DE1284407B

DE1284407B - Process for the electrolysis of alkali chlorides using the amalgam process

Info

Publication number: DE1284407B
Application number: DEA39546A
Authority: DE
Inventors: Ohki Hayashi; Yamada Jiroe; Ono Kensuke; Nishimori Takashi
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1962-02-05
Filing date: 1962-02-21
Publication date: 1968-12-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Silbers dessen wirksame Durchmischung mit dem Elektrolyse von Alkalichlöriden, wobei Quecksilber Amalgam erreicht werden soll, und die wäßrige Lösung von Alkalichloriden dem Bisher wurde jedoch noch" kein 'so einfaches Vermittigen Teil der Kathodenplatte zugeführt werden. fahren vorgeschlagen, das eine Elektrolyse bei niedriger Hierbei wird die Elektrolyse ber hoher Stromdichte 5 Spannung und hoher Stromdichte unter Verminderung und niedriger elektrischer Spannung bewirkt. der in der Zelle vorhandenen QuecksilbermengeThe invention relates to a method for the effective mixing of the silver with the Electrolysis of alkali chlorides, whereby mercury amalgam is to be achieved, and the aqueous solution of alkali chlorides, however, has not yet been "so easy to mediate." Part of the cathode plate are fed. suggested driving that an electrolysis at lower Here, the electrolysis is over high current density 5 voltage and high current density with reduction and low voltage. the amount of mercury present in the cell

Bei den bisher bekannten, nach dem Amalgam- ermöglicht,With the previously known, after the amalgam,

verfahren durchgeführten Elektrolyseverfahren arbeitet Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist keinenThe electrolysis process carried out method works. The device according to the invention has no

man nach verschiedenen Niveauströmungsmethoden beweglichen Teil innerhalb der Elektrolysezelle auf. mit senkrecht und waagerecht rotierenden Kathoden- io Das erfindungsgemäße Verfahren zur Elektrolyse scheiben, mit einer Strahlkathode und einem vertikal von Alkalichloriden nach dem Amalgamverfahren, fließenden Film. Unter diesen Verfahren ist, das wobei Quecksilber und die wäßrige Lösung von Quecksilber - Niveauströmungs - Elektrolyseverfahren : Alkalichloriden dem· mittigen Teil der Kathodenplatte am gebräuchlichsten, .das in neuerer Zeit unter Ver- zugeführt werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß die wendung einer Gesamteisenbodenzelle, bekannt als 15 FJießmenge des Quecksilbers bei 0,5 bis 21/Min./kA Mathieson-Zelle (Chejtn. Eng.,..54*, S, 108, 1947), ent- (Quecksilbermenge pro Minute je 1000 Ampere) und wickelt wurde. In einer derartigen Zelle fließt das die durchschnittliche Strahlgeschwindigkeit am Auslaß Quecksilber in Formt-eines Films mit konstanter des Quecksilberzuführungsrohres bei 40 bis 70 m/Min. Breite, und das auf einer Elektrolytoberfläche ab- liegt und das Quecksilber und die wäßrige Lösung von getrennte Alkalimetall wird allein durch Diffusion zur ao Alkalichloriden auf der Platte fächerförmig zu deren Innenscbicht getragen. Demzufolge ist die Amalgam- Außenumfangszone geführt werden, konzentration auf der Elektrolytoberfläche hoch und Hierbei läßt man Quecksilber und Amalgam auf derone moving part within the electrolytic cell according to different level flow methods. with vertically and horizontally rotating cathodes. The method according to the invention for electrolysis discs, with a radiant cathode and a vertical one of alkali chlorides according to the amalgam process, flowing movie. Among these methods is that being mercury and the aqueous solution of Mercury level flow electrolysis process: alkali chlorides in the central part of the cathode plate the most common, .that have recently been supplied under, is characterized in that the Use of a total iron ground cell, known as the 15 pouring amount of mercury at 0.5 to 21 / min. / kA Mathieson cell (Chejtn. Eng., .. 54 *, S, 108, 1947), ent- (amount of mercury per minute per 1000 amperes) and was wrapped. In such a cell the average jet velocity flows at the outlet Mercury in the form of a film with a constant rate of the mercury feed pipe at 40 to 70 m / min. Width, and which lies on an electrolyte surface and the mercury and the aqueous solution of separated alkali metal becomes fan-shaped to theirs solely by diffusion to ao alkali chlorides on the plate Inner layer worn. As a result, the amalgam outer circumference zone is to be guided Concentration on the electrolyte surface is high and mercury and amalgam are left on the

