DE1483342C - Vorrichtung zur Beseitigung von teil chenförmigen Feststoffen aus einem aus ge schmolzenem Metallhalogemd bestehenden Elektro lyten einer Elektrolysezelle und Verfah ren zum Betneb dieser Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beseitigung von teilchenförmigen Feststoffen aus einem aus geschmolzenem Metallhalogenid bestehenden Elektrolyten einer Elektrolysezelle, wobei die Feststoffe spezifisch schwerer als der geschmolzene Elektrolyt sind, und ein Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung.

Elektrolysezellen mit geschmolzenen Metallhalogeniden, welche bei der Elektrolyse von geschmolzenen Natriumchlorid-Elektrolyten zur Erzeugung von Natrium und Chlor verwendet werden, weisen gewöhnlich keinen Auslaß am Boden auf. Die Salze oder Salzmischungen für den Elektrolyten werden oben eingeführt, und die Elektrolyseprodukte, beispielsweise Natrium und Chlor, werden ebenfalls oben abgenommen. Dementsprechend bleiben hitzebeständige Feststoffe, welche anfangs oder während des Betriebs der Zelle in den Elektrolyten gelangen, als solche zurück. Wenn sie spezifisch schwerer sind als der Elektrolyt, was im allgemeinen der Fall ist, setzen sie sich am Boden der Zelle ab.

. Zum Teil stammen diese verhältnismäßig schweren Feststoffe aus Verunreinigungen in den Salzen, welche in die Zelle gebracht werden, zum größeren Teil aber aus der hitzebeständigen Zellenauskleidung, die im allgemeinen aus mit Mörtel befestigten, gebrannten Steinen besteht und die während des Betriebs der Zelle leicht absplittern. Im Laufe der Betriebszeit der Zelle häufen sich Gesteinsteilchen und halbflüssiger Schlamm in großer Menge am Boden der Zelle an.

Solche Ansammlungen von hitzebeständigen Feststoffen am Zellenboden sind höchst unerwünscht, da sie die normale Zirkulation des Elektrolyten stark vermindern. Dadurch ergeben sich ein verminderter Wirkungsgrad und eine Überhitzung der Zelle. Schließlich wird ein weiterer Betrieb unwirtschaftlich, und die Zelle muß abgerissen und neu aufgebaut werden.

Der Zweck der Erfindung ist nun, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, durch die es möglich wird, teilchenförmige, hitzebeständige Feststoffe aus einem aus geschmolzenem Metallhalogenid bestehenden Elektrolyten einer Elektrolysezelle in einfacher Weise zu beseitigen. Dieser Zweck wird im Prinzip dadurch erreicht, daß die Verunreinigungen vom Zellenboden aufgewirbelt und in eine relativ ruhige Zone oberhalb eines Filterkorbs befördert werden, in den sie absinken. Der die Verunreinigungen enthaltende Filterkorb kann dann aus der Zelle herausgehoben werden.

Gegenstand der Erfindung sind eine Vorrichtung zur Beseitigung von teilchenförmigen Feststoffen aus einem aus geschmolzenem Metallhalogenid bestehenden Elektrolyten einer Elektrolysezelle, wobei die Feststoffe spezifisch schwerer als der geschmolzene Elektrolyt sind, die durch mindestens einen in die Elektrolysezelle eingesetzten, oben offenen Filterkorb (10, 14) und mindestens ein nahe am Zellenboden endendes Gaseinlaßrohr (20, 21) gekennzeichnet ist, sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein inerter Gasstrom derart durch das Gaseinlaßrohr eingeleitet wird, daß die Feststoffe mitgerissen werden, und daß nach dem Absetzen der Feststoffe in dem Filterkorb dieser vertikal aus dem Elektrolyten herausgezogen wird.

Der Filterkorb ist so beschaffen, daß die Feststoffe in ihm zurückgehalten werden, während der geschmolzene Elektrolyt durch denselben abfließen kann. Die in der Elektrolytströmung mitgeführten Feststoffe strömen über die Oberseite des Filterkorbs, wobei sich die Feststoffe in den Filterkorb absetzen.

Der Elektrolyt wird während der genannten Vorgänge in geschmolzenem Zustand gehalten.

An Hand der Figuren wird die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt längs der

ίο Linie A-A der F i g. 2 durch eine Zelle mit geschmolzenem Natriumsalz, in die Filterkörbe eingesetzt sind; F i g. 2 zeigt eine Draufsicht auf die in F i g. 1 dargestellte Vorrichtung.

Mit 1 ist die Zellenwand bezeichnet, welche aus einem äußeren Stahlgehäuse 2 und einer inneren, hitzebeständigen Auskleidung 3 besteht. Diese besteht gewöhnlich aus hitzebeständigen Steinen oder Platten, welche durch einen hitzebeständigen Zement gebunden sind. Innerhalb der Zelle sind kreisförmige Kathoden 4 angeordnet. In jeder Kathode ist eine Anode 6 angeordnet, deren oberer Teil 7 mit-einem hohlen Kern 8 ue4-jnit vier ^vertikalen Schlitzen 9 versehen ist, um die Umwälzung des Elektrolyten zu erleichtern. Kathodenarme 5 erstrecken sich durch die Seitenwände der Zelle. Bei Betrieb wird geschmolzener Elektrolyt in der Zelle beispielsweise bis zu der durch die gestrichelte Linie 19 angezeigten Höhe gehalten, und in üblicher Weise wird eine Glecihspannung an die Kathodenarme 5 und die Basen der Anoden 6 angelegt. Die übliche Einrichtung zum Auffangen des von den Kathoden aufsteigenden Natriums und des von den Anoden aufsteigenden Chlors und die Zellen-Scheidewände sind in der Zeichnung nicht dargestellt, da diese Einrichtungen während des erfindungsgemäßen Verfahrens normalerweise aus der Zelle entfernt sind.

Eine Ansammlung von teilchenförmigen hitzebeständigen Feststoffen, wie Ziegel- oder Steinteilchen und Geröll, ist am Boden der Zelle bei 18 gezeigt. Solche Stoffe lassen sich erfindungsgemäß leicht mittels der oben offenen Filterkörbe 10 und 14 entfernen. Ein zylindrischer Filterkorb 10 ist am Boden des hohlen Kerns 8 jeder Anode angeordnet. Diese Körbe bestehen zweckmäßigerweise aus einem mit Rippen versehenen Rahmen, welcher zylindrische Seitenwände aus Stahlfiltersieb trägt. Das obere Ende jedes Korbes 10 ist mit einem Tragbügel 11 versehen, welcher zum Einbringen des Korbes in die Anode oder zum Herausnehmen derselben aus der Zelle voii einer Hakenstange 12 ergriffen werden kann. Der Boden dieses Korbfilters ist zweckmäßigerweise fest ausgeführt und mit einem Kippbügel 13 zur Verwendung beim Auskippen des Inhalts des Korbfilters nach dessen Herausnehmen aus der Zelle versehen.

Ein rechteckiger Filterkorb 14 ist zwischen der Zellenauskleidung 3 und den Kathoden 4 mittels einer Stange 17 eingebracht, welche beispielsweise durch Anschweißen mit dem Drahtbügel 15 des Korbes 14 einstückig verbunden ist. Die den Kathoden 4 benachbarte Seite des Korbes 14 besteht aus Stahlfiltersieb, während die gegenüberliegende Seite, die Schmalseiten und der Boden vorzugsweise aus festem Stahlblech bestehen, obwohl je nach Wunsch auch die Seiten, die Schmalseiten und der Boden aus Stahlfiltersieb bestehen können. Der Boden des Filterkorbs 14 ist mit einem Kippbügel 16 zum Auskippen des Korbes versehen, wenn dieser aus der

Zelle herausgenommen ist. F i g. 2 zeigt zwei Filterkörbe 14 und vier Filterkörbe 10.

Durch das Rohr 20, welches bis zum Boden des Hohlraums zwischen den Anoden eingesetzt ist, wird Luft oder ein anderes inertes Gas derart eingeleitet, daß ejne ausreichend starke Strömung hervorgerufen wird. Wenn diese Elektrolytströmung mit den darin suspendierten oder mitgerissenen Feststoffen über die Oberseiten der Anoden nach außen tritt, vermindert sich ihre Geschwindigkeit, und die mitgeführten Feststoffe sinken durch Schwerkraft in die Filterkörbe 10. In gleicher Weise bewirkt das Rohr 21, das Luft oder ein anderes inertes Gas auf den Boden der Zelle zwischen der Zellenauskleidung 3 und den Kathoden 4 leitet, daß Elektrolyt mit darin mitgeführten Feststoffen über den Filterkorb 14 strömt, wodurch sich diese Feststoffe in den Korb 14 absetzen. Das Luftrohr 21 kann schräg gegen einen Filterkorb 14 angeordnet werden, bis dieser Korb mit Feststoffen gefüllt ist, wonach es in gleicher Weise auf der gegenüberliegenden Seite der Zelle verwendet werden kann, um den anderen Filterkorb 14 zu füllen. Anstatt dessen können zwei solche Luftrohre 21 verwendet werden, um beide Körbe 14 gleichzeitig zu füllen.

