DE1567906A1

DE1567906A1 - Anode fuer eine diaphragmenlose Elektrolysezelle mit vertikaler Quecksilberkathode fuer die Zerlegung von Alkalichloriden nach dem Amalgamverfahren

Info

Publication number: DE1567906A1
Application number: DE19651567906
Authority: DE
Inventors: Dr Gotthard Csizi
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1965-09-25
Filing date: 1965-09-25
Publication date: 1969-12-18
Also published as: SE306522B; US3449234A; BE687285A

Description

BADISCHE ANILIN- & SODA-FABRIK AG

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Unser Zeichen: O.Z. 25 889 Ki/Wl Ludwigshafen am Rhein, 24.9.1965

Anode für eine diaphragmenlose Elektrolysezelle mit vertikaler Quecksilberkathode für die Zerlegung von Alkalichloriden nach .. ■ dem Amalgamverfahren

Es sind zwei Zellentypen für die elektrolytische Zersetzung von Alkalichloriden nach dem Amalgamverfahren, wobei als Kathode eine Quecksilberelektrode dient, bekanntgeworden, bei denen die Quecksilberkathode entweder horizontal oder vertikal angeordnet ist. Bei der Entwicklung dieser Elektrolysezellen hat man bisher das Hauptaugenmerk auf Zellen mit horizontal angeordneter Quecksilberkathode gerichtet. Dies liegt darin begründet, daß eine ebene Quecksilberfläche mit großen Abmessungen einfacher herzustellen ist, daß die Nachregulierung der aus Graphit hergestellten Anode leichter möglich ist und daß die Kreislaufführung des Quecksilbers bei diesem Zellentyp mit bequemeren Mitteln erzielbar ist. Demgegenüber besitzen die vertikalen Zellen zwar den Vorteil eines geringeren Plätzbedarfs, daneben aber einige weitere entscheidende Nachteile, die ihre Einführung in die Praxis bisher verhindert haben. Das Quecksilber läuft an der Kathode entlang mit zu hoher Geschwindigkeit ab, wobei ihm nicht genügend Zeit bleibt, sich während der Elektrolyse zu Alkaliamalgam der ge- \

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wünschten Konzentration umzusetzen. Ferner neigt das Quecksilber, dazu, statt in dünner Schicht an den Kathodenwandungen nach unten zu fließen, sich in Form von Tropfen von diesen ,abzulösen. Dieses in den Tropfen in depolarisierter Form vorliegende Quecksilber wird je,doch vom Chlor angegriffen, so daß die Quecksilberverluste beim Betrieb einer solchen Zelle außerordentlich hoch sind. Ferner steigt die Fallgeschwindigkeit der Quecksilbers mit zunehmender Höhe der Zelle stark an, so daß solche Zellen mit vertikalen'Elektroden nur bis zu einer bestimmten Höhe gebaut werden können, wodurch ein wesentlicher Teil des Vorteils einer solchen Zelle wieder verloren geht.

Es sind bereits Zellen mit Quecksilberkathoden bekanntgeworden, bei denen ein Teil dieser Nachteile vermieden wird. Bei diesen Zellen ist innerhalb des Zellengehäuses ein als Kathodenträger dienender plattenförmiger Körper aufrecht angeordnet. Die Flächen dieses Körpers, an denen man das Quecksilber abwärts fllessen läßt, sind mit einem Geflecht aus thermisch isolierendem Material versehen, das die Strömungsgeschwindigkeit des Quecksilbers herabsetzt und auch verhindert, da& sich Quecksilber in Form von Tröpfchen von der Wandung auf <lem Wege nach unten ablöst. Durch das Geflecht wird ferner die als Anode dienende zwischen Kathodenträger und Wandung des Zellengehäuses eingeschüttete stückige Anodenmasse von dem Ka-thqdenträger getrennt. Bei dieser Zelle müssen die während des Betriebes sich abnutzenden Graphitstucke durch Nachfüllen frischer GraphitstUcke immer wieder erneuert werden. Ein weiterer Nachteil dieser Zellen

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liegt darin begründet, daß das an den Graphitstücken entwickelte Chlor'ah den Stücken entlang nach oben steigt und dort zusammen mit'der verbrauchten Sole aus der Zelle entnommen wird. Durch das nach oben steigende Gas wird einerseits der freie Elektrolytquerschnitt verringert und andererseits der Stromdurchgang zwischen Kathode und Anode unterbrochen.

-Es 1st ferner bekannt, als Material für die Anoden bei horizontalen Elektrolysezellen anstelle des Graphits chlorbeständige und korrosionsfeste Metalle zu verwenden, z.B. Platin, Titan, ä Niob, Tantal, Zirkon und deren Legierungen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Anoden aus chlorbeständigen und korrosionsfesten Metallen bzw. Legierungen derselben für diaphragmenlose elektrolytische Zellen mit vertikal angeordneter Quecksilberkathode für die Zersetzung von Alkalichloriden nach dem Amalgamverfahren, die von diesen Nachteilen frei sind. Die erfindungsgemäßen Anoden bestehen aus einem feinmaschigen, zwischen Kathode und Zellenwandung angeordneten Netz, das parallel zu der Kathode verläuft, an dessen beiden Selten Über die gesamte Netzbreite sich erstreckende, parallel zueinander verlaufende' Leitbleche mit waagrechter Längsachse so über- . einander angeordnet sind, daß die Leitbleche mit ihrer einen Längskante das Netz berühren und je zwei einander gegenüberliegende Leitbleche eine durch das Netz unterbrochene Fläche bilden, die in Richtung von der der Kathode zugewandten Seite nach der Zellenwandung ansteigt. ·

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Netz und Leitbleche bestehen aus einem chlorbeständigen und korrosionsfesten Metall, insbesondere Titan. Das aus Titan bestehende Netz kann zur Erhöhung seiner Aktivität mit einem Überzug aus Edelmetall, z.B. Iridium oder insbesondere Fiatin oder seinen Legierungen mit anderen Edelmetallen, Überzogen sein. Das Netz soll vorteilhaft möglichst engmaschig sein und

kann beispielsweise 20 bis 50 Maschen/cm bei einer Drahtstärke von 0,2 bis 0,3 mm aufweisen.

" Die Leitbleche, die an beiden Seiten des Netzes angeordnet sind, können beispielsweise an der Zellenwandung befestigt sein. Um ein leichtes Auswechseln zu ermöglichen, sind sie aber zweckmäßig in in die zelle eingesetzten Rahmen angeordnet. Je ein Rahmen befindet sich auf jeder Seite des Netzes in einem solchen Abstand von diesem, daß die Leitbleche mit ihrer gesamten Längskante das Netz berühren und gegen ein entsprechendes Leitblech auf

der anderen .ieite des Netzes gedrückt werden und somit je zwei Leitbleche eine praktisch zusammenhängende Fläche bilden, durch k die das Netz hindurchgeführt ist. Die Breite eines Leitbleches beträgt etwa 0,5 cm. Die übereinander angeordneten Bleche weisen zweckmäßig einen Abstand von etwa 0,5 bis 1 cm auf. Gemäß einem weiteren Merkmal sind die Bleche so angeordnet, daß die durch zwei Bleche gebildete Fläche von der Kathode zur Zellenwandung schräg nach oben verläuft, wobei der Winkel von der Horizontalen etwa 30 bis 60° beträgt.

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Die Alkalichloridsole wird im unteren Teil einer mit den erfindungsgemäßen Anoden ausgestatteten zelle zwischen Kathode •und Netz eingeleitet und strömt nach oben« An dem anodisch geschalteten Netz wird Chlor entwickelt, das durch die nachströmende frische Sole zusammen mit der verbrauchten Sole durch das Netz gedrückt wird. Gas und Sole strömen zwischen Netz und Zellenwandung nach oben und werden am oberen Teil der Zelle abgezogen.

Bei den erfindungsgemäßen Anoden wird der freie Elektrdlytquerschnitt zwischenKathode und Anodean keiner Stelle durch gebildetes Gas verringert und hierdurch auch eine Unterbrechung des Ptromdurchganges zwischen den beiden Elektroden vermieden.

Eine mit den erfindungsgemäßen Anoden ausgerüstete Zelle ist in den Figuren 1 bis 3 schematisch veranschaulicht. In der Figur 1 ist ein Längsschnitt durch eirB solche Zelle dargestellt. Figur 2 stellt einen vergrößerten Ausschnitt eines Längsschnittes durch die Anode dar, während in Figur 3 ein Querschnitt durch die Anode wiedergegeben wird. In den Figuren werden gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet»

1 1st der Kathodenträger, der Z₀B. aus Eisen hergestellt sein kann, 2 das über seine der Anode, zugekehrte Fläche,abfließende Quecksilber, 3"ein Geflecht aus elektrisch isolierendem Material, z.B. Polyvinylchl.oridjj durch das die Geschwindigkeit des an der^Kathode herabfließenden Quecksilbersvermindert wird. Das

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Quecksilber wird am unteren Ende des Kathodenträgers in einer Rinne '4 gesammelt, aus der es mittels der Pumpe 5 einem Zersetzer 6 zugeführt wird, in dem das gebildete Amalgam mit Hilfe von Wasser unter Bildung von Natronlauge und'Wasserstoff zersetzt wird. Das bei 7 austretende Quecksilber wird der im oberen Teil der Zelle angeordneten, als Überlauf ausgebildeten Rinne,8 zugeführt und wird von dort auf den Kathodenträger verteilt. Mit 9 ist ein feinmaschiges Netz lus chlorbeständigem und korrosionsfestem Material bezeichnet, an dessen beiden Seiten einander berührende Leitbleche 10 angeordnet sind. Die Leitbleche sind an den beiden Rahmen 11 und 12 befestigt. An derZellenwaAdung sind mehrere übereinander und nebeneinander liegende Stege 14 angeordnet, an denen die Rahmen und das Netz z.B. mit Hilfe von Schrauben 15 befestigt sind. Gleichzeitig dienen die Stege 14 als Stromzuführung für die Anode. Die Salzsole wird dem unteren Teil der Zelle durch die zwischen Anode und Kathode angeordnete Öffnung 16 zugeführt und strömt von da nach oben. Das an der Anode entwickelte Chlor sowie die verbrauchte Sole werden durch die nachströmende frische Sole durch das Netz gedrückt, fließen in dem Raum zwischen Zellenwandung und Netz nach oben und werden durch die im oberen Teil der Zelle angeordnete öffnung 17 abgezogen.

Die Zelle kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß die Kathode in der Mitte der Zelle angeordnet ist und auf beiden Seiten der Kathode sich je eine Anode befindet.

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BAD ORIGfNAL

Claims

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Patentansprüche

.'Λ. [Anode aus einem chlorbeständigen und korrosionsfesten Metall' für eine diaphragmenlose Elektrolysezelle mit vertikaler Quecksilberkathode für die Zersetzung von Alkalichloriden nach dem Amalgamverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem feinmaschigen, zwischen Kathode und Zellenwandung angeordneten Netz besteht, das parallel zu der Kathode ^verläuft, an dessen beiden Seiten über die gesamte Netzbreite sich erstreckende parallel zueinander verlaufende Leitbleche mit waagrechter Längsachse so übereinander angeordnet sind, daß die Leitbleche mit ihrer einen Längskante das Netz berühren und je zwei einander gegenüberliegende Leitbleche eine durch das Netz unterbrochene Fläche bilden, die in Richtung von der der Kathode zugewandten Seite nach der Zellenwandung ansteigt.
2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz mit einem Überzug aus einem Edelmetall, insbesondere Fiatin oder dessen Legierungen mit anderen Edelmetallen, überzogen - ist.

BADISCHE ANILIN- & SODA-FABRIK AG

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