die praktische Durchführung des Arbeitsganges bei Bödenkathodenplatte zu deren Umfangsteil strömen, niedriger elektrischer Spannung und hoher Stromdichte wobei die Elektrölytoberfläclie mit stetig zunehmender schwierig. Die wirtschaftlich und technisch bevorzugte 25 Gesamtoberfläche erneuert wird, so daß eine Ablage-Stromdichte beträgt maximal 50Amp./dm²; dies rung von Alkalimetall auf der Elektrolytoberfläche bedeutet, daß ein größerer Bodenflächenraum und leicht durch Elektrolyse bei niedriger Spannung und eine größere Menge Rohmaterial für die Herstellung hoher Stromdichte bewirkt wird. Das Amalgam läuft einer Einheitsmenge des gewünschten Produktes gleichmäßig aus der Gesatntaußemimfangszone der erforderlich sind. Außerdem wird auf Grund der 3° Platte über. :: ■ -the practical implementation of the operation with bottom cathode plate flow to their peripheral part, low electrical voltage and high current density whereby the Elektrölytoberfläclie with steadily increasing difficult. The economically and technically preferred overall surface is renewed so that a deposit current density is a maximum of 50Amp./dm ² ; This generation of alkali metal on the electrolyte surface means that a larger bottom surface space and is easily effected by electrolysis at low voltage and a larger amount of raw material for the production of high current density. The amalgam drains evenly from the total volume of the required product in a unit amount of the desired product. In addition, due to the 3 ° plate, over. :: ■ -

Neigungsbegrenzung und der Breite des Quecksilber- Der Wirkungsgrad der Vorrichtung ist also beiInclination limitation and the width of the mercury The efficiency of the device is thus at

flusses die Strömungsgeschwindigkeit des Queck- Verwendung des sogenannten amalgambenetzbaren Silbers "über die gesamte Strecke konstant gehalten,'' Materials als"Elektrodenplatte sehr hoch. Sb wird während .es; unmöglichist,eine ^verringerte Dickedes -^ z.B. bei Verwendung von Eisen Quecksilber völlig Quecksilberfilms und eine erheblich reduzierte. Queck-.35. zur Elektrodenplatte amalgamiert, und anschließend silbermenge in der Elektrolysezelle zu erhalten". Daher " "fließt das gebildete Amalgam von dem Außenist eine Elektrolyse nach dem Quecksilberniveau- umfangsbereich über, der im Vergleich zum Einfüllströmungsverfahren mit den erwähnten Nachteilen rohr für das Quecksilber wesentlich länger ist. Daher behaftet. Für ein Elektrolyseverfahren mit senkrecht kann die Quecksilberschicht an der Überlaufstelle eine (Fiat Final Report, Nr. 817) und auch waagerecht 40 praktisch vernachlässigbare Dicke unabhängig von rotierenden (japanisches Patent 247138) Kathoden- der Quecksilberzuführüngsmenge haben. Dies bedeutet, scheiben benötigt man einen, großen rotierenden Teil daß die Fließgeschwindigkeit des Quecksilbers sogar in der Elektrolysezelle und somit eine hohe Strom- am Kantenteil auf einem hohen Niveau gehalten'werden leistung und einen komplizierten Aufbau, wodurch kann, wodurch eine Verminderung der Strömungs-Schwierigkeiten bei der Einstellung des Abstandes 45 geschwindigkeit in jedem anderen Teil der Elektrodenzwischen Anode und Kathode entstehen. Bei einem platte ermöglicht wird. Wird Quecksilber bei einer weiteren Verfahren, das mit einem senkrecht fließenden hohen Strahlgeschwindigkeit durch das Zuführungsrohr Kathoden-Hg-Film arbeitet, ist eine komplizierte herausgedrückt, dann kann eine höhere Strömungs-Vorrichtung zur Erzielung einer stabilisierten Elektro- geschwindigkeit gewährleistet werden. So strömt bei der lyse erforderlich, die einen gleichmäßig fließenden 50 Vorrichtung eine Elektrolytlösung ununterbrochen an Quecksilberfihn erfordert und eine große Menge des in . dem Quecksilberfluß entlang, während die Alkaliionen dem Elektrolysegefäß vorhandenen und in diesem zur Kathodenoberfläche geführt werden. Dieser sich zirkulierenden Quecksilbers verbraucht; hierbei muß' aus der Kbnzentrationspolarisatiön ' ergebende uneine hohe Stromspannung zugeführt werden. erwünschte Effekt sowie das Verbleiben von Chlorgas-flusses the flow rate of the mercury use of the so-called amalgam wettable Silber "kept constant over the entire distance," material as "electrode plate is very high. Sb will while it; it is impossible to achieve a ^ reduced thickness of the - ^ e.g. when using iron mercury completely Mercury film and a significantly reduced. Mercury .35. amalgamated to the electrode plate, and then amount of silver in the electrolytic cell ". Therefore," the amalgam formed flows from the outsideist an electrolysis according to the mercury level circumferential range, compared to the filling flow method with the disadvantages mentioned tube for the mercury is much longer. Therefore afflicted. For an electrolysis process with vertical, the mercury layer at the overflow point can be a (Fiat Final Report, No. 817) and also horizontal 40 practically negligible thickness regardless of rotating (Japanese Patent 247138) cathode - the mercury supply quantity. This means, disks you need a large rotating part that even the flow rate of the mercury in the electrolysis cell and thus a high current at the edge part are kept at a high level performance and a complicated structure, which can, thereby reducing the flow difficulties when adjusting the distance 45 speed in every other part of the electrodes between Anode and cathode are created. With a plate is made possible. Will mercury in a Another method, that with a vertically flowing high jet velocity through the feed pipe Cathode Hg film is working, a complicated squeezed out, then can be a higher flow device to achieve a stabilized electric speed. So flows with the lysis required, which a steadily flowing device an electrolyte solution uninterruptedly Mercury flag and a large amount of the in. along the mercury flow, while the alkali ions the electrolysis vessel and are guided in this to the cathode surface. This yourself circulating mercury consumed; in this case 'from the concentration polarization' resulting disagreement high voltage are supplied. desired effect as well as the retention of chlorine gas

