DE1671460A1 - Elektroliseur mit harten Elektroden - Google Patents

Elektroliseur mit harten Elektroden

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DE1671460A1
DE1671460A1 DE19681671460 DE1671460A DE1671460A1 DE 1671460 A1 DE1671460 A1 DE 1671460A1 DE 19681671460 DE19681671460 DE 19681671460 DE 1671460 A DE1671460 A DE 1671460A DE 1671460 A1 DE1671460 A1 DE 1671460A1
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Melnikow-Eichenwa Alexeewitsch
Djumulen Wadim Ippolitowitsch
Nesterkin Alexandr Kusmitsch
Warschawskij Semen Lwowitsch
Kamarian Ge Mikirtytschewitsch
Sutschkow Wladim Nikolaewitsch
Tomilow Andrei Petrowitsch
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DJUMULEN WADIM IPPOLITOWITSCH
KAMARIAN GEORGIJ MIKIRTYTSCHEW
MELNIKOW EICHENWALD MICHAIL AL
NESTERKIN ALEXANDR KUSMITSCH
SUTSCHKOW WLADIMIR NIKOLAEWITS
TOMILOW ANDREI PETROWITSCH
WARSCHAWSKIJ SEMEN LWOWITSCH
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DJUMULEN WADIM IPPOLITOWITSCH
KAMARIAN GEORGIJ MIKIRTYTSCHEW
MELNIKOW EICHENWALD MICHAIL AL
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B11/00Electrodes; Manufacture thereof not otherwise provided for
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    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof

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Description

  • VLEKTROZISEUR MIT HARTEN ELEKTRODEN Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Chemie, insbesondere auf Blektroliseure, die zur Arbeit mit heterogenen, leicht abschichtenden Elektrolyten, beispielsweise mit dem zur Gewinnung von Adiponitril verwendeten Elektrolyt, bestimmt sind.
  • Es sind Blektrolyseure mit harten Elektroden weit be-@ kennt, die unter anderem zur Ausführung des Zwangsumlaufs des Elektrolyts hergerichtet sind. Als Blektrolyt für diese Elektrolyseure dienen verschiedene Lösungen.
  • Par die Elektrolyse von heterogenen Medien, z.B. für die Elektrolyse von unbeständigen Imulsionen, sind die bekannten Elektrolyseure jedoch ungeeignet, weil in ihnen ein Abschichtung der Emulsionen vor sich geht, was mit vollständiger Störung des elektrochemischen Vorganges und oft mit Betriebsausfall der Elektroden verbunden ist.
  • Zur Vermeidung der Abschichtung von schnell entmischenden Mischungen sind in herkömmlichen Konstruktionen der Blektrolyseure sehr große Umlaufgeschwindigkeiten erforderlich, was eine obermäßige Vergrößerung der Pumpenanlege sowohl in der Leistung als auch hinsichtlich ihres Raumbedarfes mit sich bringt.
  • Außerdem haben die herkömmlichen 8lektrolyseare freie Durchgänge für die Plassigkeit außer den Zwischenelektrodenspalten, was zu einer Verminderung der Geschwindigkeit des Elektrolytes in der Nähe von Elektroden und zu ungleichmäßigen Umlaufgeschwindigkeiten des Blektrolytes in verschiedenen Teilen des Blektrolyseurs führt.
  • Die Ein- und Ausführung der Flassigkeit aus dem Elektrolyseur an einer oder mehreren Stellen erzeugt schließlich Staubereiche des Blektrolyts und sein Vermischen erfolgt lediglich durch Diffusion und unbedeutende Konvektionsströmungen.
  • Alles das fahrt dazu, daB selbst die Anwendung von leistungsfähigen Pumpenanlagen bei der Elektrolyse von leichtentmischenden Mischungen in herkömmlichen Blektrolyseuren die Abschichtung des Xlektrolytes nicht verhindern kann, was eine Störung des elektrochemischen Vorganges zur Folge hat.
  • Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile zu beseitigen.
  • Der Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, einen Elektrolyseur zu schaffen, in dem keine Abschichtung des Blektrolytes vor sich geht und eine zusätzliche Bmulgierung des umlaufenden Blektrolytes erfolgt, wodurch die Elektro- lyse von heterogenen schnell abachichtenden Medienbei ge- ringeren Leistung und Ranabedarf der Pumpenanlage erm6glicht wird.
  • Diese Aufgabe wird durch die Anwendung eines Blektro- lyseurs mit harten Elektroden gelöst, der für die Ausführung des Zwangsumlaufs des Elektrolyts eingerichtet ist, in dem die Elektroden erfindungsgemäß eine solche Form und Anordnung haben, daß der Durehflußquerachnitt des Elektrolyts im Blektrolyseur die Querschnittsfläche von Zwischenelektrodenspelten nicht mehr als um 50.G dbersteigt, wobei am Ein- und/oder Ausgang des Elektrolyts Vorrichtungen für gleichmäßige Verteilung des Blektrolytes im Innern des 'Blektrolyseurs eingebaut sind, die beispielsweise als Git- ter ausgeführt werden können.
  • Im erfindungsgemäßen Blektrolyseur besteht die Katho- de (bzw. Anode) aus einem Block mit Bohrungen, in die Ano- den (bzw.Kathoden) eingesetzt sind.
  • Es ist zweckmäßig, den Block mit Kanälen für den Durchlauf einer thermostratierenden Flüssigkeit zu verse- hen, die die erwähnten Blektrodenbohrungen nicht schneiden.
  • In den Zwischenelektrodenspalten können für den Elek- trolyt durchlässige Trennwände mit Vorsprüngen eingebaut werden, die die Turbulenz der ElektrolytstrOmung vergrößern.
  • In weiteren wird die Erfindung anhand der beigelegten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt Fig.1 Längsschnitt des erfindungsgemäßen 8lektrolyseurs; Fig.2 Schnitt nach der Zinke II-II der Zig.1; Pig.3 Blektrolysezelle samt eingebauter Trennwand mit Vorsprüngen; Fig.4 erfindungsgemäßer Elektrolyseur, bestehend aus drei Einheiten, in weichen als Gehäuse und Anode (bzw.Kathode) ein Block mit Bohrun- gen für den Einsatz von Kathoden (bzw.Ano°den) ausgenutzt ist; Fig.5 Querschnitt des oben angegebenen Blocks.
  • Der erfindungsgemäße Elektrolyseur stellt einen Satz von Anoden 1 (Fig.1) und Kathoden 2 dar, die in das Gehäuse 3 (Fig.2) eingesetzt sind. Der Blektrolyt wird dem Blektrolyseur über den in unteren Teil des Gehäuses 3 angebrachten Stutzen 4 (Fig.1) zugeführt und, nachdem er die Zwischen- elektrodenspalte 5 (Fig.2) und die Montagespalte 6 durchflossen hat, als Gas-Flüssigkeit-Geaiseh über den Stutzen 7 (Fig.1) herausgetragen.
  • Die zusätzlichen Querschnitte für den Durchgang der Flüssigkeit verschlechtern die Arbeit des Elektrolyseurs und erhöhen stark die erforderliche Leistung der Pumpenaa lege.
  • Deshalb ist es vorteilhaft, sie gleich Null oder we- nigstens nicht über 50% von der Quersehnittsfläche der Zwisehenelektrodenspalte zu halten.
