DE1592302A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Elektrolyse von Elektrolyten - Google Patents

Description

DR. MOLLER-BOR£ . DR. MANfTZ. Dft OEUFEL DiPL-ΙΝαFINSTERWALD.O4PL4NQ. QRXmKOW _ä*^_a

— t MOfCNCN ». AOBWT^CQCH-OTi I 10^2302

P 15 92 302.1-41 München, den 29. Jan. 1970

Lo/th - W 154-

MGINEERIHG LCD. Birks Building, 71.8 Oraaville Street, Vancouver 2, British Columbia, Kanada

Vorrichtung und Verfahren zur Elektrolyse von Elektrolyten

Priorität? Kanada vom 24. April 1964
ffr. 901 153

Die Erfindung betrifft eine geschlossene Elektrolyeevorrichtung, insbesondere eine bipolare Zelle zur Elektrolyse eines Hetallchlorids zum einem Hetallchlorat und umfaßt atindestens eine Zelle, welche durch ein Paar von voneinander getrennten monopolaren Elektroden und mindestens einer hi er zwischen angeordneten bipolaren Elektrode zur Lief erung einer Vielzahl von Elektrolytkanälen gebildet sind, und Behältervorrichtungen zur Aufnahme der Zelle♦ die eine Abdeckung hierfür einschließt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Elektrolysezelle. ■

Neue Unterlagen (Art7 61 Ab* 2 Nr. 1 Satz 3 des Änderunflffl«·. v. 4, ft, I««»

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Bekannte Elektrolysezellen zur Erzeugung -von Hetalichlorftten mit von oben eingeführten Kohle elektroden haben gewisse Nachteile. Monopolare Zellen haben, durch ihre Konstruktion bedingt, viele Stromanschlüsss und Elektrolytleitiiiigetit, hohe Verluste durch Elektrodenabfälle, hohen Spannungsabfall und Energieverlust. Weiterhin werden für die Großerseuguog -viele Einzelzellen und größere Räumlichkeiten benötigt·

Zweipolige ELektrolysezellen, welche sur Vermeidung vieler der oben genannten Mangel entwickelt wurden, haben ein anderes, größeres Problem entstehen lassen· Derartige Zellen, sind so ausgelegt, deß sich im Betrieb über den Flüssigkeitsspiegel unter dem Zellendeckel eine Gasphase ausbildet. Bis elektrischen Anschlüsse zu den Graphitelektrode!! liegen Sä dieser Gasphase, infolgedessen ist die Gefahr der Funkenbildung und der dadurch ausgelösten Explosion immer gegenwärtig«

So wird beispielsweise in der deutschen Patentschrift #18 eine Vorrichtung mit horizontaler Anordnung der Elektroden beschrieben« Diese weist jedoch den, Nachteil auf, &aü eine Rezirkulation des Elektrolyten nicht möglich ist· Ferner wird in der deutschen Patentschrift 857 798 eine als üunlaggregat ausgebildete Graphitelektrode, welche Eühlbohrungesi beeitst, beschrieben. Jedoch muß auch hier der StromansehluB äMzch &en Gasraum trotz der aufwendigen Anodenkonatruktion geführt werden. Auch bei der Torrichtung der deutsehen Patentschrift 957 937 führen die Elektrodenanechlüese durch den vorbas&enen Gasraum, jedoch ist diese Konstruktion sehr ausgebildet. Auch die in der Sehweiser Patentschrift 25* 663 beschriebene bipolare Elektrode weist konventionell eingeführte 8tromsuführungen auf, so daß Explosionen nicht ausgeschlossen sind. Die französische Patentschrift 962 292 Imechreibt swar eine !Trennung von Gas und Flüssigkeit außerhalb der !Seile, beschreibt jedoch nicht die Rückführung der größerem

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abgezogenen Elektrolyten sowie die

spezielle Verteilung von Elektrolyt zur Erzielung einer gleichmäßigen Zusammensetzung und Temperatur innerhalb der gesamten Zelle. Auch in der französischen Patentschrift 1 3^5 990 wird nicht gefördert, daß die Zelle ganz gefüllt mit Elektrolyt gehalten werden muß. Ferner sagt sie nicht« über die Rezirkulation in der Zelle und die Trennung von Gaβ und Flüssigkeit außerhalb der Zelle aus, eowie über die Rückführung des Elektrolyten. Auch in der britischen Patentschrift 94β 28? ist die Elektrolysezelle nicht vollständig mit Elektrolyt gefüllt, außerdem werden zum Umpumpen zusätzliche Gasmengen eingeblaeen.

Demgegenüber weist die Erfindung den Vorteil auf, daß eine bipolare Elektrolysezelle geliefert wird, in welcher die Gefahr von durch Funken induzierten Explosionen praktisch vermieden wird. Darüber hinaus liefert sie ©ine bipolare Elektrolysezelle, in welcher die Elektrodenabnutzung oder -zerstörung praktisch gleichmäßig über der aktiven Oberfläche der Elektroden erfolgt und in der ein örtliches Überhitzen und verschiedene Reaktionsgeschwindigkeiten praktisch auf "ein Minimum herabgesetzt sind, und bei der verbesserte Stromwirkungsgrade und auf ein Minissum herabgesetzte Verluet ströme von Zelle zu Zelle erreicht werden.

Die erfindungsgemäße Elektrolysezelle ist eine abgeschlossene Apparatur, insbesondere eine bipolare Zelle zur Elektrolyse eines Metallchlorids zu einem Ketallchlorat und umfaßt mindestens eine Zelle, welche durch ein 3?aar von voneinander getrennten, aonopolaren Elektroden/mindestens einer hierzwlschen angeordneten bipolaren Elektrode zur Lieferung einer Vielzahl von Elektroiytkanälen gebildet wird /einen Behälter zur Aufnahme der Zelle einschließlich einer Abdeckung hierfür und zeichnet sich dadurch aus, daß eine Vielzahl von Kanäle

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bildenden Teilen vorgesehen ist, die bezogen auf die bipolare Elektrode oder die bipolaren Elektroden wirksam angeordnet sind, um zwei oder mehr nicht elektrolysierende Kanäle innerhalb des Behälters zur Rezirkulation von- Elektrolyt innerhalb der Zelle zu liefern, und die Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten in der Zelle ausreichend hoch ist, um die vom Elektrolyten mitgerissenen und/oder hierin eingeschlossenen, gasförmigen Elektrolyseprodukte festzuhalten, während sich der Elektrolyt in der geschlossenen Vorrichtung befindet, so daß sich praktisch keine freien Gase unter der Abdeckung ansammeln können, wodurch die Vorrichtung während des Betriebes praktisch frei von Explosionen gehalten wird·

Bei einer Ausführungeform der Erfindung umfaßt die erfindungsgemäße Apparatur Einrichtungen zum Qe füll thai ten der Zelle mit Elektrolyten und zeichnet sich ferner dadurch aus, daß das System umfaßt:

a) Einrichtungen zum kontinuierlichen Einführen von frischen Elektrolyten in die Zelle mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit }

b) Kanäle bildende Teile innerhalb des Behälters für die Eezirkulation des Elektrolyten innerhalb der Zelle mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit, um die gasförmigen Reaktionsprodukte im Elektrolyten innerhalb des Behälters mitgerissen und/oder eingeschlossen zu halten, wobei besonders Zirkulationseinrichtungen vorhanden sind, welche durch vereinigte, zwangsweise, äußere Pumpeinrichtungen und die innere Pumpwirkung infolge des Aufbaues und der Anordnung der bipolaren Elektroden, der Kanäle bildenden Teile und der aufsteigenden, mitgerissenen und/oder eingeschlossenen gasförmigen Produkte der Elektrolyse geliefert werden?

c) gemeinsame, direkt mit dem Behälter in einem Bereich unmittelbar unterhalb der Abdeckung verbundenen Abfiihrungseinrichtungen zur Entfernung einer Mischung von mitgerissenen und/

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oder eingeschlossenen gasförmigen Reaktionsprodukten und ausfließender Flüssigkeit aus der Zelle;

d) Einrichtungen außerhalb des Behält er β, die mit dem Auslaß verbunden sind, zur Aufnahme dieser Mischung von mitgerissenen und/oder eingeschlossenen gasförmigen Reaktionsprodukten und ausfließender Flüssigkeit, welche durch die Abführungseinrichtungen entfernt werden, wobei die äußeren Einrichtungen eingerichtet sind, die gasförmigen Produkte von der Flüssigkeit abzutrennen, insbesondere eine erste Einrichtung, welche eine primäre Trenneinheit bildet und eine sekundäre Einrichtung, welche eine zweite Trenneinheit bildet und die bevorzugt dahinwirken» die mitgerissenen gasförmigen Produkte auf eine Menge von weniger als 5 % zu reduzieren,wob6i insbesondere die erste Trenneinheit ein T-fönniges Teil einschließt, welches zwei Auslässe besitst und wobei ein Auslaß mit der zweiten Einrichtung verbunden ist und der andere Auslaß ein Auslaß für Oase ist; und

e)/EiSrichtungen zur Eezirkulation eines Teiles der abgetrennten Flüssigkeit in dem Behälter, wobei insbesondere die Einrichtungen zur Eezirkulation eines Teiles der abgetrennten Flüssigkeit in die Zelle ein abgeschlossenes Umlauf system umfassen, und Einrichtungen zur Entfernung des Restteiles der abgetrennten Flüssigkeit aus de m geschlossenen Umlauf system « ' wobei die Menge an frischem Elektrolyt, welche eingeführt wird, praktisch der Menge an entfernter Flüssigkeit gleich ist .

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, daß sie umfaßt:

a) einen eine Abdeckung umfassenden Behälter; b)" monopolare Elektroden, insbesondere eine Vielzahl von monopolaren Elektroden wobei insbesondere Jede dieser Elektroden einen Stapel von einer Vielzahl von Elektrodenteilen umfaßt und bipolare Elektroden, insbesondere eine Vielzahl

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von bipolaren Elektroden, wobei insbesondere jede dieser Elektroden einen Stapel einer Vielzahl von Elektrodenteilen umfaßt und wobei die bipolaren Elektroden ganz besondere horizontal angeordnete« sich in Längsrichtung erstreckende, in dem Behälter angeordnete Graphitteile sind und wobei die Elektroden so aufgebaut und angeordnet sind, um einen elektrischen Strom durch den Behälter und durch den in den Elektrolytkanälen zwischen den Elektroden zirkulierenden Elektrolyten zu leiten, insbesondere wenn eine Vielzahl von solchen Elektrolytkanälen vorgesehen ist;

c) einen Haupteintritt in den Behälter, um den Behälter mit Elektrolyt gefüllt zu halten}

d) eine einen Einlaßströmungsverteiler bildende Einrichtung, insbesondere wenn die Einrichtung ein Einlaßkopf ist}

e) Einrichtungen, welche die Strömung von dem Einlaßströmings-. .verteiler zu den Elektrolytkanälen liefern;

f) eine oberhalb jedes verbundenen Elektrolytkanales angeordnete, einzelne nicht elektrolytisch aktive Kammer, insbesondere falls eine solche nicht elektrolytisch aktive Kammer ein Paar von voneinander getrennten, elektrisch nicht leitenden Trennscheibe» umfaßt, wobei jedes dieser Scheibenpaare eine in ihrem unteren Teil mit dem oberen Teil eines hiermit verbundenen Elektrolytkanales und an ihrem unteren, entfernten Teil mit einer hiermit verbundenen Auelaßeinrichtung kommunizierenden Leitung liefert;

g) von dem Einlaßströmungeverteiler entfernte Rezirkulationseinrientrangen, welche die nicht elektrolytisch aktive Kammer und den Einlaßströmungeverteiler miteinander verbinden, insbesondere, wenn die !^zirkulationseinrichtung eine Vielzahl von seitlichen, senkrecht angeordneten Kanälen umfaßt, wobei jeder dieser Kanäle den oberen und unteren Teil eines hiermit verbundenen Elektrolytkanales miteinander verbindet;

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h) einen Auslaßsammler;

i) eine Vielzahl von Auslaßkanälen, wovon jeder eine der nicht elektrolytisch aktiven Kammer mit dem Auelaßeammler verbindet, insbesondere wenn der Auslaßkanal eine obere, horizontal angeordnete, plattenähnliche Kammer umfaßt» wobei die Kammer an ihrem Eintritt mit dem oberen Teil einer Jeden aolchen, nicht elektrolytisch aktiven Kammer und an ihrem Auslaß mit einem Austrittssammler verbunden ist und ·

j) ein Hauptauslaß aus dem Behälter, der mit dem Auslaßsammler verbunden ist.

Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, daß sie umfaßt:

a) einen eine Abdeckung einschließenden Behälter;

b) monopolare Elektroden, insbesondere eine Vielzahl von solchen monopolaren Elektroden in Form flacher, elektriech leitender Tafeln,wobeiinsbesondere Jede dieser Elektroden einen leitenden Kern umfaßt, z. B. aus Kupfer, eine Umhüllung, s. B. aus !Titan, welche von einer Außenhüll· umgeben ist, z. B. aus platiniertem Titan, und bipolare Elektroden, insbesondere eine Vielzahl von bipolaren Elektroden in Form flacher, elektrisch leitender Tafeln, die insbesondere, wenn solche Elektroden relativ dünnes, selbsttragendes, platiniertes Titan umfassen, gewellt sind, um die Oberfläche bis zu 5? % zu vergrößern und die so aufge-

baut und.angeordnet sind, um einen elektrischen Strom durch den Behälter und durch den in den Elektrolytkanälen zwiechen / den Elektroden zirkulierenden Elektrolyten zu leiten, insbesondere, wenn eine Vielzahl von solchen Elektrolytkanälen vorgesehen i8t;

c) Haupteinläßsen in den Behälter, um den Behälter mit Elektrolyt gefüllt su halten*

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d) eine einen Einlaßströmungsverteiler liefernde Einrichtung;

e) eine Einrichtung zur Erzeugung einer Strömung von dem Einlaßströmungsverteiler zu den Elektrolytkanälenj

f) eine einzelne, oberhalb jedes hiermit verbundenen Elektrolytkanals angeordnete nicht elektrolytisch aktive Kammer, insbesondere wenn aolche nicht elektrolytisch aktive Kammern ein Paar von voneinander entfernten, elektrisch nicht leitenden, Q?-förmigen Teileriächeiben umfassen, wobei jedes dieser Scheibenpaare eine an ihren unteren, seitlichen Bereichen mit dein oberen Teil eines hiermit verbundenen Elektrolytkanals und an ihren oberen, seitlichen Bereichen mit einer hiermit verbundenen Auslaßeinrichtung kommunizierende Leitung liefert;

g) von dem EinlaßströmungBverteiler entfernte Zirkulationseinrichtungen, welche die nicht elektrolytisch aktive Kammer und die Elektrolytkanäle miteinander verbinden, insbesondere, v/enn die P.ezirkulationseinrichtungen eine Vielzahl von seitlichen, vertikal angeordneten Kanälen umfaßt, wobei jeder dieser Kanäle die oberen und unteren Teile eines der hiermit verbundenen Elektrolytkanäle miteinander verbindet;

h) einen Auslaßsammler;

i) eine Vielzahl von Auslaßkanälen, wobei jeder eine hiermit verbundene nicht elektrolytisch aktive Kammer mit dem Auslaßkollektor verbindet; und

j) einen Hauptauslaß aue dem Behälter , der mit dem Auelaßsammler verbunden ist.

Die Erfindung betriffthauptsächlich das wohlbekannte Verfahren zur Erzeugung von Ketallchloraten, insbesondere von Alkalimetallchloraten. Es iet bekannt, daß Alkalimetallchlorate durch Elektrolyse einer wäßrigen Lösung des entsprechenden Alkalimetallchlorides hergestellt werden können. Bei diesem Prozeß

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wird an der Anode elementares Chlor und an der Kathode Alkalinietallhydroxyd gebildet. Da bei konventionellen Zellen zwischen'der-Kathode und der Anode kein Diaphragma vorhanden ist, reagieren die Primärprodukte der Elektrolyse unter Bildung von Alkalimetallchloraten.

Die vereinfachte Reaktion der eben genannten Elektrolyse kann wie folgt eußammengefaßt werden:

MeCl + 3H₂O + 6 Faraday —> MeClO₅ + 5H₂

(hierin bedeutet Me ein Metall)

Die Hauptreaktion/^ei der elektrolytißchen Erzeugung von Metallcihloraten aus Retall Chloriden können wie folgt dargestellt werden*.

Primärreakt ionen: ■

(A) an der Anode:

2 MeCl ****** me* + 2Gl" ——> Cl^ + Ze" + 2Na⁺ (1)

(B) an der Kathode:

2H_o0 2H* + 2OH"* + 2e~ ——> H₅ + 2OH" (2)

Cm. 4~

Sekundärreaktionen .

(C) Cl₂ + OH" —* ClOH +-Cl""-' (3)

C1GH«—»H⁺'.+ 001"

fD) 2C1OH + ClO" '■ *ΌΗ>₃- + 2Cl" (5)

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Unerwünschte Nebenreaktionen

(E) Oxydation an der Anode

HClO + H₂O > O₂ + 3H⁺ + Cl" + 2e~ (6)

2H₂O >0₂ + 4H⁺ + 4e~ (7)

(F) fieduktion an der Kathode

ClO" + H₂O + 2e~ > Cl"*' + 20H~ (8)

ClO, + 3H₂O + 6e~ >C1" + 6OH"

(G) Angriff nascierenden Waeeerfitoffeß auf Hyj>ochlorit

ClO" + 2H -—^H₂O 4· Cl" (10)

(H) Abbruchreaktionen im Sonnenlicht

2HC10— ^2HCl ₊ O₂ . (11)

HClO + ECl *>H₂0 + Cl₂ (12)

(I) Abbruchreaktionen in Gegenwart νυη Katalysatoren

2MeClO >-2MeCl + O₂ (13)

(J) Abbruchreaktionen durch Wasserdampf

Cl₂ (in Lösung) > Cl₂ (gasförmig) <14)

Es ist offensichtlich, daß die Bedingungen im Elektrolysensystem im allgemeinen und in der Elektrolysenzelle im besonderen sorgfältig unter Kontrolle gehalten werden müssen, um
das gewünschte optimale Endprodukt und eine hohe Stromausbeute zu erhalten. Wie bereits oben festgestellt wurde, enthält die
vorliegende Elektrolysenzelle die folgenden neuen Merkmale,

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welche entweder einzeln oder in verschiedenen Permutationen und Kombinationen genutzt werden können\

(I) Ausbildung der Zellenabdeckung derart, daß ein Verteiler für den Elektrolytenlauf entsteht und die Ansammlung von gasförmigen Elektrolysenprodukten im Bereich der Abdeckung verhindert wird. An der Abdeckung ist außen ein Abfluß

für den Elektrolyten und die gasförmigen ElektrolyBenprodukte angebracht eowie eine Einrichtung zur mindestens teilweisen Abscheidung des flüssigen Elektrolyten von den gasförmigen Elektrolysenprodukten·

Dies stellt ein wesentliches Merkmal dor vorliegenden Erfindung dar, weil es den direkten Eintritt dee Elektrolyten in die Zelle verhindert. Diese* Verfahren ist erwünscht, um hohe Stromverluste zu vermeiden. Es wird durch einen hängenden Verteilerkanal für den Einlauf von frischem Elektrolyt in die Zelle und den Abfluß der Elektrolysenprodukte erreicht.

Als weitere Besonderheit ist die Zelle mit dem Elektrolyten völlig gefüllt. Sie soll bei hoher Durchlaufgeschwindigkeit betrieben werden, so daß die gaeföreigen Elektrolysenprodukte als feinverteilte Blasen im Elektrolyten zurückgehalten werden. Biese Elektrolytflüssigkeit mit den darin enthaltenen Oasblasen gelangt in einen kleinen geschlossenen Raum, der außen am Deckel aneJbracht ist, wo sich die Oasblasen abscheiden. Die Querschnittefi&che dieses kleinen geschlossenen Raumes sollte etwas größer als notwendig sein, um Schaumbildung bei der Gasabscheidung zu vermeiden.

(II) Ein Zwangsumlauf, welcher gemeinsam mit einer außen angebrachten Pumpe durch die interne Puopwirkung, die von der Konstruktion und Anordnung der zweipoligen Elektroden und den mitgerissenen und/oder eingeschlossenen, aufsteigenden gasförmigen Elektrolyseprodukten herrührt, erzeugt wird.

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Es ist wichtig, in der Zelle eine hohe Umlaufgeschwindigkeit zu erhalten, um örtlich hohe Konzentrationen von Hypochlorit ssu vermeiden, die sowohl zu Chloriden zerfallen (siehe Gleichung 8), als auch den Graphit angreifen« Die Ausnutzung des natürlichen inneren umlauf«« allein mit Hilfe eines äußeren Umlauftanks ist nicht zufriedenstellend, während die Anwendung nur einer äufieren Pumpe wegen der hohen Anlagekosten und der hohen Energiekosten zum Antrieb der Pumpen ungeeignet ist. Dieser Srfifidoxigsgedanke vereinigt zwangsweise äußere Pampwirkung mit der natürlichen Punpwirkung durch mitgerissene und/oder eingeschlossene, aufsteigende Gase, gekoppelt mit der gerichteten inneren Zirkulation durch die besondere Konstruktion und Anordnung der zweipoligen Elektroden und des hängenden Verteilers.

(III) Vorrichtung zur Einhaltung eines Abständes der zweipoligen Elektroden voQ Boden der Zelle und der Abdeckung, Stromverlust vermeidende, für Flüssigkeiten undurchlässige Dichtungen zwischen des Abstandshaltern und der Abdeckung, zwischen den Abstandshaltern und der oberen zweipoligen Elektrode, zwisohem benachbarten zweipoligen Elektroden, zwischen der unteren zweipoligen Elektrode und den Abstandshaltern und !wischen des Abstandshaltern und den Boden·

Es ist wichtig, diese Dichtungen vorsusehen, um einen besseren Umlauf zu erhalten, wie bereits oben erwähnt. Dies hat einen gleichmäßigen HektrodemrerschleiS oder -zerfall zur Folge. Abblättern der zweipoligen Hektrodtta und ungleichmäßiger Verschleiß werden verringert und infolgedessen gehen lokale überhitzung und Unterschiede der Reaktionsgeschwindigkeiten zurück. Durch Ausgleich der ElektrolytzusannaensetzunE, des pH-Wertes und der Temperatur in der ganzen Zelle werden

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verbesserte Stromauebeuten erreicht. Störende und unerwünschte Neboareaktionen werden verringert und unter positiver Kontrolle gehalten. Die Dichtungen, welche als Zellentrenner verwendet werden, vermindern den Stromverlust van Zelle zu Zelle·

Sie Konstraktionen der Dichtungen und Zelltrenner werden Iu einzelnen weiter unten beschrieben·

(IV) Elektrische Anschlüsse über eine platinierte 5Pitan ßtromschiene, welche direkt mit den einpoligen Elektroden verbunden nnd eo angeordnet ist, daS sie ganz im Elektrolyten untertaucht. V

Die Stromanschlüsse sollten einen Kern aus hochleitfähigea Metall haben, um Energieverluste gering zu halten. Ein geeignetes Material für die Stromschiene ist Titan. Die Möglichkeit schlechter Kontakte zwischen der Stromschiene und der Elektrode wird zusätzlich verringert durch die Tatsache, daß die Platinüberzüge gegen Oxydation und Reaktion mit der Zellenflüesigkeit widerstandsfähig sind· Bei Anwendung dieser Art von Stromschienen sind Explosionen, welche durch Funkenbildung ausgelöst werden können* wenn die Elektroden durch die G*sBone an der Flüssigke it soberflache und/oder die Abdeckung geführt werden, natürlich beseitigt.

Es folgen weitere Merkmale der Erfindung, für die die Aufstellung entsprechender Ansprüche vorbehalten bleibt!

für die zuvor genannte Abänderung der ersten Ausführungeform der Vorrichtung:

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a) Sie an jede der Elektroden angelegte Stromdichte liegt zwischen 7»8 - 1530 Ä/dm Blektrodenoberfläohe (0,5 - <1OO A/in ) und die Wirkung der angelegten Stromdichte vergrößert oder unterstützt die Einrichtung in den Behälter zur Resirkulatien dee Elektrolyten!

b) Des Verhältnis von in den geschlossenen Kreislauf eingeführten frischen Elektrolyten und abgetrennter, in dem geschlossenen Umlauf fließender Flüssigkeit beträgt 1:200 bis 1:500j

c) Der Elektrolyt ist Ifetriumchloridsalzlb'eung mit einem pH-Wert, zwischen 5,0 und 7,0, weiterhin ist der Hauptbestandteil der gasförmigen Beaktloneprodukte Wasserstoffgas;

d) Die Vorrichtung umfaßt ferner Einrichtungen, insbesondere einen Wärmetauscher, üb den !Elektrolyten in der Zelle auf eine Temperatur zwischen etwa 40° G und 50° C, insbesondere auf etwa 45° C zu halten, falls die Elektroden aus Graphit bestehen, wodurch die Temperatur der in dem Behälter rezirkulierenden Flüssigkeit gesteuert wird;

e) Der Elektrodenabstand beträgt etwa 1,27 cm;

f) Die Vorrichtung umfaßt ferner eine Reaktionskammer oder Reaktionskammern in dem geschlossenen umlaufsyeten, um Iffatriumhypochlorid eu latriumchlorat umzuwandeln;

g) Die elektrischen Verbindungen der monopolaren Elektroden sind in den Elektrolyten eingetaucht ι

h) Die eingetauchten, elektrischen Verbindungen werden durch platinierte (Pitanelektroden geliefert, welche direkt an die monopolaren Elektroden angeschlossen sind ι

i) Die Vielzahl der Elektrolytkanäle ist in jeden von vier Quadranten angeordnet, welche innerhalb eines Gehäuses vorgesehen sind und jede dieser monopolaren Elektrode gehört su zwei solchen Quadranten;

J) Ee sind eine Vielzahl von unteren Zirkulationskammern vorhanden, wovon jede mit einem Elektrolytkanal verbunden ist

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und eine'zentrale, senkrecht angeordnete schaftartige Ausnehmung, die die Rezirkulation erleichtert, umfaßt; k) Dia Elektroden in einem jeden der Stapel sind untereinander durch Teilereoheiben verbunden, welche T-föraigen Aufbau aufweisen, wobei eic Tell dee "T" in βia»n Bich in Läng·-, richtung eretreokenden Schiit» in einer der benachbarten Elektroden hineinreicht.

1) Bei der zweiten Abänderung der zweiten Ausführung der Torrichtung sind die Elektroden in den Stapel dauerhaft miteinander mittels eines elektrisch nioht leitenden Klebstoffes verbunden.

Bei einer dritten Abänderung der zweiten AuefUhrungsfora der Vorrichtung*

m) Ist der Stapel der Elektroden gleitbar zwischen elektrisch nicht leitenden, seitlich angeordneten Kanälen gehalten;

n) Ist die Vielzahl der Elektrolytkanäle nacheinander in seitlicher Anordnung innerhalb den Gehäuses angeordnet;

o) Steht der Einlaßkopf mit einer Vielzahl -von seitlichen, senkrecht angeordneten Einlaßleitungen in Verbindung, wobei jede Leitung eine der vielen hiermit verbundenen Zirkulationskammern speiet und wobei jede Zlrkulationskanmer an einen hiermit verbundenen Elektrolytkanal angeschlossen ist;

p) Umfaßt die Vorrichtung eine beschränkte Öffnung, u» den Fluß von Elektrolyt in die Elektrolytkanäle einzuschränken;

q) Steht jeder der seitlichen, senkrecht angeordneten Kanäle mit der hiermit verbundenen nicht elektrolytisch aktiven Kammer über eine begrenzte Öffnung in Verbindung, wobei der seitliche Kanal ebenfalls über eine begrenzte Öffnung mit

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hiermit verbundenen unteren Zrikulationekammer in Verbindung steht und jede untere Zirkulationskammer mit einem geschlitzten Auelaß versehen ist und jeder geschlitzte Auelaß mit einem hiermit verbundenen Elektrolytkanal in Verbindung steht;

r) Ist jede untere Zirkulationskammer mit einem Aualaßschlitz versehen, wobei dieser Schlitz zu einem hiermit verbundenen Elektrolytkanal führt;

s) Bei einer Abänderung dor eisten oder der zweiten Ausführungeform der Vorrichtung ist eine Einrichtung zum Abstandhalten der Elektroden von dem Boden dt« Behälters und einer Einrichtung zum Abstandhalten der Elektroden von dem oberen Abschlußdeckel sowie Einrichtungen zum Abstandhalten der Elektroden von den Seiten des Behälters versehen, und es sind Stromverluste verhütende, fluiddichte Dichtungen angeordnet:

1. als Einrichtung zwischen dem Abschluß und den Abstandshaltern;

2. als Einrichtungen zwischen den Abstandshaltern und einer oberen Elektrode der Gruppe von Elektroden;

3. als Einrichtung zwischen benachbarten Elektroden in der Gruppe der Elektroden;

4. als Einrichtung zwischen einer unteren Elektrode in der Gruppe von Elektroden und dem Abstandshalter; und echließlic

5· zwischen dem Abstandshalter und dem Boden.

t) Bei einer Abänderung-der dritten Aueführungeform der Vorrichtung ist die Vielzahl der Elektrolytkanäle innerhalb eines Gehaust« aufeinanderfolgend, Seite an Seite angeordnet;

u) Sind die SLektrolytkanäle mit begrenzten Öffnungen versehen, um den Elektrolytfluß in die Elektrolytkanäle zu steuern;

v) Steht jeder seitliche, senkrecht angeordnete Kanal mit der hiermit verbundenen nicht elektrolytisch aktiven Kammer über eine begrenzte Öffnung in Verbindung und steht der seitliche Kanal ebenfalls über eine begrenzte öffnung mit einem hiermit verbundenen Elektrolytkanal in Verbindung, wobei jeder Elektrolytkanal mit einen: begrenzten Einlaß von einem hierait

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verbundenen, seitlichen, senkrecht angeordneten Einlaßkanal versehen ist.

Weitere* Merkmale der Erfindung wird im folgenden nit Bezug auf die Zeichnung erläutert} in der Zeichnung sind:

Fig. 1- ein schematisches Fließdiagramm der erfindungagei&3en

Vorrichtung sowie des Verfahrens\ Fig. 2 ist ein Mittel-Längsschnitt einer Ausführungeart der

elektrolytischen Zelle der Erfindung» Fig. 3 ist eine Draufsicht der elektrolytischen Zelle der

Fig. 2 mit abgenommenem Deckel;
Fig. A ist ein Mittel -längs schnitt einer Ausführungeart der

elektrolytischen Zelle der Erfindung; Fig. 5 ist ein Mittel-Längsechnitt einer Anzahl der oberen flÜBßigkeitExindurchlässigen Dichtungen und Zelltrenner

genäß der Erfindung}
Fig. 6 ist ein Mittel-Längsßchnitt einer weiteren Anzahl der oberen flüssigkeiteundurchlässigen Dichtungen und

Zelltrenner gemäß der Erfindungj Fig. 7 ißt ein Mittel-LängsBchnitt einer typischen flüssigkeiteundurchläesigen Dichtung zwischen eine» Zelltrenner und

einer oberen Elektrode.
Fig. O ist ein Mittel-Längsschnitt einer typißchen flüesigkeite-

undurchläBsigen Dichtung zwischen benachbarten Elektroden} ·
Fig. 9 ißt ein Mittel-Längeßchnitt einer typischen flüasigkeitsundurchläßeigen Dichtung zwischen dem Boden der Zelle und dem unteren Zellteiler.

Fig. 10 ist eine typische Stopfbüchsenanordnung für die

Elektrodenetromschiene} und
Fig. 11 ist eine isometrische Ansicht des zentralen Schachtes mit Seitenkanälen.

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Fig. 12 ist eine isometrische Ansicht einer anderen Aueführungsform der Erfindung;

Fig· 13 ist eine isometrische Ansicht eines Teiles der Ausführungsform von Pig. 12;

Fig. 14 ist ein Querschnitt durch die Ausführungeform ron Fig. 12i

Fig. 15 ist ein anderer Querschnitt durch die Ausführungefora von Fig. 12j

Fig. 16 ist ein anderer Querschnitt durch die Ausführungsforn von Fig. 12;

Fig. 17 ist ein Querschnitt durch eine andere Stopfbüchse für die Elektrodenstromschienen;

Fig. 18 ist ein zentraler Querschnitt durch eine andere Aus-

führungsforxa der Erfindung, von der Längsseite aus gesehen;

Fig. 19 ist ein Mittelschnitt einer anderen Ausführungsform von erfindungsgemäßen Abstandshaltern und Leitungen;

Fig. 20 iat ein Mittelschnitt einer Ausführungsfonn von einpoligen Elektroden gemäß der Erfindung;

Fig. 21 ist ein scheaatischer Schnitt, der die üewälzeinrichtung für den Elektrolyten zeigt, und

Fig. 22 ist ein Querschnitt einer einpoligen Elektrode.

Gemäß Fig. 1 tritt Elektrolyt, bestehend aus frischem Elektrolyt, aus Leitung 11 und Umlaufelektrolyt «us Leitung 12 in die Elektrolyseselle 13 durch die Einlaßkamser 14 ein. Die Elektrolyse beginnt und der Ablauf, bestehend aus Cl₂, Ka*, H₂, OH", ClOH₁ Cl", H⁺ und OCl" gelangt über die Auslaßkamaer in den T-förmigen Abscheider/ Tlitgerissene und/oder eingeschlossene Gase, bestehend aus H₂, H₂O, (Dampf), O₂, CO₂ und Cl₂, welche in dem T-fönaigen Abscheider abgetrennt worden sind, treten über die Entlüftungsleitung 16 aus. Sie abfließende Flüssigkeit gelangt von dem T-förmigen Abscheider 15 über die Leitung 1? zum Entgaser-Reaktor 18.

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Dia QuerschnittBflache dee Entgaser-Reaktora 18 iat eine Spesialkonatruktion einer solchen Größe, daß die Flüasigkeitageschwindigkeit weit genug herabgesetzt wird, um optimale Abaoheidung der mitgerissenen und/oder eingeschlossenen Gaee ohne Kurzachluß im Tank mx erreichen, waa eich bei «u geringer FlüssigkeitegeBchwindigkeit ergeben würde. Andereraeita miß die Geschwindigkeit auareichend sein, um da β gante Gefäß auszunutzen, aber nicht su groß, um die Auatreibung der mitgeriaaenen Gaae zu verhindern. Dia optimale Geschwindigkeit iat eine Funktion der acheinbaren Dichte dar Flüaaigkeit, welche ihrer- seita von der Menge der nitgeriaaenen Geae und der Blaaengröße abhängt, £s ist featgeBteilt worden, daß eine ilüaaigkeitageechwindigkeit von ca, 60 cm/min mehr al a 95 % der eingeachloaaenen Gaae abacheiden kann.

Der Entgaser-Reaktor 18 ist außerdem vorgeaehan, um die Reaktion ...

2C10H -ι ClO" — -> ClO₅- 4 2Cl" (5)

abauflaufen EU lassen. Für Jade beliebige gewählte Temperatur ist die Verweilzeit im Entgaser-Reaktor/eine Funktion der Konzentration von ClQS und ClO" in der Flüssigkeit, welche ihrerseite in Beziehung sur Stromdichte etent. Bo wurde gefun den, daß sur Erreichung einer Stromauebeute von mehr ale 90 % bei konstantem Flüssigkeitsumlauf und einem pH-Wert von 6,5 die Stromdielite unter 4,5 A/Litar bei 50° C oder unter 3 A/l bei 35° C betragen sollte. Die Stromdichte (in Α/ΙΊ*βΓ) iat der HauptbestimEruneefaktor bei der Berechnung dea Reaktionavolumens. Andererseits iat die Verweilzeit sowohl von der Geachwindigkeit des.Flüssigkeitsumlaufes, als auch dem Volumen des Reaktionsgefäßes abhängig. Zweckmäßigerweise wird daa Reaktionagefäß in zwei Gefäße, nämlich dem Entgaser-Reaktor 18 und den

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Sammler-Reaktor 19, welcher später beschrieben wird, aufgeteilt.

Die besondere Anordnung des Entgaser-Reaktors 18 ermöglicht es, ihn als einen Flüeeigk ei ta Verschluß für die durch die Leitung 16 abgeführten Zellengase zu benutzen. Der Entgaeer-Reaktor 18 ist zusätzlich mit einer Entlüftungsleitung 20 versehen, durch die Gase, welche aus der Flüssigkeit abgeschieden worden sind, abgeführt werden. Dies· Gase werden mit denen in der Leitung 16 vereinigt und können ungenutzt abgelassen oder, wie später beschrieben, oxydiert werden.

Die Flüssigkeit, welche in den Entgaser-Reaktor 18 eintritt, hat in einer vorzugsweisen Ausführung eine Temperatur von etwa 45° C. Aufgrund der darin ablaufenden Reaktion hat die ausströmende Flüssigkeit eine Temperatur von ungefähr 45,5° C. Die ablaufende Flüssigkeit gelangt über die Leitung 21 zur Pumpe 22 und zum Wärmeaustauscher 23» wo sie wieder auf ungefähr 45° C gekühlt wird. Die Pumpe erzeugt den Zwangsumlauf zum Ausgleich des Durchflußwiderstandes des Wärmeaustauschers· Der Ablauf aus dem Wärmeaustauscher 2J gelangt über die Leitung 24 zum Sammler-Reaktor 19·

Der Sammler-Reaktor 19 ist ein zweites Reaktionsgefäß, in welchem die Reaktion entsprechend der Gleichung (5) abläuft. KurzSchlußbildung und Ausbildung kanalartiger, bevorzugter Durchlaufströmungen werden sorgfältig vermieden, um eine konstante Reaktions- und Verweilzeit zu unterhalten. Es let wichtig, die Temperatur im Sammler-Reaktor 19 genau unter Kontrolle zu halten. Je höher die Temperatur ist, um so geringer ist das Volumen des Sammler-Reaktors 19 ait seiner folgenden Störung der Verweilzeit. Eine längere Verweilzeit begünstigt die erwünschte Reaktion:

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BAD ORiGiNAL

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NaOCl - 2HC10 -> RaClO₅ + 2HCl

Es ist auch wichtig, die Konzentration des Hypochlorite niedrig*zu halten, denn wenn sie zu hoch ist, serfällt ee gemäß Gleichung (8).

Außerdem muß der pH-Wert unter 7, vorzugsweise zwischen etwa 5 und 7 liegen. Bei einem pH-Wert von 6,8 findet die optimale Reaktion von zwei Molen HClO mit einem Mol NaOCl statt.

Es wird auch festgestellt, daß der Sanmler-Reaktor 19 außer als Reaktionsgefäß auch als Sammler und Leitung für den Umlauf der Flüssigkeit dient·

Vom Sammler-Reaktor 19 gelangt die Flüssigkeit über die Leitung 12 zu der Zelle 13.

Eine Zweigleitung 25 führt vom Entgaser-Reaktor 18 zum Filter 26, wo Graphitteilchen abfiltriert werden, und dann durch die Leitung 27 zu einem Chlorat-Vorratstank 28. Ee. wird empfohlen, daß ein Umlaufverhältnis von 200:1 bis 500t1 eingehalten wird, d. h. 200 bis 500 Teile werden umgewälzt für jeden Teil, welcher in den Lagertank kommt.

Wenn gewünscht wird, die. Gase aus den Leitungen 16 und 20 zu oxydieren, so ist zu beachten, daß sie in folgenden Mischungsverhältnissen vorliegen können:

Wasserstoff., H₂ 89 - °Λ Volumen-?*

Wasserdampf, H₂O 3-6 ^M

Sauerstoff, O₂ 2-4 "

Kohlendioxyd, CO₂ 0,3-0,6 ·■

Chlor, Cl₂ ^: 0,2- 1 "

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„ —— — *

BAD ORIGlNAJL

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Beim Verbrennen der Gase laufen folgende Reaktionen ab: H₂ + Cl₂ > 2HCl (Bildung von Chlorwasserstoff)

2H₂ + O₂ 2H₂O. (Bildung von Wasserdampf)

Der Chlorwasserstoff wird durch Waschen als Chlorwasserstoffsäure wiedergewonnen. Der überschüssige Wasserstoff wird durch Absorption des CO₂ in einem Absorptionsmittel und Trocknen des Restgases gewonnen·

Ss ist allgemein bekannt, daß der Sauerstoffgehalt des Zellengases mit niedrigerem pH-Wert abnimmt, während gleichseitig die Chlorverluste zunehmen. Wenn eine Verbrennungekaanier sur Wiedergewinnung der Chlorverluste als Chlorwasserstoffsäure benutzt wird, kann die Zelle bei niedrigerem pH-Wert betrieben werden und so die Vorteile verbesserter Stromausbeuten und geringeren Elektrodenverbrauchs ausnutzen. Wie in Abbildung 1 gezeigt wird, kann man sogar den Zellengasen Chlor durch die Leitung 29 zusetzen, um vollständige Verbrennung des gesamten Wasserstoffes zu Chlorwasserstoffsäure und Wasserdampf au erreichen. Das Restgas, in der Hauptsache Wasserdampf und Kohlendioxyd, kann zum Teil in den Kreislauf zurückgegeben werden, um die Konzentrationen von Wasserstoff und Chlor einzustellen um explosive Gaszusammensetzungen zu vermeiden.

Die erste Ausführungsform einer elektrolytischen Zelle, die sich zur Durchführung der elektrolytischen''Reaktion in der Elektrolysezelle 13 von Fig. 1 eignet, ist in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellt. Die Zelle ist aus viar Unterteilen aufgebaut, die von einem allgemein rechteckigen, geschlossenen Gefäß 30 umschlossen werden, welches seinerseits versehen ist

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ORIGINAL

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mit Seitenwänden 31 und 32, einer Bückwand 33, der Vorderwand 34, dem Boden 55 und der Abdeckung 36. Die Zolle 30 selbst ist aus nichtleitendem, gegenüber der ZellenflÜBBigkeit beständigem Material, wie z. B. nicht weichgemachten Polyvinylchlorid, oder aus Stahl mit einem Überzug von nichtleitendem und gegenüber der Zellenfltissigkeit beständigem Material wie Penton, gebaut. Ein geeignetes, nicht weichgemachtes Polyvinylchlorid, welches verwendet werden kann, ißt unter der eingetragenen Schutzmarke Dervic bekannt. Es hat die folgenden Eigenschaften:

Mechanisch:

Hartes Material mit sehr hoher Schlagfestigkeit, bei 68° (20° C) hat es die folgenden mechanischen Eigenschaften:

Zugfestigkeit 8,000 lb/in² (5,624 kp/ana²) Elastizitätsmodul 4,8 χ 10^ (337,440 kp/ma²) lb/in² Schlagfestigkeit 12 ft.Ib. (1,656 *kp) Brinellhärte _{ΛΌ Λ}α (3 kg, 2 mm Kugel) ^Ί'~^ΊΟ

Spezifisches Gewicht 1,44 (Mittel)

Chemisch:

Ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber anorganischen Chemikalien und sehr gute Beständigkeit gegenüber vielen organischen Chemikalien. Aromatische und chlorierte Kohlenwasserstoffe können Quellung verursachen. «Die Vaeseraufnahme ist vernachlässigbar. Es ist sehr säurebeständig, wird jedoch von einigen hochkonzentrierten Säuren angegriffen. Geringe Konzentrationen von Brom und Fluor und feuchtes Chlor bei erhöhter Temperatur greifen es langsam an. Es ist nur unter sehr stark oxydierenden Bedingungen unbeständig. Gegen eine große Anzahl organischer

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Flüssigkeiten ist ββ beständig, absorbiert jedoch aromatische, chlorierte Kohlenwasserstoffe, Ketone und Ester·

Thermisch:

Es hat eine ungewöhnlich niedrige Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärme, aber im Vergleich zu Metallen einen hohen Ausdehnungskoeffizienten.

"Penton" ist die eingetragene Schuteiarke der Hercules Powder Co. für einen Polyäther mit hohem Molekulargewicht, linearer Struktur und kristallinem Aufbau und äußerster Beständigkeit gegen thermischen Abbau bei Preß- und Spritzteaperaturen.

Vie bereite gesagt ist die Ausführungsform der elektrolytiechen Zelle nach Fig. 2, 3 und 4 mit vier quadrantförmigen Unterteilen 37» 30, 39 und 40 versehen. Jede dieser Unterzellen besteht aus einer besonderen Mehrzahl einzelner Zellenkanäle 121, die in der herkömmlichen Art als bipolare elektrolytische Zelle arbeiten, welche durch ein Paar von im Abstand gehaltenen, einpolaren Elektroden ?3, 74 , in die eine Mehrzahl von bipolaren Elektroden 60 regelmäßig im Abstand eingeschaltet sind, gebildet werden. Dies wird weiter unten beschrieben· Die vier Quadranten 37» 38» 39 und 40 sind mittels eines längs verlaufenden Zeilentrenners 41 und vier querstehenden, inneren Quadrantenwände 42,43, 44 und 45 gebildet, welche so angeordnet sind, wie in Fig. 3 und 4 näher gezeigt ist, daß ein zentraler Schacht 46 entsteht.

Auf der Abdeckung 36 ist als Teil davon ein Kopf 47 angebracht, der der Einfachheit halber längs der zentralen Längsachse der Zelle 30 verläuft. Der Kopf 47 ist durch eine mittlere Längswand 50 in eine Einlaßkainmer 43 und eine Auslaßkammer 49

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geteilt. Sie Einlaßkammer ist über die Kupplung 51 Bit der Zuflußleitung 12 verbunden, welche bereite vorher in Zusammenhang mit Fig· 1 beschrieben wurde« Von der Ein!aRVhτ gelangt die eintretende Flüssigkeit über den Zufluß 52 in die Zellen-Unterabteilungen 37» 38, 39 und 40, passiert die obere, horizontal angeordnete plattenföraige Leitung 53 und dann durch Querwanderung die senkrecht angeordnete plattenförmige Einlaßleitung 34- (durch die Wandung 31 und die Soden bipolaren Elektroden 60 definiert, die weiter unten beschrieben werden) und wird in die im wesentlichen horizontal liegende untere Rezirkulationskammer 120 der Zelle 30 eingespeist. Die Leitung 54- bildet auch einen Umwälzkanal für die Untersellen 37* 40. Eine ähnliche Umwälzung Mit querverlaufender, senkrecht angeordneter plattenförmiger Leitung 56 für die Unterzellen und 39 ist im Raum zwischen den Enden der bipolaren Elektroden 60, die weiter unten beschrieben werden, und der Seitenwandung 32 vorgesehen. Der zentrale Schacht 46 ergibt einen senkrecht angeordneten, zentralen, länglichen und querverlaufenden Umwälzkanal für alle Unterζeilen 37, 38, 39 und 40. Der Auslaß aus der Zelle 30 erfolgt mittels eines Kanals durch einen oberen, querverlaufenden Auslaßschlitz 571, der einen Eintritt zu einer oberen, horizontal angeordneten, längs verlaufenden plattenförmigen Auslaßleitung 57 bildet, welche über den Kanal 58 mit dem Auslaßkopf 49 in Verbindung steht· Der Auslaßkopf 49 ist über eine Kupplung 59 mit einem T-Stück 15 und den Abflußleitungen 14 und 15 verbunden, die bereite im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden sind·

Wie in Fig. 2 näher gezeigt ist, befinden sich in jeder Unterzelle 37, 38, 39 und 40 eine Mehrzahl von, Bit geringem Abstand quer angeordneten, zu horizontalen Gruppen zusammengefaßten bipolaren Graphitelektroden 60. Die Sätze der quer

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angeordneten und zu horizontalen Gruppen zusammengefaßten zweipoligen Elektroden 60 werden jeweils in dem erforderlichen Abstand gehalten, um elektrolytisch wirkßame Kanäle 121 zu bilden, desgleichen obere Umwälz- und Aueflußkammern 122 durch obere Endabdichtungen und Abstandshalter 61, und eine untere Umwälzkammer 120 durch untere Abdichtungen 66. Die Sichtungen 61 und 66 werden veiter unten anhand der Fig. 5 und 6, bzw. 9 und 11 naher beschrieben. Die benachbarten Sätze dieser Elektroden 60 werden- mit Hilfe von Mittel- und Zwischendichtungen und Abstandshaltern 62, die im Zusammenhang mit Fig. 3 und 6 näher beschrieben werden, in lage und Abstand zueinander gehalten. Jeder derartige Satz von Elektroden 60 ist gegenüber den benachbarten B&txen flüesigkeitsdicht und in seiner relativen Lage durch Grmphit-Kamtterverechlüeee, die in den Abbildungen 5» 6 und 7 näher beschrieben sind, gehalten.

Die obere zweipolige Elektrode jedes derartigen KLektrodensatzes ist flüssigkeitsdicht und in ihrer relativen lage zu der zugehörigen Zellenteilerplatte 63 durch eine Dichtung gehalten, welche im Zusammenhang mit Abbildung 7 näher beschrieben wird. Jede zweipolige Elektrode 60 ist mit Hilfe der Dichtung 63, die später im Zusammenhang mit Abbildung 8 näher beschrieben wird, flüssigkeitsdicht mit ihrem Kachbarn verbunden. Endlich wird die untere bipolare Elektrode jedes Satzes mit Hilfe der Dichtung 66, die im Zusammenhang mit den Fig. und 11 näher beschrieben wird, flüssigkeitsdicht und in ihrer relativen Lage zu dem benachbarten Satz gehalten·

Die Zelle 30 enthält eine Zentralstromsammelschiene für die einpoligen Elektroden, die einen waagerechten Teil 67 und einen senkrechten Abschnitt 68 besitzt. Der senkrecht verlaufende Teil liegt parallel zur Querachse der Zelle 30. Vie die Fig. 4 zeigt, gibt es swei derartige Stromschienen, die durch

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ein Verbindungsstück 69 vereinigt werden. Die Zentralstromsammelschiene wird nit Hilfe der Dichtung 70 A₁ welche in Zusammenhang mit Fig. 10 näher beschrieben wird, in die Seile eingeführt. Der senkrechte Teil der ßtromecheine iet mit Jeder zugehörigen benachbarten einpoligen Elektrode 74 mit Hilfe einer Lasche 70 von U~förmigem Querschnitt, welche mit den Schrauben 71 (vorzugsweise aus Titan) befestigt ist, verbunden. Das Innenende jeder einpoligen Elektrode ist mit einer halb zylindrischen, senkrecht verlaufenden But 72 versehen, so daß die zylindrische Stromschiene gut eingepaßt und darin durch Schrauben 73 (vorzugsweise au« Titan), die in die Lasche 70 eingeschraubt sind und an die Schiene 68 anstoßen, festgeklemmt werden kann·

Hier sei auf gewisse Merkmale hingewiesen. So ist asu beachten, daß jede Unterzelle 37, 30, 39 und 40 eine bipolare Zelle ist, die durch zentrale, querverlaufende einpolige Elektroden 74 und seitliche, querverlaufende einpolige Elektroden 74 mit einer Mehrzahl gleichförmig dacwiachengeschalteter bipolarer Elektroden 60 gebildet wird. Die sentralen Stromeammelschienen 67 und 68 bestehen vorzugsweise aus einem Titanrohr mit einem hochleitfähigen Kern wie Kupfer oder Aluminium und einem überzug von Platin, so daß ein gut leitfähiger und oxydationsbeständiger Metallüberzug gebildet wird· Es befindet sich also eine Platinober fläche zwischen dem Titan und dem Graphit, um die Oxydation des Titans au verhindern.

Während oben ausgeführt wurde, daß die Zelle eine Hittelstromschiene nit horizontalen und vertikalen Abschnitten besitzt, kann die Stromschiene natürlich auch so ausgelegt sein, daß nur der horizontale Abschnitt verwendet wird und die monopolaren Elektroden in aufrechter Stellung angebracht werden.

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Es nuß bemerkt werden, daß die Zelle, Obwohl sie in vier Quadranten (oder Abteilungen) unterteilt abgebildet worden ist, auch mit einer Abteilung mit nur einer Zentralelektrode, oder mit mehreren Abteilungen und mehr als zwei derartiger Elektroden ausgeführt werden kann.

Es muß weiterhin bemerkt werden, daß die Größe der Abteilungen nach Wunsch ausgeführt werden kann. Venn die Endverbinder die gleiche Polarität besitzen und Anzahl und Abstand der zweipoligen Elektroden gleich sind, dann sind Badspannung und Stromdurchgang in allen Abteilungen gleich.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, befinden sich an den Enden der Gruppen von zweipoligen Elektroden/einpolige Elektroden^ die mit einem Kohlenet of !kontaktstück durch FtLächenkontakt verbunden sind· Dieses ist durch Verschraubung oder auf andere Weise an einer Stromzuführung 75, welche auf die in Pig. 10 gezeigte Art in die Zelle eingeführt wird, befestigt. Die dargestellte Stromzuführung 75 besteht aus Titan mit einem hochieitfähigen Kern 76 und einem oxydationsb es tändigen Platinüberzug 77·

Run seien die Abdichtung beschrieben, zunächst insbesondere anhand der Fig. 5 und 6. Wie man sieht, ist unterhalb der Abdeckung 36 ein zentraler Kanal 78 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, daß der Kanal 78 im wesentlichen U-fb'mig ist, und daß Jeder der nach oben gerichteten Schenkel 781 des ^MÜ^H mit einem sich horizontal erstreckenden Anschlag 782 versehen ist, welcher mit einem nach unten sich erstreckenden Flansch ausgerüstet ist. In dem Kanal 83, zwischen den Schenkeln 781 des "U" und dem Flansch 82 sowie dem Anschlag 782 befindet sich der obere Teil 791 einer !Trennplatte 79 eines Graph.it-Kammerverschlusses.

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—V --it

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Dem Kanal 76 und der Platte 79 benachbart ist ein U-Profil 80 als Zwischendichtung. Einer seiner Schenkel 66 ißt mit einem Paar horizontal verlaufender Dichtleisten 85 vereehtji.

Der Schenkel Θ6 des U-föraigen Teiles 80 endet In eine« sich horizontal erstreckendem Anschlag 801, der mit einem nach unten reichenden Flansch 84 versehen ist. Der Abstand zwischen diesem Schenkel 86 und dem Flansch 84, der durch den Anschlag 801 gegeben ist, wird ausreichend breit gewählt, um die Einführung des Anschlagflanßches 782 des Kanals 73 zu gestatten, wobei der Kanal 839 selb et die Trennplatte umfaßt. Die Trennplatte 79 wird von den Dichtleisteiiyleicht berührt. Der andere Schenkel 87 ist an seinem Ende alt einem sich horizontal erstreckenden Anschlag 871 versehen, der in einem nach unten reichenden Flanech 88 endet· Der Abstand zwischen Schenkel 87 und Flansch 88, der von dem Anschlag gebildet wird, ist ausreichend breit gewählt, um eine !Peilerplatte 79 zu umfassen· Eb sind mehrere solcher Einheiten aus U-Profil 80 und Trennplatte 79 vorgesehen, ihre Anzahl iet gleich der Anzahl an Sätzen von bipolaren Graphitelektroden Das U-Profil des Eandabschlusses 81 an der Kante der Seiten« wände 31, 32 ist in Fig. 6 wiedergegeben.

Daraus ist zu sehen, daß das Rand-U-Profil 81 einen Schenkel besitzt, der an seiner Außenfläche mit einer horizontal verlaufenden Dichtleiste 85 versehen ist und dieser Schenkel 89 endet in einem horizontal verlaufenden Anschlag 891 und dann in einem abwärts gerichteten Flansch 90. Der Baum «wischen den Schenkel 89 und dem Flansch 90, der durch den Anechlag 891 gebildet wird, ist gerade weit genug, um den Eintritt de· Anschlages 782 des benachbarten Kanals 80 au gestatten, dessen Kanal 83 seinerseits die Trennplatte 79 umgreift· Die Trennplatte 79 wird von der Dichtleiste 85 leicht berührt. Der

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andere Schenkel 91 des kanalförmigen Teiles 81 ist mit einem horizontal verlaufenden Anschlag 911 und dann mit einem abwärts gerichteten Flansch 92 versehen, wobei der kanalfcirmige Baum 921 zwischen dem Schenkel 91 und den flansch 92 gerade β ο weit gewählt wird, um die Randtrennplatte 94 ein-. zufassen. Ein oberer Endverschluß 93 ist als Veil der Seitenwände 31ι 32 ausgebildet, dieser EndverechluB ist mit einer in Längsrichtung verlaufender, nach unten gerichteter Nut 95 versehen, deren Breite gerade ausreicht, um den Anschlag 911 fest anliegend zu umfassen«

Jedes U-Profil 60 hat auf seinem Anschlag £0%wei Leisten, um eine bessere Sichtung zwischen den U-Profilen 80 und der Abdeckung 36 sicherzustellen« wie im folgenden beschrieben.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist das untere Ende jeder Trennplatte 79 in einen Längsschlitz 96 eines Dichtungflkörpers 97 eingepaßt. Ein "O-Ring" 98 besorgt die Abdichtung zwischen dem Dichtungskörper 97 und der Trennplatte 79· Der Dichtungekörper selbst greift in einen Schlitz 99 in der Graphitelektrode 60 ein.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist die obere Kante 105 einer unteren Graphitelektrode 601 mit einem Längsschlit* 104 versehen, in welchen der untere Schenkel 101 einer T-förmigen Dichtung 100 eingesetzt ist. Die horizontalen Arme 1001 der Dichtung 100 besitzen insgesamt drei obere Längedichtleisten 102 und unten zwei Längsdichtleisten 103· Die unteren Dichtleisten 103 liegen auf der Oberkante 105 der unteren Elektrode 601 auf, während die oberen Dichtleisten 102 an der Unterkante

106 der oberen Elektrode 602 anliegen·

Aus den Fig. 9 und 11 ist zu ersehen, daß «ine Bodeodiehtung

107 Mit allgemein trapezförmigem Querschnitt mit drei Längsdichtleisten 109, die auf der Bodenplatte 35 aufsitzen,und

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einem oberen Schiit £ 110, der sich, in Längsrichtung der Dichtung 107 erstreckt und τοη dem oberen Teil hiervon herabreicht vorgesehen ist· In den Schiit» 110 ist dl· Umlauf·» kammer-Trennplatte 108 fest anliegend eingesetzt.

An den Außenkanten dieser Trennplatten 106 ist eine Dichtung 111 (siehe fig. 11) ait U-förmig*· Querschnitt angebracht, um an die Seitenwände 31, 32 des Behälters 30 ancuatoBen.

Hieraus ergibt sich, daß die unterste Elektrode des Satte· der bipolaren Elektroden GO mit ihrem Gewicht auf der Umlaufkamner-Trennplatte 106 ruht, dieses Gewicht wird über die Dichtleisten 109 auf die Bodenplatte 35 Übertragen. Jede dar·, über gelagerte Elektrode 60 überträgt ihr Gewicht Über die Leisten 102 und 103 auf die untere. Das Gewicht der Trennwand 79 wird durch den Schllts 99 «of die obere/ETe^crafe übertragen. Das kombinierte Gewicht der Kanäle 78, 80 und wiederum wird auf die Oberkante der Zeilentrenner 79 und übertragen. Schließlich wird ein fell des Gewichtes der Abdeckung 36 Über die Leisten 802 auf den AnaeblefpaBOl, die mit den kanalförmigen feilen 60 integral verbunden sind, Über« tragen. Auf diese Weise entsteht eine wirksame Abdichtung durch das Gewicht der miteinander abtudichtenden Teile und durch Befestigung des Deckels 36 an den Eauptseiteswänden und Endwänden der Zelle 50.

Die Stoffe, aus welchen Dichtungen und Kanäle 76, 80, 79, 81, 94, 97, 100, '107, 108 und 111 hergestellt sind, müssen elektrisch nichtleitend und gegen die Zellenflüssigceit beständig sein. So können die Trennwände 106, 94 und 79 aus einem formfesten Methacrylat-Folymer, wie s. B. die unter

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den eingetragenen Schutzmarken Plexiglas oder Lucite bekannten, bestehen oder wahlweise aus einest formfesten Polyvinylchlorid hergestellt werden. Die Dichtungen 107, 100, 97 und und die tl-ftrofile 78, 6° und 81 können aus Hatur- oder Kunstkautschuk oder au· dem unter der eingetragenen Bchutsmazke Hypalon bekannten Material, oder aus Polyvinylchlorid, Polyäthylen oder Polypropylen bestehen.

Eine AuBführungsform eines geeigneten Stopfbüchsenaufbaues wird la folgenden anhand der Fig. 10 gezeigt. Die »onopolare Elektrode 75 besteht aus einen Kern 76 aus hochleitenden Metall, z. B. Kupfer .und hat einen Oberzug 77 aus einem leitenden, jedoch chemisch beständigen Metall, z. B. Titan und eine Außenhaut aus eines hochkorrosionebeständigen Metall, «. B. Platin. Die Wand 31 der Zelle 30 kann mit einer korrosionsbeständigen Auskleidung 3111,a. B. Saran, übersogen sein. Ein Kragen 112 i_Bt an der Außenseite der Wand 31 eowie eine Stopfbüchse mit Hutringmanschette 114, rund um die StroasufÜhrung 75 befestigt. Die Stopfbüchse und die Manschette, und damit auch dl· Stromzuführung 75t werden mit Hilfe der Schrauben 115 an dem Kragen befestigt. Die Bolzen 115 führen durch zugeordnete öffnungen in einer ringförmigen Packung 113·

Im Betrieb fließt der elektrische Strom aufgrund der Potentialdifferenzen und Spannungedrücke von einer Zelle zur anderen. Der Strom fließt so von einer einpoligen Elektrode zu einer Fläche der zweipoligen Elektrode unter einem hohen Spannungsabfall zwischen diesen, der auf den dazwischen zirkulierenden Elektrolyten zurückzuführen ist. Dann gelangt der Strom von einer Seite der zweipoligen Elektrode zur anderen, und da der elektrische Widerstand von Graphit in der Größenordnung von 0,000 bis 0,0003 0hm.cm liegt, tritt praktisch kein Spannungsabfall ein. Der Strom fließt also von einer Seite zur benachbarten

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Seite einer angrenzenden zweipoligen Elektrode alt eine« entsprechenden Spannungeabfall, weil der Strom durch den Elektrolyten geht. Der Strom fließt auf diene Vei·· ton einer Seite einer zweipoligen Elektrode zur anderen Seite und dann zu einer Seite einer anderen zweipoligen Elektrode usw., bis der Strom schließlich von einer Seite einer nw.eipoligen Elektrode zu der einpoligen Elektrode gelangt. Auf diese Weise tritt der elektrische Strom in die Zelleneinheit über die Sammelschiene 67, 68" zum Anodenatromleiter 70 und durch die einpolige Elektrode 74 und fließt »wischen iweipoligen Elektroden 60 durch den Elektrolyten in den Kantern und von da zur einpoligen Elektrode 74- (»leo der Kathode) und tritt über den Leiter 76 aus· Stattdessen kann auch der Leiter 67 die Kathode und der Leiter 76 die Anode sein.

Der Elektrolyt gelangt in die Zelle 30 Über die Einlaßrinne 52, den Kanal 53 und den Kanal 54 in die untere, elektrolyBefreie Kammer 120, von wo er gleichförmig auf jede Kammer 120 jeder der Unterzellen 37, 38, 39 und 40 verteilt'wird. Der Elektrolyt kann das Schließachema annehmen, welches durch die Pfeile 123 durch jede der Kammern 12Φ, 121, 122 angedeutet ist. Dieses Schema ist ein Eeairkulationsschema in Aufwärtsrichtung durch die elektrolytisch aktiven Zellenkanäle 121 zum Riickleitungskanal 122 und dann abwarte wiederum entweder über die Kanäle 56 und/oder 54 und/oder den zentralen Schacht 46· Da die Produkte der Elektrolyse gasförmig sind, kann andererseits leichtere Flüssigkeit, welche mitgerissene und/ oder eingeschlossene Gase enthält, der Richtung der Pfeile aus der nicht elektrolytisch aktiven Kammer 122 durch den Auslaß 571 , die Auslaßkanäle 57 und 58 und dann turn Auelaßkopf 49 folgen.

Eine zweite Ausführungsform ist in den Fig· 12 bis 17 wiedergegeben. Zunächst sei Fig. 12 betrachtet. Der Elektrolyse-

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apparat umfaßt einen forastabilen dauerhaften äußeren Hauptmantel 310, vorzugsweise aue Stahl. Sine Auskleidung 911 iat für den Haupttank vorgesehen, und diese Auskleidung 311 haftet fest an* den Innenwandungen des Hantele 310. Die Auskleidung 311 kann aus Naturkautschuk,' "Hypalon" oder anderem geeigneten Material Bit elektrischer und chemischer Widerstandsfähigkeit bestehen. Venn gewünscht, kann man die Auskleidung 311 für den Tank aus einem kautschukartigen Material herstellen, das sowohl chemisch als auch elektrisch widerstandsfähig ist. Es kann auch wünschenswert sein, den Sank alt einer zusätzlichen Schicht chemisch, widerstandsfähiger fliesen 312 auskleiden. Um eine geschlossene Struktur zu erzielen, werden die Fliesen 312 beispielsweise mittel· Mörtel oder eines Polyesterkleber 313 auf der Zwiechenauskleidung 311 festgeklebt.

Der KLektrolyseapparat dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform beruht auf einer Baukastenkonstruktion. Zwar zeigt die Ausführungeform von Fig. 12 nur ein Element, jedoch kann die Zelleneinheit jede Zahl von Elementen umfassen, die jeweils je nach Wunsch parallel oder in Reihe geschaltet sind· Venn sie parallel geschaltet sind, werden abwechselnd die zweipoligen Elektroden einsein an eine Anoden-Bammelsehlene und eine Eathoden-Sammelschiene angeschlossen. Venn sie in Seihe geschaltet werden, ist ee nur notwendig, eine abwechselnde Anordnung von Anode-Kathode-Anode usw. in Abstand herzustellen.

Jedes Element nach dieser Aueführungsform der Erfindung umfaßt ein Paar von getrennt angeordneten einpoligen Elektroden 314 und eine Mehrzahl eng beieinander stehender zweipoliger Elektroden 315. Jede der zweipoligen Elektroden 315 ist mit einer Mehrzahl von zu Blöcken vereinigten) längs angeordneten

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Graphit elektroden 31 5a, 315b uew. versehen. Dl« Graphit-•lektroden 315», 315b, 315c usw. können miteinander verbunden sein in Längsrichtung wischen ihrer Ober- und Unterseite la der in Fig. β-gezeigten Weieo. Stattdessen ist es auch möglich, die ©intelnei* Graphitelektroden 315a, 315b, 315c uv. ** ihren Berührungsflächen mit Hilfe eines geeigneten Klebers unter Auebildung einer chemisch widerstandsfähigen Bindung derart zu vereinigen, daß die Zwischenräume «wischen den susammengesetEten Platten gefüllt «Ind. Das Bindemittel verfestigt sich unter Ausbildung einer festen Abdichtung. Geeignet let beispielsweise ein Polrvinylchlorid-Klsber, -Jedoch können auch andere Bindemittel oder Yerbindunge* verw det werden, s. B, Polyester oder verschiedene Arten ton lautschuk oder Kunststoff.

Die unterste zweipolige Graphitelektrode in den Stapel kann in der in Fig. 6 gezeigten Weise auf dem Boden des Tanks befestigt sein. Eine andere Konstruktion wird jedoch weiter unten beschrieben, die sich ebenfalle anwenden laßt.

Sie obere bipolare Graphitelektrode in jedem Stapel kann starr innerhalb des Blockes in einer Veiee befestigt Min, die oben in Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben ist· Si· kann aber auch in einer weiter unten tu beschreibenden Weise in ihrer Lage gehalten werden.

Jeder Block besteht aus einer Mehrzahl von Kammern 316, die Elektrolyt enthalten und jeweils mit einem länge verlaufenden geschlitzten Einlaß 31? versehen sind, der die von Elektrolyt in jede Kammer 316 bewirkt. Der geschlitzte Einlaß ist in einem Abstand 31& gehalten, welcher größer ist als die Dicke der Bweipoligen Graphitelektroden 315a,

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515b, 315c So wird also ein Stapel dieser Elektroden 315·1 315b, 315c usw. geschaffen, der vorzugsweise zwischen einem Paar solcher geschlitzter, längs verlaufender Einlasse 317 liegt· Jede zweipolige Elektrode 315& usw. des Stapele ruht auf einer biegsamen, zusammendrückbaren, chemisch widerstandefähigen Dichtung 3131, beispielsweise aus Naturkautschuk, Hypalon und anderem geeignetem Naterial· Jeder Stapel in der Hehrzahl von Stapeln bipolarer Elektroden 315«» 315b, 315c usw. ist in dem Block mittels eines Paaree diagonal gegenüberliegender, senkrecht angeordneter U-fb'raiger AbstandeknnHIe 319a, 3i9h usw. 319k und 32Oa, 320b und 320 k uew. innerhalb dee Blockes fest in seiner Lage gehalten. Der Abstand 3211 «wischen den Arsen 336 des U ist gleich der Dicke dar bipolaren Graphitelektroden 315a» 315b usw.. Diele U-förmigen Kanäle 319a, 319b usw., 320a, 32Ob usw. sind an gegenüberliegenden Endwänden 321, 322 des Blockes angeordnet und bestehen aus einem chemisch und elektrisch widerstandsfähigem Material wie Polyvinylchlorid.

Die Einlaßkanäle 317 mit geschlitzten Boden für den Zellenblock werden von einer Einlaßbatterie 323 gespeist. Der Beschickungseinlaß zu der Bodenbatterie 323 kann von jede» beliebigen Typ sein. Vorzugsweise besteht er Jedoch aus einer Kehrzahl von Kanälen 324, 324a usw. in einer gleichen Anzahl wie die Stapel von bipolaren Elektroden 315a usw., d. h. eins weniger als die Anzahl von Unterkammern 316 ie Inneren der Elektrolytkammer des Blockes. Die Mehrzahl von Kanälen 324, 324a usw. liegen im Inneren des Hauptmantels 310 und eind in senkrechter Richtung an dessen Jeweiliger Seitenwandung entlang angeordnet. Die senkrecht verlaufenden Kanäle sind ■it einer Bodenplatte 325 versehen, die starr und ständig daran befestigt sind. Diese Bodenplatte weist eine Mehrzahl schlitzförmiger öffnungen 326 auf. Die Bodendichtungeplatte 327 ist

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ebenfalls fest ah die Bodenbatterie 323 befestigt, und auch diese Platte ist mit einer Mehrzahl schlitzförmiger öffnungen 326 versehen. Zwischen der Dichtungsplatte 325 der Ün~ laßkanäle und der Dichtungsplatte 327 der Bodenbatterie ist eine geschlitzte Dichtung 328 angeordnet, deren Schlitze »it den Schlitzen 326 in den Dichtungeplatten 325 und 327 übereinstimmen. Die geschlitzten Dichtungeplatten 325 und 327 und die Dichtung 328 bestehen Jeweils aus eine» geeignet en, chemisch und elektrisch widerstandsfähige» Material wie Kautschuk und Polyvinylchlorid«

Oben an den Einlaßkanälen 324, 324« usw. ist ein L-förmiges Glied 329 angeordnet. Der senkrechte Teil dieses L*f Steigen Gliedes definiert einen Einlaßkopf 330 für die Binlaßleitungen 324, 324a usw. Der horizontale Schenkel 331 des L-fö*r*igen Gliedes 329 rührt ebenso weit wie die U-fb'rsdgen Kanäle 319» 319a usw., die die Mehrzahl von Stapeln bipolarer Elektroden 315a usw. tragen und ergibt eine Leiste 332, deren Zweck weiter unten beschrieben wird· Auf der Leiste 332 ist eine Dichtung 333 aus einem geeigneten chemisch beständigen kautschukartigen Material vorgesehen. Diese Dichtung 333 liegt in einer kleinen Entfernung Über den oberen Enden 33* der U-förmigen Kanäle 319, 319a, 319b usw.. An die Innenflache des senkrecht verlaufenden Schenkels des L-föraigen Gliedes 329 ist ein Dichtungseinsatz 335 aus geeignetem chemisch und elektrisch widerstandsfähigem Material befestigt« Die unteren Teile 336 des Schenkels jedes der U-förmigen Kanäle 319* 319a usw. reichen unter die Dichtungsplatte 325 des EinlaßkanalB, mit dem die U-förmigen Kanäle verbunden sind. Dieser Ansatz ergibt einen Flansch, welcher in eine Keilnut 337 greift, die wiederum durch den längs verlaufenden Einlaßkanal 317 jedes Blocks definiert wird. Durch dieses Zusammenwirken wird der Verschluß der Einlaßleitung-Unteidnheit in der gewünschten Lage gefördert.

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Sie andere Mehrzahl von U-fön»igen Kanälen 320, 520« usw. let an eine Mehrzahl von Umwälzleitungen 338, 338a, uev. angeschlos sen _v die in ihrer Bodenstruktur mit der Bodexuitruktur der Einlaßleitungen 324, 324a usw. (außer daß der Einlaß mit 3381 bezeichnet ist) übereinstimmen und deshalb nioht mehr beschrieben werden braucht· Der obere Veil ist jedoch jeweils mit einer abdichtenden Abdeckplatte 339 versehen, die fest sit deren Oberteil verbunden ist, so daß eine Leiste 340 entsteht, deren Zweck weiter unten beschrieben werden wird· DIs Leiste 340 ist nit einer daraufgelegten Dichtung 3*1 versehen, deren schließliche Höh· etwas größer ist als die äußere Bad· 342 der U-föraigen Kanäle, welch· an die Omwäl!leitungen 338, 338« usw. angefügt sind. Die Itawälsleitungen sind in ihren oberen Bereichen über einen Schlitz 343, 34-3a usw. alt ihrer jeweiligen Kammer 356, 356e, 336a verbunden· Der Eintritt erfolgt in eine senkrecht verlaufende, elektrolytisch nicht aktive Kaaser 344, 344a usw., wie in Fig* 15 geneigt. Diese learner 344» 344a usw. ist mit einer längs verlaufenden Leitung 345« 34-5«« 345b usw. über geschlitzte Öffnungen 346, 346a, 346b an der Bodenfläche 347, 347a usw« der Leitung verbunden, wie in Fig. 16 gezeigt. Diese Leitung ist an einen Auelaßkopf 348 mittels geschlitzten Offnungen 349» 349a _f 349b usw. auf der oberen, diagonal gegenüberliegenden Fläche 350, 35Oa, 55Ob usw· angeschlossen·

Wie es bei einer bipolaren Elektrolyseselle üblich ist, ist der äußerste Stapel 315 der bipolaren Elektroden jeweils neben einer einpoligen Elektrode 314 angeordnet. Die einpolige Elektrode besteht nach einer Ausführungsform aus einer Hehrzahl senkrecht verlaufender Graphitelektroden 351a, 351b usw. wie in Fig. 14 gezeigt. Die Graphitelektroden reichen Über die gesamte wirksame elektrolytische Höhe des Elektrolyseblockes· Eine der Elektroden 514 ist eine Anode und die andere eine Kathode, und es ist unerheblich, welche Elektrode die

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Kathode oder die Anode let. Es wird bevorzugt, daß jede der Banmelschienen 3141, die die unipolaren Elektroden 31* an den positiven oder den negativen Pol anschließen, einen feiten Kern 352 hoher elektrischer Leitfähigkeit umfassen, n&nlioa Kupfer, Aluminium oder anderen geeignetem elektrischen Leitern. Der/Kern 352 ist mit einem Bohr aus elektrisch leitendem chemisch widerstandsfähigem Material 353 wie Titan, Zirkon oder dgl. eingefaßt. 160° des Segmentes des tJfcfangee dieses chemisch widerstandefähigen Rohres ist platiniert (35*), so , daß alle Kontaktflächen zwischen der umpolaren Graphitelektrode 314 und der Stromsammelschiene 31¹H Über eine Fiatin-Kohlenstoff-Verbindung gehen. Die Verbindung wird durch U-förmigc Klammern 355 sichergestellt, die fest, s. B. durch Titaribolzen 1356 mit dem Graphit 351»» 351d usw. und durch Bolzen 357 mit der Sammelschiene 3141 verbunden sind. Die Elektrode tritt aus den Seitenwänden des Elektrolyseapparates durch eine Stopfbüchse aus, von der eine Ausführungsform oben anhand von Fig. 10 beschrieben worden ist, während die Beschreibung einer anderen Ausführungsform weiter unten anhand von Fig. 17 folgt.

Jede elektrolytieche Unterteile ist mit einem elektrolytischen Teil 316 versehen, der an seinen Seiten von den bipolaren, zu Blöcken vereinigten Graphit elektroden 315a, usw. oder durch die bipolare Endelektrode (315) und eine un£>olare Elektrode 314 begrenzt ist, sowie eine nichtelektrolytische Kammer 344, in der die Elektrolysenprodukte sich sammeln, und die auf ihren Seiten durch' eine Platte 356a, 356b, 356c usw. aus geeigneten elektrisch und chemiech widerstandsfähigem Kunststoffmaterial wie Polyvinylchlorid begrenzt iet. Jede der chemisch und elektrisch widerstandsfähigen Teilerplatten 356a, 356b, 356c usw. ist an einem Ende mit einer Querplatte 1357a, 1357b usw. versehen, wie in Fig. 13 gezeigt. Diese haben die gleiche

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Breite wie Jede der zu Blöcken vereinigten bipolaren Graphitelektroden 315a, 315b usw. und können in eines damit verbundenen ü-försigen Kanal 319» 319a aufgenommen werden« Die Quer etücke 358a, 356b, 338c usw. as anderen Ende der länge verlau fenden Ifiolierglieder eind Jeweils nit eine« Schiit« 543, 3^3 versehen, der mit einea entsprechenden Schlitz is oberen Teil des Querstückes des zugeordneten U-försigen Kanal« 320, 32Oa usw. zueejnmenfällt. Biese Schlitze stehen mit der üswälzleitung 338 in Verbindung. Ferner 1st sit des oberen Teil jeder längs verlaufenden Isolierplatte 356a uaw. eine länge verlaufende hohle Leitung 345a usw. verbunden, die an ihrer Unterseite 346ε/&η^ύeiner Stelle in der Nähe der Einlaßleitung 324a usw. des Elektrolysenapparates verbunden ist. Die längs verlaufenden Leitungen 34f?a usw. sind sit einer schlitzförmigen öffnung 3²^a usw. an ihren Oberseiten 35Oa usw. in der Nähe der Umwälzleitung 338 verbunden. Die Schlitze 349a usw. stehen direkt mit einem AuslaBkopf 323 in Verbindung. Der Auslaßkopf 323 ist fest mit einer Abdeckplatte 360 verbunden, die nit einer daran befestigten Dichtung 361 versehen ist.

Die Höhe der verschiedenen Komponenten innerhalb der Zelle ist derart, daß - wenn die Abdeckplatte 360 auf des Körper der Zelle 310 befestigt wird - alle Teile der Zelle feet und starr zusammengepreßt werden und ein Zwangesitz erzeugt wird.

Die innere Zirkulation, in der Zelle 310 ist in Fig. 16 gezeigt. Die Flüssigkeit tritt über die Einlaßleitung 324 ein und wird verteilt, indem sie aus der Batterie 323 über die Schlitze 317 aufwärts fließt. Die Umwälzung erfolgt über die Schlitze 343 und innerhalb der Umwälzleitung 338 nach unten.

Leichtere Flüssigkeit mit mitgerissenem und/oder eingeschlossenes Gas bewegt sich entlang der unteren Fläche 34-7 der

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Leitung 345, bis sie den Auelaßschlitz 346 erreicht. Dann wandert sie über die Leitung 345 durch den Schiit* 349 ma Kopf 323a. Während sich die Flüssigkeit innerhalb das itllangehäuses befindet, wird jegliche Abtrennung de« mitgerissenen und/oder eingeschlosBenen Gases verhindert·

Fig. 17 zeigt eine andere AueführungsforM einer ßtopfbüchaenkonstruktion, die den flüssigkeit»dichten Durchtritt dar Elektroden in die Zelle 30 χaigt. Biese Auaführungßfont eignet sich besondere bei einer Zelle 30 ame einem ßtahltank 31 alt einer chemisch widerstandsfähigen Auskleidung wie Saran 31a, auf die eine weitere Auskleidung aus chemisch widerstandsfähigen Ziegeln 131 mittels Mörtel 130 aufgesetzt ist· lach dieser Stopfbüchsenkonstruktion ist ein erstes Rohr 133 vorgesehen, das in einer Öffnung 134 der Ziegel 131 befestigt ist, welches wiederum mit einem Hing 132 verbunden ist. Dieser Bins 132 ist mit der Saranauskleidung 131a und auch alt daa Hört al 130 verbunden. An den Innenteil des Singes 152 und in einer Öffnung 135 in dem mit Saran ausgekleideten Stahl tank 31a ist ein anderes Rohr 136 befestigt, dessen Durchmesser kleiner/als der des Bohres 133· Ein zweiter Ring 133 iat an daa Bohr 136 befestigt· Der innere Durchmesser dieses Bingee 133 iet gerade etwaβ größer als der äußere Durchmesser des Rohres 136 und dessen äußerer Durchmesser ist wiederum etwas kleiner als der äußere Durchmesser eines Flansches 132, 137$ der über den Flansch 138 mit der Stahlwandung 31 verschweißt ist. Ein weiteres Rohr 139, dessen äußerer Durchmesser gerade etwas kleiner ist als der innere Durchmesser des Flansches 138, ist an dem zweiten Ring 137 befestigt.

Die Stopfbüchsenkonstruktion selbst umfaßt ein Packungsmaterial 140 aus geeignetem Stoff wie Teflon, das in eine Ausnehmung in einem ringförmigen Packungsglied 141 eingesetzt

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ist und durch einen Packungsflansch 142 in »einer Lege gehalten werden kann. Die Bohre 133, 136 und 139 aovie die Ringe 132 und 137 und die Packungsglieder 141 und Packung»- fTanach 142 sind vorsugsweiB· au· eine« chemisch und elektrisch widerstandsfähige» Material vie Polyrinylchlorid hergestellt· Eine Dichtung 143 liegt «wischen dem Ring 137 und des Fackungsglied 141. Die Struktur wird mittel» Bolsen (nicht dargestellt) an ihrem Hats gehalten, die durch entsprechend angeordnete Löcher 144 im Packungeflansch 142 und gefangene Offnungen 145 führen, welch· auf dem- flansch 138 eingeschweißt sind.

j ■

Die Stopfbüchsenkonstruktion ist besonders brauchbar, wenn es gewünscht wird, die Stromsaamelschiene 67 oder 75 *u entfernen, um dies zu tun, braucht man nur dl· Stromsammelsohiene oder 75 von einer Seite abzuziehen, bis sie von der gegenüberliegenden Stopfbüchse 70a freikommt, und sie dann schwenken und durch den Oberteil der Zeil· 30 entfernen. Auf diese Weise können die bipolaren Zelleneinheiten 60 siemlich eng zusanmengerüekt werden, wodurch dar Baumbedarf gesenkt wird.

17 zeigt eine HternatiTlöeuag für die StopfbÜchsenkonstruktion, wenn die Zelleneinheiten weit genug auseinandergerückt werden, so daS die Sammelschiene gerade herausgezogen werden kann·

Eine andere Ausführungsform der Erfindung, die in Verbindung mit den in Fig. 2 bis 11 oder 12 bis 16 gezeigten AuafÜhrungsf ormen verwendet werden kann, ist in Form einer Tollständigen Elektrolysezelle in den Fig. 18 bis 22 gezeigt. 2s sei jedoch bemerkt, daß es sich hier um eine allgemeine Verbesserung

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bei El ektrolvsezeilen handelt, o"b dive« nun vom bipolaren. Typ oder vom Filterpressentyp sind·

Allgemein gesprochen haben bei dieser AusfÜhrungaform der Ärfindusg die bipolaren Elektroden und/oder dl· Elektroden die Fora flacher, elektrisch leitender Tafeln. Diese Tafeln können aus relativ dickes, selbsttragenden Material bestehen, oder sie können aus relativ dünnes, selbsttragenden Material bestehen, Ia letzteren fall können si· gewellt sein, um ihre Oberfläche bis eu 57 % *u vergrößern, Ihre Starrheit eu erhöhen und die scheinbare Lang· zu verringern. Die Tafeln können aus Stahl hergestellt werden, wenn es gewünscht wird, Wasser tu elektroIyeieren, oder aus platiniertem Titan, wenn es gewünscht wird, Salzlösung und/oder ChIoratlösungen zu olektrolysieren, bzw. aus Jede» anderen gewünschten Metallblech. Außerdem können abwechselnde Bleche in Form von Diaphragmen vorliegen, wenn es gewünscht wird, Chlor usd Alkali oder Sauerstoff und Wasserstoff herzustellen· Die* Diaphragma werden in der gleichen Welse wie die Elektroden installiert, wie weiter unten aflhanrt von TIg. 3 beschrieben wird.

Die Hetallblechelektroden haben verschiedene funktionen in dem vorliegenden Elektrolvsenapparat, die nun allgemein beschrieben werden. An erster Stelle können sie als bipolare Elektroden wirken. In zweiter Linie können sie Bit geeigneten Änderungen ale Diaphragma wirken. Drittens trennen die Elektroden die Zelle in eine Hehrzahl von HektrolTsensellenkamem und wirken als Trennwände für die Begrenzung der Flüssigkeit zwischen dem Boden und dem Deckel der Zelle.

Die Bleche können entweder als solche verwendet werden oder mit einem elektrisch schlecht leitenden Material bzw. einem

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elektrischen Nichtleiter oder mit einem chemisch widerstandsfähigen Metall überzöget Ί5ο können die Bleche teilweise beschichtet werden mit Polyäthylen- oder Polyestermaterialien, um isolierende und leitende Fläohenteile zu schaffen. Sine andere Weise, isolierende und niohtisolisr«nd· Flächenteile zu erzeugen, ist die Verwendung aiohtplatinitrter Titanelektroden. Bei der Verwondung werden di· nicfctplttinierten Teile zu Titanoxyd oxydiert, das ein sohlechter Leiter ist· Es ist auch m&'glich_t die Metallblechelektroden auf beiden Seiten mit Fiatin zu beschichten und dementsprechend könnte der Apparat auch, wenn gewünscht, mit umgekehrter fltromrichtung betrieben werden.

Nun sei Fig. 18 betraohtet. Die elektrolytisch· Zelle 200 ist mit einer Abdeckplatte 203 versehen, auf der ein Einlaßbzw, ein Auslaßkopf 1205 btw. 204 mit Auslässen 227 angeordnet iet. Die genaue Konstruktion der Einlaß- und Aublaßköpfe 1205 bzw. 204 wird im einzelnen in Fig. 21 beschrieben. Die Zelle ist mit Seitenwänden 205b und einer Bodenwand 206 aus einem Material versehen, das gegenüber der ZsllenflÜssigkeit und dem elektrischen Strom beständig ist· Die Mehrzahl von zweipoligen Elektroden 201 werden auf ihren oberen und unteren Seiten durch abdichtend« Leitungen 211 getragen, die unten anhand von Fig. 19 beschrieben werden. Die einpoligen Elektroden 202 werden um die Trägerplatte 212 herum eingehüllt. Sie sind mit Stromsammelschienen 213 verbunden, die im einzelnen anhand der Fig. 20 und 22 beschrieben werden. Der Kontaktdruck zwischen den einpoligen Elektroden 202 und der ßtromsammelBchiene 213 wird bewirkt durch den Druck der Platte 207, wenn der Deckel 203 auf dem Tank 200 aufgeschraubt ist.

Aus Fig. 19 ersieht man, daß die abdichtenden Leitungen 211 aus einer Mehrzahl von Blöcken 214 besteht, die aus elektrisch und chemisch widerstandsfähigem Material wie Polyvinylchlorid

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gebildet aind. L-förmige Kanäle »it Lej^sabeohnitten und Querabschnitten 2151 Bind längs der Utagsrlchtung der Blöcke 214 angeordnet, um den Querteil 2011 der bipolaren Elektroden 201 in dem Kanal 2151 und das Isade der bipolaren !Elektroden 201 in Kanal 2*15 anzupassen. 01« Teilleitunf 1st «wischen swei benachbarten T-förmigen Gliedern 217 τβτ-gesehen, τοη denen jedes In einen Utagssohlits 216 In einem jeweils benachbarten Block 214 befestigt sind. Anstoßende Blöcke 214 sind so angeordnet, daß eine vollständige Abdichtung 220 zwischen den Blöcken erreicht wird« s. B. mittels eines Klebers oder Dichtungen. Der horizontale feil 218 der T-förmigen Glieder 21? ist jeweils möglichst eng gehalten, um den Leiterkanal 221 klein au halten oder su eliminieren, oder andere Abdichtungen wie Kleber, Verbindungen, Dichtungen oder dgl. können verwendet werden, um diesen Kanal su beseitigen.

Eine andere Form einer einpoligen Elektrode 202 ist in flg. gezeigt. Hier ist die zentrale einpolige Elektrode 202 in zwei oder mehr Einheiten geteilt, die alle ihre Stromaanmelschiene 215 und Tragerplatte 212 haben. Jede einpolige Elektrode umfaßt die Stromschiene 213, diese hat einen elektrisch leitenden Kern 223 von Kupfer oder anderem elektrisch leitendem Material, um das ein Rohr 224 aus chemisch widerstandsfähigem elektrisch leitendem Metall wie Titan gelegt 1st, Das platinierte Titan-Außenblech 2021, welches eine Auflage 2022 aus Platin besitzt, ist um d as leiter rohr 224 und den leitenden Kern 223 gelegt. Wenn die Einheit zusammengesetzt wird, kommt der konkave Teil 225 der Trägerplatte 212 in Kontakt mit dem konvexen Teil 226, der platinübersogenen leitenden TitanunhUllung 2021, 2022 su liegen. Der Kontaktdruck zwischen jeder unipolaren Elektrode 202 wird durch den Druck erreicht, der auf die Platte 2121 ausgeübt wird, wenn die Abdeckung 203 mit dem Tank 200 verschraubt wird.

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Pig. 21 zeigt die Strömung dee Elektrolyts. Der Elektrolyt tritt über die Einlaßleitung 1205 ein und fließt über die Verbindungsleitung 228 zu der senkrecht verlaufenden plattenförmigen Einlaßleitung 206 über den Schlitz 2281. Die Flüssigkeit wird dann die Boden-Verteilerkanäle 209 entlang in jede der Elektrolysenzelleneinheiten 199 geleitet. Der Elektrolyt kann über die Ümwälzeinlaß-Schlitze 229 eum Umwälzkanal 210 und dann zurück zum Kanal 209 über den Schlitz 2101 gelangen. Stattdessen kann die mitgerissenes und/oder eingeschlossenes Gas enthaltende Flüssigkeit, die spezifisch leichter ist als die eintretende Flüssigkeit, zum oberen Teil des Gefässes getrieben werden, wo sie die plattenföraige Auslaßleitung durchfließt und durch die Auslaßöffnung 230 zur Auelaßleitung 227 über die Auslaßöffnung 231 gelangt.

Die bevorzugt benutzte Elektrode ist in Fig. 22 dargestellt. Sie besteht aus einem Stromsammler 213 mit einem Kern 223 aus Kupfer oder ähnlichem leitendem Metall, einer Hülse 224 aus Titan oder ähnlichem chemisch widerstandsfähigem leitenden Metall und einem chemisch und gegen Oxydation widerstandsfähigem Platinüberzug 232.

Ein Hauptmerkmal der Betriebsweise ist der innere Umlauf, der durch die Pfeile in Fig. 4 angedeutet wird. Der innere Umlauf wird durch die Pumpwirkung des in der Zelle gebildeten Gases unterhalten. Der Fluß des Elektrolyten, beginnend an Boden der Zelle 30, führt aufwärts zwischen den Gruppen zweipoliger

über Elektroden 60,/die Oberseite, abwärts durch den Schacht 46 und dann längs des Bodens 55« Eine zusätzliche Zirkulation kann erreicht werden, wenn die Zelle mit einem Kanal 56 konstruiert wird.

Die Flüssigkeit fließt abwärts durch den Kanal 56, längs des Bodens 55 und aufwärts zwischen den Elektroden 60 hindurch.

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Ein Anteil der Flüssigkeit wird Über den Kanal 57 und den Abfluß 58 aus der Zelle entnoamen. Zu· Ausgleich für die abgezogene Flüssigkeit tritt frisch· flüssigkeit über dl· £Lnlafitanmer 48, die Öffnung 52 und den Sinlatffkanal 33 abwärts in Kanal 54 ein. So wird der Zwsngsualauf durch dl· Höhendifferenzen der Flüssigkeit zwischen Einlaßkaseer 48 und AuBlaBkammer 49 erhalten. Es ist tu beachten, daß diese Kammern voneinander getrennt an beliebigen Stellen der Zellenabdeckung angeordnet werden können, obwohl dl· Zelle alt einer sentralen Einlaß- und Auslsfikaaaer dargestellt worden 1st·

Die Zellengase sind in der Flüssigkeit eingeschlossen und verlassen die Zelle durch die Auslaßkeeaer 49 sususaen alt der Flüssigkeit, gelangen dann durch dl· Kupplung 59 «u den T-Stück 15. Die Gase werden teilweise von der Flüssigkeit getrennt und durch die Leitung 16 abgeführt. Die Flüssigkeit wird durch den Abfluß 14 sur Weiterbehandlung geaäfi Fig. 1 abgeführt.

Das folgende praktische Beispiel zeigt dl· wirkungsweise einer derartigen elektrolytischen Zelle.

Beispiel A Die Elektroden bestanden aus einem Blech von platzierten Titan, welches mit einer Graphitelektrode in Hatriuechlorid-

lösung verschraubt war. Die Stromdichte betrug 100 A/eq.in.

(15»5 A/cm²), der Kontaktdruck ungefähr 100 pel (7 kp/om²).

Der übergangswiderstand wurde zu 0,001 - 0,01 Ohm/sq.in. (0,000155-

0,00155 Ohm/cm ) bestixet. Es ergaben sich keine Anzeichen für

Auflösung des Platins. Der Versuch lief insgesamt 80 Stunden. In dem Gerät wurden 4 Zellen mit einpoligen Graphitelektroden

an den Enden und dazwischenliegenden zweipoligen Graphitelektroden

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▼erwendet·.Die Breite der Elektroden betrug 6" (152*4 aa) und die Höhe 46" (1219*2 na). Dia ütalaufkassier hatte einen Querschnitt von 3/4" χ 2" (19,5 x 50,8 ob). Beim Beginn des Brauches enthielt der ElektrolTt 300 g/l BaOl und 3 g/l . Der pH-Wert betrug etwa 6,5 und die Temperatur

40 - 50° C.'Bei 0,5 A/eq.in (0,06 A/ca²) betrug der innere Umlauf in der Zelle ca. 5 ft./min. (152,4 ca/ain) swiachen den Elektroden mit 1/2" (12,7 ■») Abstand. Die anodische Sfcromauebeute war unter Zugrundelegung der Gasanalyse ungefghr 94 %. Venn die Umlaufkammer geschlossen wurde, fiel die Auebeute auf 91 %.

Gasanalyse:

O₂ Vol.% CO₂ Vol.% Cl₂ Vol.%

Die Bjpochlorit-Konsentration betrug 1,5 g/l und die Geeaat-' gerätespannnng 12 T, das sind 3 V pro Zelle·

t qalauf	ohne UMlauf
2,5	3,9
0,4	0,5
0,2	0,2

-Pat ent ac8prüche--

- 48 -008β«7/1$06 -- -

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Geschlossene Vorrichtung zur Elektrolytelektrolyse, insbesondere in From einer bipolaren Zelle zur Elektrolyse eine β Metallchlorids zu einem Hetallchlorat, welche .mindestens eine Zelle, die von einem Paar von voneinander getrennten unipolaren Elektroden (74» 202, 314·) und mindestens einer, hi erzwischen angeordneten bipolaren. Elektrode (60, 201, 315) zur Bildung einer Vielzahl von Elektrolytkanälen (121, 199» 315) gebildet wird, einen Behälter (30, 200, 310) zur Aufnahme der Zelle, welcher einen Abschluß (36, 203, 316) hierfür einschließt, imfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Kanäle bildenden Teilen (63» 356, 211) vorgesehen sind, welche betriebsfähig im Hinblick auf di· bipolaren Elektrode oder die bipolaren Elektroden unter Bildung von swei oder mehr nicht elektrolytisch aktiven Kanälen (122, 3*4, 219) innerhalb des Behälters zur Bückzirkulation von Elektrolyt innerhalb der Zelle angeordnet sind, und die Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyt innerhalb der Zelle ausreichend hoch ist, um die gasförmigen Elektrolyseprodukte im. Elektrolyten mitgerissen und/oder eingeschlossen zu erhalten, Y/ährend der Elektrolyt sich innerhalb der abge~ schloüseaen Vorrichtung befindet, so daß eich praktisch keine freien Gase unter dem Abschluß ansammeln können, wodurch die Vorrichtung praktisch explosionsfrei während des Betriebes gehalten wird«

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1., welche Einrichtungen (12) zum Gefüllthalten der Zelle mit Elektrolyten einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das System einschließt:

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   Neu« Urteilten (Art 711 λ*. « *. ι u* 3 4m Ämfcwpq«··.* «*«k»awh 009887/1606 . _ -.

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   a) Einrichtungen (22, 12, 48, 52) zum kontinuierlichen Einführen von frischem Elektrolyt in die Zelle mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit}

   b) Kanäle bildende Teile (42, 43, 44, 45, 54, 55, 56 und 122) innerhalb des Behälters (30) zur Rezirkulation von Elektrolyt innerhalb der Zelle mit ausreichend hoher Geschwindigkeit, um die gasförmigen Reaktionsprodukte im Elektrolyten innerhalb att Behälters mitgerissen und/oder eingeschlossen eu halten, wobei insbesondere Zirkulation einrichtungen vorgesehen sind, welche durch kombinierte, zwangsweise, äußer· Pumpeinrichtungen (22) und interner Pumpwirkung infolge des Aufbaues /der Anordnung der bipolaren Elektroden (60) und der Kanal bildenden Teile (42, 43, 44, 45, 54, 55» 56, 122) und der aufsteigenden, mitgerissenen und/oder eingeschlossenen gasförmigen Produkte der Elektrolyse geliefert werden:

   c) gemeinsame Auslaßeinrichtungen (57» 59» 49), welche direkt mit dem Behälter in einer Zone unmittelbar unterhalb des Abschlusses (36) zur Entfernung einer Mischung von mitgerissenen und/oder eingeschlossenen gasförmigen Reaktionsprodukten und ausströmender Flüssigkeit aus der Zelle verbunden sind;

   d) Einrichtungen (15,18, 24, 19) außerhalb de· Behälters und mit der Auslaßeinrichtung (57» 49_t 59) verbunden zur Aufnahme der Mischung von mitgerissenem und/oder eingeschlossenem gasförmigen Reaktionsprodukten und ausströmender Flüssigkeit, welche durch dl· Auelaßeinrichtung (571 5% 49) entfernt werden, wobei die aussen liegenden Einrichtungen C15, 16, 24, 19) dazu eingerichtet sind, gasförmige Produkte von der Flüssigkeit abzutrennen, wobei insbesondere eine erste Einrichtung (15) eine primäre Trenneinheit bildet und eine zweite Einrichtung (18) eine zweite Trenneinheit bildet, welche

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   vorzugsweise bewirken, die mitgerissenen gasförmigen Produkte auf eine Menge Ton weniger al· 5 % tu reduzieren und wobei insbesondere die primäre Trenneinheit •ein ϊ-förmiges Teil (15) alt zwei Auslassen einschließt, wobei ein Auslaß (14) Bit der zweiten Einrichtung (18) verbunden ist und der andere Auelaß (16) ein GtsmuslmB ist; und e) eine Blaseinrichtung (22) sur Rückzirkulation eines Teiles der abgetrenntem Flüssigkeit im dem Behälter (30), wobei insbesondere die Einrichtung sur BQoksirkulation eines Seiles der abgetrennten Flüssigkeit la die Zelle ein geschlossenes ümlauftystem (1?, 16, 22, 23» 24> 19t 12) und eine Einrichtung (25,26, 27, 28) sur Batferauag des restlichen Teiles der abgetrennten Flüssigkeit «us dem abgeschlossenen Umlauf system umfaßt und wobei die Henge an frischen (eingeführtem) Elektrolyten praktisch gleich der Menge an entfernter Flüssigkeit 1st.

   3* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e fi'n zeichnet, daß sie eine Einrichtung (23), insbesondere einen Wärmetauscher aufweist, um den Elektrolyt in der Seile auf einer Temperatur zwischen etwa 40° 0 und 50° C, insbesondere auf etwa 45° C im Falle von Graphit elektroden zu halten, wodurch die Temperatur der la dem Behälter rücksirkullerton Flüssigkeit geeteuert wird.

   4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3 t dadurch gekenn,ζ eichnet, daß der Elektrodenabstand etwa 1,27 cm beträgt.

   5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennz eichnet, daß sie eine Reaktioaskammer oder Reaktionskanmern (18, 19) ia geschlossenen Umlauf system

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   cur Umwandlung τοη Hatriuahypochlorid in Batriumchlorat enthält.

   6· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennze lehnet, daß die elektrischen An-' Schlüsse (67) 68, 69» 70, 73) *u den unipolaren Elektroden (74) im Elektrolyt eingetaucht Bind.

   7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eingetauchten, elektrischen Anschlüsse platin!erte Titanelektrodec (67, 68) sind, welche direkt an die unipolaren Elektroden (7¹O angeschlossen sind.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der Elektrolytkanäle (121) in Jeden von vier Quadranten (57» 38, 39, 40), die in einem Gehäuse (30) vorliegen, angeordnet sind und daß jede unipolare Elektrode (74) xu zwei Quadranten gehört.

   9· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl von unteren Umwälzkammem (120) umfaßt, wovon jede mit einem hiermit verbundenen Elektrolytkanal (121) verbunden ist und einen ζ ent rl en, senkrecht angeordneten Bezirkulationsschacht (46) zur Erleichterung der Bezirkulation einschließt.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt;

   a) einen Behälter (310) mit einem Abschluß (360)}

   b) unipolare Elektroden (314), insbesondere eine Hehrzahl

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   von unipolaren Elektroden (35"Ia₁ 351b_t 351c etc.), wobei insbesondere jede dieser Elektroden einen Stapel einer Mehrzahl von Elektrodenteilen (351) umfaßt, und bipolar« Elektroden (315) insbesondere eine Mehrzahl von bipolaren Elektroden (315a, 315b, 315c etc.)» wobei inibeeondere jede dieser Elektroden einen Stapel einer Vielsahl von Elektrodenteilen (315) umfaßt, und wobei die bipolaren Elektroden (315a, 315b, 315c etc.) beBonders horizontal angeordnet, eich in Längsrichtung erstreckende Graphitteile, die in dem Behälter (310) angeordnet sind, darstellen, und wobei die Elektroden so aufgebaut und angeordnet sind, um einen elektrischen ßtroa durch den Behälter'(310) und durch den in den Elektrolytkanälen (316) zwischen den Elektroden (315) eirkulierenden Elektrolyten zu leiten, insbesondere wenn eine Mehrzahl solcher Elektrolytkanäle (316) vorhanden istj

   c) Haupteinlaßeinrichtungen (33Oa, 33Ob etc.) in dem Behälter (310), um den Behälter (310) mit Elektrolyt gefüllt zu halten;

   d) Einrichtungen (330) welche einen Einlaßströmungeverteiler liefern, wobei die Einrichtung insbesondere ein Einlaßkopf (330) ist}

   e) Einrichtungen (324-, 323), welche die Strömung von dem Einlaßströmungsverteiler (330) su des Elektrolytkanllen (316) bewirken;

   f) eine oberhalb jedes hiermit verbundenen Elektrolytkanals angeordnete, einzelne, elektrolytisch nicht aktive Kammer (334-)« insbesondere wenn eine solche elektrolytisch nicht aktive Kammer 0J44) ein Paar von voneinander getrennten, elektrisch nicht leitenden Trennplatten (356) umfaßt, wobei jedes Plattenpaar die umliegenden Elektrode» liefert.

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   11· Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (314, 315) in de« Stapel dauernd mittels eines elektrisch nicht leitenden Kleners nit einander verbunden sind.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch g e k e η η - ζ eichnet, daß der Stapel der Elektroden (314, 315) zwischen elektrisch nicht leitenden, seitlich angeordneten Kanalteilen (334, 342)gleitbar gehalten ist·

   13» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hehrzahl der elektrolytisch aktiven Kanäle (316) aufeinanderfolgend Seite an Seite angeordnet innerhalb des Gehäuses (310) angeordnet ist.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkopf (330) mit einer Vielsahl von seitlichen, senkrecht angeordneten Einlaßleitungen (324) in Verbindung steht, wobei/dieser Leitungen eine hiermit verbundene Umwälzkammer (323) aus einer Vielsahl hiervon versorgt und jede der Umwälzkammern (323) an einen hiermit verbundenen J&ektrolytkanal (316) angeschlossen ist·

   15· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sie begrenzt· Offnungen (326) zur Einschränkung der Strömung an Elektrolyt in die Elektrolytkanäle (316) besitzt.

   16. Vorrichtung nach, einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder seitliche, senkrecht angeordnete Kanal (338) mit seiner hiermit verbundenen, nicht elektrolytisch aktiven Kammer (354) über eine begrenzt· öffnung (343) verbunden ist, wobei der seitlich· Kanal (338)

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   ebenfalls über eine beschränkte Öffnung (3381) mit einer hiermit verbundenen, unteren OmwtUskaaaer (323) in Verbindung steht und wobei jede untere ünwälzkammer mit einem schlitzförmigen Auslaß (317) versehen ist und Jeder geschlitzte Auslaß (317) mit eines hiermit verbundenen Elektrolytkanal (316) in Verbindung steht.

   17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß jede untere Umw&lskmamer (323) mit einem Auslaßschlits (317) vereehen ist, wobei der Schlitz zu einem hiermit verbundenen Elektrolytkanal (316) führt.

   18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17* dadurch gekennzeichnet, daß er vereehen ist mit: Einrichtungen (107, 323) zum Abstandhalten der Elektroden (60, 315) vom Boden des Behälters und Einrichtungen (79* zum Abstandhalten der Elektroden (60, 315) von dem oberen Abschluß (36, 360),

   Einrichtungen (54, 56 oder 338) zum Abstandhalten der Elektroden (60 oder 315) von den Seiten des Behälters und Stromverluste verhindernde, fluiddichte Dichtungen, welche angeordnet sind:

   1. als Einrichtung (78, 80, 361) zwischen dem Abschluß (36, 360) und den Abstandhältern (79» 3*5),

   2, als Einrichtungen (97, 322, 333, 3*2, 3*3) «wischen den Abstendhaltern (79, 3*5) und einer oberen Elektrode (60, 315) der Elektrodengruppe,

   3.al8 Einrichtung (100) zwischen benachbarten Elektroden " (60; 315) in der Elektrodengruppe 4. al8 Einrichtungen (108, 325). zwischen einer unteren

   Elektrode (60, 315) der Elektrodengruppe und den Abstände haltern.(1-07*■ 323) und schließlich zwischen den Abstands-■ ^; haltern und dem Boden.

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   19· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch geksnnselo hn β t, daß eie umfaßt:

   a) einen Behälter (200) einschließlich eines Abschlusses (203)j

   b) unipolare Elektroden (202), insbesondere eine Tielsahl solcher unipolarer Elektroden in Porm flacher, elektrisch leitender Tafeln, wobei insbesondere jede Elektrode einen leitenden Kern (223) insbesondere aus Kupfer, eine Umhüllung (224), insbesondere aus Titan und eine umhüllende Außenschicht (202), insbesondere aus platiniertem Titan hat, und bipolare Elektroden (201), insbesondere eine Tielsahl von bipolaren Elektroden in for» flacher, elektrisch leitender Tafeln, wobei insbesondere jede dieser Elektroden relativ dünnes, selbsttragendes, platiniertes Titan, welches eur Vergrößerung der Oberfläche üb bis su 57 # gewellt ist,umfaßt, und die so aufgebaut und angeordnet Bind, um einen elektrischen Strom durch den Behälter (200) und durch den in Elektrolytkanälen (199) zwischen den Elektroden (201) zirkulierenden Elektrolyten su leiten, insbesondere, wenn eine Vielzahl solcher Elektrojjbkanäle vorgesehen ist;

   c) Einlaßeinrichtung (1205) in den Behälter (200) sum Gefüllthalten des Behälters (200) mit Elektrolyt;

   d) Einrichtung (228), die einen Elnlaßströmungsverteiler liefert;

   e) Einrichtungen (208, 209) welche die Strömung von dem Einlaßstromungsverteiler (228) su den Elektrolytkanälen (199) liefern;

   f) eine einzelne, nicht elektrolytisch aktive Kammer (219) welche oberhalb jedes hiermit verbundenen Elektrolytkanal es (199) angeordnet ist, wobei eine solche nicht elektrolytisch nicht aktive Kammer (219) insbesondere ein Paar von voneinander getrennten ,elektrisch nicht

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   leitenden, T-föraigen Srennplatten (217) siascalitflt, wobei jedes der Plattenpaare ein« in Minen unterem Seitenbereichen sit dem oberen Veil eine· hiermit verbundenen ELektrolytkanals (199) und in seinem unteren Seiteabereichen mit einem hiermit verbundenen AuBlaß (230, 204, 231, 227) in Verbindung stehenden Leitung liefert}

   g) Rezirkulationseinrichtungen (229« 210) die von dem Einlaßströmungsverteiler (228) entfernt sind und die nicht elektrolytisch aktive Kammer (219) uad die Elektrolykanäle (199) miteinander verbinden, insbesondere wenn die ^zirkulationseinrichtung« eine Vielzahl von seitlichen, senkrecht angeordneten Kanälen (210) umfassen, wobei Jeder der Kanäle die oberen und unteren Teile eines hiermit verbundenen Elektrolytkanals (199) verbindet;

   h) einen Aue tritt eanaal er (204);

   i) eine Vielzahl von Auslaßkanälen (230), wobei Jeder eine hiermit verbundene, nicht elektrolytisch, aktive Kammer (219) mit dem Auslaßsammler (204) verbindet, und

   j) einen Hauptauslaß (22?) aus dem Behalter (200), der au den Auslaßsammler (204) angeschlossen ist.

   20. Vorrichtung nach Anspruch 19« dadurch gekennzeichnet, daß die Hehrzahl der elektrolytisch aktiven Kanäle (199) aufeinanderfolgend in Seite-an-Seite-Anordnung innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist.

   21* Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß sie begrenzte öffnungen (228) einschließt, um die Strömung von Elektrolyt in die Elektrolytkanäle (199) zu beschränken.

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   22· Vorrichtung nach eines der Ansprüche 19 bis 21, dadureh gekennzeic h η e t, daß jeder seitliche, senkrecht Angeordnete Kanal (210) alt seiner hiereit verbundenen, elektrolytisch nicht aktiren Kammer (219) Über eine begrenzte öffnung (229) in Verbindung steht, wobei der Seitenkanal (210) ebenfalls Über eine begrenzte öffnung (2101) mit einem hiermit verbundenen Elektrolytkanal (199) in Verbindung steht und wobei jeder Slektrolytkanal (199) mit einem begrenzten Einlaß (2081) von einem hiermit verbundenen, seitlichen, senkrecht angeordneten TttnlafikanRl (206) versehen ist«

   23· Verfahren zur Durchführung einer Elektrolyse in einer Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromdichte von 7,8 bis 1530 A/dm Elektrodenoberfläche (0,5 - 100 λ/in .) an jeder der Elektroden angelegt wird und die Wirkung der angelegten Stromdichte die Einrichtungen (42, 43, 44, 45, 54, 55, 56) innerhalb des Behälters zur Rezirkulation des Elektrolyten vergrößert oder steigert.

   24. Verfahren nach Anspruch 23, dadureh gekennzeichnet, daß frischer Elektrolyt in einem Verhältnis von 1:200 bis 1:500 in den geschlossenen Umlauf zu der abgetrennten, in dem geschlossenen Umlauf strömenden Flüssigkeit eingeführt wird,

   25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadureh g e k e η η -ze ichnetj daß als Elektrolyt eine Vatriumchloridlösung bei einem pH-Wert von 5,0 und 7,0 verwendet wird, wobei die Hauptkomponente der gasförmigen Reaktionsprodukte Wasserstoffgas ist.

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