Bei einer anderen Arbeitsweise wurde das Queck- 55 blasen auf einer 'Anodenoberfläche kann verhindert silber dem mittigen Teil der Kathodenplatte nicht in werden. So wird auch eine Gäsunterbrechung an einer einer Strahlströmung, sondern in ruhigem, radialem Anodenfläche verhindert bzw. kann auf diese Weise Fluß zugeführt. Je dünner und schneller jedoch ein an der Anodenfläche herabgesetzt werden; gleich-Quecksilberstrom ist, um so vorteilhafter ist dies zeitig werden alle Auf Schließungsprodukte der Graphithinsichtlich der beizubehaltenden elektrischen Strom- 60 anode sowie jedes sich bildende Amalgamchlorid von spannung und der benötigten Quecksilbermengen. Ist der Kathodenoberfläche herausgepreßt, wodurch die die Fließgeschwindigkeit des Stromes gering und ent- Kathodenoberfläche immer sauber bleibt. Der Quecksteht eine dichte Schicht, dann ist eine Elektrolyse silberfluß bewegt sich auf der Kathodenoberfläche mit hoher Wirksamkeit unmöglich. hoher Geschwindigkeit und bei zunehmendem Ober-Another method of working was to prevent mercury from blowing on an anode surface silver does not get into the central part of the cathode plate. This is also how a gas break at one a jet flow, but in a calm, radial anode surface is prevented or can in this way Supplied by river. The thinner and faster, however, the anode surface can be reduced; equal-mercury current This is the more advantageous this is in terms of all the products of closure of the graphite the electrical current anode to be retained, as well as any amalgam chloride that forms voltage and the required amount of mercury. Is pressed out of the cathode surface, whereby the the flow rate of the current is low and the cathode surface always remains clean. The quack stands a dense layer, then an electrolysis silver flux moves on the cathode surface with it high effectiveness impossible. high speed and with increasing upper

Bekannt ist auch das Anordnen von Hindernissen 65 flächenbereich dem Außenumfang der Kathodenbestimmter Höhe und in einem vorherbestimmten platte zu, so daß eine kontinuierlich aufgefrischte Abstand von einer vom Quecksilber überflossenen Elektrolyseoberfläche geschaffen wird, wobei das Unterlage, wobei z. B. durch Stauung des Queck- Ansteigen der Alkalimetallkonzentration auf derIt is also known to arrange obstacles 65 surface area around the outer circumference of the cathode of a certain height and in a predetermined plate, so that a continuously refreshed one Distance from an electrolysis surface overflowing with mercury is created, whereby the Document, where z. B. by damming the mercury increase in the alkali metal concentration on the

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Quecksilberoberfläche verhindert und der Nieder- bodenplatte zuzuführen. 3 ist ein Zuführungsrohr schlag von Alkalimetall begünstigt, aber der Nieder- für die Lösung von Alkalichloriden und 4, 5 und 6 schlag von anderen gleichzeitig vorhandenen Ionen, zeigen eine Anode, einen Zellendeckel bzw. eine z. B. Magnesium, Calcium, Eisen usw., unterbunden Zellenseitenwand.Prevents the mercury surface and feeds it to the base plate. 3 is a feed pipe strike favored by alkali metal, but the lower for the solution of alkali chlorides and 4, 5 and 6 If other ions are present at the same time, they show an anode, a cell cover or a z. B. magnesium, calcium, iron, etc., suppressed the cell side wall.

wird. Auf Grund dieser Tatsache wird in Verbindung 5 Das der Bodenplatte 1 durch das Quecksilbermit der Verminderung der obengenannten Konzen- beschickungsrohr 2 zugeführte Quecksilber 9 wird trationspolarisation, der Gasisolierung auf der Anoden- mit hoher Geschwindigkeit und in einer dünnen oberfläche und der Verhinderung einer Verschmutzung Schicht über die gesamte Oberfläche der Bodenplatte einer Kathodenoberfläche das Zersetzungspotential verteilt und fließt dann in eine Rinne 7 über, worauf herabgesetzt, wobei eine Elektrolyse bei hoher Strom- io es zusammen mit der durch Elektrolyse verdünnten ausnutzung und -Wirksamkeit und bei hoher Strom- Alkalichloridlösung, außerhalb der Elektrolysezelle dichte ermöglicht wird. durch eine oder mehrere Abzugsöffnungen 8 derenwill. On the basis of this fact, in connection 5, the bottom plate 1 is absorbed by the mercury the reduction of the above-mentioned concentrate feed pipe 2 is supplied with mercury 9 tration polarization, the gas insulation on the anode at high speed and in a thin surface and the prevention of pollution layer over the entire surface of the floor slab a cathode surface distributes the decomposition potential and then flows into a channel 7, whereupon decreased, being an electrolysis at a high current- io it together with that being diluted by electrolysis Utilization and effectiveness and with high current - alkali chloride solution, outside the electrolysis cell density is made possible. through one or more vent openings 8 thereof

Gemäß der Erfindung wird Quecksilber am Mittelteil Ausführungsform nicht auf die in der Figur gezeigte der Kathodenbodenplatte zugeführt und das gebildete beschränkt ist, abgeführt wird. In die Elektrodenplatte Amalgam bei hoher Fließgeschwindigkeit gegen den 15 können ein oder mehrere konzentrische, ringförmige Außenumfang der Platte geleitet, wobei das letztere oder ähnliche Gänge 10 (Fig. 2) eingraviert sein, schließlich am äußersten Ende des Außenumfangteils durch die das Quecksilber zum mittigen Teil der überläuft. Das heißt, das Quecksilber wird in. der Elektrodenplatte 1 (Fig. 5, b, c) zugeführt wird. Form eines nicht entfalteten Fächers in Richtung auf Auch kann eine geeignete Abschirmvorrichtung 11 den Außenumfang auseinandergezogen. Dementspre- 20 zur Verhinderung einer Streuung des. eingestrahlten chend wird in Verbindung mit der sehr großen Länge Quecksilbers vorgesehen werden. Das Quecksilber des übergelaufenen Teiles auf der Elektrolytoberfläche (Fig. 1 oder 5) kann von oben zur oberen Stirnfläche und der Amalgambildung wie auch der Verringerung . der Elektrodenplatte zugeführt oder umgekehrt von der Oberflächenspannung gemäß elektrischer Zirku- ' ihrer Oberfläche abwärts durch diese Platte (Fig. 8 a) lation die Dicke der Quecksilberschicht in hohem Maß 25 laufen oder aufwärts innerhalb der abgegrenzten Zone verringert und eine sehr hohe Amalgamfließgeschwin- auf .die obere Fläche der Platte (Fig. 8b) gestrahlt digkeit aufrechterhalten, bis das Amalgam den werden. Zum Absaugen des von dem Außenumfang äußersten Teil der Elektrolytoberfläche erreicht. Die der Kathodenplatte 1 überlaufenden Amalgams wird Änderung in der Beschickungsmerige von Quecksilber dieses in einer Rinne gesammelt und dann durch eine kann nur in Form einer Änderung der linearen 30 oder mehrere Auslaßöffnungen oder durch ein DurchGeschwindigkeit von dem mittigen Teil aus in Außen- laß der sich rund um die Umfangszone erstreckt umfangsrichtung dargestellt werden. So kann die in (F i g. 6) abgezogen.According to the invention, mercury at the central part of the embodiment is not supplied to the cathode base plate shown in the figure and that which is formed is limited, is discharged. One or more concentric, ring-shaped outer circumferences of the plate can be directed into the electrode plate amalgam at a high flow rate towards the 15, the latter or similar passages 10 (Fig. 2) being engraved, finally at the extreme end of the outer circumferential part through which the mercury to the central part which overflows. That is, the mercury is fed into the electrode plate 1 (Fig. 5, b, c). In the form of a non-unfolded fan in the direction of a suitable shielding device 11 can also pull apart the outer circumference. Accordingly, to prevent the irradiated from scattering, mercury will be provided in connection with the very long length. The mercury of the overflowing part on the electrolyte surface (Fig. 1 or 5) can move from above to the upper end face and the amalgam formation as well as the reduction. fed to the electrode plate or vice versa from the surface tension according to the electrical circuit downwards through this plate (Fig. 8 a) lation the thickness of the mercury layer to a large extent 25 run or upwards within the delimited zone and a very high amalgam flow rate. The upper surface of the plate (Fig. 8b) is maintained until the amalgam is blasted. Reached for suction of the outermost part of the electrolyte surface from the outer circumference. The amalgam overflowing from the cathode plate 1 is changed in the amount of mercury charged, it is collected in a gutter and then through one can only be in the form of a change in the linear 30 or more outlet openings or through a speed from the central part to the outside of the round around the circumferential zone are shown extending circumferentially. So the in (Fig. 6) can be deducted.

der Elektrolysezelle zurückgehaltene Quecksilbermenge Die Verfahren zum Zuführen oder Absaugen einerAmount of mercury retained in the electrolytic cell The method of supplying or extracting a

weitgehend auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden, Lösung von Alkalichloriden sind nicht auf das in und zwar unabhängig von .der Menge des in" Umlauf 35 F i g. 1 dargestellte Verfahren beschränkt. Häufig gesetzten Quecksilbers. . stehen ■ derartige Verfahren mit, der Zuführung ' deslargely reduced to a minimum, solution of alkali chlorides are not limited to the in and this is limited regardless of the amount of the process shown in "Circulation 35 Fig. 1. Frequently set mercury. . are ■ such procedures with "the supply" of the