  • In unteren Seil des Gehäuses 3 des Elektrolyseurs unterhalb der Elektrode, aber oberhalb der Stutzen 4 (Fig.1) ist das Gitter 8 fü.r die Einführung den älektrolyten mon- tiert. Das andere Gitter 9 ist im oberen Teil den Blektrolyseurgehiuses vor den Austritt den Gas-Flassigkeit-Gemisches durch den Stutzen ? eingebaut.
  • Die Größe der Gitteröirnungen ist in Abhängigkeit von der Viskosität und Umlaufgeschwindigkeit des Gemisches so gewählt, daß der Strömungswiderstand der Gitter wesent- lich größer ist als der Strömungswiderstand der ganzen Strecke zwischen den Gittern und der Abschnitte vom Stut- zen 4 bis zum unteren Gitter 8 und vom oberen Gitter 9 bis zum Stutzen ?.
  • Zu diesem Zweck weist das Gehäuse 3 des B7.ektrolyseurs in oberen Teil eine Ausdehnung auf, die hinter den Gitter 9 den fär das Durchströmen der Flüssigkeit freien .Ausgleichskanal 10 bildet.
  • Sämtliche Elektroden werden mit Hilfe von Stabausführungen 11 und Isolierbuchsen mit Einlagen (in der Zeichnung nicht gezeigt) an Deckel 12 befestigt.
  • für den zusätzliche Dispergieren@des umlaufenden Ge- misches werden zwischen den Elektroden Trennwände 13 (Fig.3) mit Vorsprängen und Öffnungen eingebaut.
  • Zwecke vollständiger Ausschließung der freien Durch- gänge für den Elektrolyt außer den"Zwisehenelektrodenspalten und zur Verminderung der Blektrolytaenge ist es zweckmäßig, einen Blektrolysear zu verwenden, in den als Ge- häuse und.Blektrode, z.B. Kathode, eia Block 14 (fig.4 und 5) z.B. aus Graphit oder einem anderen Material mit Bohrungen 15 (Fig.5) für den Einsatz von Anoden 16 (Fig.4) verwendet wird. Die Bohrungen 17 (Fig.5), die die Bohrungen 15 nicht schneiden, dienen für den Durchgang der thermostatierenden FIEisaigkeit.
  • Der Kathodenblock 14 (Fig.4) mit in ihm eingesetzten an Deckel 18 befestigten Anoden 16 und der Untersatz 19 mit den Gitter 20 werden auf den Rahmen 21 aufgestellt und an diesen als ein Paket auf Gammizwisehenlagen mit Stift- schrauben 22 angezogen. Der Deckel 18 besitzt das obere Gitter (in der Zeichnung nicht gezeigt). Bei der Anwendung der blockweisen Konstruktion des Blektrolyseurs laut lig.4 ist jedoch die Anwendung nur des unteren Gitters 20 zuläs- sig. An die seitlichen Oberflächen des Blocks werden die Deckel 23 mit Stutzen 24 mit Gummizwisehenlagen angebhrauit, welche die Sammler fär die thermoatatierende Flüssigkeit bilden.
  • Der Elektrolyseur besteht aus drei oder einer belie- bigen Zahl (je nach der Belastung) von Blockeinheiten 25, die durch einen gemeinsamen Sammler (in der Zeichnung nicht gezeigt) für die Zufuhr des umlaufenden Gemisches und durch die gemeinsamen Schienen 26 (Fig.4) vereint werden.
  • Um die maximale Turbulenz der Genischströmung im Zwischenelektrodenraum bei niedrigen Umlaufgeschwindigkei- ten des Gemisches zu erzeugen, werden zwischen den Blektro- den Trennwände 13 (fig.3) mit Öffnungen und Vorsprüngen eingebaut.
  • im Boden und Deckel sind der Stutzen 2? (Fig.4) für di.#- Einführung des Elektrolytes in den Blektrolyseur und der zatutzen 28 für die Austragung des Gas-Plüsaigkeit-Gemisches aus dem Elektrolyseur vorgesehen.
  • Der Blektrolyseur arbeitet folgenderweise.
  • Die Pumpenanlage (in der Zeichnung nicht gezeigt) erzeugt den Zwangsumlauf des Gemisches im geschlossenen Kreis über den Emulgator (in der Zeichnung nicht gezeigt), Elektrolyseur (Fig.4), Phasentrenner und Wärmeaustauscher (in der Zeichnung nicht gezeigt).
  • Das emulgierte Gemisch i&elangt in den unteren Stutzen 4 bzw. 27 (Fig. 1, 4) des Blektrolyseurs. Das untere Git- ter 8 bzw. 20 (Fig. 1, 4) und das obere Gitter 9 (Fig. 1), die einen größeren Strömungswiderstand als alle anderen Wegabschnitte bei der Bewegung des Gemisches vom Eintritt bis zum Au-,tritt aus dem Blektrolyseur aufweisen, vertei- len dis umlaufende Gemisch gleichmäßig über den ganzen Querschnitt des Elektrolyseurs.
  • Da das Gemisch durch eine große Zahl von kleinen Bohrungen durchgepuspt wird sowie infolge der Verwirbelung der Strömung durch Trennwände 13 (Fig.3) mit Öffnungen und VorsprRngen erfolgt die zusätzliche Emulgierung des Ge- misches. Die bei der 'Elektrolyse ausscheidenden Gase steigen zusammen mit der Plfssigkeitg und das Gas-Flüssigkeit-Gemisch gelangt über den Ausgleichskanal 10 in den Stutzen 7 bzw. 28 (Fig. 1, 4).
  • Das aus dem Blektrolyseur herausfließende Gemisch enthält auch die Produkte der elektrochemischen Reaktion. Aus dem Elektrolyseur gelangt das Gemisch in den Phasentrenner, wo das Ausscheiden der Gase aus der Fltissigkeit und die Abtrennung des fertigen Produktes vor sich geht. Aus dem Phasentrenner gelangt das Gemisch in den 'Wärmeaustauscher zum Abkählen bzw. Aufwärmen und dann wie- der in die Pumpenanlage.
  • Bei der Anwendung des Blocks 14 (Fig.5) als Gehäuse und Kathode ist kein selbständiger Wärmeaustauscher erforderlich.
  • Dabei vermindert sich die erforderliche Förderleistung der Pumpenanlage infolge der Reduzierung der im System umlautenden Gemischmenge.

Claims (2)

  1. w P A T B N T A N S P R ü C H B 1. Blektrolyseur mit harten Elektroden, eingerichtet fär die Ausführung des Zwangsumlaufs des Blektrolyts, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß far die Elektrolyse von heterogenen Medien die Elektroden eine solche Form und die Anordnung haben, daß der Durchflußquerschnitt des Blektrolyts im Elektrolyseur die Querschnittfläche von Zwischenelektrodenspalten nicht mehr als um 50% äbersteigt, wobei am Ein- und/oder Ausgang des Blektrolyts Vorrichtun-gen für gleichmäßige Verteilung des Elektrolyts im Innern des Blektrolyseurs eingebaut sind, die beispielsweise als Gitter ausgeführt werden können.
  2. 2. Blektrolysear nach Patentanspruch 1, d a d u r e h g e k e n n z e i e h n e t, daB die Kathode (bzw. Anode) ein Block (14) mit Bohrungen (15) darstellt, in die Anoden (bzw. Kathoden) eingesetzt sind. 3. Blektrolysear nach Patentenspruch 2, d a d u r o h g e k e n n z e i c h n e t, daB der Block Kanäle (1'l) zum Durchströmen der thernostatierenden-hlässigkeit aufweist, die die erwähnten fär die Elektroden bestimmten Bohrungen (15) nicht schneiden. 4. Blektrolysear nach Patentanspruch 1 - 3, d a - d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daB in Zwischen- elektrodenspalten f«r den Blektrolyt durchlässige Trennw an - de (13) mit Vorsprragen eingebaut sind# welche die Tarbulenz der Blektrolytströmung vergrößern.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2934108A1 (de) * 1979-08-23 1981-03-12 Hooker Chemicals & Plastics Corp., 14302 Niagara Falls, N.Y. Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von chlor, wasserstoff und alkalilauge durch elektrolyse von nacl- oder kcl-sole in einer diaphragmazelle.
EP0271298A2 (de) * 1986-12-11 1988-06-15 British Nuclear Fuels PLC Vorrichtung für elektrolytische Reaktion

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