DE1467162A1

DE1467162A1 - Zelle zum Herstellen von Alkalimetallchloraten

Info

Publication number: DE1467162A1
Application number: DE19621467162
Authority: DE
Inventors: Portman William Ewart
Original assignee: Staveley Iron and Chemical Co Ltd
Current assignee: Staveley Iron and Chemical Co Ltd
Priority date: 1961-08-10
Filing date: 1962-08-09
Publication date: 1969-03-13
Also published as: GB1012681A; ES279928A1; US3324024A

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-CHEM. DR. WERNER KOCH · DR.-ING. RICHARD GLAWE

HAMBURG . MÜNCHEN Hamburg 4 ■ Slmon-von-Utrecht-Straße 43· Ruf 314355 A A C *7 4 CO MOnchen 22 · LlebherrjtraBe 20 · Ruf 226548 IHO/ I O £ IHR ZEICHEN

BETRIFFT.

IHRE NACHRICHT VOM UNSER ZEICHEN

A 47

MÖNCHEN 22 LIEBHERRSTRASSE 20 RUF: MÜNCHEN 226548

9· August 1962

ρ 2601/62

The Staveley Iron * Chemical Company Limited, Hollingwood, Groß-Britannien

Zelle sun Herstellen von Alkalimetallchloraten Die Erfindung betrifft Zellen zum Herstellen von Alkali-

motallchloratdXi» insbesondere zum Heratollen von latriunchlorat.

Oemäö der Erfindung 1st eine Zelle sum Herstellt» to« Alkallmetallohloraten vorgesehen, die eine Kammer »it Seitenwänden enthält, an ihre» unteren Ende eine» Zufluß für den Elektrolytt» und an ihre» oberen Ende einen AbfluS fur denselben, einen Stapel von abwechselnd geaohiohteten Anoden- und Kathodenplatten in der Kammer, die sieh swisohem

dta Zu- und Abfluß für den Elektrolyten über die Kammer eretreokenf Mittel für eine geeignete elektrische Verbindung «wischen den genannten Elektrodenplattenf Mittel sum Isolieren« die an den Seitenwänden «wischen den Hängern der flatten und awieohen den Bändern der abweohselmden Platten und den Seitenwänden angeordnet sind» um die genannten abwechselnden Platten physikalisch und elektrisch in einen Abstand von den anderen Platten und eu den Seitenwänden zu halten. Die Seitenwände können mit den Kathodenplatten verbunden sein»

Sie Anodenplatten, die vorsugeweiae die genannten abwechselnden Platten bilden» sind vorzugsweise von oben in die Kammer hineingehängt and an ihren oberen Enden mit einer oder mehreren Sammelsohienen zur Zuführung der elektrischen Energie verbunden. Die oberen Enden der Anodenplatten sind vorzugsweise so miteinander verbunden, dafl aie einen Anodenblook bilden, beispieleweise mit Hilfe von Spannbolzen mit Diatanastüoken, die zwiaohen den aneinandergrensenden Anodenplatten angeordnet sind*

Der Abstand ewisohen den Seitenwänden ist vor»ugsweise

kleiner als die Länge der Platten «wischen dem Zu- und dem Abfluß, so daß die wirksame Länge der Platten größer 1st als ihre wirksame Breite, und «war vorzugsweise »wischen vutd 2 1/2 mal.

Voriugeweiee nimmt dl« Summe der Quereohnitteflftohea der Platten ein·» wesentlichen Teil dtr Quereohaitteflache der Kammer elm, welcher 60 bis 80 Jt betragea kaaa_v eine hohe Geschwindigkeit dee aa dea Platten vorbeigeh·»» dea elektrolytlache* Flueees «u erBeugen.

Vorzugsweise beeteht die Kelle aue mehreren Kammern. Vorzugsweise fließt eine der Kammern von ihrem uaterea Ende in die genannte Kammer aue» in der die Platten aageordnet sind· Vorzugeweiee enthält eine Kammer» die Elektrolyten aue der die genannten Flattea enthaltenden Kammer erhält, eine Kühlvorrichtung, z.B. Kühlschlangen zum Kühlen dee Elektrolyten..

Gemäß einem aaderen vorteilhaften Merkmal der Erfindung let eine Seile vorgesehen, die aus mehreren Einzelzellen der obenbeeehriebenen Art besteht, die in Reihe geeohaltet sind» wobei der Abflufi der eiaen Zelle mit dem Zufluß der folgenden Zelle verbunden let·

In den Zeiohnumgem ist eine Aueführungeform der Irfiadung beiepielewelee dargeetelit. Se seigern1 ■ fig.l einen Schnitt dureh eine Kammer der Zelle gemii der

Sohnittliale 1-1 in Fig.3,

FIg.2 eine perspektivische Ansicht dee Anodenblookee, Pig.3 eine teilweiee geschnittene Seitenansicht der erfia-

&09811/106 7 - 3 -

dungs gemäßen Zellenanlage, wobei der Schmitt gemäß der Schnittlinie 3-3 in Fig.4 verläuft, Fig.4 eine Draufsicht der Anlage, Fig.5 eine Seitenansicht der Anlage in der Riohtumg des Pfeiles 5 in Flg.3»

Fig.6 eine Seitenansicht der ersten Leitwand einer jeden Zelle.

Gemäß den Fig.3 und 4 besteht die Anlage aue Tier ia Reihe geschalteten Zellen 12. Jede Zelle 12 ist würfelförmig umd aus Stahl hergestellt. Die Zelle 12 besteht aus zwei Teilen 13 und- besitzt eine mehrteilige Polyvinylohloridabdeokung 14, durch deren eines Endteil 15 ein Zufluß 16 für den Elektrolyten (Laug·) hindurchgeht« An dem anderen Ende der Zelle 12 ist ein Abflug 18 für den Elektrolyten am oberen Ende der Seitenwand 19 vorgesehen) der mit einer Überfluß·inriohtung 21 verbunden ist (diese wird Im folgenden genauer beschrieben), die zu dem Zufluß 16 der nächstfolgenden Zelle 12 führt. Jede Zelle 12 ist ia vier Kammern 22 bis 25 geteilt, und swar durch die Leitwände 26 bis 26, die die Seitenwände der Kammern bilden* Sie erste Kammer 22, die von dem vorgenannten Endteil 15 der Abdekkung 14 bedeckt wird und in die der Zufluß 16 ausfliest, ist breiter als die aäohsten beiden Abteilung·» 22 und 24, die annähernd gleich breit sind, während die letete Kauter 25 am schaalstea ist« Die erste Leitend 26. die die Seitea-

&09811/1067 - 4 -

wand der ersten Kammer 22 bildet» besteht aus einer Platte» die zwischen Flanschen 2o au dem Teil 13 der Zelle verschraubt ist· Die Platte 26 ist mit dem genannten Endteil 15 der Abdeckung 14 verschweißt und mit einer rechtwinkligen öffnung 29 versehen» die sich über die gesamte Breite der Zelle und von der Grundplatte 3o aus um einige Zentimeter nach oben: erstreckt (beispielsweise um 11 bis 12 cm). Die aweite Leitwand 27 erstreckt βion von der (irundpiatte 3o bis einige Zentimeter unterhalb das Deckels der Zelle 12, aber bis .über den Rand der im folgenden beschriebenen Kathodenplatten 41ι und zwar beispielsweise tut 6 bis 7 cm. Biu dritte Leitwand hat ihren unteren Rand et»va 5 bis S cm von dei^ Grundplatte 3o entfernt» während ihr oberer Rand über dem unteren Rand des Ao£lU3ses lö liegt. Auf diese Wei e ist der Zufluß 31 i» öle zweite Kanner 23 an deren unterem Ende angeordnet, während ihr Abflui 32 sich an ihrem oberen Ende befindet· Die ersten Abteilungen 22 der zweiten» dritten und viertem Zellen 12 veioen je eine tfberflutfloitvrand ?3 auf, die von einer honen Lage nach unten abgeschrägt iat bis unter den Zufluß 15» um eine günstige Strömung des Elektrolyten Ib dieser Kammer zu erreichen.

Die zweite Kammer 23 enthält vierundfiitifzig rechtwinklig Graphitelektrodenplatten 34, die sich von einem Anoden-Dlook 3b aus erstrecken, der von der Abdeckung 14 getragen»

&0 981 f/⁵106

aber von dieser isoliert iat'. Die unteren Enden 36 der Graphitjjl.itten 34 werden von den isolierten Flächen zweier eiserner Winkels bangen 37 gehalten, welche ihrerseJba von den Seitenwäiiden 26 und 27 der Kammer 23 ,getragen werden und et-vad über dem unteren Hund der ersten Leitwand 26 angeordnet sind. Zwischen die Graphitplatten 34 aind rechtwinklige Stahlelektrodenplatten 41 eingeschichtet, die mit der ersten Leitwand 26 verschweigt aind, die gleichzeitig als Kattiodsnpiatte dient, Isolatoren 42 mit kanalförmigem Querschnitt (Fig.l) nehmen die Längskanten der Gjqphitplatten 34 auf, um diöae «rowohi ph^aikali^cn als auch elektrisch von den benachbarten Stahlplatten 41 jetreiuit zu halten· Sie Seite 43 der adelten Leitwand 27, die die zweite Kammer begrenzt, steht einem Isolator 44 gegenüber, wobei Isolations blöcke 45 zwieohen dem Boden des kanalformigen Isolators 42 und der ersten Leitwand 26 vorgesehen aind.

Die wirksame Länge (d.h. in Richtung der Kammertiefe) der Plctttdn 34 und 41 ial größer ala die .vArKaame Breite (d.h. in horisoiitaler Richtung). Die Länge iat mindeateaa zweimal, vorzugaweiae zwiaohen zwei- und zweleinhalbffljil und in diesera Beispiel zweieindrittelnial so groß wie die Breite. Die Summe der Querschnittsfläcnen der Platten 34 und 41 maoht etwa 6o bis üo $> der Quersohnittafläohe der Kammer 23 aus. So bilden nur 2o bis 4o i> der Quersohnittsflache der Kammer 23 die Querjohnittafläohe des elektro-

9.0 9 8 1 1 /-1 O 6 7 bad CRiGiHAL

— ο —

Iytischen Flusses· Dieae wird von hundertzahn Durohflußspalten 46 ron im wesentlichen gleichem Querschnitt gebildet· Hundertaoht dieser DurchfluCspalte liegen «wieehern den benachbarten Elektrodenplatten 34 und 41 und ewei üwiachön den Endplatte* des Stapels und den Endwänden der Kammer·

Der Anodenblook 35 wird von den oberen Enden der Graphit· platten 34 und den Dietanzstüoken 47 aus demselben laterial gebildet» wobei das Ganze duroh S^annbolzen 43 zusammengehalten wird» die sich duroh den Block erstrecken. Die SeI-tenründer des Anodenblockea 35 weisen bearbeitete Flachem auf. Eine Sammelschiene. 49» die mit dem positiven Pol einer nicht dargestellten Kraftquelle verbunden lot» läuft am der Seite entlang und ist unter dem Druck von Bolzen 51 mit dem Bändern des Anodenblookee verbunden· Die Zellen sind elektrisch in Reihe geschaltet» wobei die gesamte Arbeitespannung an der ganzen Anlage liegt. Das Teil 15 der Abdeokumg der er ο t es. Kaciiiifar dei· Zelle und uife «rute Leitwand 26 eimd über die Sammelschiene 5o mit der Kathode verbunden. Auf diese Weise bilden die Graphitplatten 34 die Anoden und die Stahlplatten 41 die Kathoden.

Eine Kühlschlange 52 ist in die dritte Kammer 24 eimgesetst, so daß der Elektrolyt naoh dem Verlassen der «weitem Kammer 23 gekühlt wird» bevor er in die vierte Kammer 25

weiterläuft, von der au3 er ausfließt. Die Kühlschlange 52 ist mit der Kathode verbunden.

Der Abfluß 18 einer jeden Zelle 11 hat rechtwinklige» Querschnitt« Die Überströmvorrichtung 21 besteht aus Polyvinylchlorid. Sie hat eine abnehmbare Verschlußkappe 59 mit einem Handgriff 6o und einem Zufluß 61 mit einea Querschnitt, der dem Abfluß 16 entspricht, wobei um diesen Zul'1 uli herur. ein Flansch 62 vorgesehen ist, über den die Vorrichtung 21 mit der Zeile verechraubt ist· Die Vorrichtung 21 weist im wesentlichen dreieckigen Querschnitt im Grundriß auf mit einem abgerundeten Ende 63 und einem rechteckigen ZufluSkanal. Ein Bohr 65 führt von der Unterseite 66 der Vorrichtung 21 zu dem Zufluß 16 der folgenden Zelle.

In jeder Zelle der Anlage sind die folgenden Rohrleitungaverbindungen vorgesehen*

Bohrleitung 71 zur Verbindung der Kühlschlange 52 alt der Waaaerhauptleituns 72 und der Abflulilwituiiä 73 { außerdem die Entgasungeleitung 74 von der 0 lerseite der viertem Kammer 25 zu der Gaahauptleitung 75. Eine Laugenzufluileitung 76 führt von der Laugenhauptleitung 77 zum Zufluß 16a der ersten Zelle der Anlage. Der Abflu3 18 der letzten Zelle der Anlage ist mittels einer Bohrleitung 73 mit einer Hauptleitung 79 zur Laugenruakfuhrung in den Kreislauf verbunden. Jede Zelle 12 ist mit einem Versweigungsauelal/zwisohen der

^- OKlGlNAL

909811/106? - 8 -

dritten und der vierten Kammer 24 und 25 versehe», aus welchem die Natriumchloratlösung auslaufen kann« In der zvoitön Leitwand 27 ist am Boden 3o der Zelle «in Ventil 82 vorgesehen, ao daß der Elektrolyt in der ersten und der zweiten Krmmer zu dem Abz^eigauala.' 81 flie 'en kann.

Wie gezeigt wurde, ist der Elektrol/tflu.i wegen dee verminderten Strö'munjsquerrOunitte:] in der zweiten Kanuner liora lerweiae a cane 11 genug, um ir *and velcü-jm Schlamm oder Schmutz z.vi;chen den Platten mitzunehmen. Enduroh wird dit Möglichkeit οinea Kurzaohluajes zwiiohen den Elektroden cluroh Schlamm oder Oraphitatuckchen wesentlich verringert. Dur schnelle Elektrol/tflu3 wird auch die Wasserstoffblasen .;leloamüiJi·; mitnehmen, die an den Flächen der Kathoden entstehen, wodurch die Möglichkeit vermindert .vird, daß an den Kataoden ein isolierender Film entsteht, der ihr· Wirksamkeit hörunturuütut. AuI ύΐϋυβ Weiue bleibt das elektriaohe Potential, das notwendig i:.t, den Strom durch den j ter zu leiten, ein W

Außerdem wird der gesamte Eloktrollt durcii die Ilektrolyt <iPalte strömen, da 3ioh die Platten im wesentlichen Über die gesamte Fläche dtr aweiten Kammer erutreoken. Auch das erhöht die ffirksankeik dar 2tlle.

Obwohl die beschrieb·»· Anlage vier Zellen enthält, kann .;itt auoa «us einer anderen Anzahl von Zellen beat eh·»» i.B. au· seoh·. 909811/1067

Claims

Patentansprüche

1. Zelle zum Herstellen von Alkalimetallchloraten, gekennzeichnet duroh eine Kammer mit Seitenwünden, eimern Elektrolytzufluß an ihren unteren Ende und einen Elektrolytabfluii an ihrem oberen Ende, einen Stapel abweohselmd aufeinander gesohiohteter Anoden- und Kathodenplatten im dieser Kammer, der 3ich über die Kammer zwischen dem Elektrolyt auf IuQ und -abfluß erstreckt, Mittel zur geeignetem elektrischen Verbindung zwischen den Elektrodenplatten und IoolationsiTiittel an den Seitenwänden, die zwischen dem Rändern der Fiatton und zwischen den Bändern der abweoheelmden Platten und den Seitenwänden angeordnet sind, um die genannten abwechselnden Platten physikaliach und elektrieoh von den anderen Platten und den Seitenwänden getrennt su halten.

2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch ^ekennzolehnet, daß die Anodenplatten die erwähnten abwechselnden Platten bilden.

3« Zelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß die Anodenplatten τοη oben in die Kammer hängen und an ihren oberen Enden mit einer oder mehreren Sammelschiene^ für die Zuführung elektrischer Energie verbunden sind.

BAD

4. Zelle naoh Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Enden der Anooenplatten miteinander verbünde» sind und einen Anodenblock bilden beispielsweiee mittels Spannoolaaa mit Distanzetücken, die zwischen den benachbarten Anodenplatten angeordnet sind.

5. Zelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenplatten mit den lLatnodenplatten verbunden sind.

6» Zelle η-ic η einem der vorangehenden Anspruch·, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Seitenwand·* kleiner iat 9I3 die Länge der Platten Zvvi3ohen dem Zufluß und dem Abfluß, so Λ λ Q die wirksame Länge der Platten grosser iat ale ihre virkaarae Breite.

7· Zelle nach Anspruch 6, dad ure ti gekennzeichnet, daß die wirksame Länge der Platten etwa zwischen zwei-und ZVeieinhilbnial 00 £,roß i^t >ie ihre wirksame Breite·

8· Zelle nach einera der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennselehnet, daß die Sumrce der Querachnittflachen der Platten einen wesentlichen Teil tor Queraohnittafläoh· cer Kanter bildet, um eine hohe Qesciiwindi^keit des lltktrolytfluaaee ar* den Platten entlang zu bewirken.

9. Zelle nach Anspruch ti, dadurch gekennzeichnet, daß 909811/1067

¹«⁶⁷¹⁶²

der wesentliche Teil z.viachen 60 mad βο }t beträgt.

10. Zelle nach einem der vorangehenden Ansprüche, gehentzelehnet durch mehrere Kammern.

11. Zelle nach Anspruch Io, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kammern von ihrem unteren Enc e aus in dit genannte Kinder entleert wiro, welche die Platten enthält.

12. Zelle nach Anspruch 11, dadurch gelcexmzeichnet,

daü dine Kammer, die den tlektrolytenvon der genannten Kammer, die die Platten enthält, aufnimmt, eine Kühlvorrichtung enth-Jlt, 2.B. Kuhloclileii η zum Kahlen dee Elektrolyten.

13. Zellenanlafije mit mehreren Zellen nach einem der· vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese in Beine angeordnet sind, wobei der Abfluü der einen Zelle alt dem Zufluii der folgenden Zelle verbunden i3t.

90981 1/1067
- 12 -