Da der geschmolzene Elektrolyt während der Filtervorgänge der Luft ausgesetzt ist, ist es im allgemeinen erwünscht, diese Vorgänge so schnell wie möglich auszuführen. Aus diesem Grunde wird im allgemeinen ein Filterkorb im hohlen Kern jeder Anode und mindestens zwei einander gegenüberliegende Filterkörbe zwischen der Kathode und der Zellenauskleidung verwendet, wie in F i g. 2 gezeigt. Es kann jedoch auch eine lohnende Feststoffbeseitigung unter Verwendung von nur einem Filterkorb durchgeführt werden, welcher in irgendeiner der angegebenen Stellungen angeordnet ist, und es können sogar noch mehr als die sechs angegebenen Filterkörbe verwendet werden, wenn erwünscht.

Die Filterkörbe sollten absichtlich so im Elektrolyten angeordnet werden, daß ihre offenen Oberseiten sich in einem Bereich befinden, in dem die Strömung der erzeugten Elektrolytströme mit mitgeführten Feststoffen ausreichend vermindert wird, damit, sich die Feststoffe in die Filter absetzen. Im allgemeinen sollen die Körbe so tief wie möglich in den Elektrolyten gesetzt werden. Weiter soll, wenigstens intermittierend, ein Strom auf die Zelle gegeben werden, um den ganzen Elektrolyten geschmolzen zu halten. Bei Anwendung von Strom wird Natrium an der Kathode freigesetzt und steigt an die Oberfläche des Elektrolyten, wo es verbrennt, und Chlor wird an den Anoden freigesetzt und steigt aus der Zelle nach oben. Infolge dieser Freisetzung von Chlor ist die Elektrolytzone unmittelbar oberhalb einer Anode mit freiem Chlor beladen. Da geschmolzener Elektrolyt, welcher freies Chlor enthält, Stahl sehr stark angreift, sollten die Stahlstangen, wie die Hakenstange 12, welche zum Einbringen der Körbe in die Anodenkerne und zum Herausnehmen derselben nach deren Füllung verwendet werden, herausnehmbar sein, so .daß sie während der Zeit, in der die. Körbe gefüllt werden, aus dem Elektrolyten herausgenommen werden können. Weiter soll die Höhe der Filterkörbe 10 in den hohlen Kernen 8 nicht größer sein als etwa die* halbe Höhe der wirksamen Elektrolysezone, um zu verhindern, daß die oberen Teile dieser Körbe sich in

• die"" Korrosionszone des Elektrolyten erstrecken, in der freies Chlor anwesend ist. Die Stahlstangen, wie die Stange 17, welche zum Einbringen der Filterkörbe 14 zwischen die Kathoden und die Zellenauskleidung verwendet werden, sind vorzugsweise einstückig mit den Körben ausgeführt, da die einstückige Ausbildung eine optimale Anordnung der "Korbe erleichtert. Diese Stangen ragen nicht durch mit freiem Chlor beladenen Elektrolyten und sind daher nicht der Korrosionswirkung dieses Elektrolyten" ausgesetzt. Mindestens ein Teil der Seitenwände und/oder Böden der Filterkörbe sollen mit Perforationen versehen sein, welche klein genug sind, um die Feststoffe im Korb zurückzuhalten, jedoch groß und zahlreich genug, um das Abfließen des Elektrolyten aus dem Korb zu ermöglichen, wenn der letztere aus der Zelle herausgenommen wird. Die Perforations- oder »Filter«-Bereiche der Filterkörbe bestehen vorzugsweise aus Stahldrahtsieb mit einer Maschenweite von 0,3 bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,5 bis 0,7 mm.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Beseitigung von teilchenförmigen Feststoffen aus einem aus geschmolzenem Metallhalogenid bestehenden Elektrolyten einer Elektrolysezelle, wobei die Feststoffe spezifisch schwerer als der geschmolzene Elektrolyt sind, gekennzeichnet durch mindestens einen in die Elektrolysezelle eingesetzten, oben offenen Filterkorb (10, 14) und mindestens ein nahe am Zellenboden endendes Gaseinlaßrohr (20,21).

2. Verfahren zum Betrieb der Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein inerter Gasstrom derart durch das Gaseinlaßrohr eingeleitet wird, daß die Feststoffe mitgerissen werden, und daß nach dem Absetzen der Feststoffe in dem Filterkorb dieser vertikal aus dem Elektrolyten herausgezogen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen