DE1567930B1

DE1567930B1 - ELECTROLYSIS CELL FOR CHLORAL CALCIUM ELECTROLYSIS ACCORDING TO THE DIAPHRAGMA METHOD

Info

Publication number: DE1567930B1
Application number: DE1966D0020246
Authority: DE
Inventors: Russel M Wiseman
Original assignee: Electrochemical Ind Corp
Current assignee: Electrochemical Ind Corp
Priority date: 1966-06-03
Filing date: 1966-06-03
Publication date: 1972-02-03

Description

Die Erfindung betrifft Elektrölysezellen, die mit hohen Stromstärken arbeiten, insbesondere eine verbesserte Diaphragmazelle für die Chloralkalielektrolyse von kompakter Bauart, die mit einer Stromaufnahme von 30 000 A und mehr arbeiten kann.The invention relates to Electrolysis cells with high currents work, in particular an improved diaphragm cell for chlor-alkali electrolysis of compact design that work with a current consumption of 30,000 A and more can.

Diaphragmazellen für die Chloralkalielektrolyse sind zur Herstellung von Ätznatron, Chlor und Wasserstoff durch Elektrolyse von Natriumchlorid- oder Kahumchloridlösungen weit verbreitet. So werden z. B. Natriumchloridlösungen kontinuierlich in die Zellen eingespeist, die mit durchlöcherten Metallkathoden und flüssigkeitsdurchlässigen Diaphragmen arbeiten, welche die Kathoden im wesentlichen bedecken und auf diese Weise ermöglichen, daß die Salzlösung, im folgenden Elektrolyt genannt, das Diaphragma durchdringen und aus dem Anodenraum in den Kathodenraum fließen kann, wobei in dem Kathodenraum Wasserstoff und Natronlauge und indem Anodenraum Chlor gebildet wird: Bei den Elektrolysezellen für die Chloralkalielektrolyse der oben beschriebenen Art, insbesondere bei der in der deutschen Patentschrift 1108 673 beschriebenen Zelle, der gegenüber die vorliegende Erfindung eine Verbesserung darstellt, wird aus wirtschaftlichen Gründen eine Erhöhung der Arbeitsstromstärke angestrebt. Diese Erhöhung der Arbeitsstromstärke hat aber Schwierigkeiten beim Betrieb der Zelle zur Folge, die in erster Linie durch ein entsprechend schnelles Ansteigen der Arbeitstemperatur der Zelle verursacht werden. Werden stärkereArbeitsströme verwendet; so verursacht die entsprechend hohe Temperatur unimittelbar eine schnelle Verschlechterung zahlreicher Zellenelemente, z. B. der Anodenplatten, was wiederum ein häufiges und kostspieliges Auswechseln der Zellenbauteile und auch eine spürbare Verringerung der Arbeitszeit der Zellen zur Folge hat.Diaphragm cells for chlor-alkali electrolysis are for production of caustic soda, chlorine and hydrogen by electrolysis of sodium chloride or Potassium chloride solutions widely used. So z. B. sodium chloride solutions continuously fed into cells with perforated metal cathodes and liquid-permeable Diaphragms work which essentially cover and onto the cathodes This way, the saline solution, hereinafter called the electrolyte, allows the diaphragm can penetrate and flow from the anode compartment into the cathode compartment, in which Cathode compartment hydrogen and caustic soda and in the anode compartment chlorine is formed: In the case of the electrolytic cells for the chlor-alkali electrolysis of those described above Type, especially in the case of the one described in German patent specification 1108 673 Cell which is an improvement over the present invention For economic reasons, an increase in the working current is sought. These However, increasing the working current has difficulties in operating the cell result, primarily through a correspondingly rapid increase in the working temperature of the cell. Are stronger labor streams used; so caused the correspondingly high temperature immediately a rapid deterioration of numerous Cell elements, e.g. B. the anode plates, which in turn is a frequent and costly one Replacing the cell components and also a noticeable reduction in working hours the cells.

Ein sehr schwerwiegender Nachteil der bisherigen Elektrolysezellen, wenn sie mit zunehmenden Stromstärken betrieben werden, ist der Stromverlust, der an bestimmten Stellen der Zelle auftritt, vor allem in der Nähe der Anodenauflagevorrichtung sowie zwischen den Anoden und dem umgebenden Kathodenteil. Dieser Stromverlust wird hauptsächlich durch drei Faktoren bedingt.A very serious disadvantage of the previous electrolysis cells, when operated at increasing amperages, the current loss is that occurs at certain points on the cell, especially near the anode pad as well as between the anodes and the surrounding cathode part. This loss of electricity will mainly due to three factors.

1: Durch die geringe elektrische Leitung zwischen den Anodenstützteilen, für die bisher wegen der Leitfähigkeit und Stützwirkung sehr große Mengen an weichem Bleimetall verwendet wurden; 2. durch die Unmöglichkeit, eine genaue lagemäßige Annäherung und Konform ation zwischen den Anodenplatten und entsprechenden Kathodenräumen zu erzielen oder beizubehalten, und 3. durch die inaktiven stromleitenden Bezirke der die Anode umgebenden Kathodenräume, die hauptsächlich durch die bisherige Bauart der Diaphragmazellen bedingt sind, bei welcher keine oder nur unregelmäßig verteilte runde Kathoden und Endglieder verwendet wurden.1: Due to the low electrical conduction between the anode support parts, for the so far very large amounts of soft because of the conductivity and supporting effect Lead metal were used; 2. by the impossibility of an exact positional Approach and conformity between the anode plates and corresponding cathode spaces to achieve or maintain, and 3. by the inactive electroconductive districts the cathode spaces surrounding the anode, mainly due to the previous design of the diaphragm cells are caused in which none or only irregularly distributed round cathodes and end links were used.

Ein weiterer Nachteil neben dem unerwünschten Elektrolytverlust, Stromverlust und schnellem Temperaturanstieg, verursacht durch die Betriebsbedingungen bei hohen Stromstärken, ist die Ansammlung von organischen Kitt und Füllmassen, die für die bisher üblichen Dichtungsteile verwendet wurden, sowie die Verschmutzung der Apparaturen durch diese Massen. Die üblichen Dichtungsteile, die sehr große Mengen Kitt- oder Füllmasse erfordern, sind notwendigerweise der oxydierenden- Wirkung des in dem Elektrolyten gelösten Chlors ausgesetzt. Dadurch bilden sich merkliche Mengen von organischen Abbauprodukten, die das Chlor verunreinigen, die Diaphragmaporen verstopfen und sich als Schlamm in unerwünschten Mengen am Zellenboden absetzen.Another disadvantage besides the undesirable loss of electrolyte is power loss and rapid temperature rise caused by the operating conditions at high Currents, is the accumulation of organic putty and fillers necessary for the Previously customary sealing parts were used, as well as the contamination of the equipment through these crowds. The usual sealing parts, the very large amounts of putty or Require filler, are necessarily the oxidizing effect of the in the Exposure to electrolytes in dissolved chlorine. This creates noticeable amounts of organic degradation products that contaminate the chlorine clog the diaphragm pores and settle as sludge in undesirable quantities on the cell floor.

