeneinheit 56 in der Seitenansicht im wesentlichen rechtwinklig und enthält einen Hohlraum, der verhältnismäßig lang und eng ist, sowohl horizontal als auch vertikal. Wie man in F i g. 2 sieht, sind die Kathodeneinheiten 56 so in der Zelle angeordnet, daß zwischen jedem benachbarten Paar von Einheiten ein Zwischenraum 72 entsteht. Beim Betrieb der Zelle ist der Zwischenraum 72 mit dem festen, elektrisch leitfähigen Reaktionsteilnehmer, wie Bleikügelchen, gefüllt, die durch den Kanal 67 eingefüllt wurden. Der Zellenaufbau ist vorzugsweise so, daß der trichterförmige Bauteil 63 mit Bleikügelchen gefüllt ist. Der Elektrolyt, der durch Kanal 66 eingeleitet wird, strömt nach oben durch die im trichterförmigen Teil 63 enthaltenen Bleikügelchen und in die Kanäle 72 zwischen den Kathodeneinheiten 56 und läuft dann weiter durch den Kanal 68, wo er, wie vorstehend in Zusammenhang mit dem in F i g. 1 angegebenen Fließschema beschrieben, weiterbehandelt wird.

Die Kathodeneinheiten 56 bestehen mindestens auf den Seiten, die den Zwischenräumen 72 zugekehrt sind, aus einem elektrisch leitfähigen Metall, wie Stahl.

Jede Kathodeneinheit 56 ist am Boden auf zwei Trägern 73 und 74 montiert, die wiederum auf einem ringförmigen Vorsprung 75 befestigt sind, der um den trichterförmigen Teil 63 der Zelle herumläuft. Der Vorsprung 75 besteht aus Stahl oder einem anderen Grobblech, das am besten durch Verschweißen mit dem Gehäuse 55 befestigt ist. Ein Sammelschienenband 76 aus Kupfer ist auf der Außenseite des trichterförmigen Teils 63, wie in F i g. 3 gezeigt, elektrisch verbunden, und aus einer geeigneten Stromquelle wird das Sammelschienenband mit elektrischem Strom versorgt, um auf dem Gehäuse 55 eine positive Spannung zu erzeugen, die auf die elektrisch leitfähigen festen Reaktionsteilnehmer, die das Gehäuse berühren, übertragen wird. Die Kathodeneinheiten 56 sind durch das elektrisch nichtleitende Futter 77, das auf den Innenwänden des Gehäuses 55 und unter dem Träger 73 und 74 geeignet angebracht ist, isoliert. Dadurch werden die Kathodeneinheiten 56 elektrisch so isoliert, daß ein durch das Sammelschienenband 76 eingeleiteter elektrischer Strom nicht direkt zu ihnen fließen kann, sondern nur durch den Elektrolyten, der mit diesen Einheiten in Berührung steht.

Bei den in den Fig. 4 und 5 gezeigten Kathodenträgern besteht das Isolationsmaterial 77 vorzugsweise aus einem Material, welches aus Gewebe oder Papier

ίο hergestellt ist, das mit Phenolformaldehydharzen imprägniert ist und in der Hitze zu einer festen Substanz mit ausgezeichneten strukturellen und dielektrischen

. Eigenschaften gepreßt wird. Der Träger 73 wird vorzugsweise mittels Maschinenbolzen 78 und 79 auf der Trägerplattform75 (Fig. 3) befestigt.

