DE1229996B - Vorrichtung zur Zersetzung des bei der waessrigen Chloralkalielektrolyse gebildeten Alkaliamalgams - Google Patents

Vorrichtung zur Zersetzung des bei der waessrigen Chloralkalielektrolyse gebildeten Alkaliamalgams

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DE1229996B
DE1229996B DE1962P0029704 DEP0029704A DE1229996B DE 1229996 B DE1229996 B DE 1229996B DE 1962P0029704 DE1962P0029704 DE 1962P0029704 DE P0029704 A DEP0029704 A DE P0029704A DE 1229996 B DE1229996 B DE 1229996B
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metal
alkali
decomposition
amalgam
graphite
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Application number
DE1962P0029704
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English (en)
Inventor
Dipl-Chem G Barthel
Dr Rer Nat Axel Hahndorff
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Pintsch Bamag AG
Original Assignee
Pintsch Bamag AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/34Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
    • C25B1/36Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in mercury cathode cells
    • C25B1/42Decomposition of amalgams

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Zersetzung des bei der wäßrigen Chloralkalielektrolyse gebildeten Alkaliamalgams Das bei der Chloralkalielektrolyse nach dem Amalgamverfahren entstehende Alkaliamalgam wird in einer besonderen Apparatur, Sekundärzelle oder Amalgamzersetzer genannt, mit Wasser zur Umsetzung in Alkalilauge, Wasserstoff und Quecksilber gebracht. Hierfür finden sowohl Zersetzer in Form langgestreckter horizontaler Kästen als auch in Form senkrechter Tünne Anwendung.
  • Die Zersetzung der Alkaliamalgame mit Wasser erfolgt ohne Hilfsmittel so träge, daß es praktisch unmöglich ist, sie in der gleichen Zeit, in der sie in der Elektrolysezelle gebildet werden, auch wieder zu zersetzen.
  • Man bringt deshalb bei der technischen Durchführang derartiger Zersetzungsreaktionen das Alkaliamalgam in Gegenwart von Wasser oder verdünnten Alkalihydroxydlösungen mit Metallen, z. B. Eisen, oder anderen leitenden Stoffen, z. B. Graphit, in Berührung. Hierbei bilden sich galvanische Elemente, wobei die Metall- bzw. Graphitteile die Kathoden bilden, an denen die Wasserstoffentwicklung stattfindet, während das vorbeiffießende Amalgam die Anode bildet, an welcher Alkaliionen in Lösung gehen.
  • Es hat sich nun herausgestellt, daß die Verwendung von Eisenteilen als zersetzungsfördernde Kathode zu erheblichen Schwierigkeiten im praktischen Betrieb führt. Eisen ist gegen den Angriff von konzentrierten Alkalilaugen, wie sie bei der modernen Chloralkalielektrolyse nach dem Amalgamverfahren erzeugt werden, bei erhöhten Temperaturen nicht sehr beständig. Außerdem überziehen sich die Eisenteile während des Betriebes mit Schichten von festhaftenden und hochviskosen Amalgamen, die die zersetzungsfördernde Aktivität des Eisens sehr schnell vermindern. Man hat auch versucht, das Eisen durch alkalibeständigere Legierungen von Eisen mit Chrom und Nickel zu ersetzen. Diese Legierungen verlieren aber im Gebrauch ihre anfängliche gute Wirksamkeit, indem sie sich mit Quecksilber benetzen oder amalgamieren.
  • Graphit oder Kohle zur Beschleunigung der Amalgamzersetzung weisen gegenüber den eben erwähnten Metallen den Vorteil auf, daß sie nicht sich mit Amalgam besetzen und dadurch ihre Wirksamkeit verlieren. Auch besteht bei der Verwendung von Graphit zur Beschleunigung der Amalgamzersetzung im allgemeinen keine Gefahr, daß die erzeugten Alkalilaugen Verunreinigungen von Schwermetallen aufweisen. Derartige mit Graphit oder Kohle gefüllte Amalgamzersetzer weisen aber meist eine beachtliche Größe auf, da zur vollständigen Zersetzung des in den Primärzellen der Elektrolyseanlage gebildeten Alkaliamalgams eine bestimmte Mindestverweilzeit des Amalgams bzw. des Quecksilbers in der Sekundärzelle erforderlich ist.
  • Man hat nun versucht, durch Verwendung von besonders imprägniertem Graphit die Zersetzung der Alkaliamalgame zu beschleunigen. So ist z. B. durch das deutsche Patent 852 845 die Tränkung des die Zersetzung fördernden Graphits mit Lösungen von Eisensalzen bekanntgeworden. Die mit Eisensalzlösungen getränkten Graphitteile werden nach den Vorschlägen dieses Patentes anschließend gewaschen oder erhitzt. In beiden Fällen bleibt in den so behandelten Graphitteilen das Eisen in Form von Eisenoxyd oder basischen Eisensalzen zurück, die eine erhebliche Erhöhung der Zersetzungsgeschwindigkeit des. Amalgams im Vergleich zu unbehandeltem Graphit bewirken. Nach einem anderen Verfahren des deutschen Patents 852 845 wird zur Aktivierung des Graphits Graphitstaub, Eisenpulver und ein organisches Bindemittel zu Preßkörpern verarbeitet, welche gegenüber reinen Graphitkörpern eine etwa 20fache Wirksamkeit aufweisen.
  • Der Grund für die Erhöhung der Zersetzungsgeschwindigkeit besteht in folgendem: Die Graphitpartien bedecken sich während des Betriebs mit einer Schicht von Wasserstoffblasen, die die für eine beschleunigte Reaktion erforderliche elektrische Verbindung zwischen dem Graphit und dem Amalgam unterbrechen oder doch zumindest reduzieren. Die elektrische Verbindung zwischen dem amalgamierten Metall und dem Alkaliamalgam wird jedoch durch die Wasserstoffblasen nicht zerstört, so daß über das amalgamierte Metall der elektrische Kontakt zwischen dem Amalgam und dem Graphit erhalten bleibt. Die bekannten Verfahren haben jedoch gewisse Nachteile: Bei den mit einer Lösung aus Eisensalzen imprägnierten Graphitkörnem läßt, wie sich gezeigt hat, die Wirkung mit ansteigender Betriebszeit schnell nach, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, daß sich das Metalloxid - wenn auch nur spurenweise - im Zersetzungswasser bzw. in der entstehenden Alkalilauge auflöst. Die erwähnten, aus Graphitpulver und Eisenpulver bestehenden Preßkörper haben den Nachteil, daß sie durch die Stoßwirkung des fallenden Quecksilbers, durch die Rührwirkung der aufsteigenden Gasblasen und insbesondere deshalb, weil das Bindemittel bei höheren Alkalilaugekonzentrationen und -temperaturen zersetzt wird, allmählich zerfallen. Ein daraus resultierender weiterer Nachteil besteht darin, daß sich die Reinheit der Lauge verschlechtert. Hinzu kommt schließlich noch, daß die Herstellung der Preßkörper relativ umständlich ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.
  • Die Erfindung knüpft somit an eine Vorrichtung Zier Zersetzung des bei der wäßrigen Chloralkalielektrolyse gebildeten Alkaliamalganis in senkrechten Amalgamzersetzern, in deren Innenraum Brocken oder Formteile aus Graphit oder Kohle in Metallkörben aus Blech, Drahtnetz oder Streckmetall gelagert sind, mit elektrisch gut leitenden und von Quecksilber benetzbaren Kontakten zwischen den Elektroden der die Zersetzung bewirkenden galvanischen Elemente an.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß im Innenraum des senkrechten Amalgamzersetzers mehrere konzentrisch ineinander angeordnete Hohlzylinder aus Metallblech, Drahtnetz, Metallgitterwerk oder Streckmetall angeordnet sind.
  • Der Vorteil, den man auf diese Weise erzielt, besteht darin, daß unter Beibehaltung des hohen Reaktionsablaufs die Herstellung des Amalgamzersetzers wesentlich einfacher und billiger ist und ein Zerfall der Elektroden mit allen seine Begleiterscheinungen nicht mehr auftreten kann.