Aufgabe der Erfindung ist nun eine Zellenkonstruktion, bei welcher die oben genannten Probleme, die sich aus dem Betrieb der Diaphragmazellen bei hoher Stromstärke ergeben, nicht oder kaum auftreten. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für eine mit einer Stromaufnahme von 30 000 A oder mehr arbeitenden Diaphragmazelle für die Halogenalkälielektrolyse durch eine verbesserte Anodenstützvorrichtung mit stromleitendem Stützgitter, eine verbesserte Konstruktion der Kathoden und der Endglieder sowie durch ein verbessertes Dichtungsteil gelöst. Die verbesserte Konstruktion der Kathoden ermöglicht eine maximale und gleichmäßige Stromdichte und gestattet, Streuströme sowie Stromverluste zu vermeiden. Das verbesserte Dichtungsteil ermöglicht den Betrieb der Zelle ohne oder mit nur geringer Ansammlung von verschmutzenden Kitt- oder Dichtungsmassen und verhindert so gleichzeitig das Auftreten gefährlicher, korrosionsbedingter Leckschäden der Zelle.The object of the invention is now a cell construction in which the above problems arising from the operation of the diaphragm cells at high Result in current strength, not or hardly occur. The object is according to the invention for a diaphragm cell operating with a current consumption of 30,000 A or more for the halogen alkali electrolysis with an improved anode support device conductive support grid, improved cathode and end member construction as solved by an improved sealing part. The improved The construction of the cathodes enables a maximum and uniform current density and allows to avoid stray currents and current losses. The improved sealing part enables the cell to operate with little or no accumulation of pollutants Putty or sealing compounds and at the same time prevents the occurrence of dangerous, Corrosion-related leak damage to the cell.

Die Erfindung betrifft daher eine Elektrolysezelle für die Chloralkalielektrolyse nach dem Diaphragmaverfahren, bestehend aus einem Basisteil, einem Zellendeckel, einem auf dem Basisteil montierten Mittelteil mit elektrisch leitenden Außenwänden und Innenwänden, die miteinander und mit dem Basisteil eine flüssigkeitsenthaltende periphere Kammer bilden und wobei die Innenwände mit dem Basisteil einen flüssigkeitsenthaltenden Innenraum bilden, einer Vielzahl von Anoden, die mit dem Basisteil verbunden und vertikal im Innenraum angeordnet sind, und einerVielzahl von mit einer flüssigkeitsdurchlässigen Diaphragmamasse bedeckten, rohrförmigen, porösen, elektrisch leitenden Kathoden und Halbkathoden, die zwischen den Anoden horizontal in dem Innenraum angebracht sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß in dem Basisteil ein elektrisch leitendes, geripptes Stützgitter aus einem Stück eingelassen ist, das die Vielzahl der vertikal, gleichmäßig zwischen benachbarten Kathoden angeordneten Anoden trägt, daß die horizontal angeordneten Kathoden und Halbkathoden elektrisch leitend mit mit Diaphragmamasse bedeckten, flachen, vertikal angeordneten, getrennt montierten, elektrisch leitenden Endgliedern verbunden sind, und mit diesen die Anoden vollständig umgeben und so getrennte Katholytkammern und Anolytkammern ausbilden.The invention therefore relates to an electrolysis cell for chlor-alkali electrolysis according to the diaphragm process, consisting of a base part, a cell cover, a middle part mounted on the base part with electrically conductive outer walls and inner walls, which with each other and with the base part a liquid-containing Form peripheral chamber and wherein the inner walls with the base part a liquid-containing Form the interior, a plurality of anodes, which are connected to the base part and are arranged vertically in the interior, and a plurality of with a liquid-permeable Diaphragm mass covered, tubular, porous, electrically conductive cathodes and half-cathodes mounted horizontally between the anodes in the interior space are, and is characterized in that in the base part an electrically conductive, ribbed support grid is recessed from one piece, which the multitude of vertically, evenly spaced between adjacent cathodes anodes that contributes horizontally arranged cathodes and half-cathodes electrically conductive with with diaphragm mass covered, flat, vertically arranged, separately mounted, electrically conductive End links are connected, and with these the anodes completely surround and so Form separate catholyte chambers and anolyte chambers.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildungsform sind die vertikal angeordneten Anoden und das elektrisch leitende Stützgitter aus einem Stück mechanisch durch Ineinandergreifen verbunden.According to an advantageous embodiment, the vertically arranged Anodes and the electrically conductive support grid from one piece mechanically Interlocking connected.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildungsform sieht vor, daß die vertikal angeordneten Anoden mit dem Stützgitter zusätzlich durch relativ geringe Mengen Blei verbinden sind.Another advantageous embodiment provides that the vertical arranged anodes with the support grid additionally by relatively small amounts Lead connect are.

Eine dritte vorteilhafte Ausbildungsform besteht darin, daß zwischen dem Zellendeckel und den elektrisch leitenden Seitenwänden sowie zwischen diesen und dem Basisteil halogenbeständige, flüssigkeitsundurchlässige, flexible Dichtungen angeordnet sind, die entlang ihrer tragenden Flächen eine Vielzahl von linearen Kerben aufweisen.A third advantageous embodiment is that between the cell cover and the electrically conductive side walls and between them and the base part halogen-resistant, liquid-impermeable, flexible seals are arranged along their supporting surfaces a plurality of linear Have notches.

Die erfindungsgemäße Elektrolysezelle und ihre vorteilhaften Ausbildungsformen werden an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt F i g. 1 einen zum Teil abgedeckten Längsschnitt mit der Anordnung der Anoden und Kathoden sowie der bevorzugten Verbindung der Anoden mit dem geriffelten oder gerippten Stützgitter, das in den Sockel eingepa.ßt ist, sowie mit Vorrichtungen zum Eintragen des Elektrolyten bzw. Austragen der Elektrolyseprodukte, F i g. 2 eine Draufsicht auf den Sockel mit Stützgitter; die das erfindungsgemäße elektrisch leitende, gerippte, trogförmige Stützgitter für die Anoden zeigt, F i g. 3 einen Querschnitt durch das Stützgitter entlang der Linie 3-3 in F i g. 2, F i g. 4 einen seitlichen Aufriß eines Teiles der Vorrichtung von F i g. 2 entlang der Linie 4-4 mit den in jedem Kanal angeordneten Querteilen zur Führung und Halterung der Anodenapparatur, F i g. 5 einen vergrößerten Ausschnitt aus F i g. 1, F i g. 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Dichtungsteils, F i g. 7 einen bergrößerten Teilquerschnitt entlang der Linie 7-7 in F i g. 5 mit den erfindungsgemäßen neuen Endgliedern des Kathodenraumes mit flach oder kastenförmig ausgebildetem Ende, F i g. 8 einen vergrößerten Teilquerschnitt entlang der Linie 8-8 in F i g. 5, mit einem Manometeranschluß zur Bestimmung des Flüssigkeitsstandes des Anolyten im Anodenraum (Manometer ist nicht gezeigt).The electrolytic cell according to the invention and its advantageous embodiments are explained in more detail with reference to the drawing. In this FIG. 1 one to the Partly covered longitudinal section with the arrangement of the anodes and cathodes as well as the preferred connection of the anodes with the corrugated or ribbed support grid, which is fitted into the base, as well as with devices for introducing the electrolyte or discharge of the electrolysis products, FIG. 2 is a plan view of the base with support grid; the electrically conductive, ribbed, trough-shaped according to the invention Support grids for the anodes are shown in FIG. 3 shows a cross section through the support grid along line 3-3 in FIG. 2, fig. 4 is a side elevation of a part the device of FIG. 2 along line 4-4 with those located in each channel Cross parts for guiding and holding the anode apparatus, F i g. 5 an enlarged Excerpt from FIG. 1, Fig. 6 is an enlarged cross-sectional view of the invention Sealing part, F i g. 7 is an enlarged partial cross-section along the line 7-7 in Fig. 5 with the new end members according to the invention of the cathode compartment with flat or box-shaped end, FIG. 8 shows an enlarged partial cross section along line 8-8 in FIG. 5, with a pressure gauge connection for determining the Liquid level of the anolyte in the anode compartment (pressure gauge is not shown).

Die in F i g. 1 gezeigte erfindungsgemäße Zelle setzt sich zusammen aus dem Zellendeckel 4, in dem das Gas gesammelt und gekühlt wird, einem Basisteil 6 mit Stützvorrichtung für die Anoden und Vorrichtungen zum Ausrichten sowie dem Mittelteil 8, der die Kathoden enthält.The in F i g. The cell according to the invention shown in 1 is composed of the cell cover 4, in which the gas is collected and cooled, a base part 6 with a support device for the anodes and devices for alignment, and the middle part 8, which contains the cathodes.

Der Zellendeckel 4, der den Sammel- und Kühlraum für das Chlorgas umschließt, besteht aus einem halogenbeständigen, nichtleitenden Material, z. B. aus Beton oder aus durch einen Gummiüberzug geschütztem Stahl. Im allgemeinen wird Beton bevorzugt, der in der Regel aus Materialien besteht, die in Spalte 4 der USA.-Patentschrift 2 987 463 beschrieben sind. Der Zellendeckel 4 enthält einen Abgasstutzen 10 für das ausströmende Halogen. In der Mitte des Deckels ist die mit der Dichtung 4 versehene Zuleitung 12 für den Elektrolyten eingelassen, der unmittelbar auf den Zellenboden geleitet und dort durch die Fallwucht dispergiert wird. Die Dichtung 14 verhindert einen unerwünschten Gasaustritt an der Zuleitung 12 und kann aus beliebigem, chemisch inertem, gasundurchlässigem Material, z. B. aus Gummi, bestehen. An den Ecken des Deckels 4 sind gut eingelassene Ösen 16 zum Abheben vorgesehen. Die Verbindung zwischen dem Deckel 4 und dem Mittelteil 8, der die Kathoden enthält, wird durch die Verschlüsse 18 in üblicher Ausführung mit Stück und Gegenstück hergestellt.The cell cover 4, which encloses the collection and cooling space for the chlorine gas, consists of a halogen-resistant, non-conductive material, e.g. B. made of concrete or steel protected by a rubber coating. Concrete is generally preferred, typically made from materials described in column 4 of U.S. Patent 2,987,463. The cell cover 4 contains an exhaust pipe 10 for the outflowing halogen. In the middle of the cover, the feed line 12, provided with the seal 4, is let in for the electrolyte, which is passed directly to the cell bottom and is dispersed there by the falling force. The seal 14 prevents undesired gas leakage on the supply line 12 and can be made of any chemically inert, gas-impermeable material, e.g. B. made of rubber. At the corners of the cover 4 , well-embedded eyelets 16 are provided for lifting off. The connection between the cover 4 and the central part 8, which contains the cathodes, is established by the closures 18 in the usual design with a piece and a counterpart.

Die seitlichen Außenwände 20 und Innenwände 22 des Mittelteils 8 (am deutlichsten wiedergegeben in F i g. 5) bilden miteinander eine periphere Kammer 24, in der das in den Kathodenrohren 26 und den Halbkathoden 28 gebildete Kathodengas (im vorliegenden Falle Wasserstoff) gesammelt wird. Die Außenwände 20 bestehen aus einem elektrisch leitenden Material, um die Stromzufuhr durch die leitenden Innenwände 22 zu den Kathodenrohren 26 und den Halbkathoden 28 von einer außen um den Mittelteil 8 laufenden Zuleitungsschiene 30 zu erleichtern, die so ausgeführt ist, daß sie an beliebige, gebräuchliche Stromquellen angeschlossen werden kann. Eine Isolierschicht 60 aus Beton oder einem anderen Isoliermaterial trennt die leitenden Innenwände 22 von dem Elektrolyten.The lateral outer walls 20 and inner walls 22 of the central part 8 (on most clearly shown in FIG. 5) together form a peripheral chamber 24, in which the cathode gas formed in the cathode tubes 26 and the half-cathodes 28 (in the present case hydrogen) is collected. The outer walls 20 consist of an electrically conductive material to provide power through the conductive inner walls 22 to the cathode tubes 26 and the half-cathodes 28 from an outside around the central part 8 to facilitate running supply rail 30, which is designed so that it can be connected to any common power source. An insulating layer 60 made of concrete or other insulating material separates the conductive inner walls 22 of the electrolyte.

Die Seitenwände 20 und 22 sind aus Metallblech, vorzugsweise aus Stahlblech hergestellt, da dieses, wie weiter unten beschrieben wird, leicht mit Öffnungen versehen werden kann. Die Wände sind verschweißt und dadurch gut leitend mit den Kathodenrohren 26 und den Halbkathoden 28 verbunden. Eine geeignet angeordnete Vielzahl von elektrisch leitenden Stützstreifen 58 aus Metall (F i g. 7) stützt und stabilisiert den Kathodenrohrsatz. Die Stützstreifen können auf die Rohre aufgeschweißt sein, um eine gute elektrisch leitende Verbindung zu sichern. Die Kathodenrohre 26 und die Halbkathoden 28 werden an ihren beiden Enden leitend mit den elektrisch leitenden Seitenwänden 20 verbunden, z. B. durch Verschweißen, wenn sowohl die Kathodenrohre als auch die Seitenwände aus Stahl bestehen. In diesem Falle kann den Kathodenrohren von beiden Seiten Strom zugeführt werden, indem die Seitenwände 20 über die Zuleitungsschiene 30 mit einer Stromquelle verbunden werden.The side walls 20 and 22 are made of sheet metal, preferably sheet steel produced, as this, as will be described below, lightly with openings can be provided. The walls are welded and therefore have good conductivity with the Cathode tubes 26 and the half cathodes 28 connected. A suitably arranged plurality supported and stabilized by electrically conductive support strips 58 made of metal (FIG. 7) the cathode tube set. The support strips can be welded onto the pipes, to ensure a good electrically conductive connection. The cathode tubes 26 and the half-cathodes 28 are conductive with the electrically conductive ones at their two ends Side walls 20 connected, e.g. B. by welding if both the cathode tubes as well as the side walls made of steel exist. In this case it can The cathode tubes are supplied with power from both sides by the side walls 20 can be connected to a power source via the supply rail 30.

Über die Abgabeleitung 32 wird der in der peripheren Kammer 24 anwesende Wasserstoff abgezogen und über die Abgabeleitung 34 die Katholytlauge, d. h. das Alkalihydroxid ausgetragen.The discharge line 32 is present in the peripheral chamber 24 Hydrogen is withdrawn and the catholyte liquor, d. H. the Alkali hydroxide discharged.

Mit Hilfe der feststehenden Teile 36 und 36' wird der Mittelteil 8 auf dem Basisteil 6 der erfindungsgemäßen Zelle ausgerichtet.With the aid of the stationary parts 36 and 36 ', the central part 8 aligned on the base part 6 of the cell according to the invention.

F i g. 5 (der Deutlichkeit halber übertrieben groll gezeichnet), gibt einige wesentliche Merkmale der erfindungsgemäßen Zellen wieder. Jede Anode 42 ist aus verschiedenen Abschnitten zusammengesetzt und in eine Vertiefung des Stützgitters 40 eingelassen, das seinerseits abnehmbar mit dem oben offenen Sockel 38 verbunden ist. Das gerippte Stützgitter wird aus elektrisch leitendem Kupfer hergestellt und in einem Stück gegossen, wodurch einebessereLeitfähigkeitundStromverteilung erreicht wird und die teuren und relativ unwirksamen Ankerbolzen vollständig überflüssig werden, die bisher als Verbindungsteil zu einer positiven Stromquelle mit dem Gitter verbunden waren. Die Anöden 42 werden miteinander durch Blei als leitendem Bindemittel 48 verbunden und in richtigem Abstand gehalten. Die Anoden 42 sind kein Merkmal der Erfindung. Sie können aus beliebig gut elektrisch leitendem Material, z. B. aus Graphit, Magnetit oder mit Mägnetit überzogenem Material bestehen. Das gerippte Stützgitter 40 besteht im allgemeinere aus Elektrolytkupfer, das für gewöhnlich einen spezifischen Widerstand von etwa 1,724 - 10-s0/cm3 hat.F i g. 5 (exaggeratedly drawn for the sake of clarity) shows some essential features of the cells according to the invention. Each anode 42 is composed of different sections and embedded in a recess of the support grid 40 , which in turn is detachably connected to the base 38, which is open at the top. The finned support grid is fabricated from electrically conductive copper and cast in one piece, providing better conductivity and power distribution, and completely eliminating the need for expensive and relatively ineffective anchor bolts that were previously connected to the grid as a connector to a positive power source. The anodes 42 are bonded together with lead as the conductive binder 48 and are properly spaced. The anodes 42 are not a feature of the invention. You can make any good electrically conductive material such. B. made of graphite, magnetite or magnetite-coated material. The finned support grid 40 is more generally made of electrolytic copper, which typically has a resistivity of about 1.724-10 s0 / cm3.

Der oben offene Sockel 38 aus Stahl kann aus beliebigem Baustahl, z. B. aus Winkeleisen oder T-Träger bestehen. Gegebenenfalls können auch die gebräuchlichen, gegossenen Haltevorrichtungen, z. B: die in der deutschen Patentschrift 1108 673 beschriebene Haltevorrichtung für das Stützgitter verwendet werden. Auf dem Sockel liegt die Grundplatte 44 auf, die z. B. aus Beton gegossen sein kann. Die feststehenden Teile 36 und 36' bestehen vorzugsweise aus geschweißten Stahlplatten verschiedener Dicke mit jeweils genau abgemessenen Öffnungen, um den Mittelteil 8 gegenüber dem Basisteil 6 auszurichten. Die geriffelten Dichtungsteile 46 können aus Kautschuk, mit Kunststoff überzogenem Silikonkautschuk oder beliebig anderem, gut federndem Material bestehen, das vorzugsweise von dem Elektrolyten oder dem gelösten Restchlor nicht angegriffen wird.The open top base 38 made of steel can be made of any structural steel, for. B. consist of angle iron or T-beam. If necessary, the customary, cast holding devices, e.g. B: the holding device described in German patent specification 1108 673 can be used for the support grid. The base plate 44 rests on the base, which z. B. can be poured from concrete. The stationary parts 36 and 36 'preferably consist of welded steel plates of various thicknesses, each with precisely measured openings in order to align the central part 8 with respect to the base part 6. The corrugated sealing parts 46 can consist of rubber, plastic-coated silicone rubber or any other highly resilient material that is preferably not attacked by the electrolyte or the dissolved residual chlorine.

Verschiedene Ansichten des erfindungsgemäßen Stützgitters 40 für die Anoden sind in F i g. 2 bis 4 wiedergegeben, und zwar die Vertiefungen 50 für die Anoden, die Lücken. 52 durch die zwischen dem Stützgitter und dem Sockel aus Baustahl kalte Luft frei um den Basisteil der Anoden 42 (in F i g. 3 nicht wiedergegeben) zirkulieren kann, sowie die Querteile 56 des Stützgitters, durch die jede der drei zusammengefaßten Anoden gehalten und gegenüber den anderen ausgerichtet wird.Different views of the support grid 40 according to the invention for the Anodes are shown in FIG. 2 to 4 reproduced, namely the wells 50 for the Anodes, the gaps. 52 by the between the support grid and the base made of structural steel cold air free around the base part of the anodes 42 (not shown in Fig. 3) can circulate, as well as the cross members 56 of the support grid through which each of the three combined anodes is held and aligned with respect to the other.

Die Querteile 56 stellen außerdem eine feste, elektrische Verbindung mit den Anoden. her, wodurch eine gute Leitfähigkeit gesichert und die Ohmschen (12-R)-Verluste auf ein Minimum verringert werden: Das Stützgitter ist über Anschlußstücke 54 an den Anoden mit einer Stromquelle verbunden.The cross members 56 also provide a solid electrical connection with the anodes. which ensures good conductivity and the ohmic (12-R) losses are reduced to a minimum: The support grid is via connecting pieces 54 connected to a power source at the anodes.

F 1 g. 6 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Bauteil, nämlich die Dichtungen 46, die eine Vielzahl von parallelen Kerben 62 aufweisen. Diese Kerben sind ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung. Die Dichtungen 46 sind zwischen dem Zellendeckel 4 und dem Mittelteil 8 sowie zwischen dem Mittelteil 8 und dem Basisteil 6 angeordnet und verbinden die Bauteile durch starke Saugwirkung, wenn das Gewicht des Zellendeckels 4 und des Mittelteils 8 auf ihnen liegt. Auf diese Weise wird jedes Leckwerden durch Korrosion und Verlust des Elektrolyten vermieden. F 1 g. 6 shows a further component according to the invention, namely the seals 46, which have a plurality of parallel notches 62. These notches are another essential feature of the invention. The seals 46 are arranged between the cell cover 4 and the middle part 8 and between the middle part 8 and the base part 6 and connect the components by strong suction when the weight of the cell cover 4 and the middle part 8 is on them. In this way any leakage due to corrosion and loss of the electrolyte is avoided.

Die Form und die Stützvorrichtung für die Kathodenrohre 46 wird am besten in F i g. 7 wiedergegeben. Die Rohre erstrecken sich von Innenwand zu Innenwand des kathodentragenden Mittelteils der Zelle. Da die Ausbildung an beiden Enden gleich ist, wird nur ein Ende gezeigt. Der Katholyt und das Kathodengas treten aus den Kathodenrohren durch die Schlitze 66 und 68 in die periphere Kammer 24 aus und werden aus dieser durch die Leitungen 32 und 34 aus der Zelle abgezogen, wie bereits beschrieben. Die Kathodenrohre können aus perforierten Metallblechen bestehen, die zu Rohren geformt und entlang der Naht miteinander verschweißt sind. Sie können auch aus starkdrahtigem Gewebe oder Tuch bestehen. Diese Ausführung wird bevorzugt und im Bilde gezeigt. Die Verbindung mit den inneren Seitenwänden 22 ermöglicht einen leichten Zugang zu dem Kathodeneinbau, der von der übrigen Zelle abgelöst und zur Säuberung oder Reparatur herausgenommen werden kann.The shape and support for the cathode tubes 46 is on best in fig. 7 reproduced. The tubes extend from inner wall to inner wall of the cathode-bearing middle part of the cell. Because the training is the same at both ends only one ending is shown. The catholyte and the cathode gas emerge from the Cathode tubes through slots 66 and 68 into peripheral chamber 24 and are withdrawn from this through lines 32 and 34 from the cell, as already described. The cathode tubes can consist of perforated metal sheets that become tubes are shaped and welded together along the seam. You can also use strong wired material Consist of fabric or cloth. This version is preferred and shown in the picture. The connection to the inner side walls 22 allows easy access for the cathode installation, which is detached from the rest of the cell and for cleaning or Repair can be taken out.