So ist ein Ziel der Erfindung die Schaffung eines Quecksilbers in Verbindung. Das heißt das Queckeinfachen und wirksamen. Verfahrens zur Gewinnung silberzuführungsrohr 2. kann ein... Doppelrohr von Alkalilaugen und Chlor durch Elektrolyse von (Fig. 9a) sein, durch dessen Innenrohr 2 Queck-Alkalichloridlösungen bei niedriger elektrischer Span- 40 silber und durch dessen Außenrohr 3 die Alkahnung und hoher Stromdichte mittels einer Ver- chloridlösung zugeführt wird, oder es wird umgekehrt größerung der Oberfläche des Quecksilbers und durch (Fig. 9b) durch das Außenrohr 2 Quecksilber und Herabsetzung der Oberflächenamalgamkonzentration, durch das Innenrohr 3 Alkalichloridlösung zugeführt wobei das Verfahren unter Benutzung einer Vorrich- oder verdünnte Alkalichloridlösung abgesaugt. Hierbei tung durchgeführt wird, die eine mengenmäßige 45 muß, wenn Quecksilber aus der oberen Stellung über Einsparung an Quecksilber und an Baumaterial ' der Elektrodenplatte zuströmt, der Abstand zwischen gestattet. ■ .. . . der Elektrodenplatte und dem Quecksilberzuführungs-Thus, one object of the invention is to provide a mercury in connection. That is to say, the mercury simple and effective. Process for obtaining silver supply pipe 2. can be a ... double pipe of alkali lye and chlorine by electrolysis of (Fig. 9a), through its inner pipe 2 mercury-alkali chloride solutions with low electrical chip silver and through its outer pipe 3 the alkali and high current density is supplied by means of a chloride solution, or conversely, increasing the surface of the mercury and through (Fig. 9b) through the outer tube 2 mercury and reducing the surface amalgam concentration, through the inner tube 3 alkali chloride solution, the process using a Vorrich- or diluted Sucked off alkali chloride solution. This device is carried out, which must be a quantitative 45, if mercury flows from the upper position to save mercury and building material 'of the electrode plate, the distance between allows. ■ ... . the electrode plate and the mercury supply

In der Elektrolysezelle ist 1 die Kathodenboden- rohr wie auch die Strahlgeschwindigkeit des Queckplatte, die jede gewünschte Form haben und aus silbers so festgelegt werden, daß eine Streuung des Metallen, Nichtmetallen oder aus einem Gemisch von 50 gegen die Elektrodenplatte geschleuderten Quecksilbers beiden bestehen kann. Die obere Fläche der Boden- vermieden wird und daß ein gleichmäßiger Fluß platte kann waagerecht oder konvex sein, wobei der Alkalichloridlösung zum äußeren Umfang hin gewährhochliegende Teil in ihrer Mittelzone liegt, oder sie leistet ist; ein geeigneter Abstand ist unter anderem kann konkav ausgebildet sein und abwärts zu ihrer gewöhnlich 10 bis 40 mm, und die zweckdienliche Außenumfangszone hin geneigt verlaufen. 55 Strahlgeschwindigkeit liegt gewöhnlich bei 40 bisIn the electrolysis cell, 1 is the cathode bottom tube as well as the jet velocity of the mercury plate, which have any desired shape and are made of silver so that a dispersion of the Metals, non-metals or a mixture of 50 mercury thrown against the electrode plate can exist both. The upper surface of the soil is avoided and that a steady flow The plate can be horizontal or convex, with the alkali chloride solution lying high towards the outer circumference Part lies in its central zone, or it is performing; a suitable distance is among others may be concave and down to its usually 10 to 40 mm, and the most expedient Outer circumferential zone run inclined. 55 jet speed is usually 40 to

Quecksilber wird dem mittigen Bezirk der Kathoden- 70 m/Min.Mercury is added to the central area of the cathode at 70 m / min.

bodenplatte 1 durch ein Quecksilberbeschickungs- Die Fließgeschwindigkeit des zuzuführenden Queckrohr 2 zugeführt; zum Variieren der Strahlgeschwin- silbers kann verschieden sein; sie hängt von der Form digkeit des Quecksilbers kann man den Durchmesser der Kathodenplatte und ihrem Oberflächenbereich ab. des Quecksilberzuführungsrohres verkleinern oder 60 Der optimale Wert hierfür muß entsprechend den vergrößern. Direkt einstrahlen oder einspritzen kann Erfordernissen bestimmt werden, nämlich so, daß das man das Quecksilber, nachdem es mittels einer Queck- Quecksilber immer die Bodenplatte überdeckt und silberpumpe oder auf irgendeine andere mechanische daß die Amalgamkonzentration bei einem höchst-Art und Weise in Bewegung versetzt wird. Eine andere möglichen Wert liegt. Es wurde festgestellt, daß ein Möglichkeit besteht darin, das Quecksilber aus einem 65 solcher Höchstwert im Bereich von 0,5 bis 2 l/Min./kA Vorbehälter unter Ausnutzung seines Abtropfgefälles liegt.bottom plate 1 through a mercury feed- The flow rate of the mercury tube to be fed 2 supplied; to vary the jet speed can be different; it depends on the shape The ability of the mercury to depend on the diameter of the cathode plate and its surface area. of the mercury supply pipe or 60 The optimal value for this must be according to the enlarge. Direct irradiation or injection can be determined according to requirements, namely in such a way that the one the mercury, after it always covers the bottom plate by means of a mercury and silver pump or some other mechanical that the amalgam concentration at a highest-kind and in a way that is set in motion. Another possible value lies. It was found that a The possibility is to reduce the mercury from a 65 such maximum value in the range of 0.5 to 2 l / min. / KA Reservoir is taking advantage of its drainage slope.