  • Eine andere bevorzugte Lösung nach der Erfindung besteht darin, daß an Stelle der Hohlzylinder auf dem Boden der Metallkörbe eine Anzahl von senkrecht stehenden Metallstäben, -rohren oder -profilen angeordnet ist.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn erfindungsgemäß die Graphit- oder Kohleteile im Innern des Amalgamzersetzers mit einer oder mehreren Schlingen aus Metalldraht oder einem oder mehreren Streifen aus Metallblech umwickelt sind. Es fiat sich beispielsweise gezeigt, daß sich die Zersetzungsgeschwindigkeit von Natriumamalgam an Graphitwürfeln, deren jeder mit einem 4 mm breiten Nickelband umgeben ist, gegenüber einem reinen Graphitwürfel auf etwa das 30fache erhöht. Graphitwürfel, die mit einer etwa 4 mm breiten Eisenklammer oder einem 4, mm breiten Eisenband umgeben sind, zeigen eine 20- bis 25fache Erhöhung der Zersetzungsgeschwindigkeit. Ein Graphitwürfel, der nur mit einer einzigen Schlinge aus 0,6 nim starkem Eisendraht umwickelt wird, ergibt immer noch eine 10fach höhere Zersetzungsgeschwindigkeit als ein reiner Graphitwürfel.
  • In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen Korb mit in seinem Inneren konzentrisch angeordneten zylindrischen Metallsieben, F i g. 2 den Querschnitt des Gegenstandes der Fig. 1, F i g. 3 einen Korb mit in seinem Inneren angeordneten Metallstäben bzw. Rohren und F i g. 4 den Querschnitt des Gegenstandes der Fig. 3.
  • Gemäß der F i g. 1 und 2 sind zwischen den beiden aus gelochtem Blech- oder Maschendrahtsieb hergestellten Böden 1 zylindrische Mäntel 2 konzentrisch angeordnet, die ebenfalls aus Lochblechen oder Maschendrahtsieben bestehen und in die die Kohle- oder Graphitfüllung 3 eingeschüttet wird.
  • Bei der Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4 befinden sich zwischen den Böden 1 der Außenmantel 2 und als Kontaktgeber Metallstäbe 4 oder Rohre 5 beliebiger Form, die auf dem unteren Boden angeordnet sind.
  • Für die erfindungsgemäße Vorrichtung sind alle Metalle geeignet, die gegen Alkaliamalgam und Alkalilauge bei den Betriebstemperaturen der Amalgamzersetzer chemisch beständig sind und welche die notwendige Abriebfestigkeit aufweisen. Neben einfachem Eisen haben sich vorzugsweise vernickeltes Eisen und reine Nickelteile bewährt.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Zersetzung des bei der wäßrigen Chloralkalielektrolyse gebildeten Alkaliamalgams in senkrechten Amalgarn ersetzern, in deren Innenraum Brocken oder Formteile aus Graphit oder Kohle in Metallkörben aus Blech, Drahtnetz oder Streckmetall gelagert sind mit elektrisch gut leitenden und von Quecksilber benetzbaren Kontakten zwischen den Elektroden der die Zersetzung bewirkenden galvanischen Elemente, dadurch_ gekennzeichnet, daß im Innenraum des senkrechten Amalgamzersetzers mehrere konzentrisch ineinander angeordnete Hohlzylinder aus Metallblech, Drahtnetz, Metallgitterwerk oder Streckmetall angeordnet sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Hohlzylinder auf dem Boden der Metallkörbe eine Anzahl von senkrecht stehenden Metallstäben, -rohren oder -profilen angeordnet ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphit- oder Kohletefle im Innern des Amalgamzersetzers mit einer oder mehreren Schlingen aus Metalldraht oder einem oder mehreren Streifen aus Metallblech umwickelt sind.
  3. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 852 845; österreichische Patentschrift Nr. 163 183.
DE1962P0029704 1962-06-28 1962-06-28 Vorrichtung zur Zersetzung des bei der waessrigen Chloralkalielektrolyse gebildeten Alkaliamalgams Pending DE1229996B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT163183B (de) * 1944-02-09 1949-05-25 Solvavy & Cie Fa Verfahren und Vorrichtung zur Zersetzung von Alkaliamalgam
DE852845C (de) * 1943-02-07 1952-10-20 Basf Ag Verfahren zum Zersetzen von Alkaliamalgamen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE852845C (de) * 1943-02-07 1952-10-20 Basf Ag Verfahren zum Zersetzen von Alkaliamalgamen
AT163183B (de) * 1944-02-09 1949-05-25 Solvavy & Cie Fa Verfahren und Vorrichtung zur Zersetzung von Alkaliamalgam

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