Aus F i g. 3 geht hervor, daß die Isolierung 77 dort um die Rohre 61 und 62 herumreicht, wo sie in das Gehäuse 55 hineinführen und eine besondere Flanschart, die bei 80 und 81 im allgemeinen gezeigt wird, ist zur Verbindung der Rohre 61 und 62 mit den Rohren 82 bzw. 83 vorgesehen, und zwar so, daß der elektrische Strom vom Gehäuse 55 von der Kathodeneinheit 66 isoliert ist. In F i g. 6 wird eine geeignete Flanschbauweise für die Vorrichtung gezeigt, wobei ein Flansch 84, der mit dem Ende eines Rohrs 85 verschweißt ist, von einem zweiten Flansch 86, der auf ein Rohr 87 geschweißt ist, durch eine aus Polytetrafluoräthylen oder einem anderen geeigneten Material hergestellte Dichtung 88 elektrisch isoliert ist und eine der Bolzenöffnungen 89 mit einer Lagerschale 90 aus dem gleichen Material wie 77 in F i g. 4 und 5 ausgerüstet ist, wodurch, wenn ein Bolzen oder ein anderes Befestigungsmittel durch die Öffnungen 89 und 91 eingeführt wird, ein Flansch vom benachbarten Flansch elektrisch isoliert wird. Diese Bauweise wird bei der Herrstellung der Flanschverbindungen 80 und 81 und bei der Herstellung aller anderen Flanschverbindungen für elektrisch leitende Rohre verwendet, die dazu dienen, die Wärmeaustauschflüssigkeit in die Kathodeneinheiten 56 hinein- und herauszuleiten. Jeder Träger 73, 74 für jede Kathodeneinheit 56 weist zwei Gabelträger 92 und 93 auf, die rund um den Bodenteil jeder Kathodeneinheit 56 reichen und vorzugsweise damit verschweißt sind. Daraus ergibt sich, daß jede Kathodeöeinheit 57 am Boden durch besondere Festhaltevorrichtungen getragen wird, die wiederum von der Außenhülle oder dem Gehäuse der Zelle getragen werden und die vom Gehäuse oder der Hülle isoliert sind.

Der obere Teil jeder Kathodeneinheit ist durch die Flansche 94 und 95 mit entsprechenden Flanschen an den Zufluß- und Abflußrohren für die Wärmeaustauschflüssigkeiten verbunden. So ist der Flansch 94 mit Flansch 96 durch Bolzen oder Maschinenschrauben verbunden, wobei letzterer wiederum mit dem Zuflußrohr 83 verschweißt ist. Ähnlich ist der Flansch 97 mit einem Flansch 98 des Rohres 82 in einer benachbarten Kathodeneinheit verbunden. Wie aus den F i g. 7 und 8 hervorgeht, unterscheiden sich die Kathodeneinheiten in ihrer Größe in Abhängigkeit von ihrem Anbringungsort in dem Gehäuse, wobei sie in der Mitte des Gehäuses groß sind und zunehmend kleiner werden, wenn sie der Außenseite des Gehäuses näher sind.

Jede Kathodeneinheit enthält vorzugsweise Innenkanäle 99, wie sie der aufgeschnittene Teil von F i g. 9 zeigt, die durch eine Reihe von Umlenkungen 100

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gebildet werden. Diese Umlenkungen 100 sind so an- Dieser Kreislauf ist kontinuierlich, und der Elektrolyt

geordnet, daß die Wärmeaustauschflüssigkeit durch wird in der bei F i g. 1 beschriebenen Weise zurück-

die Kathoden auf- und abläuft, wie die Pfeile in geführt. Eine typische Betriebstemperatur ist 38° C;

F i g. 9 anzeigen. Die Seiten der Kathodeneinheiten in einer Zelle, in der die Kathoden- und die Anodenwerden durch die Teile 101 festgehalten, die z. B. 5 fläche jeweils 0,09 m² aufweisen, beträgt eine typische

aus Stahlstäben bestehen können, die mit den Seiten mittlere Gleichstromspannung 27,4 V und eine typi-

der Kathodeneinheit bei 102 und 103 verschweißt sehe mittlere Stromstärke beträgt 14,8 A. Der Elek-

sind, wie in Fig. 12 gezeigt ist. trolyt enthält mehr Äthylchlorid, als zur Bildung des

Für die Durchführung der Elektrolyse ist es wich- Äthylmagnesiumchlorids (C₂H₅MgCl) erforderlich ist. tig, daß jede Kathodeneinheit dort, wo sie normaler- io Die gewünschte Temperatur wird durch Einstellung weise mit dem elektrisch leitfähigen Reaktionsteil- der Temperatur der Wärmeaustauschflüssigkeit aufnehmer in Berührung kommen würde, durch geeignete rechterhalten. Der durch die Bleianoden fließende Isolationsmittel, die einen direkten Kontakt verhin- Strom bewirkt, daß sie in bezug auf die Kathodendern, aber gleichzeitig der flüssigen Reaktions- einheiten positiv geladen sind. Infolge der elektrischen mischung oder dem Elektrolyten die Berührung mit 15 Isolation um jede dieser Einheiten stehen die Bleidem Außenteil der Kathodeneinheit gestatten, isoliert kügelchen nicht in direkter Berührung mit den sind. Diese Isolierung wird dadurch erreicht, daß Kathodeneinheiten. Diese elektrische Isolierung ist drei flüssigkeitsdurchlässige Isolationsschichten, wie jedoch für den Elektrolyten durchlässig, so daß der in F i g. 12 gezeigt, verwendet werden. Diese Schien- Elektrolyt mit den Wänden der Kathodeneinheiten, ten bestehen aus einem gewebten Glasfaserschirm 20 die ein negatives Potential besitzen, in Berührung oder Tuch 104, einem Nylontuch 105 und einem kommen kann. Beim Fortschreiten der Reaktion zweiten gewebten Glasschirm oder Tuch 106. Diese werden die Bleikügelchen durch die elektrochemische Schichten umgeben jede der Kathodeneinheiten 56 Einwirkung aufgelöst und reagieren mit den freien derart, daß die Bleikügelchen oder andere feste Re- Kohlenwasserstoffresten aus dem Äthylmagnesiumaktionsteilnehmer nicht in direkte Berührung mit den 25 chlorid unter Bildung von Bleitetraäthyl. Wenn man Kathodeneinheiten kommen können. ihn stehenläßt, bildet der Elektrolyt nach einiger Zeit

Jede Kathodeneinheit 56 ist mit dem negativen eine untere Schicht, die viel Bleitetraäthyl enthält, Pol einer Elektrizitätsquelle durch geeignete Verbin- und eine obere Schicht, die hauptsächlich Äthyldungen, die bei 107 in F i g. 3 allgemein gezeigt magnesiumchlorid und Lösungsmittel enthält. Zu sind, verbunden. Bei der in der Zeichnung gezeigten 30 irgendeiner Zeit wird bei dem Verfahren ein Teil des Ausführung wird die Anlage zweier derartiger Ver- Elektrolyten entfernt, vorzugswiese nachdem eine bindungen für jede Kathodeneinheit bevorzugt, und verhältnismäßig hohe Bleitetraäthylkonzentration erzwar an gegenüberliegenden Seiten, mit Ausnahme halten wurde, und zwar entweder kontinuierlich oder der beiden kleinsten Einheiten, wo eine einzige Ver- schubweise, und zu einer Gewinnungsanlage gebracht, bindung ausreicht. Alle Verbindungen sind vollständig 35 wo das Bleitetraäthyl durch Vakuum- oder Dampfisoliert von der Klemme 108 bis zu dem Punkt, wo destillation abgetrennt wird. Das Lösungsmittel und die Verbindung 107 mit jeder Kathodeneinheit her- das nicht umgesetzte Grignardreagens werden erneut gestellt ist. dem Verfahren zugeführt. Die Zelle kann aber auch

Die Kathodeneinheiten werden auch oben auf ge- kontinuierlich betrieben werden, bis die optimale eignete Weise auseinandergehalten, z. B. so, wie die 40 Menge an Bleitetraäthyl gebildet wurde, worauf der Fig. 13 und 14 zeigen, die die oberen Verbindungs- Elektrolyt aus dem System entfernt wird und das träger für die Kathodeneinheiten veranschaulichen. Bleitetraäthyl daraus gewonnen wird. Indem eine Derartige Verbindungsträger werden allgemein bei große Anzahl von Zellen in Serie verwendet wird, ist 109 in den Fig. 13 und 14 gezeigt und bestehen es möglich, die Bleitetraäthylproduktion zu erhöhen, aus Klammern 110, die auf Wellen 111 befestigt 45 ohne sehr viel Raum zu benötigen. In ähnlicher sind. Auf diesen Wellen sind weiter auch die Verbin- Weise kann die Zelle dazu verwendet werden, Bleidungen 112 befestigt, die aus einem geeigneten elek- tetramethyl herzustellen. Die Zelle kann auch zur irisch nicht leitfähigen Material bestehen. Wie durch Herstellung anderer organischer Bleiverbindungen die Fig. 9 und 10 gezeigt wird, werden Vorzugs- und Verbindungen von anderen Metallen als Blei weise zwei Reihen von Verbindungsgliedern verwen- 50 verwendet werden, z. B. Verbindungen von Zink und det, die sich an jedem der beiden Enden der Ober- Mangan.

seite jeder Kathodeneinheit befinden. Die Fließgeschwindigkeit des Elektrolyten ist

Im folgenden soll ein typischer Betrieb der Zelle variabel, und eine typische Fließgeschwindigkeit

beschrieben werden. Durch den Kanal 67 werden kann z. B. etwa 7,5 l/min sein. Im Innern der Zelle

Bleikügelchen in die Zelle gebracht und füllen die 55 herrscht gewöhnlich Atmosphärenüberdruck, der

Zwischenräume 72 zwischen jeder der dreißig Katho- ebenfalls variabel ist, wobei ein typischer Druck

deneinheiten 56. Diese Kügelchen füllen auch das etwa 0,5 atü ist. Wenn die Zelle mit dem elektrisch

trichterförmige Bauteil 63 aus. In der vorstehend be- leitfähigen Reaktionsteilnehmer beschickt wird, wen-

schriebenen Weise strömt die Kühlflüssigeit durch det man vorzugsweise eine Stickstoffspülung an. Bei

jede Kathodeneinheit 56. Die Klemme 108 wird mit 60 der Herstellung von Verbindungen wie den organi-

einer negativen Elektrizitätsquelle verbunden, und sehen Bleiverbindungen ist es immer wichtig, Vor-

die Sammelschiene 76 wird mit einer positiven Elek- kehrungen zu treffen, um jedes Entweichen von

trizitätsquelle verbunden. Ein Elektrolyt, der aus Dämpfen aus der Zelle in die Atmosphäre zu ver-

Äthylmagnesiumchlorid, gelöst in einem wasserfreien hüten. Daher ist jede Zelle verschlossen und gegen

Lösungsmittel, wie z. B. dem Dibutyläther von Di- 65 das Entweichen von Dämpfen abgedichtet,

äthylenglykol, besteht, wird durch den Einlaß 66 in Soweit in der vorstehenden Beschreibung eine

die Zelle geleitet und läuft nach oben durch die Blei- »mittlere Gleichstromspannung« angegeben ist, be-

kügelchen und durch den Auslaß 68 nach außen. zieht sich diese auf das Spannungsmittel über einen

vollständigen Ansatz. Ähnlich bezieht sich »mittlere Stromstärke« in Ampere auf die durchschnittliche Amperezahl über einen ganzen Ansatz. Während eines typischen Ansatzes von etwa 23 Stunden ändert sich die Spannung nicht stark, und die Ausgangsspannung würde z. B. 28 V sein, die Endspannung 27,9 V und die Minimalspannung 27,1 V. Andererseits sinkt die Stromstärke, wenn die Leitfähigkeit abfällt. Eine Ausgangsstromstärke würde z.B. 25,OA betragen und während eines 23stündigen Ansatzes auf 5,7 A absinken. Die Stromstärke in einem derartigen Ansatz würde ungefähr 160 bis 180 A/m² betragen.

Bei der praktischen Durchführung der Erfindung besteht eine bevorzugte Ausführung darin, an Stelle der drei Gewebeschichten 104, 105 und 106 eine oder mehrere Schichten eines aus Polypropylenfasern hergestellten Gewebes oder eines sowohl aus Polypropylenfasern als auch aus Polyäthylenfasern (z. B. ein Gewebe, das 70% Polypropylenfasern und 30% ao Polyäthylenrasern enthält) hergestellten Gewebes zu verwenden. Die Lücken zwischen den Fasern sollten, wie oben gezeigt, so klein sein, daß sie verhindern, daß Bleikügelchen oder andere feste Reaktionsteilnehmer durchtreten können und die Kathode beruhren. Ein Gewebe mit etwa 20 bis 40 Maschen je Zentimeter Länge reicht gewöhnlich aus. Eine bevorzugte Struktur der Isolierschicht ist derart, daß zwei Gewebestücke so zusammengesetzt werden, daß das eine Gewebestück gewellt ist und das andere flach, woraus sich eine gewellte Struktur mit einer glatten Fläche ergibt. Gegen die Kathodenwand kann entweder die glatte Oberfläche oder die gewellte Oberfläche gelegt werden, wodurch die Kathodenwand vom festen Reaktionsteilnehmer einen vorausbestimmten Abstand erhält und es dem Elektrolyten ermöglicht, durch den Zwischenraum zu fließen.

Claims (8)

Patentansprüche: 40

1. Elektrolysezelle zur Herstellung metallorganischer Verbindungen mit einem Behälter zur Aufnahme von Elektrolyt, gekennzeichnet durch einen hohlen Bauteil (56) in diesem Behälter (55), der mindestens an seiner Außenoberfläche elektrisch leitfähig und für den Elektrolyten undurchlässig ist und dessen Innenraum (99), abgesehen von Vorrichtungen zum Einleiten (61, 62) und zur Entnahme (70, 71) einer Wärmeaustauschflüssigkeit, abgeschlossen ist, einen Reaktionsraum (72) außerhalb des hohlen Bauteils (56) in dem Behälter (55), eine feste, elektrisch leitende Reaktionssubstanz in dem Reaktionsraum (72), gegenüber den Reaktionsteilnehmern und den Reaktionsprodukten ehe- misch inerte, mit der Reaktionssubstanz im Raum (72) und der Außenseite des Bauteils (56) in Berührung befindliche elektrische Isolierungen (104, 105, 106), Leitungen (66, 68), um den Elektrolyten und Reaktionsprodukte in den Reaktionsraum (72) einzuführen bzw. daraus zu entnehmen, eine Zuführung (67) für die feste Reaktionssubstanz in den Reaktionsraum (72) und elektrische Stromzuführungen (76 und 108) zur Aufrechterhaltung eines positiven elektrischen Potentials an der Reaktionssubstanz bzw. eines negativen Potentials an der äußeren Oberfläche des hohlen Bauteils (56).

2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Behälter (55) eine Vielzahl hohler Bauteile (56) befindet.

3. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Isolierung (104, 105, 106) aus zwei Schichten eines Glasfasergewebes und einer Zwischenschicht aus gewebtem Nylon besteht.

4. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (55) und der hohle Bauteil (56) aus Stahl bestehen.

5. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (55) zylindrisch und elektrisch leitfähig ist, einen Deckel (57) mit einem Durchlaß (67, 68), der ihn luftdicht abschließt, und einen konischen unteren Teil (63) mit einem Durchlaß (64) an seiner Spitze besitzt, daß der hohle Bauteil (56) eine Kathodeneinheit des zylindrischen Hauptraums des Behälters (55) darstellt, wobei diese Kathode (56) einen rechtwinkligen Querschnitt und Aufriß besitzt, daß die Leitungen (61, 62, 70, 71) zur Einführung und Entnahme der Wärmeaustauschflüssigkeit durch die Wände des Behälters führen und eine elektrische Isolierung (77) an der Innenseite des Behälters (55) angebracht ist, weiter gekennzeichnet durch eine Zuführung für feinverteiltes Blei als feste Reaktionssubstanz durch den Durchlaß (67j im Behälterdeckel (57), welches den Raum zwischen der Kathodeneinheit (56) und dem konischen Bodenteil (63) des Behälters (55) ausfüllt, eine Zuführung (66) am Boden des Behälters (55) für den Elektrolyten und eine Abführung (68) für den Elektrolyten im Deckel des Behälters.

6. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Abführung (65) für die feinteilige feste Reaktionssubstanz durch einen Durchlaß im Boden des Behälters (55).

7. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (55) als Anode dient, die von der Kathode (56) durch poröse Isolierungen (104,105, 106) aus Polypropylen oder aus Polypropylen und Polyäthylen getrennt ist.

8. Elektrolysezelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Isolierungen in gewellter Form vorliegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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