DE1567979A1

DE1567979A1 - Zelle zur waesserigen Elektrolyse von Salzloesungen,insbesondere von alkalischen Chloriden

Info

Publication number: DE1567979A1
Application number: DE19661567979
Authority: DE
Inventors: Edouard Krebs; Paul Staib
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-06-15
Filing date: 1966-02-17
Publication date: 1970-12-10
Also published as: BE673000A; GB1117104A; SE327189B; FR88679E; CH438233A; CH516344A; US3464910A; DE1567976A1; GB1137070A; FR1419637A; SE318260B; BE665086A; US3399131A

Description

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Dipl.-inp. Heinrich Sdiaefer

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g ZiesenilSstr. 6 - Ruf 652 9656

Edouard KREBS, !,Rue Peronet, NEUILLY-sur-SEINE, Seine, Frankreich Paul STAIB, 37, Rue Decamps, PARIS 16^e, Prankreich

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Zelle zur wässerigen Elektrolyse von Salzlösungen insbesondere von alkalischen Chloriden

(Zusatz zu Patent (Patentanmeldung K. 56 374

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung an einer Zelle zur Elektrolyse von Salzlösungen (und insbesondere zur wässerigen Elektrolyse von alkalischen Chloriden), deren Elektrodenoberflächen koaxiale UmdrehungsfLächen mit vertikaler Achse sind, wobei die erwähnte Zelle den Teil einer allgemeinen Elektrolyse-Einrichtung bildet, welche alle notwendigen Zubehörteile umfaßt.

Im Hauptpatent ist eine Elektrolyse-Einrichtung für Salzlösungen beschrieben worden, welche u.a. eine solche Zelle besitzt, die mit einer Zersetzungsvorrichtung vereinigt ist, welche von der erwähnten Zelle unterschieden ist.

In dieser letzteren erzeugt die Elektrolyse der Salzlösung zwischen den beiden koaxialen Elektrodenoberflächen, von denen die eine die Kathodej als Unterlage dient für die Zirkulation einer dünnen Quecksilberschicht, ein Amalgam aus dem Quecksilber und dem zu elektrolysierenden Metall.

Dieses Amalgam wird im Ausgang der Zelle gegen den besonderen Zersetzer gerichtet*

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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Zelle zu schaffen, welche analog ist der Zelle des Hauptpatentes, welche aber kombiniert ist mit einem Zersetzer von einer Wirkungsweise und von einem Prinzip, welche übereinstimmen mit den im Hauptpatent beschriebenen derart, daß ein kompaktes Ganzes gebildet wird, welches vorteilhafterweise den Raumbedarf der Einrichtung und die Gesamtkosten dieser Einrichtung herabsetzt.

Die Erfindung zielt auch darauf ab, eine Vorrichtung zur Elektrolyse von Salzlösungen zu schaffen, die benutzt werden kann bei Zellen, die bei Atmosphärendruck arbeiten oder bei Zellen, die bei erhöhtem Druck arbeiten, der 10 bar erreichen kann.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist die Vorrichtung gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Amalgam-Zersetzer koaxial zur Hauptzelle angeordnet ist, welche er umgibt und er besitzt im wesentlichen einen Körper oder eine Hülle aus Stahl, die im Inneren Graphitplättchen trägt, welche als Zersetzungsgitter des Amalgams dienen, das als dünne Schicht zwischen dem Gitter und der Kathode der Hauptzelle zirkuliert.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.

Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Gesamtheit aus Zelle und Zersetzer im vertikalen Schnitt,

Die Figur 2 stellt schematisch im Aufriß eine vollständige Einrichtung nach der Erfindung dar, bei der die Vorrichtung nach Fig.l benutzt wird.

Die in Figur 1 dargestellte Zelle setzt sich aus verschiedenen, nachstehend im einzelnen erläuterten Elementen zusammen. Die Anode 3 hat die Form

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BAD OHiGtNAU - 3 -

eines Kegel stumpfes. Sie besteht aus Metall und ist plattiert mit einer dünnen Schicht eines Metalls, das der Einwirkung von naszierendem Chlor widersteht. Ein innerer Konus 24 (z.B. aus Aluminium) verteilt den bei ihm auftretenden Strom über die Leiter 8. Die Anode 3 ist unten durch ihre Verlängerung 9 und eine Druckdichtung 25 geführt. Die Kathode 1 besteht aus Stahl. Sie erhält den Strom über Leiter 2. Die sehr dünne Quecksilberschicht 30 auf der Kathode 1 wird gespeist durch den Eintritt 11 (Pfeil Fl) des Quecksilbers, wodurch der Quecksilberring 12 in Bewegung versetzt wird. Das Quecksilber tritt in den Elektrolyse-Raum durch den Spalt 27 zwischen der Kathode 1 und dem Ring 28, der wie die Anode 3 mit einer dünnen Metallschicht plattiert ist, welche naszierendem Chlor widersteht. Das durch Quecksilber und das Alkalimetall des zu elektrolyt sierenden Chlorids gebildete Amalgam verläßt den Apparat (Pfeil F8) über die Leitung 15, nachdem es in dem Raum 14 gesammelt worden ist. Die zu elektrolysierende reiche Salzlösung tritt in die Zelle durch die Leitung (F3) und setzt den Inhalt des Volumens 17 in Rotationsbewegung. Sie steigt dann zwischen den Elektroden 1 und 3 auf. In dem Raum zwischen der Verlängerung 5 der Anode 3 und dem Ring 28 trifft sie auf LeitfLügel 29, welche dazu dienen, die Rotation aufrechtzuerhalten. Die Mischung der verarmten Salzlösung und des gasförmigen Chlors wird in dem ringförmigen Raum 30 gesammelt und verläßt den Apparat über die Leitung 31 (Pfeil F9) in Richtung eines Scheiders.

Der Amalgam-Scheider ist koaxial mit der Hauptzelle angeordnet. Der Körper 32 des Scheiders besteht aus Stahl, er wird durch den Ring 26 abgestützt und stützt selbst die Primärzelle, Graphitplättchen 35 sind auf diesem Untergrund befestigt und dienen als Zersetzungsgitter, Die sehr dünne Amalgamschicht 3,7 auf der Wandung 32 wird gespeist über die Leitung 34 (Pfeil F2) und setzt den Amalgamring 36 in Bewegung, Das Amalgam fließt längs der Wand 32 und zersetzt sich während es herabsteigt. Das regenerierte Quecksilber wird in dem Raum 38 gesammelt und verläßt den Apparat über die Leitung 39 (Pfeil 5). Das Wasser oder die Lauge,

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BAD ORIGINAl ~ ⁴ ~

welche der Zersetzung des Amalgams dienen, werden in den Apparat über die Leitung 40 (Pfeil F6) eingeführt. Die durch die Zersetzung des Amalgams erzeugte Lauge und das entwickelte Gas vereinigen sich zwischen den Wandungen 1 und 32 und werden in dem Raum 42 gesammelt. Sie verlassen den Apparat durch die Leitung 41 (Pfeil F4) in Richtung auf einen Scheider, der in der Figur nicht dargestellt ist.

In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt einer Einrichtung zur Elektrolyse von Salzlösungen, welche die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung sowie die notwendigen Zubehörteile umfaßt.

Die Leiter 8 leiten den elektrischen Strom zur Primär- oder Haupt zelle. Der Strom fließt durch die Leiter 2, Die verarmte Salzlösung, die mit Chlorblasen gemischt ist, tritt unter Druck aus durch die Leitung 31 und kommt im Scheider 50 an. Das Chlor entweicht durch die Leitung 51 (Pfeil F 10) gegen die Wasch- und Trockeneinrichtung. Ein Teil der Salzlösung wird durch eine Leitung 16 zur Primärzelle zurückgeleitet. Sie wird auf ihrem Wege angereichert durch einen Zusatz konzentrierter Lauge, die über die Leitung 52 ausgeht von der Einrichtung zur Darstellung oder Sättigung der Lauge, Eine Menge armer Salzlösung, die der gleich ist, welche über die Leitung 52 eintritt, wird im Scheider 50 abgelassen durch die Leitung 53. Diese Salzlösung kann direkt zur Einrichtung für die Darstellung oder Sättigung der Salzlösung geleitet werden unter der Bedingung, daß diese so eingerichtet ist, daß sie unter Druck betrieben werden kann, Wenn man die Verwendung einer üblichen Darstellungseinrichtung für die Salzlösung zu verwenden wünscht, die bei Atmosphärendruck arbeitet, ist man daran interessiert, die warme Salzlösung der Leitung 53 auf unterhalb von 100° C zu kühlen, um ein unzeitiges Freiwerden von Dampf zur Zeit der Entspannung zu vermeiden.

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BAD ORIGftöC

Die Kühlung der armen Salzlösung wird bewirkt in einem Wärmeaustauscher 54, welcher die frische Salzlösung der Leitung 52 wieder erwärmt. Die arme gekühlte Salzlösung wird auf Atmosphärendruck gebracht in einem Druckreduzierventil 55 und tritt in einen neuen Scheider 56. Das Chlor entweicht durch die Leitung 57 und die Salzlösung bewegt sich gegen die Einrichtung zur Darstellung der Salzlösung über die Leitung 58* Eine Heizvorrichtung 59 gestattet es, die Temperatur der Salzlösung im Scheider 50 zu regeln.

Ein Überlauf rohr 60 gestattet es, das Niveau der Salzlösung aufrechtzuerhalten und erforderlichenfalls eine Salzlösung auszutauschen, ohne die Zel« Ie außer Betrieb zu setzen.

Die Zelle kann mit natürlicher Zirkulation oder mit erzwungener Zirkulation arbeiten, da die Leitung 31 arme Salzlösung befördert, die mit leichterem Chlorgas beladen und leichter ist als die Speisesalzlösung,

Das Quecksilber kommt in der Primär zelle an über die Leitung 11 und das Amalgam verläßt die Zelle durch die Leitung 15, Es wird gegen einen Scheidertopf 70 gerichtet.

Das zu zersetzende Amalgam wird in die Sekundärzelle über die Leitung 34 eingeführt. Es steigt tangentiell herab an der Wandung des Scheiders und trifft in GegBnstrom das Wasser, das über die Leitung 40 eintritt. Das metallische Quecksilber wird diac durch die Leitung 39 abgezogen und gegen den Scheidertopf 70 gerichtet, wo es mit dem Amalgam gemischt wird, das aus der Leitung 15 kommt. Eine Pumpe 71 nimmt diese Mischung von schwacher Konzentration wieder auf und schickt sie durch die Leitung 11 zur Primärzelle und durch die Leitung 34 zu der den Zersetzer bildenden Sekundärzelle (die d»n Sohalter bildet}·

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Die alkalische Lauge und der im Zersetzer gebildete Wasserstoff treten durch die Leitung 41 auf und werden gerichtet gegen den Scheider 72. Der Wasserstoff wird abgeschieden und aufgenommen über die Leitung Die Lauge wird vom Scheider aufgenommen durch die Leitung 74. Man kann in gleicher Weise einen Wiederumlauf der Lauge vorsehen mittels der Leitung 76. Der Zusatz frischen Wassers erfolgt über die Leitung Außerdem gestattet eine Rohrleitung 75 die Entgasung des Scheidertopfes 70,

Die Erfindung kann über die dargestellten Ausführungsbeispiele hinaus in verschiedenenAbwandlungen mit gleichem Erfolg verwendet werden.

Patentansprüche:

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BAD ORIGINAL

Claims

~ ⁷ " 152. 1966

Patentansprüche

!.Vorrichtung zur Elektrolyse von alkalischen Chloriden, ■ welche einerseits eine Elektrolyse-Zelle nach Patent .... ..; (Patentanmeldung K 56 374 VIb/l2h) besitzt, in welcher als Kathode (1) eine dünne zirkulierende Quecksilber schicht (13) benutzt ist und zu deren notwendigem Zubehör ein Zersetzer für das im Verlauf der Elektrolyse zwischen dem Quecksilber und dem Metall des alkalischen Chlorids gebildete Amalgam gehört, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolyse-Zelle koaxial zu dem sie umgebenden Zersetzer liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Hauptzelle umgebende Zersetzer einen Körper oder eine Hülle (32) aus Stahl besitzt, der bzw. die innen Graphitplättchen (35) trägt, welche als Zersetzungsgitter des in einer dünnen Schicht zwischen den Plättchen (35) und der Kathode (1) der Hauptzelle zirkulierenden Amalgams (37) dient.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenstrom aus Wasser oder Lauge erzeugt wird, der im Zersetzer aufsteigt und auf das herabsinkende Amalgam trifft.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zeit der Zersetzung des Amalgams im Zersetzer durch Verbindung des außer Quecksilber freigesetzten Alkalimetalles mit Wasser oder Lauge des aufsteigenden. Gegenstromes Lauge erzeugt wird und das bei dieser Verbindung entstehende Gas zu einem unterschiedenen Scheider des Zersetzers geleitet wird.

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