DE1467075C - Anode zur elektrolytischen Herstellung von Chlor - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anode für die Das Platinmetall kann auf einer oder beiden Flächen Herstellung von Chlor durch Chloralkalielektrolyse, des Netzwerks abgeschieden sein,
welche aus einem Netzwerk aus Titan oder einer Titan- Wenn in der vorliegenden Beschreibung von »Netzlegierung besteht, wobei die Arbeitsoberfläche des werk« die Rede ist, so wird darunter jedes dünne Blech Netzwerks mit einem Platinmetall beschichtet ist. 5 aus Titanmetall verstanden, wobei in dem, Blech eine

Seit vielen Jahren finden die Castner-Kellner-Zellen große Anzahl von Löchern öder Zwischenräumen vorausgedehnte Verwendung zur Elektrolyse Von Koch- gesehen sind, die durch die ganze Stärke jdes Bleches Salzlösungen, und zwar hauptsächlich auf Grund der zwischen den beiden gegenüberliegenden Oberflächen Tatsache, daß diese Zellen verhältnismäßig einfach und hindurchgehen. Der Ausdruck Netzwerk schließt auch zuverlässig sind, obwohl die bei diesen Zellen üblicher- io Gebilde in gewebter Form, beispielsweise Drahtweise verwendeten Kohleanoden Schwierigkeiten maschengewebe und Gaze, durchstanzte;! oder gemachen. Aus verschiedenen Gründen werden diese schlitztes Metallblech und das als Streckmetall' be-Kohleanoden beim Gebrauch abgebaut, wodurch die kannte Material ein, das dadurch hergestellt wird, Wirtschaftlichkeit der Zelle wegen des steigenden Ener-, - daß in ein Blech eine Anzahl von Schlitzen gestanzt giebedarfs nach und nach schlechter wird. Die Strom- 15 werden, worauf dann das Blech auf seiner ganzen stärke, die zur Elektrolyse einer bestimmten Lösung Fläche gestreckt wird und hierdurch in idem Blech benötigt wird, ist im wesentlichen unveränderlich, je- Zwischenräume gebildet werden. "■ '' : doch hängt die Spannung von dem Abstand zwischen Die Kochsalzlösungen, welche unter Anwendung der Kohleanode und dem Quecksilber in der Zelle ab; der erfindungsgemäßen Anoden elektrolystert werden, diese wird mit wachsendem Anodenabbau größer. 20 sind an sich bekannt. _ ' <'

Es sind schon Versuche unternommen worden, Die Säule kann irgendeine geeignete Form besitzen diesem Nachteil der.steigenden Kosten zu begegnen, und kann an der Zelle befestigt und in üblicher Weise indehV beispielsweise der Anodenabbau durch Ver- mit einer Stromquelle für den Elektrolysestrom verwendung anderer Werkstoffe verringert wurde, jedoch bunden sein. Die Säule kann beispielsweise aus einer ist die Auswahl, geeigneter Materialien in dieser Hin- 25 massiven Stange bestehen, vorzugsweise ist sie jedoch sieht lehr beschränkt, und zwar wegen der in der Zelle aus einem Rohr aus Titan oder einer Titanlegierung vorliegenden aggressiven Bedingungen« (naszierendes hergestellt. '
feuchtes Chlor, Quecksilber und Natriurhhydroxyd). Besonders geeignete Versteifungsrippen sind Strei-