ablaufen zu lassen oder aber auch (hier nicht gezeigt) Bei einer Elektrolyse mit einer unter 0,25 l/Min./kAto run off or also (not shown here) with an electrolysis with a rate of less than 0.25 l / min. / kA

es im Aufwärtsstrom aus dem Unterteil der Kathoden- liegenden Fließgeschwindigkeit kann eine mäßigeThere can be a moderate flow velocity lying in the upward flow from the lower part of the cathode

Strahlgeschwindigkeit und ein zufriedenstellendes Ausströmen am Mittelteil durch Regulierung des Durchmessers der Strahlöffnung gewährleistet werden. Jedoch wird der Amalgambildungsgrad beim Annähern an den Umfangsteil sehr stark erhöht, so daß die Fließfähigkeit des gebildeten Amalgams inhibiert wird. Demzufolge wird eine zufriedenstellende Verteilung über die gesamte Kathodenoberfläche kaum erwartet werden können und eine wirkungsvolle Elektrolyse nicht möglich sein. Andererseits ist beim Arbeiten bei einer Quecksüberfließgeschwindigkeit von mehr als 50 l/Min./kA die Fluidisierung von Quecksilber und Amalgam auf der Kathodenoberfläche sehr gut, was zur Durchführung der Elektrolyse sehr günstig ist. Hierbei erfordern indessen die Zubehörteile der Vorrichtung, wie z. B. die Quecksilberpumpe und entweder der Entamalgamierungsturm oder die Einrichtungen für Verwertung und Ausnutzung des Amalgams eine größere Bodenfläche, so daß unter Berücksichtigung des Kostenaufwandes für ihren Aufbau und ihren Antrieb eine derartige Vorrichtung als unwirtschaftlich betrachtet werden muß. Die Bedingung, bei der eine Elektrolyse bei einer Fließgeschwindigkeit von 200 m/Min, durchgeführt wird, ist dieselbe und muß unwirtschaftlich sein.Jet speed and a satisfactory outflow at the central part by regulating the diameter the beam opening can be guaranteed. However, the degree of amalgamation becomes when approaching on the peripheral part increased very much, so that the flowability of the amalgam formed is inhibited will. As a result, a satisfactory distribution over the entire cathode surface is hard to come by can be expected and effective electrolysis will not be possible. On the other hand, the If the mercury overflow rate is more than 50 l / min. / KA, the fluidization of mercury and amalgam on the cathode surface very well, which is very good for carrying out electrolysis is cheap. Here, however, require the accessories of the device, such. B. the mercury pump and either the entamalgamation tower or the facilities for the recovery and exploitation of the Amalgams have a larger floor area, so that taking into account the cost of their Structure and its drive such a device must be regarded as uneconomical. the Condition in which electrolysis is carried out at a flow rate of 200 m / min, is the same and must be uneconomical.

Nun wird die Arbeitsweise einer Vorrichtung gemäß vorliegendem Verfahren jener, wie sie in einer horizonatalen Elektrolysezelle erfolgt, gegenübergestellt.Now the operation of a device according to the present method is that as it is in a horizontal Electrolytic cell takes place, contrasted.

Apparat gemäß
vorliegendem VerfahrenApparatus according to
present proceedings Elektrolysezelle
in der bekannten
Horizontal-AusfübrungElectrolytic cell
in the known
Horizontal execution Scheibedisc langgestrecktelongated 2,2 m Durchmesser2.2 m diameter 6,3 · 1,2 m6.3 x 1.2 m FlußstahlMild steel FlußstahlMild steel Viooo Konkave OberflächeViooo concave surface /lOÖO/ lOÖO 250 g/l250 g / l 250g/l250g / l 310 g/l310 g / l 310 g/l310 g / l 78°C78 ° C 75⁰C75 ⁰ C 28000 Ampere28,000 amps 28 000 Ampere28,000 amps 87,5 Amp./dm² 87.5 amps / dm ² 38,3Amp./dm^a 38.3Amp. / Dm ^a 73,7 Amp./dm^a 73.7 amp./dm ^a 37,0 Amp./dm² 37.0 amps / dm ² 4,28 Volt4.28 volts 4,35 Volt4.35 volts 96⁰Io96 ⁰ Io 95 %95% 1 l/Min./kA1 l / min. / KA 0,7 l/Min./kA0.7 l / min. / KA 50 m/Min.50 m / min. ,, 180 kg180 kg 560 kg560 kg

Kathodenplattenausführung Cathode plate design

Kathodenplattendimension Cathode plate dimension

Kathodenplattenkonstruktionsmaterial Cathode plate construction material

Kathodenplattenneigung Cathode plate inclination

NaO-Lösungskpnzentration an der Auslaßöffnung... NaCl-LÖsungskonzentration an der Einlaßöffnung ..NaO solution concentration at the outlet opening ... NaCl solution concentration at the inlet opening ..

Temperatur eines Elektrolyten am Auslaß Temperature of an electrolyte at the outlet

Elektrischer Strom Electrical current

Anodenstromdichte Anode current density

Kathodenstromdichte Cathode current density

Zellenspannung ., Cell voltage.,

Stromleistung , Power output,

Fließmenge des zugeführten Quecksilbers Flow rate of the supplied mercury

Durchschnittliche Strahlgeschwindigkeit von Quecksilber . Average jet velocity of mercury.

In der Elektrolysezelle erhaltene Quecksilbermenge ..Amount of mercury obtained in the electrolytic cell ..

Bei einer horizontalen Elektrolysezelle ist nach diesem Beispiel die Zellenspannung 4,35 Volt bei einer Anodenstromdichte von 37Amp./dm^Ä. Vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen, ist die maximale Stromdichte 50 Amp./dm², wobei die Zellenspannung auf 4,6 Volt begrenzt wird, wohingegen bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Zellenspannung bei der Elektrolyse bei einer Stromdichte von 100Amp./dm^a höher als etwa 4,5VoIt sein wird, d, h., die Ausführung der Elektrolyse ist bei niedriger elektrischer Spannung und hoher Stromdichte möglich, und die in der Zelle befindliche Quecksilbermenge kann erfindungsgemäß auf ein Drittel im Vergleich zu der bekannten Elektrolysezelle vermindert werden. Das angegebene Verhältnis ist geringer als das Abnahmeverhältnis der Quecksilbermenge, die umgekehrt proportional zum Erhöhungsverhältnis der Stromdichte ist, und dies bedeutet, daß eine Vorrichtung gemäß dem vorliegenden Verfahren gestattet, die erforderliche Menge an Quecksilber beizubehalten.In the case of a horizontal electrolysis cell, according to this example, the cell voltage is 4.35 volts with an anode current density of 37Amp./dm ^Ä . From an economic point of view, the maximum current density is 50 Amp./dm ² , whereby the cell voltage is limited to 4.6 volts, whereas when using the method according to the invention the cell voltage in the electrolysis at a current density of 100Amp./dm ^{a is} higher than will be about 4.5 volts, i.e. the electrolysis can be carried out at a low voltage and a high current density, and the amount of mercury in the cell can be reduced to one third according to the invention as compared with the known electrolytic cell. The stated ratio is less than the decrease ratio of the amount of mercury, which is inversely proportional to the increase ratio of the current density, and this means that an apparatus according to the present method allows the required amount of mercury to be maintained.

Claims

Claim:

Process for the electrolysis of alkali chlorides by the amalgam process, with mercury and the aqueous solution of alkali chlorides is supplied to the central part of the cathode plate are characterized in that the flow size of the mercury is 0.5 to 21 / Min./kA and the average jet velocity at the outlet of the mercury feed tube at 40 to 70 m / min, and the mercury and the aqueous solution led by alkali chlorides on the plate in the form of a fan to the outer peripheral zone will.

1 sheet of drawings