Das flüssigkeitsdurchlässige Diaphragma 72 trennt die Kathode vollständig von den Anoden und besteht aus halogenbeständigem Material, z. B. feinteiligem Asbest, wie er .in gebräuchlichen Diaphragmazellen verwendet wird und in situ auf die Außenflächen der Drahtnetzkathoden abgelagert werden kann. Natürlich können ebensogut andere übliche Materialien für das Diaphragma verwendet werden. Die Kathodenrohre sind in der Zelle horizontal angeordnet, in genügendem Abstand zu der Grundplatte 44 aus Beton, damit der Elektrolyt darunter gut zirkulieren kann. Die Endglieder 74, deren Ausbildung ein wesentliches Merkmal der Erfindung darstellt, sind mit dem Diaphragmamaterial bedeckt und vervollständigen dadurch den seitlichen Einschluß derAnoden mitKathodenmaterial, so daß Anodenräume 76 gebildet werden, Die Kathodenrohre werden vorzugsweise aus starkdrahtigem Gewebe hergestellt und so ausgebildet, daß sie mit den inneren Seitenwänden 22 gut elektrisch leitend verbunden sind, beispielsweise durch Punktschweißen. Vollständig aufgewickelt sind die Kathodenrohre etwa 19,05 bis 28,58 mm dick.The liquid permeable diaphragm 72 completely separates the cathode from the anodes and consists of halogen-resistant material, e.g. B. fine-grained asbestos, as it is used in common diaphragm cells and in situ on the outer surfaces the wire mesh cathode can be deposited. Of course, others can as well common materials can be used for the diaphragm. The cathode tubes are arranged horizontally in the cell, at a sufficient distance from the base plate 44 made of concrete so that the electrolyte can circulate well underneath. The end links 74, whose training is an essential feature of the invention, are with the Diaphragm material covers and thereby completes the lateral containment the anodes with cathode material, so that anode spaces 76 are formed, the cathode tubes are preferably made of strong wire fabric and designed so that they are connected to the inner side walls 22 with good electrical conductivity, for example by spot welding. The cathode tubes are about 19.05 fully wound up up to 28.58 mm thick.

Die flachen oder kastenförmigen Endglieder 74 werden getrennt montiert und sind so ausgebildet, daß sie zwischen den entsprechenden Kathodenrohren entweder mechanisch durch Eingreifen oder durch Schweißen befestigtwerden. Selbstverständlich wird das Punktschweißen der Endglieder bevorzugt, um eine optimale Leitfähigkeit und Lage zu erzielen. Um zusätzlich ein gutes Einpassen und eine leitende Verbindung zwischen den Kathodenrohren und den leitender< Seitenwänden zu sichern, werden die Endglieder vorzugsweise zunächst außerhalb der Zelle V-förmig oder in anderer Weise zweiflächig gebogen, mit einem geringeren Abstand der Seiten voneinander (etwa 5 cm), als nach dem endgültigen Einbau in der Zelle. Beim Einbau wird das Endglied dann zu einem flachen Kasten verzogen. Dies ermöglicht eine ausgezeichnete Montage und einen genaues Einpassen zwischen den Anodenplatten. Die elektrische Verbindung mit anderen in Reihe geschalteten Elektrolysezellen kann gemäß F i g. 1 und 2 hergestellt werden.The flat or box-shaped end members 74 are assembled separately and are designed to be positioned between the respective cathode tubes either mechanically fixed by engagement or by welding. Of course Spot welding of the end links is preferred for optimum conductivity and location to achieve. In addition, a good fit and a conductive connection between the cathode tubes and the conductive <sidewalls the end links preferably initially outside the cell V-shaped or in another Curved in two planes, with a smaller distance between the sides (approx 5 cm) than after the final installation in the cell. When installing the end link then warped into a flat box. This enables excellent assembly and a snug fit between the anode plates. The electric Connection to other electrolysis cells connected in series can be carried out according to FIG. 1 and 2 are produced.

Die Anschlußstücke 54 an den Anoden werden mit einer nicht gezeigten Schiene 30 verbunden und an der entsprechenden benachbarten Zelle in die ausgesparten Anschlußgegenstücke 31 an den Kathoden eingehängt. Durch diese Aussparung wird die Länge der elektrischen Schienenverbindung verringert und Raum für die Elektrolysezellen gewonnen, ohne den Betrieb der einzelnen Zelle zu beeinträchtigen.The connectors 54 on the anodes are connected to a not shown Rail 30 connected and recessed on the corresponding adjacent cell Connection counterparts 31 hung on the cathodes. This recess is the Reduced length of the electrical rail connection and space for the electrolytic cells gained without affecting the operation of the individual cell.

Wie aus der vorstehenden, eingehenden Beschreibung leicht einzusehen, stellen die erfindungsgemäßen Ausführungen von Diaphragmazellen einen wesentlichen Fortschritt beim Bau von Elektrolysezellen dar.As can easily be seen from the detailed description above, represent the embodiments of diaphragm cells according to the invention an essential one Progress in the construction of electrolytic cells.

Insbesondere halten die erfindungsgemäßen, gekerbten Dichtungen nicht nur den erhöhten Temperaturen in den mit hohen Stromstärken betriebenen Elektrolysezellen stand, ihre Ausführung verhindert auch jegliches Leckwerden der Zelle, ohne daß die üblichen kostspieligen und die Zelle verschmutzenden Dichtungsmassen verwendet werden müssen. Außerdem stellen die Kerben oder Taschen der Dichtungen einen »verschlungenen Weg« zwischen dem Zelleninneren und dem Zellenäußeren dar und sind somit ein weiterer Schutz gegen das Leckwerden. Wird aber doch zusätzlich Dichtungsmasse als weitere Sicherung gegen das Leckwerden der Zelle verwendet, so wirken die Kerben im Dichtungskörper wie Behälter für die Dichtungsmasse, in der diese vor der oxydierenden Wirkung der Lauge geschützt ist. Die Dichtungsmasse kann infolgedessen, falls sie doch angegriffen wird, die Apparatur der Zelle nicht kontinuierlich verschmutzen, so daß die häufigen und kostspieligen Ausschaltzeiten vermieden werden.In particular, the notched seals according to the invention do not hold up only the increased temperatures in the electrolysis cells operated with high currents stood, their execution also prevents any leakage of the cell without the usual expensive and cell fouling sealants are used Need to become. In addition, the notches or pockets of the seals create an intertwined Path "between the inside of the cell and the outside of the cell and are thus another Protection against leakage. But it is also used as additional sealant If the cell is used to prevent leakage, the notches in the seal body act like container for the sealant, in which it is protected from the oxidizing effect of the Lye is protected. As a result, the sealant can if it is attacked will not continuously pollute the apparatus of the cell, so that the frequent and costly switch-off times can be avoided.

Durch die Verwendung des oben beschriebenen, gerippten Stützgitters wird eine merkliche Zeitersparnis und Verbesserung des Zellenbetriebs erreicht. Bei den bisher üblichen Ausführungen von Elektrolysezellen mit Gitterkonstruktion werden beträchtliche, kostspielige Mengen von stromraubendem, weichem, niedrigschmelzendem, leitendem Blei als Bindemittel zwischen dem hochleitenden Kupferstützgitter und den Anodenteilen verwendet. Außerdem müssen hier beim Zusammenbau der Zelle in jeder Reihe die Anoden einzeln miteinander verbunden und in das Metall eingesetzt werden, um die richtige Arbeitsweise der Zelle zu garantieren. Diese sehr kostspielige und zeitraubende Maßnahme muß jedesmal wiederholt werden, wenn die einzelnen Anoden ersetzt werden, was bei Elektrolysezellen, die mit hohen Stromstärken arbeiten, sehr viel häufiger der Fall ist als bei Zellen, die mit niedrigen Stromstärken arbeiten. Das erfindungsgemäße Stützgitter hingegen ist mit stützenden und elektrisch leitenden Vertiefungen versehen, und die Anodenplatten können schnell in den gesamten, vom Stützgitter gebildeten Trog eingestellt werden, wobei sie entweder in das Stützgitter eingreifen oder einen geringen Spielraum frei lassen, wenn zusätzlich Blei verwendet wird. In beiden Fällen wird eine schnelle und fehlerfreie Ausrichtung zwischen den Außenflächen der Anoden und der Kathoden bewirkt. Wird vorzugsweise weiches Blei als Bindemittel verwendet, so ermöglicht die erfindungsgemäße Ausführungsform, daß das gesamte Stützgitter gleichzeitig ausgegossen wird - ein weiterer Umstand, der eine erhebliche Einsparung an Allgemeinkosten und benötigten Mengen Blei bedeutet. So wird z. B. in der erfindungsgemäßen Ausführung nur etwa ein Viertel der Menge an Blei benötigt, die für Stützgitter bekannter Bauart gebraucht wird.By using the ribbed support grid described above a noticeable time saving and improvement in cell operation is achieved. In the previously common designs of electrolysis cells with a grid structure considerable, costly quantities of electricity-consuming, soft, low-melting, conductive lead as a binder between the highly conductive copper support grid and the anode parts used. Also, when assembling the cell in each Row the anodes are individually connected to each other and inserted into the metal, to guarantee the correct functioning of the cell. This very costly and time-consuming measure must be repeated every time the individual anodes replaced, which is the case with electrolysis cells that work with high currents is much more common than with cells that operate with low currents. The support grid according to the invention, however, is with supporting and electrically conductive Wells provided, and the anode plates can quickly be in the entire, dated Support grid formed trough can be adjusted, either in the support grid intervene or leave a small margin free if lead is also used will. In both cases, a quick and error-free alignment between the Causes outer surfaces of the anodes and the cathodes. Preferably soft lead Used as a binder, the embodiment of the invention enables the entire support grid is poured out at the same time - another fact that means a considerable saving in general costs and the quantities of lead required. So z. B. in the embodiment according to the invention only about a quarter of the amount of lead is required, which is used for supporting grids of known types.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Kathodenendglieder hat auch eine weitgehende Verbesserung der Gesamtleistung der Elektrolysezelle zur Folge. Es werden nicht nur Streuströme eliminiert und zusätzlich aktive, produzierende Flächen an den einzelnen Anoden und Kathoden erhalten, sondern auch die hohe Stromkonzentration an einzelnen Stellen vermindert, die zur Abnutzung der Anoden beiträgt. Wenn in den bisher gebräuchlichen Elektrolysezellen überhaupt Endglieder verwendet werden, so in der Form einer halbrunden Verlängerung der Kathodenrohre, wodurch die Abstände zwischen der Anode und der Kathode schwanken können und infolgedessen Ströme wechselnder Intensität auf den aktiven Oberflächen der Anoden- und Kathodenteile auftreten. Eine ungleichmässige Stromverteilung mit insbesondere hoher Konzentration an bestimmten Stellen trägt wesentlich zur Abnutzung und zum schließlichen Ausfall der Anoden bei, ungeachtet der unwirksamen Stromdichten auf den Außenflächen der Anoden und Kathoden. Das erfindungsgemäße Endglied in Form eines flachen Kastens ermöglicht hingegen eine gleichmäßige Stromverteilung über praktisch die gesamte Außenfläche der Anoden, wodurch die wirksame Stromdichte merklich verbessert und die Zellenbestandteile gleichmäßig abgenutzt werden und außerdem ein gut abgedichteter Raum für die Diaphragmateile entsteht.The inventive design of the cathode end members also has one extensive improvement in the overall performance of the electrolytic cell result. It will not only eliminates stray currents and also activates active, producing areas the individual anodes and cathodes, but also the high current concentration reduced in individual places, which contributes to the wear of the anodes. If in end links are used at all in the electrolysis cells commonly used up to now, so in the form of a semicircular extension of the cathode tubes, reducing the spacing between the anode and the cathode can fluctuate and, as a result, currents alternate Intensity occur on the active surfaces of the anode and cathode parts. An uneven current distribution with a particularly high concentration of certain Spots contributes significantly to the wear and tear and eventual failure of the anodes at, regardless of the ineffective current densities on the outer surfaces of the anodes and Cathodes. The end link according to the invention in the form of a flat box allows on the other hand, a uniform current distribution over practically the entire outer surface the anodes, which noticeably improves the effective current density and the cell components be worn evenly and also a well-sealed space for the diaphragm parts arises.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Zelle wird eine Alkalimetallchloridlösung, z. B. eine Natriumchloridlösung gewünschter Konzentration durch die Zuleitung 12 im Zellendeckel 4 eingespeist. Der Flüssigkeitsspiegel des Elektrolyten wird so eingestellt, daß die Anoden vollständig bedeckt werden und der Elektrolyt vorzugsweise mehr als 2,54 cm (1 roch), insbesondere etwa 2,54 bis 10,16 cm (1 bis 4 inch) über den Anoden steht.When operating the cell according to the invention, an alkali metal chloride solution, z. B. a sodium chloride solution of the desired concentration through the supply line 12 fed into the cell cover 4. The liquid level of the electrolyte will be like this adjusted so that the anodes are completely covered and the electrolyte preferably more than 2.54 cm (1 smelt), especially about 2.54 to 10.16 cm (1 to 4 inches) across the anodes.

Darauf wird mit Hilfe der nur teilweise gezeigten Zuleitungen ein elektrischer Strom durch die Zelle geleitet. Es wurde festgestellt, daß der Anolyt gut Oberhalb der oberen Enden der Anoden liegen soll, um eine gleichmäßige Verteilung an Chloridionen in den Anolytkammern zu gewährleisten. Bestimmt wird der Anolytspiegel im Anolytraum, z. B. mit einem Manometer, für welches in F i g. 8 ein Anschluß 80 gezeigt wird.Then, with the help of the only partially shown supply lines electric current passed through the cell. It was found that the anolyte should lie well above the upper ends of the anodes to ensure even distribution to ensure chloride ions in the anolyte chambers. The anolyte level is determined in the anolyte, e.g. B. with a manometer, for which in F i g. 8 a connector 80 will be shown.

Es kann zwar nicht genau erklärt werden, wodurch die gleichmäßige Chloridionenkonzentration erhalten wird. Es ist aber erwiesen, daß die durch die Zuleitung 12 eingespeiste und am Zellenboden austretende Elektrolytlösung durch den Aufprall auf den Zellenboden und durch die natürliche Zirkulation in dem Anodenraum gleichmäßig im unteren Bereich der Anoden und Kathoden dispergiert wird. Der heißeste Teil der erfindungsgemäßen Zelle liegt in der Mitte im Gegensatz zu Zellen, die einen offenen Durchgang in der Mitte haben, indem sich keine Anoden befinden. Während der Elektrolyse wird der Elektrolyt in diesem Mittelteil der Zelle erwärmt.Although it cannot be explained exactly what makes the uniform Chloride ion concentration is obtained. But it has been proven that the Feed line 12 fed in and exiting at the cell bottom electrolyte solution the impact on the cell floor and through the natural circulation in the anode compartment is dispersed evenly in the lower area of the anodes and cathodes. The hottest Part of the cell according to the invention lies in the middle in contrast to cells that have an open passage in the middle with no anodes. While During the electrolysis, the electrolyte in this central part of the cell is heated.

An der Oberfläche der Anoden 42 bildet sich Chlorgas, das an den Anoden aufsteigt und aus der Zelle durch den Abgasstutzen 10 abgezogen wird. Das aufsteigende Chlorgas und die während der Elektrolyse insbesondere im Mittelteil der Zelle und in dessen Nähe erzeugte Wärme verursacht ein Aufsteigen des Anolyten in den elektrolytisch aktiven Mittelteilen der Anolytkammern, das kompensiert wird durch eine Abwärtsbewegung des Anolyten an den Seiten der Zelle entlang in den offenen Abschnitt der Anodenkammern. Das Ergebnis der Wahl .der Einspeisungsstelle des Elektrolyten, der natürlichen Konvektion und der durch das aufsteigende Chlor bewirkten Zirkulation ist eine praktisch gleichmäßige Chloridionenkonzentration im gesamten Anolytraum. Die Zirkulation wird noch durch die Anordnung der Kathodenrohre oberhalb des Zellenbodens unterstützt.Chlorine gas forms on the surface of the anodes 42, and the chlorine gas forms on the anodes rises and is withdrawn from the cell through the exhaust port 10. The ascending Chlorine gas and that during electrolysis especially in the middle part of the cell and Heat generated in its vicinity causes the anolyte to rise into the electrolytic active middle parts of the anolyte chambers, that is compensated by a downward movement of the anolyte along the sides of the cell into the open ones Section of the anode chambers. The result of the choice of the electrolyte feed point, natural convection and the circulation caused by the rising chlorine is a practically uniform concentration of chloride ions in the entire anolyte room. The circulation is enhanced by the arrangement of the cathode tubes above the cell floor supports.

Gleichzeitig mit der Chlorentwicklung an den Anoden durchdringt der Anolyt das poröse Kathodendiaphragma und die Metallkathoden sowie die kastenförmigen Endglieder der Kathode, wird dort zu Alkalihydroxyd und Wasserstoff zersetzt und dringt in die Katholyträume ein. Die Alkalihydroxydlösung und der Wasserstoff gelangen aus den Katholyträumen über die Schlitze 66 und die anderen Öffnungen 68 in die periphere Kammer 24. Aus dieser wird die Katholytlösung schließlich durch die Abgabeleitung 34 abgezogen, die hier an der Seitenwand der Zelle angeordnet gezeigt wird. Die Abgabeleitung für den Katholyten kann sich aber auch ohne nachteilige Wirkung an einer anderen Stelle befinden. Der Wasserstoff und die in der peripheren Kammer vorhandenen Spuren anderer Gase werden durch die Abgabeleitung 32 für Wasserstoff abgezogen. Tabelle I Diaphragmazelle für 30 000 A Bekannte Betriebsstrom in A Diaphragmazelle 27000 I 30000 ' 33 000 für 20 000 A Stromausbeute, 0/0 .............................. 96,5 96,5 96;5 96,5 Durchschnittliche Zellenspannung, Volt ............ 3,68* 3,82* 3,94* 3;78* Energie, kWh/t C12 .............................. 2630 2720 2800 2690 Graphit, kg/t C12 ................................ 3,4 3,4 3,4 3,4 Lebensdauer der Anoden, Tage ................... 255 230 210 230 Lebensdauer der Diaphragmen, Tage .............. 115 115 110 115 Temperatur der Zellenlauge, ° C ................... 89,5 91 93 91 NaOH in der Zellenlauge, 0/0 ..................... 10,5* 10,5* 10,5* 10;5* NaC103/1000 NaOH in der Zellenflüssigkeit......... 0,54 0;54 0;54 0,54 Chlorproduktion, t/Tag .......................... 0,91 1,01 1,11 0,675 NaOH-Produktion, t/Tag......................... 1,02 1,14 1,25 0,760 Temperatur, °C, im Anodenraum.................. 93 95 96,5 - * Die Zelle kann so betrieben werden, daß sie eine Zellenflüssigkeit mit einem Gehalt an 11,2 °/o NaOH produziert. Hierdurch wird die Zellenspannung um 0;02 Volt erhöht. Zusammensetzung der zugeführten Sole. NaCI .............. 318 bis 325 g/1 NaOH ............ 0,0006 bis 0,12 g/1 Na2S0............. 0 bis 5,0 g/1 Na2C0............. 0,32 bis 0,72 g/1 pH ............... mindestens 10,2 Calcium............ weniger als 0;0010/0 Zusammensetzung der Katholytlauge nach Elektrolyse NaOH .................. 133 bis 140 g/1 NaC103 ................. 0,07 g/1 Na2S04 .................. 0 bis 7 g/1 Na2C0................... 0;6 g/1 NaCl .................... 210 g/1 zersetztes NaCl ........... 48;1 Die beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung weist gegenüber den bekannten Zellen beträchtliche Vorteile auf. Der wichtigste Vorteil ist der Betrieb bei hohen Stromstärken in der Größenordnung von 30 000 A und darüber, der eine beträchtlich höhere Leistung zur Folge hat. Die Ausführungsform der Kathode ermöglicht extrem niedrigen Wasserstoffgehalt des entwickelten Chlorgases. Das erfindungsgemäß auf dem Sockel aufliegende, gerippte Stützgitter 40 aus Kupfer führt zu einer viel besseren elektrischen Verbindung in der Nähe der Anode, so daß die Strecke, die der elektrische Strom durchfließen muß, um die Anoden zu erreichen, auf ein Minimum reduziert wird oder entfällt. Die Anordnung der Anoden und Kathoden erleichtert die Reparatur der Zelle, und der Zusammenbau kann leicht und wirksam außerhalb des Zellraumes erfolgen, da jedes der Einzelteile leicht entfernt werden kann. Selbst bei wechselnder Stromzufuhr läßt sich eine beträchtliche Betriebsstabilität dadurch erreichen, daß man die Zufuhr der Salzlösung und den Abzug der Zellenflüssigkeit entsprechend regelt.Simultaneously with the development of chlorine at the anodes, the anolyte penetrates the porous cathode diaphragm and the metal cathodes as well as the box-shaped end members of the cathode, where it is decomposed to alkali hydroxide and hydrogen and penetrates the catholyte chambers. The alkali hydroxide solution and the hydrogen pass from the catholyte chambers via the slots 66 and the other openings 68 into the peripheral chamber 24. From this the catholyte solution is finally withdrawn through the delivery line 34, which is shown here arranged on the side wall of the cell. However, the discharge line for the catholyte can also be located at a different point without any disadvantageous effect. The hydrogen and the traces of other gases present in the peripheral chamber are withdrawn through the discharge line 32 for hydrogen. Table I. Diaphragm cell for 30,000 A friends Operating current in A diaphragm cell 27000 I 30000 '33 000 for 20,000 A. Current efficiency, 0/0 .............................. 96.5 96.5 96; 5 96.5 Average cell voltage, volts ............ 3.68 * 3.82 * 3.94 * 3; 78 * Energy, kWh / t C12 .............................. 2630 2720 2800 2690 Graphite, kg / t C12 ................................ 3.4 3.4 3.4 3.4 Lifespan of the anodes, days ................... 255 230 210 230 Lifetime of the diaphragms, days .............. 115 115 110 115 Temperature of the cell liquor, ° C ................... 89.5 91 93 91 NaOH in the cell liquor, 0/0 ..................... 10.5 * 10.5 * 10.5 * 10; 5 * NaC103 / 1000 NaOH in the cell fluid ......... 0.54 0; 54 0; 54 0.54 Chlorine production, t / day .......................... 0.91 1.01 1.11 0.675 NaOH production, t / day ......................... 1.02 1.14 1.25 0.760 Temperature, ° C, in the anode compartment .................. 93 95 96.5 - * The cell can be operated in such a way that it produces a cell fluid with a content of 11.2% NaOH. This will the cell voltage increased by 0.02 volts. Composition of the brine supplied. NaCI .............. 318 to 325 g / 1 NaOH ............ 0.0006 to 0.12 g / 1 Na2S0 ............. 0 to 5.0 g / 1 Na2C0 ............. 0.32 to 0.72 g / 1 pH ............... at least 10.2 Calcium ............ less than 0; 0010/0 Composition of the catholyte solution after electrolysis NaOH .................. 133 to 140 g / 1 NaC103 ................. 0.07 g / 1 Na2S04 .................. 0 to 7 g / 1 Na2C0 ................... 0; 6 g / 1 NaCl .................... 210 g / 1 decomposed NaCl ........... 48; 1 The described device according to the invention has considerable advantages over the known cells. The most important benefit is operation at high currents, on the order of 30,000 amps and above, which results in significantly higher performance. The embodiment of the cathode enables extremely low hydrogen content of the evolved chlorine gas. The ribbed support grid 40 made of copper lying on the base according to the invention leads to a much better electrical connection in the vicinity of the anode, so that the distance which the electrical current must flow through to reach the anodes is reduced to a minimum or is eliminated . The arrangement of the anodes and cathodes facilitates the repair of the cell, and the assembly can be carried out easily and efficiently outside the cell space, since each of the individual parts can be easily removed. Even when the power supply changes, considerable operational stability can be achieved by regulating the supply of the saline solution and the withdrawal of the cell fluid accordingly.

Die nachstehende Tabelle enthält Daten, die einen Vergleich erlauben zwischen der Elektrolyse von Natriumchloridsole in einer Zelle nach der Erfindung bei Stromstärken von 27 000; 30 000 und 33 000 A gegenüber der Arbeitsweise einer bekannten Zelle, die bei 20 000 A betrieben wird. Aus den Werten der Tabelle geht hervor, daß die mit etwa 30 000 A zu betreibende Diaphragmazelle nach der Erfindung keine wesentlich höhere Zellenspannung verlangt als die 20 000-A-Zelle. Bei 27 000 A ist die Zellenspannung im Gegenteil merklich geringer als diejenige, die für eine 20 000-A-Zelle benötigt wird. Bei 30 000 A sind die Spannungen etwa gleich, ebenso die durchschnittliche Lebensdauer für die Anoden und die Diaphragmen. Eine Erhöhung der Temperatur für die Katholytflüssigkeit ist nicht notwendig. Der prozentuale Anteil an Natriumhydroxyd in der Katholytlösung ist der gleiche, und die Chlor- und Natriumhydroxydproduktion sind wesentlich höher als in der Vergleichszelle. Die Stromausbeute ist in beiden Fällen nahezu gleich.The table below contains data that allows comparison between the electrolysis of sodium chloride brine in a cell according to the invention at currents of 27,000; 30,000 and 33,000 A compared to the way one works known cell that operates at 20,000 amps. From the values in the table goes show that the diaphragm cell to be operated with about 30,000 A according to the invention does not require a significantly higher cell voltage than the 20,000 A cell. At 27,000 On the contrary, the cell voltage is noticeably lower than that for a 20,000 A cell is required. At 30,000 A the voltages are about the same, as well the average life for the anodes and the diaphragms. An increase the temperature for the catholyte liquid is not necessary. The percentage The proportion of sodium hydroxide in the catholyte solution is the same, and the chlorine and sodium hydroxide production are significantly higher than in the comparative cell. The current yield is almost the same in both cases.

Der Reinheitsgrad des erzeugten Chlors geht aus Tabelle II hervor: Tabelle II Chlorgas aus der Zelle Molprozent C12 97,6 C02 0,9 02 0,7 H2 G0,1 N. 0,7 Die Zelle nach der Erfindung läßt sich bei jeder in Frage kommenden Stromstärke verwenden, da man die elektrischen Einrichtungen einfach durch Abwandeln der Anzahl der Elektrodenpaare der Stromstärke anpassen kann. Die Zelle kann, falls man sie entsprechend modifiziert, ohne weiteres bei Stromstärken weit unter 30 000 A benutzt werden, obwohl es selbstverständlich wirtschaftlicher ist, wenn mit etwa 30 000 A oder höher gearbeitet wird. Stromstärken von 35 000 bis 40 000 A sind ohne weiteres möglich.The purity of the chlorine produced is shown in Table II: Table II Chlorine gas from the cell mole percent C12 97.6 C02 0.9 02 0.7 H2 G0.1 N. 0.7 The cell according to the invention can be used with any current strength in question, since the electrical devices can be adapted to the current strength simply by changing the number of electrode pairs. The cell, if modified accordingly, can easily be used at currents well below 30,000 A, although it is of course more economical to work with about 30,000 A or higher. Current strengths of 35,000 to 40,000 A are easily possible.

Die Zelle läßt sich für die Elektrolyse sämtlicher Alkalichloride, also nicht nur von Natriumchlorid, wie oben beschrieben, sondern ebenso von Kalium-, Lithium-, Rubidium- oder Cassiumchlorid verwenden. Bezugszeichenliste 4 Zellendeckel 6 Basisteil 8 Mittelteil 10 Abgasstutzen für Halogen 12 Zuleitung für Elektrolyt 14 Dichtung für 12 16 Ösen zum Abheben von 4 18 Verschlüsse 20 seitliche Außenwände des Mittelteils 8 22 seitliche Innenwände des Mittelteils 8 24 periphere Kammer 26 Kathodenrohre 28 Halbkathoden 30 Zuleitungsschiene 31 Anschlußgegenstücke an den Kathoden 32 Abgabeleitung für H2 34 Abgabeleitung für Katholytlauge 36 und 36' feststehende Teile zum Ausrichten von 8 und 6 38 Sockel 40 Stützgitter 42 Anoden 44 Grundplatte 46 Dichtungsteile 48 leitendes Bindemittel (Pb) 50 Vertiefungen für Anoden 52 Lücken in 40 54 Anschlußstücke an den Anoden 56 Querteile von 40 58 Stützstreifen aus Metall 62 Kerben in Dichtungen 46 66 Schlitz 68 Schlitz 72 Diaphragma 74 Endglieder 76 Anodenraum 60 Isolierschicht zwischen 22 und Elektrolyt 80 Anschluß für ManometerThe cell can be used for the electrolysis of all alkali chlorides, not just sodium chloride, as described above, but also potassium, lithium, rubidium or cassium chloride. LIST OF REFERENCE NUMERALS 4 cell cover 6 base part 8 central part 10 exhaust pipe for halogen 12 supply line for electrolyte 14 seal for 12 16 eyelets for lifting 4 18 closures 20 lateral outer walls of the central part 8 22 lateral inner walls of the central part 8 24 peripheral chamber 26 cathode tubes 28 semi-cathodes 30 supply rail 31 counterparts on the cathodes 32 discharge line for H2 34 discharge line for catholyte 36 and 36 'fixed parts for aligning 8 and 6 38 base 40 support grid 42 anodes 44 base plate 46 sealing parts 48 conductive binder (Pb) 50 recesses for anodes 52 gaps in 40 54 connecting pieces the anodes 56 cross sections of 40 58 metal support strips 62 notches in seals 46 66 slot 68 slot 72 diaphragm 74 end members 76 anode compartment 60 insulating layer between 22 and electrolyte 80 connection for pressure gauge

Claims

Claims: 1. Electrolysis cell for alkaline chlorine electrolysis according to the diaphragm process, consisting of a base part, a cell cover; a middle part mounted on the base part with electrically conductive outer walls and inner walls, which with each other and with the base part a liquid-containing Form peripheral chamber and wherein the inner walls with the base part a liquid-containing Form the interior, a plurality of anodes, which are connected to the base part and are arranged vertically in the interior, a plurality of with a liquid-permeable Diaphragm mass covered, tubular, porous, electrically conductive cathodes and half-cathodes placed horizontally between the anodes in the interior space are, in that the base part (6) is electrical conductive, ribbed support grid (40) is embedded in one piece, which the plurality the vertical; anodes arranged uniformly between adjacent cathodes (26) (42) ensures that the horizontally arranged cathodes (26) and half-cathodes (28) electrically conductive with flat, vertically arranged, covered with diaphragm mass, separately mounted, electrically conductive end members (74) are connected to and with these completely surround the anodes (42) and thus separate catholyte chambers and Form anolyte chambers.

2. Electrolysis cell according to claim 1, characterized in that the vertically arranged anodes (42) and the: electrically conductive support grid (40) are mechanically connected in one piece by interlocking.

3. Electrolysis cell according to Claims 1 and 2, characterized in that the vertical arranged anodes (42) with the support grid (40) additionally by relatively small Amounts of lead are connected. 4: Electrolysis cell according to claim 1 to 3, characterized in that that-between the cell cover (4) and the electrically conductive side walls (20) and (22) and between these and the base part (6) halogen-resistant, liquid-impermeable, flexible seals (46) are arranged, which along their bearing surfaces a Variety of. have linear notches (62).