Auf dem Gebiet der Elektrochemie und Metallurgie fen, die mit ihren Kanten an dem Netzwerk angehat sich ergeben, daß Titanmetall, das auf einem Teil 30 bracht sind. Diese Streifen können gebogen sein, und seiner Oberfläche mit einem Platinbelag versehen ist, zwei oder mehr derselben können in beliebiger Weise als wirksame Anode verwendet werden kann und ein miteinander verbunden sein, um so ,den gewünschten sehr befriedigendes Material für diesen Zweck dar- Grad der Versteifung für das Netzwerk zuÜefern und stellt. Die an sich hohen Anschaffungskosten dieses außerdem eine entsprechend starke Verbindung mit Materials werden durch die außerordentlich lange 35 der Endplatte oder dem Block herzustellen. 1
Lebensdauer beim Gebrauch ausgeglichen. Ein weiterer Um zu vermeiden, daß die yersteifungsrippen Gas Vorteil besteht darin, daß die Ausfallzeit der Zellen in dem Zwischenraum zwischen dem Säulenende und verringert werden kann, d. h. die Zeitdauer, während dem Netzwerk festhalten, können in der Abschlußder die Zellen durch Reparatur- oder Reinigungs- platte Aussparungen vorgesehen sein,
arbeiten außer Betrieb sind. 4° Es wird vorgezogen, daß, abgesehen von der Platin-Versuche haben jedoch gezeigt, daß, um eine maxi- metalloberfläche, sämtliche Teile des Anodenaufbaus male Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit zusammen welche mit dem Zelleninhalt in Berührung kommen, mit geringen Kosten zu erreichen, es nicht ausreichend aus Titan oder einer Titanlegierung bestehen. Hierist," die Kohleanoden einfach durch ein Stück platinier- durch wird sämtlichen Korrosionsproblemen wirksam tes Titan zu ersetzen. Trotzdem ist es wünschenswert, -45 begegnet. Wenn es als unwirtschaftlich angesehen wird, schon bestehende Zellen auf platinierte Titananoden die massiveren Teile, insbesondere die Säule, auch aus soweit möglich umzustellen. Durch die vorliegende massivem Titan oder einer Titanlegierung herzustellen, Erfindung wird nunmehr eine Anode vorgeschlagen, so kann ein Kern aus einem billigeren Metall verwendie besonders für diesen Zweck ausgebildet ist. det werden, vorausgesetzt, daß dieses nicht den Kor-

Gcgenstand der Erfindung ist also eine Anode für 50 rosionseinflüssen des Zelleninhalts ausgesetzt wird,

die Herstellung von Chlor durch Chloralkalielektro- Die Anoden gemäß der Erfindung können leicht die

lyse, welche aus einem Netzwerk aus Titan oder einer üblichen Graphitahoden ersetzen, und sie besitzen für

Titanlegierung besteht, wobei die Arbeitsoberfläche diesen Zweck einen einfachen kräftigen und befriedi-

des Netzwerks mit einem Platinmetall beschichtet ist, genden Aufbau. Das Titannetzwerk, auf dem die

welche dadurch gekennzeichnet wird, daß das Netz- 55 wirksame Platinoberfläche aufgebracht ist, taucht in

werk von einer gleichzeitig als Stromzuführung dienen- die Salzlösung ein und kann in dieser leicht und genau

den Säule getragen wird, an deren Ende eine Abschluß- eingestellt und in einer parallelen Ebene zu der Kathor·

platte befestigt ist, deren Kanten wiederum mit auf denoberfläche aus Quecksilber gehalten werden,

dem Netzwerk angebrachten Versteifungsrippen der- Die Erfindung ist in den Zeichnungen näher erläii-

arl verbunden ist, daß die Abschlußplatte einen Ab- 60 tert, und zwar zeigt

stand vom Netzwerk aufweist. F i g. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße

Der Belag aus dem Platinmctall, der die Arbeits- Anode,

Oberfläche der Anode darstellt, kann aus Platin selbst F i g. 2 eine Aufsicht auf die Anode von Fig. I, ♦

oder einem anderen Plalinmetall oder einer Legierung l·' i g. 3 einen Schnitt einer abgewandelten erfin-

dcrsclbcn, die in ähnlicher Weise wirkt, bestehen. Es 65 gungsgemäßen Anode,

wird vorgezogen, Platin, Rhodium, Iridium oder Legie- F i g. 4 eine Aufsicht auf die Anode von F ί g. 3,

ruiigcn von zweien dieser Metalle zu verwenden, und Fig. 5 eine teilweise Aufsicht auf eine weitere Aus-

zwur vorzugsweise solche, die Platin selbst enthalten. führungsform einer Anode in der Nähe der Stützsäule,

Fi g. 6 einen Schnitt der Anode von F i g. 5,

F i g. 7 und 8 zeigen eine gegenüber von F i g. 5 und 6 abgewandelte Ausführungsform und

F i g. 9 eine Aufsicht einer Anode entsprechend den Ausführungsformen der F i g. 5 bis 8.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Anode besteht aus einem Netzwerk 10 aus Titan, das seitliche Randteile 11 besitzt, die rechtwinklig zur Ebene des Netzwerkes abgebogen sind, wobei an zwei aneinanderstoßenden Seitenteilen 11 an den Ecken Ausschnitte 12 angebracht sind. Dieses Netzwerk ist auf seiner Unterseite und an der Fläche, die mit der Salzlösung in Be-'rührung kommt, mit einer Schicht aus Platinmetall versehen, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. .■·■■.·■.

An der Oberfläche des Bleches 10 und innerhalb der durch die Seitenteile 11 begrenzten Fläche sind vier U-förmige Versteifungsrippen 13 angebrächt, von denen jede aus einem Titanblechstreifen besteht. Diese Versteifungsrippen 13 sind paarweise angeordnet und liegen mit den etwas abgeflachten Ecken aneinander, so daß sie einen Hohlraum oder eine Tasche 14 bilden. Vorzugsweise sind das untere Blech 10 und der Hohlraum 14 quadratisch oder rechteckig.

Innerhalb des' Hohlraumes 14 befindet sich eine Titanplätte 15, welche nach oben abgebogene Kanten 16 besitzt. Die so gebildeten Seitenflächen 16 sind an den entsprechenden Flächen der Versteifungsrippen 13 angebracht. Die Platte 15 befindet sich in einem Abstand von dem Netzwerk oder ' Blech 10, und die Ecken der Platte sind abgeschnitten, so daß eine Verbindung zwischen den Räumen ober- und unterhalb der Platte 15 durch die so gebildeten Öffnungen 17 geschaffen wird.

An der Platte 15 ist eine Schale oder ein Topf 18 aus Titanblech befestigt, und an dem Rand 19 dieser Schale 18 ist das eine Ende einer zylindrischen Hülse20 aus Titanblech angebracht, beispielsweise durch eine Schweißverbindung. Gewünschtenfalls können der Topf 18 und die Hülse 20 zusammen als eine Einheit hergestellt werden, um so die Verbindung derselben zu vermeiden. r

Bei der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Ausfühpungsform ist eine Doppelanode vorgesehen, im wesentlichen von der Art, wie sie in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein einziges Blech 10 mit zwei Säulen 20 versehen. Die Bezugszeichen der F i g. 3 und 4 entsprechen denjenigen der F i g. 1 und 2.

Sämtliche Teile der Vorrichtung bestehen ebenfalls aus Titan oder einer Titanlegierung, und die untere Fläche des Netzwerks 10 ist platinisiert.

Innerhalb der Hülse 20 befindet sich eine mit ihr in elektrischer Verbindung stehende Kupferstange, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Die Verbindungen zwischen den Teilen 10 und 13, 11 und 12, 13 und 16 sowie 16 und 18 sind vorzugsweise durch Punktschweißen -hergestellt, weil hierdurch in wirtschaftlicher Weise eine sehr befriedigende Verbindung geschaffen wird. Bei den Versteifungsrippen 13, welche mit ihren Kanten auf dem Netzwerk 10 aufliegen, kann die Punktschweißverbindung dadurch herbeigeführt werden, daß die Versteifungsrippen an beiden Seiten mit verhältnismäßig massiven Stangen belegt werden, wobei die Kante der Versteifungsrippen zwischen diesen Stangen hervorragt, worauf dann auf diese Kante das Netzwerk gelegt wird und die Schweißelektroden mit dem Netzwerk und den in einer Ebene liegenden Kanten der Stangen und Versteifungsrippen angebracht werden.

Der Topf 18 und die Hülse 20, welche zusammen die Säule bilden, mittels deren die Anode aufgehängt wird und gleichzeitig zum Leiten des elektrischen Stroms dient, sind vorzugsweise, fest miteinander verschweißt, um so eine flüssigkeitsdichte Verbindung zu bilden und zu verhindern, daß die Salzlösung oder ein anderes innerhalb der Elektrolysezelle befindliches

ίο Medium in das Innere der Säule gelangt una mit der darin befindlichen Stange in Berührung tritjti Die Berührung zwischen der Kupferdrahtstange und der Säule kann an irgendeinem beliebigen Punkt ^rfolgen, entweder an der Ober- oder Unterseite oder ah irgend-

einer Stelle. ■ ;^::

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Säule yejhältnismäßig massiv sein kann, ohne daß die wirksame Fläche der Anode verringert wird, weil das an der Anode in der Nähe der Säule frei gemachte Chlor durch das Maschensieb in den Hohlraum 14i eintreten und hieraus durch die öffnungen 17 austreten kann.

