DE1567983B1

DE1567983B1 - Alkali-Elektrolysezelle mit Quecksilberkathode und Verfahren zum Abtrennen der in der Sole und im Na-Amalgam anfallenden Verunreinigungen

Info

Publication number: DE1567983B1
Application number: DE1966K0058840
Authority: DE
Inventors: Shibata Hiroshi
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1965-03-29
Filing date: 1966-03-26
Publication date: 1971-01-21
Also published as: GB1106411A; SE331833B; CH450373A; NL6604112A; DK118394B; US3398070A; ES325205A1; BE678651A

Description

Die Erfindung betrifft Elektrolysezellen mit Queck- zelle des oben beschriebenen Typs ausströmen, in silberkathoden für die Elektrolyse von Alkalichlori- einfacher und sicherer Weise kontinuierlich und mit den und ein Verfahren zum Abtrennen der in der hohem Wirkungsgrad voneinander getrennt werden Sole und im Na-Amalgam anfallenden Verunreini- können.

gungen. 5 Gemäß der Erfindung besteht ein Verfahren zur

Insbesondere betrifft die Erfindung Elektrolysezel- Trennung vom verbrauchten Quecksilber, der SaIzlen einer bereits vorgeschlagenen Art, bei denen zu- lösung und der Verunreinigungen, die alle aus einer nächst eine primäre Elektrolyse vorgenommen wird, Elektrolysezelle des oben beschriebenen Typs mit indem man Quecksilber über die Bodenplatte einer einer Quecksilberkathode zur Alkalichlorid-Elektrolänglichen Elektrolysezelle in zu ihr senkrechter io lyse ausströmen, darin, daß ein größerer Teil des Richtung strömen läßt. Anschließend, wenn das verbrauchten Quecksilbers durch einen Hauptkanal Quecksilber über eine Seitenwand eines Auslaßkanals am unteren Teil eines Abflusses des Auslaßkanals strömt, der senkrecht zum Quecksilberstrom in der einer Aufbereitungsanlage für das Amalgam zuge-Elektrolysezelle verläuft, und in diesen herabfällt, führt wird, während die umlaufende Salzlösung, die findet eine weitere sekundäre Elektrolyse im Auslaß- 15 auf dem Quecksilber suspendierten Verunreinigungen kanal statt. Danach wird das Quecksilber durch eine und ein weiterer Teil des Quecksilbers durch ein Querwand der Elektrolysezelle abgeführt. Rohr abgeleitet werden, dessen Eingangsöffnung, die

In einer derartigen Elektrolysezelle kann der Strö- in der Nähe des Abflusses angebracht ist, einen mungsweg in der primären Elektrolysekammer ex- unteren Rand aufweist, der gleichhoch oder etwas trem klein gemacht werden. Daher ist die Verweilzeit 20 höher als das Quecksilberniveau am Quecksilberausdes Quecksilbers in der Elektrolysezelle sehr kurz, tritt aus dem Auslaßkanal liegt. Die Salzlösung, das so daß die Amalgamkonzentration ebenfalls gering Quecksilber und die Verunreinigungen werden dann ist. Folglich können die pro Stromeinheit erzeugten mittels einer Trennstufe voneinander getrennt, und Mengen an unerwünschten Substanzen oder Fremd- das getrennte Quecksilber wird kontinuierlich demstoffen, z. B. Quecksilberbutter oder Wasserstoff, auf 25 jenigen Quecksilber zugeleitet, das durch den Haupteinem geringen Wert gehalten werden, so daß die kanal zur Aufbereitungsanlage strömt. Stromausbeute beträchtlich erhöht wird. Außerdem Zur Ausübung dieses Verfahrens ist nach der Er-

ist es möglich, bei hohen Stromdichten zu arbeiten. findung eine Vorrichtung vorgesehen, die später in

Wenn sich jedoch bei derartigen Elektrolysezellen den Einzelheiten beschrieben wird. Fremdstoffe oder Verunreinigungen, z. B. Quecksil- 30 p_a die Verunreinigungen, z. B. Quecksilberbutter berbutter oder Graphitteilchen, die durch eine Zer- _oder Graphitteilchen, in einer Trennstufe gesammelt setzung der Graphitelektroden entstehen, innerhalb werden, die vom Quecksilber in der Elektrolysezelle der Elektrolysezellen ansammeln, dann führen sie zu vollständig isoliert ist, können sie auch dann keinen einer Abnahme der Überspannung des Quecksilbers, schädlichen Einfluß auf die Elektrolysezelle ausüben, zu Reaktionen mit dem Amalgam unter Bildung von 35 wenn sie in großen Mengen vorliegen. Daher kann Wasserstoff und zu einer Verminderung der Strom- die Häufigkeit des Reinigungsvorganges verringert ausbeute. Es können sogar Kurzschlüsse auftreten, werden. Die Quecksilberbutter, die Graphitteilchen wenn die Fremdstoffe, die auf der Oberfläche der u^d andere Fremdstoffe, die sich auf der Quecksil-Quecksilberkathode schwimmen, mit der Anode in beroberfläche in der Trennstufe ansammeln, können Berührung gelangen. _ _ 40 außerdem leicht abgeschöpft werden, und ein Aus-

Zur Beseitigung der Fremdstoffe bzw. Verunreini- strömen schädlicher Gase wie Chlor wird vermieden, gungen wird bisher ein Gefäß mit einer umlaufenden Durch das Anbringen eines Rohrs zum Ausströ-

Salzlösung verwendet, das durch eine Drossel von _men der Verunreinigungen, dessen Einlaß etwas der Elektrolysezelle getrennt ist. Das Quecksilber höher als die Quecksilberoberfläche in der Trenn- und die Salzlösung werden in das Gefäß eingeleitet. 45 stufe liegt, können die Trennstoffe, die sich auf der Die Salzlösung tritt dann durch ein Rohr im Gefäß Quecksilberoberfläche ansammeln, leicht weggeführt aus, während das Quecksilber herausgeführt wird, werden.

indem man es durch eine Drossel leitet, die am Aus- Da schließlich die Quecksilbermenge, die zusam-

fluß des Gefäßes vorgesehen ist. Dadurch sammeln _men mit der Salzlösung in die Trennstufe geführt sich die Fremdstoffe stromaufwärts auf der Queck- 50 wird, sehr klein ist, ist die in ihr zurückgehaltene silberoberfläche, so daß sie am oberen Teil des Ge- Quecksilbermenge ebenfalls klein. Folglich ist die fäßes abgeschöpft werden können. Zersetzung des Amalgams in der Trennstufe, in der

Da in diesem Fall die Quecksilberoberfläche in keine Elektrolyse stattfindet, ebenfalls extrem niedrig, dem Gefäß auf der gleichen Höhe wie im Ausfluß- so daß die Stromausbeute groß ist. kanal ist, besteht nicht nur die Gefahr von Kurz- 55 Die Erfindung wird nun auch an Hand der Abschlüssen in der Elektrolysezelle auf Grund der nicht bildungen ausführlich beschrieben, entfernten Fremdstoffe, sondern es erfordert auch F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungs-

viel Arbeit, eine große Anzahl von Elektrolysezellen beispiel der Erfindung, wobei einige Teile weghäufig mit der Hand zu säubern. Außerdem ist das geschnitten sind;

häufige Öffnen des Deckels des Gefäßes, in dem sich 60 Fig. 2 zeigt einen Schnitt des Ausführungsbeidie Salzlösung befindet, wegen des hohen Gehalts an spiels nach der F i g. 1 mit Einzelheiten der Trenn-Clor- und Quecksilberdämpfen für die Umgebung stufe.

schädlich und daher unerwünscht. Eine Elektrolysezelle mit einer Quecksilberkathode

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, enthält zunächst gemäß der Fig. 1 zwei primäre die erwähnten Schwierigkeiten auszuräumen. Ins- 65 Elektrolysekammern 1 und la. Das von einer Pumpe besondere soll ein Verfahren und ein Gerät ange- 23 kommende Quecksilber tritt in zwei Zuführgeben werden, mit denen das Na-Amalgam, die Sole kanäle 3 und Za ein, die in Längsrichtung der Elek- und die Verunreinigungen, die aus einer Elektrolyse- trolysekammem 1 und la unterhalb der Seiten-

wände 2 und la angebracht sind. Anschließend wird das Quecksilber durch Schlitze 4 und 4 α in die entsprechenden Elektrolysekammern 1 bzw. la geführt. In diesen wird es in Querrichtung über die Oberfläche der Kathoden 24 und 24 a geleitet und dadurch die Elektrolyse der Salzlösung zwischen den Elektroden 5 und 5 a hervorgerufen. Anschließend fällt das Quecksilber als zusammenhängender Film über je eine Seitenwand eines Auslaßkanals 6 in diesen herab und strömt dann, während eine sekundäre Elektrolyse stattfindet, in einer zur Strömungsrichtung während der primären Elektrolyse senkrechten Richtung im Auslaßkanal 6 weiter. Anschließend wird es durch einen Abfluß 8 im unteren Teil einer Querwand 7 der Elektrolysezelle abgeführt. Der größte Teil des Quecksilbers strömt somit durch eine Hauptleitung 9 ab und tritt in eine Aufbereitungsanlage 10 für das Amalgam ein.

Der Auslaßkanal 6 endet an einer Querwand 11, in deren unterem Teil der Abfluß 8 vorgesehen ist. Am oberen Teil dieser Wand 11 ist eine öffnung 13 mit einem unteren Rand vorgesehen, der sich bis etwas oberhalb des Quecksilberniveaus 12 im Auslaßkanal 6 erstreckt. Durch die Öffnung 13 tritt die Salzlösung aus und strömt in das Rohr 14 hinein.

Mit Hilfe dieser Anordnung werden Fremdstoffe oder Verunreinigungen wie Quecksilberbutter und Graphitteilchen, die bis zum äußeren Ende des Auslaßkanals gelangt sind, zusammen mit einem Teil des im Auslaßkanal 6 strömenden Quecksilbers im Strom der Salzlösung mitgerissen und nach dem Steigen an die Oberfläche zusammen mit der Salzlösung durch das Rohr 14 abgeführt.

Das Rohr 14 ist mit einer Trennstufe 15 verbunden, in der die umlaufende Salzlösung getrennt und durch ein Rohr 16 zu einer nicht gezeigten Salzlösungsanlage weiterbefördert wird. Im Bedarfsfall kann auch ein Teil der Salzlösung gemäß dem japanischen Patent 311699 in die Elektrolysezelle zurückgeführt werden.

Das am Boden der Trennstufe gesammelte Quecksilber wird durch einen Abfluß 17 am Boden der Trennstufe, durch ein Rohr 18 und eine Öffnung 19 in den Hauptkanal 9 geführt. Dadurch, daß die Öffnung 19 an einer Stelle angeordnet ist, durch die die Quecksilberoberfläche in der Trennstufe auf einer geeigneten Höhe gehalten werden kann, kann zwischen dem hydrostatischen Druck des Quecksilbers im Rohr 18 und dem Quecksilber und der Salzlösung in der Trennstufe 15 ein Gleichgewicht hergestellt werden, damit eine kontinuierliche Trennung des Quecksilbers stattfinden kann.

Verunreinigungen 20, die an der Grenzfläche zwischen dem Quecksilber und der Salzlösung suspendiert sind, können mittels einer öffnung am oberen Ende der Trennstufe 15 entfernt werden, wenn ein Deckel 21 geöffnet wird. Andererseits kann auch ein Rohr 22 vorgesehen werden, dessen Ende an oder etwas oberhalb der Grenzfläche angeordnet wird, wie es die F i g. 2 zeigt. Die Öffnung 19 des Rohrs 18 ist mit einer Hülle 25 umgeben, die an und über dem Hauptkanal 9 angebracht ist.

Das Hauptmerkmal der Erfindung ist in der Trennvorrichtung für das Quecksilber zu sehen, die hier in Form eines Ausführungsbeispiels beschrieben ist. Ohne die Trennvorrichtung würde es sehr schwer sein, die Verunreinigungen zusammen mit der Salzlösung ausströmen zu lassen bzw. zu verhindern, daß die Verunreinigungen mit dem Quecksilber weggespült werden. Die Quecksilbermenge in der Elektrolysezelle würde daher stetig abnehmen, bis nach längerer Zeit der Betrieb eingestellt werden müßte.

Obwohl die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben wird, das von einer Elektrolysezelle mit zwei primären Elektrolysekammern auf beiden Seiten des Auslaßkanals für das Quecksilber ausgeht, kann sie in ähnlicher Weise auch dann angewendet werden, wenn sich die Elektrolysekammer nur auf einer Seite dieses Auslaßkanals befindet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abtrennen der in der Sole und im Na-Amalgam anfallenden Verunreinigungen in einer Alkali-Elektrolysezelle mit Quecksilberkathode, wobei das Quecksilber durch mindestens eine primäre Elektrolysekammer strömt, in einem gleichförmigen Film über eine Seitenwand eines Auslaßkanals, der senkrecht zur Strömungsrichtung des Quecksilbers in der Elektrolysekammer verläuft, herabfällt und dann in ihm weiterströmt, bis es an einer Querwand der Elektrolysezelle ausfließt, dadurch gekennzeichnet, daß ein größerer Teil des verbrauchten Quecksilbers durch einen Hauptkanal einer Aufbereitungsanlage für das Amalgam zugeführt wird, während die umlaufende Salzlösung, die auf der Quecksilberoberfläche suspendierten Verunreinigungen und der Rest des Quecksilbers einer Trennstufe zugeleitet werden, in der sie kontinuierlich getrennt werden, woraufhin das getrennte Quecksilber kontinuierlich in den Hauptkanal eingeleitet wird.

2. Vorrichtung zur Ausübung·des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den unteren Teil eines Abflusses (8) am Auslaßkanal (6) ein Hauptkanal (9) angeschlossen ist, der zur Aufbereitungsanlage (10) für das Amalgam führt, daß ferner in der Nähe des Abflusses (8) die Eingangsöffnung (13) eines Rohrs (14) vorgesehen ist, die mit einem unteren Rand versehen ist, der gleich hoch oder etwas höher als das Quecksilberniveau am Abfluß ist, daß weiterhin mit dem anderen Ende des Rohrs (14) eine Trennstufe (15) verbunden ist, aus der ein Rohr (18) das abströmende Quecksilber in den Hauptkanal (9) der Aufbereitungsanlage (10) führt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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