DE1571738C2 - Elektrolytische Zelle - Google Patents

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das

Stillegen der Anlage und dadurch eine Unproduktivität zu vermeiden, indem das Auswechseln der

■ 45 Graphitelektroden gänzlich vermieden wird.

Die Erfindung betrifft eine elektrolytische Zelle zur Diese Aufgabe wird bei einer elektrolytischen Zelle Durchführung der Elektrolyse im Durchlauf verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß von Flüssigkeiten, insbesondere von wäßrigen Lö- die Anode aus einer flexiblen, mit kohlenstoffhaltisungen von Alkalihalogeniden, wie z. B. Kochsalz, gem Material imprägnierten Textilbahn besteht, die die eine, mit der negativen Stromquelle in Verbiß 50 von einer Versorgungsrolle zu einer Aufwickelrolle dung stehende und im Kreislauf zwischen der Zelle parallel zur Kathode durch das Bad !undurchführbar und einer Aufbereitungsanlage umlaufende Queck- und über Führungsrollen der Transporteinrichtung silberkathode und eine Anode aus Kohlenstoff auf- mit dem positiven Pol der Stromquelle verbunden ist. weist. Die elektrolytische Zelle gemäß vorliegender Erfin-Gemäß dem Stand der Technik werden Chlor- und 55 dung besitzt den Vorteil daß sie keinerlei nennens-Natronlauge durch die Elektrolyse von Kochsalz im werte Ausfallzeiten durch Auswechseln von Graphitallgemeinen dadurch hergestellt, daß man massive anöden mehr aufweist. Ebenso besitzt die Erfindung stationäre Graphitanoden und Quecksilberkathoden den Vorteil, daß praktisch kein Spannungsabfall verwendet. So enthält beispielsweise eine typische zwischen der Anode und der Kathode bei geringer Einheit 42 Zellen, wobei jede mit 144 stationären 60 werdender Graphitschicht der Anode mehr entstehen Graphitanoden ausgestattet ist, von denen jede etwa kann. Als weiterer Vorteil vorliegender Erfindung kg wiegt. Eine solche Anlage hat eine Produk- ergibt sich, daß die Abtragung der Gräphitschicht tionskapazität von etwa 180 Tonnen Chlor pro Tag. der flexiblen, mit kohlenstoffhaltigem Material im-Infolge des chemischen Oxydationsprozesses werden prägnierten Textilbahn in Transportrichtung gleichbei Verwendung dieser Zellen die Graphitblöcke 65 mäßig verläuft. Die Textilbahn wird durch einen bzw.. Anoden langsam verbraucht. Dabei wird ihre einfachen Mechanismus vorzugsweise kontinuierlich Dicke ständig im Zuge der fortschreitenden Oxyda- oder auch in regelmäßigen kurzen Intervallen forttion insbesondere der Chlorierung (der Begriff der bewegt, so daß die Erschöpfung an Graphitsubstanz

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beobachtet und die Zelle in gleichmäßigem Betrieb liehe Anlage für eine typische Elektrolysezelle zur

behalten werden kann. Dabei wird die Anode in Herstellung von Chlor- und Natronlauge, bei der

vorteilhafter Weise mit solcher Geschwindigkeit Quecksilber verwendet wird. Dabei sind die Anoden

durch das Elektrolytbad transportiert, daß an der 13, von denen vier gezeichnet sind, derartig an der

Stelle, an der die Textilbahn aus dem Bad austritt, 5 Decke der Zelle angeordnet, daß sie herabgelassen

der Kohlenstoff fast oder ganz entfernt ist, wobei werden können, d.h., man kann ihre Höhe verändern,

die Transportrichtung mit der Richtung des durch Die Aufhängevorrichtungen sind nicht gezeigt, es

die Zelle hindurchlaufenden Bades übereinstimmt. sind lediglich die senkrechten Säulen der Anoden

Es ist zweckmäßig, die Geschwindigkeit der Anode gezeichnet, die die Decke 15 der Zelle durchstoßen,

so zu wählen, daß der Verbrauch an Kohlenstoff 10 Der elektrische Strom wird von dem positiven Pol 19

oder Graphit mit der Abnahme der Konzentration einer Stromquelle über die Leiter 21 zu den einzel-

des Bades übereinstimmt. nen Anoden geleitet. Es sind ferner die Kathoden 25

Die unverbrauchte Anode taucht am Anfang in gezeichnet, welche auf dem Boden 27 der Zelle liegen das Bad ein und wird durch das Bad hindurch- und die über die Leiter 29 mit dem negativen Pol 31 transportiert. Am anderen Ende des Bades verläßt 15 der Stromquelle verbunden sind,
sie dieses, wobei der größte Teil des Kohlenstoffes Die Kathoden 25, welche mehrfach und vorzugsabgetragen ist. Die Konzentration des Kohlenstoffes weise in der gleichen Anzahl wie die Anoden 13 auf der in das Bad eingetauchten Textilbahnlänge vorhanden sind, versorgen die kathodische Quecknimmt also in Transportriehtung ab. In gleicher silberschicht 33 mit Strom. Das Quecksilber fließt Richtung bewegt sich die zu elektrolysierende Flüssig- ao dabei durch eine Einlaßöffnung 35 in die Zelle, keit durch die Zelle, deren Konzentration in Strö^ sodann den Zellenboden entlang zum Auslaß 37. mungsrichtung ebenfalls stetig abnimmt. Von dort wird das Quecksilber, welches als Natrium-

Die aus einer Versorgungsrolle, einer Aufwickel- Amalgam vorliegt, zum Zwecke der Wiedergewinrolle und mehreren in Abständen angeordneten und nung des reinen Quecksilbers, zu einer Aufbereimit der positiven Stromquelle verbundenen Führungs- 25 tungsvorrichtung geführt. Anschließend wird das rollen bestehende Transporteinrichtung ist in einem wiedergewonnene Quecksilber durch die Einlaß-Ausführungsbeispiel mit einer kontinuierlich arbei- öffnung 35 wieder eingeleitet. Das gleiche System tenden und in einer vrteilhaften Ausführungsform läßt sich offenbar auch auf die Behandlung anderer mit einer taktweise arbeitenden Antriebseinrichtung Salze anwenden, insbesondere auf andere Alkaligekoppelt. 30 metallhalogenide.

In einer bevorzugten Ausführung vorliegender Die starke Salzlösung, die elektrolysiert werden

Erfindung befindet sich bei der horizontalen Zellen- soll, wird durch die Zuführungsleitung 41, die an

ausführungsform die öffnung für die bandförmige der rechten Zellenseite angeordnet ist, eingespeist.

Anode, die flexible kohlenstoffhaltige Textilbahn, in Sie fließt längs der Zelle von rechts nach links, wobei

dem Bereich der Zelle, in dem sich die Einlaßöffnung 35 ^die Elektrolyse stattfindet. Dabei wird gasförmiges

für die zu elektrolysierende Flüssigkeit und die Ein- Chlor in der oberen Zellenregion entwickelt und

laßöffnung für das aufbereitete Quecksilber befinden, durch den Auslaß 43 abgeführt; die verbrauchte

während die Äuslaßöffnung für die Textilbahn in Salzlösung läuft durch den Auslaß 45 ab, wobei das

dem Bereich der Zelle angeordnet ist, in dem sich Natrium größtenteils in NaOH übergeführt ist.

die Auslaßöffnungen für die verbrauchte Elektrolyt- 40 Demgegenüber ist das Wesen vorliegender Erfin-

flüssigkeit und für das legierte Quecksilber befinden. . dung bezüglich einer horizontalen Zelle in Fig. 2

Zur praktischen Ausführung der Anode besteht gezeigt. Der Zellenkörper entspricht im wesentlichen die Textilbahn aus einem Material, das durch das dem nach Fig. 1, wobei das Quecksilber durch die Elektrolytbad und dessen Zerfallprodukte nicht zer- Einlaßöffnung 35 a eingeführt und das Natriumstörbar ist. Dadurch ist es möglich, die Textilbahn 45 Amalgam durch die Äuslaßöffnung 37 a herausein zweites Mal zu beschichten und wieder zu ver- geführt wird. Der elektrische Strom fließt zwischen wenden. . . , ■ ' dem '^v negativen Pol 31 der Stromquelle und dem

Das kontinuierliche Anodenband, kann entweder positiven Pol 19α der Stromquelle. Die Kathoden 25α durch eine horizontale oder eine vertikale Zelle entsprechen denen nach F i g. 1.
hindurchgeführt werden, beide Typen sind dem 50 An Stelle der Stromzuführung 21 zu den Graphit-Stand der Technik bekannt, anöden 13 nach Fig. 1 sind nach Fig, 2 die ZuZwei Beispiele der Erfindung sind in der Zeich- leitungen 63 in Berührung mit den leitenden Fühnung dargestellt und anschließend beschrieben. rangsrollen 61, die ihrerseits in Kontakt mit der

Fig.l zeigt eine schematische Darstellung einer leitenden kohlenstoffhaltigen bzw. graphitbeladenen

typischen Zelle des Standes der Technik in senk- 55 Tetilbahn 65 stehen. Diese Textilbahn wird von einer

rechtem Schnitt, wobei die konventionellen Graphit- Versorgungsrolle 67 abgewickelt, durch eine Öffnung

anöden in Form von Blöcken in der Zelle hängen; 69 in den oberen Bereich der Zelle eingeführt, um

Fig. 2 zeigt eine Anordnung gemäß vorliegender die Führungsrolle71 herumgeleitet und unterhalb

Erfindung, wobei die Anode als flexible kohlenstoff- der Führungsrollen 61 um eine zweite Führungsrolle

haltige Textilbahn in einer horizontalen Zelle ver- 60 73 herumgeführt. Die Geschwindigkeit des Bandes,

läuft. Diese Figur entspricht im übrigen der Dar- welches durch bekannte Antriebsmittel bewegt wird,

stellung nach Fig. 1; ist derart eingestellt, daß der Kohlenstoff bzw. der

F i g. 3 zeigt einen vertikalen Zellentyp in senk- Graphit gerade vollständig aufgebracht ist, wenn

rechtem Schnitt, auf welchen vorliegende Erfindung das Band wieder aus dem Bad auftaucht. Wenn das

angewendet ist; 65 Band die Führungsrolle 73 passiert, ist also der

Fig. 4 zeigt eine Variation der Anordnung gemäß Graphit des Bandes gerade vollständig aufgebraucht.

Fig. 2. Das verbraucht Band läuft nach Passieren der Füh-

Wie bereits dargelegt, zeigt F i g. 1 die grundsätz- rungsrolle 73 durch eine Auslaßöffnung 75, die in

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der Zellendecke vorgesehen ist und die derartig haltigen Textilbahn weitere Kontaktrollen bzw.

beschaffen ist, daß ein Verlust an Chlorgas im Walzen angeordnet sein, und zwar sowohl während

wesentlichen unterbleibt. Sodann erfolgt ein Auf- des Verlaufs des Bandes nach unten als auch ins-

rollen des Bandes durch die Aufwickelrolle 77. Das besondere während des Verlaufs des Bandes nach

verbrauchte Band kann entweder verworfen oder 5 oben, wobei diese Rollen gegebenenfalls einen

wiederum mit Kohlenstoff neu imprägniert werden. Streckeffekt bewirken. Es ist notwendig, daß ge-

Die Quecksilberschicht 83 in F i g. 2 entspricht im nügend Leiterkontakte zum Band vorhanden sind, wesentlichen derjenigen nach Fig. 1. Wie in Fig. 1, um den in der Zelle benötigten elektrolytisch wirkfließt frische Salzlösung durch die Einlaßöffnung 85 samen Strom sicherzustellen,
in die Zelle, während die verbrauchte Salzlösung io Normalerweise wird bei der Anordnung gemäß durch.den Auslaß87 abfließt. Das entwickelte Chlor- Fig. 2 das Band genügend stark nach oben gegen gas strömt durch den Auslaß 89 in ein geeignetes die Führungsrollen 61 gedrückt werden, so daß Tank- oder Lagersystem. keine weiteren Unterstützungsmittel notwendig sind.

In Fig. 3, welche eine vertikale, Zelle darstellt, Es kann jedoch unter gewissen Umständen, und dies

schließen die Wände 101 und 103 die zu elektroly- 15 hängt in erster Linie auch von der Länge des Bandes

sierende Salzlösung ein. Diese starke Salzlösung ab, notwendig sein, daß eine Zugspannung auf das

strömt durch den Einlaß 105 ein,-die schwache und Band einwirkt und daß eventuell die Möglichkeit

verbrauchte Salzlösung fließt, nachdem sie nach oben des Entstehens eines Abstands zu den Führungs-

gestiegen ist, durch den Auslaß 107 ab. Bei diesem rollen 61 eine zusätzliche Unterstützung des Bandes

Beispiel wird ein kontinuierlicher Quecksilberfilm, .20 notwendig macht. Eine solche Anordnung ist in

der als Kathode leitet, dadurch erhalten, daß auf- F i g. 4 dargestellt.

gearbeitetes Quecksilber oben durch den Einlaß 111 Hierbei ist die Textilbahn 165 im wesentlichen eintritt, nach unten über ein vertikal angeordnetes die gleiche wie die Textilbahn65 der Fig. 2. Das Kathodengitter 113 gegossen wird. Während das gleiche gilt für deren Anordnung und Funktion. Der Quecksilber das Kathodengitter passiert, wird es in 25 einzige Unterschied besteht darin, daß zusätzliche Natriumamalgam umgewandelt. Am Boden der Zelle Unterstützungsrollen 167 im Bad vorgesehen sind, wird das Natriumamalgam. durch den Auslaß, 114 Diese müssen oberhalb des Quecksilberniveaus geabgepumpt und einer Aufbereitungsvorrichtung zu- halten werden, um einen Kurzschluß in der Zelle zu geführt. vermeiden. Diese Unterstützungsrollen sind daher

Die kontinuierliche Anode als kohlenstoffhaltige 30 vorzugsweise klein. Vorzugsweise sind sie ferner Textilbahn läuft von einer Versorgungsrolle 115 ab. derart ausgebildet, daß sie gehoben und abgesenkt Die Bahn läuft durch den Einlaß 117 in die Zelle werden können, wie dies durch die gestrichelten ein, der eng genug ist, um praktisch jeden Verlust Linien angedeutet ist. Hierdurch kann bewirkt weran Chlorgas zu vermeiden. Die Textilbahn 119 ver- den, daß das Band einen besseren elektrischen Konläuft sodann nach unten und um ein Paar Führungs- 35 takt erhält, d. h., daß sie eine größere Berührungsrollen 121 und 123. Anschließend wird das Band fläche bezüglich der Führungsrollen 161 erhalten, wieder nach oben geführt und tritt durch den Auslaß welche im übrigen den Führungsrollen 61 der 125 aus dem Elektrolysebehälter aus und wird Fig. 2 entsprechen. Gegebenenfalls können die schließlich nach Uihlenken durch die Führungsrolle Unterstützungsrollen 167 so weit angehoben werden, 127 von einer Aufwickelrolle 129 aufgespult . 40 bis ihre Unterkante praktisch in einer Linie mit der

Mitunter kann aus mechanischen Gründen die. Unterkante der Führungsrollen 161 und auch der Durchführung des Bandes durch eine vertikale Zelle Führungsrollen 171 und 173 liegen. Die letzteren einfacher als bei einer horizontalen Zelle sein. Bei entsprechen den Führungsrollen 71 und 73 der der vertikalen Zelle werden keine langen horizontalen Fig. 2. Eine solche Anordnung kann in gewissen Führungsstrecken benötigt, die gegebenenfalls unter- 45 Fällen wünschenswert oder notwendig sein, um zu stützt, aber stets außer Kontakt mit der Quecksilber- vermeiden, daß ein Kurzschluß der Zelle dadurch schicht gehalten werden müssen. Bei der vertikalen entsteht, daß die Rollen zu nahe an der Quecksilber-Zelle wird der Strom durch geeignete elektrische schicht angeordnet ,sind.

Kontaktmedien, wie beispielsweise durch die Füh- Graphitband oder Graphittuch ist ein verhältnis-

rungsrollen 127, 121 und 123 dem Band zugeführt. 50 mäßig neues Produkt und dient zu bevorzugter

Ferner können längs des Weges der kohlenstoff- Anwendung bei vorliegender Erfindung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 Oxydation wird hier im weitesten Sinne angewendet) Patentansprüche: verringert. Schätzungsweise werden etwa pro produzierte Tonne an Chlor 2,2 kg Graphitanoden-Mate-

1. Elektrolytische Zelle zur Durchführung der rial verbraucht. Dabei ist der Graphit selbst nicht Elektrolyse im Durchlaufverfahren von Flüssig- 5 notwendigerweise ausgesprochen teuer, jedoch sind keiten, insbesondere von wäßrigen Lösungen von die Kosten des Verfahrens seines Ersatzes häufig Alkalihalogeniden, wie z. B. Kochsalz, die eine, recht hoch... ,....,.. .„,.,..,

mit der negativen Stromquelle in Verbindung Schließlich '.. werden, die. Graphitanoden bis, zu

stehende und im Kreislauf zwischen der Zelle einem Punkt verbraucht, an dem sie sehr dünn ge-

und einer Aufbereitungsanlage umlaufende io worden sind. Nunmehr steigt"ihr elektrischer Wider- .

Quecksilberkathode und eine Anode aus Kohlen- stand an, und sie werden gegenüber mechanischer

stoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, Beanspruchung anfällig. Als Folge ergibt sich, daß

daß die Anode aus einer flexiblen mit kohlen- sie ersetzt werden müssen. Die Ersetzung durch neue

stoffhaltigem Material imprägnierten Textilbahn Anoden ist jedoch ein kostspieliger Prozeß, und zwar

(65) besteht, die von einer Versorgungsrolle (67) 15 nicht so sehr infolge der Kosten für die Anode selbst,

' zu einer Aufwickelrolle (77) parallel zur Kathode sondern insbesondere deshalb, weil die betroffene

(25 a) durch das Bad hindurchführbar und über Zelle für die Dauer dieses durchzuführenden Ersatzes

Führungsrollen (61) der Transporteinrichtung aus der Produktion herausgenommen werden muß.

(67, 77, 61) mit dem positiven Pol (19 a) ,der Dieser Ersatz ist ferner mit einem recht beträcht-

Stromquelle verbunden ist. 20 liehen Arbeitsaufwand verknüpft. Der Ersatz der

2. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 1, da- kohlenhaltigen Anoden oder der Graphitanoden in durch gekennzeichnet, daß die aus einer Versor- einer solchen Zelle dauert etwa 4 Tage oder manchgungsrolle (67), einer Aufwickelrolle (77) und mal auch länger, während welcher Zeit die Zelle unmehreren, in Abständen angeordneten Führungs- produktiv ist. Im allgemeinen werden in einer großen rollen (61) bestehende Transporteinrichtung mit 25 Anlage ständig eine Reihe von Bedienungsleuten, einer taktweise arbeitenden Antriebseinrichtung und zwar bis zu fünf Personen, für die einzige Aufgekoppelt ist. gäbe benötigt, die verbrauchten Anoden in elektro-

3.- Elektrolytische Zelle nach Anspruch 1, da- lytischen Zellen zu ersetzen.

durch gekennzeichnet, daß sich bei horizontaler ' Für ein galvanisches Element, insbesondere für Zellenausführung die öffnung (69) für die band- 30 ein Trockenelement einer elektrischen Taschenlampe, förmige Textilbahn (65) in dem Bereich der Zelle ist aus der deutschen Patentschrift 410004 bekanntbefindet, in dem sich die Einlaßöffnung (85) für geworden, die Anode und Kathode zusammen banddie zu elektrolysierende Flüssigkeit und die Ein- förmig aufzurollen und durch einen porösen Separalaßöffnung (35 a) für das aufbereitete Quecksilber tor voneinander zu trennen. Dieses Doppelband wird befinden, während die Auslaßöffnung (75) in dem 35 immer stückweise zur Erzeugung von elektrischer Bereich der Zelle angeordnet ist, in dem sich die Energie angefeuchtet. Des weiteren sind durch die Auslaßöffnung (87) für die verbrauchte Elektro- deutsche Patentschrift 453 764 ebenfalls für galvalytflüssigkeit und die Auslaßöffnung für ..das nische Elemente in Taschenlampen bandförmige, legierte Quecksilber befinden. graphitierte Elektroden bekanntgeworden. Die vor-

40 liegende Erfindung berücksichtigt diesen Stand der Technik.