Bei der Ausführungsform, wie sie in den F i g. 5 bis 9 dargestellt ist, ist ein Blech oder ein Netzwerk 10 aus Titan mit Versteifungsrippen 21 versehen. Diese Versteifungsrippen liegen mit ihrer Kante auf der oberen Fläche des Netzwerks 10. Die Versteifungsrippen sind in der Längsrichtung rechtwinklig abgebogen, wie bei 22 aus F i g. 5 ersichtlich ist, und schließen einen Titanblock 23 ein, der in einem Abstand von der oberen Netzwerkfläche angebracht ist, so daß ein Hohlraum 24 gebildet wird. Zentral in dem Block 23 ist eine Bohrung oder ein Hohlraum 25 vorgesehen, in den die in der Zeichnung nicht darge-

stellte Tragstange hineinragt und befestigt ist, beispielsweise durch Einschrauben., und/oder Verschweißen. Wie sich aus Fig. 6 ergibt, umfassen die entsprechend gebogenen Verstärkungsrippen den ganzen Block 23, und die unteren Teile derselben sind unterhalb des Blockes mit Einschnitten versehen, damit die Elektrolytflüssigkeit in den Raum.24 eintreten kann. Das Ausmaß dieser Einschnitte kann verschieden sein. Beispielsweise sind die Einschnitte.auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Blockes angebracht, oder sie erstrecken sich vollkommen· um den Block herum. ...

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 7 und 8 berühren die entsprechend gebogenen Enden 22 der Versteifungsrippen nur gegenüberliegende Seiten des quadratischen Blockes 23, und in diesem Fall ist es nicht erforderlich, daß Ausschnitte an den Verstei-Jungsrippen vorgesehen werden. Das Titannetzwerk ist mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Auftrag aus einem Platinmetall versehen.

Wenn die beschriebene Anode in Betrieb ist, so tritt das an der Anodenoberfläche frei werdende Gas durch die Öffnungen des Netzwerks 10 hindurch. D;r Teil des Gases, der in unmittelbarer Nachbarschaft des Blockes 23 gebildet wird, gelangt durch die Öffnungen des Netzwerks in den Raum 24 und tritt dann seitlich zwischen der unteren Kante des Blockes und/oder den Versteifungsrippen aus und gelangt so auf die obere Fläche des Netzwerks und in die Hauptmasse des» Elektrolyten. Schließlich tritt das Gas in den Hauptgasraum der Zelle.

Die Herstellungsverfahren zur Erzeugung der beschriebenen Anoden sind im wesentlichen die gleichen. . ■ ■

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anode für die Herstellung von Chlor durch Chloralkalielektrolyse, welche aus einem Netzwerk aus Titan oder einer Titanlegierung besteht, wobei die Arbeitsoberfläche des Netzwerks mit einem Platinmetall beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (10) von · einer gleichzeitig als Stromzuführung dienenden Säule (20) getragen wird, an deren Ende eine Abschlußplatte (15) befestigt ist, deren Kanten (16) wiederum mit auf dem Netzwerk angebrachten Versteifungsrippen (13) derart verbunden ist, daß die Abschlußplatte (15) einen Abstand vom Netzwerk aufweist.

2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Arbeitsoberfläche bildende Platinmetall aus Platin, Rhodium, Iridium oder einer Legierung von zwei oder mehreren dieser Metalle besteht.

3. Anode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsrippen (13) aus Metallstreifen bestehen, die mit ihrer Kante an dem Netzwerk befestigt sind. I

4. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß, abgesehen von der Platinmetalloberfläche, sämtliche Teile des Anodenaufbaus, die mit dem Zelleninhalt 'A Berührung treten, aus Titan oder einer Titanlegierung bestehen.

5. Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichzeitig zur Stromzuführung dienende Tragesäule (20) aus einem Rohr aus Titan oder einer Titanlegierung besteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen