DE1567981C

DE1567981C - Elektrolysezelle mit Quecksilberkatho de fur die Alkahchlorid Elektrolyse

Info

Publication number: DE1567981C
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fukushima Shibata (Japan)
Original assignee: Kureha Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha, Tokio
Publication date: 1971-08-19

Description

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Die Erfindung betrifft Elektrolysezeilen mit Queck- stellen. Der Durchmesser der Öffnungen 4 wächst

silberkathoden für die Elektrolyse von Alkalichloriden. gegen das Ende der Kammer 1 auf der Seite 11« leicht

Insbesondere betrifft sie eine Zuführleitung für das an, damit durch alle Öffnungen 4 etwa die gleichen

Quecksilber in eine solche Zelle, die einen Zufuhr- Mengen an Quecksilber strömen,

kanal für das Quecksilber enthält, der senkrecht zur 5 Eine Abschlußplatte 5 oberhalb der Öffnungen 4

Strömungsrichtung des Quecksilbers in der Zellen- ragt von der Seitenwand nach innen in die Kammer 1

kammer angeordnet ist. hinein, so daß ein Hohlraum 6 zwischen ihr und der

Es ist bereits eine Elektrolysezelle mit einer Queck- . Oberfläche der Bodenplatte entsteht. An der dem Zu-

silberkathode für die Alkalichlorid-Elektrolyse vorge- führkanal 3 gegenüberliegenden Seite der Kammer 1

schlagen worden, bei der das Quecksilber senkrecht io befindet sich ein Auslaßkanal 8 für das Quecksilber,

zu den Längsseiten einer engen Elektrolysezelle strömt. dessen Ausgangsende mit einer Aufbereitungsanlage 9

Bei einer solchen Zelle ist im Vergleich zu den bekann- für das Amalgam verbunden ist. Das dort zurückge-

ten Zellen mit horizontaler Quecksilberkathode der wonnene Quecksilber wird mittels einer Pumpe 10 und

Strömungsweg des Quecksilbers breit und kurz, so einer Leitung 11 wiederum in den Zuführkanal 3 ge-

daß bei hohen Stromdichten und geringen Mengen 15 pumpt. -

an Quecksilber eine sehr wirksame Elektrolyse mög-. Das von der Pumpe 10 in die Leitung 11 gebrachte

lieh ist. Quecksilber? strömt auf Grund des statischen Drucks

Bei einer Elektrolysezelle dieser Art wird das Queck- durch den Zuführkanal 3 und von dort durch die Öff-

silber zunächst durch einen Zuführkanal an der Längs- nungen 4, durch die es gleichmäßig verteilt wird und

seite der Elektrolysezelle gepumpt und dann in das 20 an der oberen Oberfläche der Bodenplatte erscheint.

Innere der Elektrolysezelle gebracht. Da in diesem Der Quecksilberstrom in vertikaler Richtung, dessen

Fall der Quecksilberstrom aus dem Zuführkanal einer Geschwindigkeit durch den statischen Druck bestimmt

plötzlichen Richtungsänderung um 90° unterworfen ist, wird durch die Abschlußplatte 5 in eine durch die

wird, wenn er in die Elektrolysezelle eintritt, werden Pfeile (F i g. 1) angezeigte Richtung umgelenkt und

an der Strcmungsoberfläche Wellen gebildet, die zum 25 strömt dann gleichmäßig aus dem Hohlraum 6 aus.

Aufreißen des Quecksilberstroms führen können. Durch die öffnungen 4 und die Abschlußplatte 5 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, wird somit ein Hohlraum 6 zur Führung des Queck-

die Zuführleitung für das Quecksilber bei einer der- silberstroms vorgesehen, aus dem das Quecksilber mit

artigen Elektrolysezelle zu verbessern, für einen gleich- gleichförmiger Geschwindigkeit in der gleichen Rich-

förmigen Quecksilberstrom vom Zuführkanal bis in 30 tung wie in der elektrolytischen Kammer ausströmt,

die Elektrolysezelle zu sorgen und eine Wellenbewe- Aus diesem Grunde werden Verunreinigungen wie

gung auf der Oberfläche des Quecksilberstroms in der Graphitteilchen oder Quecksilberbutter, die in der

Elektrolysezelle zu verhindern. Kammer in der Nähe der Ausgangsseite des Hohl-

Nach der Erfindung ist eine Elektrolysezelle mit raums gebildet werden, sofort mit dem Quecksilber-Quecksilberkathode für die Alkalichlorid-Elektrolyse 35 strom weggeschwemmt und abgeführt. Die Verunreider oben beschriebenen Art vorgesehen, wobei das nigungen können sich daher nicht ansammeln, die die von einem Zuführkanal zuströmende Quecksilber Wirksamkeit der Elektrolysezelle beeinträchtigen oder unter statischem Druck steht und durch einen Hohl- Wasserstoff in der Elektrolysezelle erzeugen, raum in die Elektrolysezelle eingeführt wird, der eine Da das durch die Kammer 1 strömende Quecksilber Anzahl von kleinen öffnungen in. der Bodenplatte 40 Salzlösungen elektrolysiert, wird das -entstehende der Elektrolysezelle oberhalb und in der Richtung Amalgam im Auslaßkanal 8 gesammelt und durch die des Zpführkanals und einen Raum zwischen der : Aufbereitungsanlage 9 zersetzt. Das wiedergewonnene Bodenplatte und einer Abschlußplatte für den Queck- Quecksilber wird durch die Pumpe 10 erneut in die silberstrom enthält, die parallel zur Bodenplatte ange- . Elektrolysezelle eingeführt.

ordnet ist und die Ausgangsseiten der öffnungen 45 In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die

bedeckt. Leitung 11 weggelassen und das Quecksilber direkt in

Die Erfindung wird nun auch an Hand der Zeich- ; den Zuführkanal 3 gepreßt werden. Außerdem können .

nungen ausführlicher beschrieben. ■) die öffnungen 4 rund, elliptisch, länglich,; trapezförmig

Fig. 1 zeigt; ein Ausführungsbeispiel der Erfin- j oder irgendwke anders geformt sein, wie es in den

dung; ■ 1 - . 50 F i g. 6(a) bis 6(c) gezeigt ist. Im Bedarfsfall können

F i g. 2 zeigt leinen Schnitt entlang der Linie Π_α-Π ■ diese öffnungen auch in mehreren Reihen angeordnet

der Fi g. 1; ■ [ · sein.

F i g. 3 zeigt 'einen Schnitt entlang der Linie III-III Die Oberfläche der/Abschlußplatte 5, die direkt mit

der F ig. 1; ; - . dem Elektrolyten in Berührung steht, besteht aus einem

Fig. 4 und p zeigen weitere Ausführungsbeispiele 55 gegenüber Chlor unempfindlichen, schlecht leitenden

der Erfindung; in einem der Fig. 3 ähnlichen Material wie Gummi, einem synthetischen Harz oder

Schnitt; j auch Keramik. Dagegen besteht die untere Seite, die Fig. 6(a), 6(b) und 6(c) zeigen Beispiele für die mit dem Quecksilber in Berührung ist, vorzugsweise

kleinen öffnungen nach der Erfindung. aus einem Material wie Eisen, welches durch Queck-

Die F i g. 1 bis 3 zeigen eine Elektrolysezelle mit 60 silber gut benetzbar ist.

einer Kammer 1, die eine Bodenplatte 2 aus Stahl be- Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt eine sitzt, die als Kathode wirkt. An den Seiten der Kam- Elektrolysezelle mit einer Kammer, die, als ganzes gemer 1 und unterhalb der Bodenplatte 2 ist ein Zufuhr- sehen, horizontal angeoidnet ist. Die Erfindung läßt kanal 3 für Quecksilber vorgesehen. Oberhalb dieses sich jedoch auch auf vertikal angeordnete Elektrolyse-Zuführkanals sind in der Bodenplatte 2 eine Reihe von 65 zellen anwenden, bei denen ein Teil nahezu horizontal kleinen öffnungen 4 angebracht, die etwa über die verläuft, während ein anderer Teil abgeschrägt ist. Gesamtlänge des Zuführkanals 3 verteilt sind und eine Weitere Ausführungsbeispiele für derartige Zellen sind Verbindung vom Zuführkanal 3 zur Kammer I her- in den F i g. 4 und 5 gezeigt.

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Die Elektrolysezellen der oben beschriebenen Art haben die folgenden Eigenschaften und Vorteile. Gennäß dem allgemeinen Brauch ist in derartigen Elektrolysezellen der Quecksilberstrom auf eine Breite von etwa 3 m begrenzt und beträgt meistens 0,8 bis 1,5 m. Bei größeren Breiten war es, bisher schwierig, eine gleichförmige Strömung über die gesamte Breite aufrechtzuerhalten. ·

Wird jedoch das Quecksilber unter Druck durch die kleinen Öffnungen 4 gedrückt, die eine glättende und ausgleichende Wirkung auf die Strömung ausüben, und wird anschließend der Strom durch eine horizontale Abschlußplatte 5 erfindungsgemäß umgelenkt, dann kann das Quecksilber gleichmäßih über die gesamte Breite des Stroms strömen, die nun auf 5 bis 8 m vergrößert werden kann.

Bei Elektrolysezellen mit hohen Strombelastungen brauchen daher keine Kammerlängen von 10 bis 15 m in Strömurigsrichtung verwendet zu werden, wie es bisher üblich ist, sondern es genügen zur Erzielung der gleichen Wirkung Längen von 1 bis 2 m.·

Dieses Merkmal der Erfindung bedeutet, daß die Verweilzeit oder Durchströmungszeit . des Quecksilbers in der Zelle verkürzt und die Amalgamkonzentration dauernd auf einem geringen Wert gehalten Werden kann. Dadurch wird die Bildung von Quecksilberbutter verringert, und die noch erzeugte geringe Menge wird direkt aus der Zelle herausgebracht. Die Wasserstoffbildung ist somit fast völlig unter-.bunden.

Da das Quecksilber außerdem einer erzwungenen

ίο Strömung unterliegt, kann ein schneller, dünner und glatter Quecksilberstrom entstehen, auch wenn die Bodenplatte der Elektrolysezelle nahezu horizontal

• verläuft. Dadurch wird die Spannungsregelung erleichtert,.und die Elektrolyse kann bei einer geringen Spannung durchgeführt werden. Schließlich reicht auch eine sehr flache Elektrolysezelle aus, so daß die Produktionskosten gesenkt werden.

Die mit der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle verbundenen Vorteile sind auch aus nachfolgender Tabelle zu ersehen, in der die Betriebsdaten einer üblichen Zelle bei gleicher Kathodenfläche jenen der erfindungsgemäßen Zelle gegenübergestellt sind:'

Einheit	A (Erfindung)	B (Vergleichszelle)
kA	100	90
kA	72	64
mm/m	30	15
mm	25	200
A/dm²	150	120
A/dm^a	100	80
V	4,1 bis 4,5	4,1 bis 4,6
0/ /0	96 bis 98	96
m	8	1
m	1	8

Maximaler Zellstrom

Nennzellstrom ,

Neigung der Kathodenplatte
Differenz des Hg-Niveaus

Maximale Stromdichte

Nenn-Stromdichte

Zellspannung

Stromausbeute Breite des Hg-Stroms Länge des Hg-Stroms......

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrolysezelle mit i Quecksilberkathode für die Chlor-Alkali-Elektrolyse, bei der das Quecksilber aus einem Zuführkanal, der unterhalb einer Bodenplatte in einer zur Stromungsrichtung während der Elektrolyse senkrechten Richtung ange- ordnet ist, kontinuierlich! durch einen an einer Seitenwand liegenden Hohlraum in die Elektrolysezelle eingeführt wird, in de^: es dann auf der Bodenplatte in horizontaler ode> etwas geneigter Richtung wsiterströmt, dadurch g e k e η n- zeichnet, daß das aus dem Zuführkanal (3)

ausströmende Quecksilber unter statischem Druck steht und daß der Hohlraum (6) unten von einer großen Anzahl von öffnungen (4) in der Bodenplatte (2) oberhalb des Zuführkanals (3) und oben von einer Abschlußplatte (5) begrenzt ist, die parallel zur Bodenplatte verläuft und eine Decke bildet, die die Ausgangsseiten der öffnungen abdeckt. ;

2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der öffnungen (4) gegen das Ende der Kammer (1) zunimmt, so daß durch alle öffnungen (4) die gleichen Mengen an Quecksilber strömen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen