DE1943682B2

DE1943682B2 - METHOD AND DEVICE FOR ALKALINE SALT ELECTROLYSIS BY THE MERCURY METHOD

Info

Publication number: DE1943682B2
Application number: DE19691943682
Authority: DE
Inventors: Hiroshi; Imai Teruo; Kumaki Shigeji; Iwaki Fukushima Shibata (Japan). COIg 19-02
Original assignee: Kureha Kagaku Kogyo K.K., Nihonbashi, Tokio
Priority date: 1968-08-30
Filing date: 1969-08-28
Publication date: 1971-09-23
Also published as: DE1943682A1; FR2023310A1; GB1283545A; US3663385A; NL6913210A; BE738157A; NL137437C

Description

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Alkalichlorid-Elektrolyse nach dem Quecksilberverfahren. In der Patentanmeldung P 17 67 130.6 ist bereits vorgeschlagen worden, den Hauptteil des im Zersetzer wiedergewonnenen Quecksilbers, bevor dieses in die Elektrolysezelle eingeleitet wird, mittels einer Unterströmungs-Prallwand abzutrennen. Diese weist an ihrem unteren Ende einen Durchfluß für das Quecksilber auf und ist im Hauptzirkulationskanal dicht vor dem Eingang der Elektrolysezelle angeordnet, damit Verunreinigungen wie Quecksilberemulsion usw., die auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Prallwand vom Quecksilberstrom mitgeschleppt werden, zusammen mit dem Waschwasser und einer geringen Menge Quecksilber abgetrennt werden. Ferner ist in der genannten Patentanmeldung vorgeschlagen, diese Verunreinigungen in eine Hilfsleitung einzuleiten, in die auch das aus der Elektrolysezelle ausströmende Alkalimetallamalgam nach Befreiung vom Elektrolyten und der Amalgambutter eingeleitet wird, und dann zum Zersetzer zurückzuführen, wodurch eine vollkommene Trennung des Quecksilbers von den Verunreinigungen erreicht wird.The invention relates in particular to a method and an apparatus for alkali chloride electrolysis according to the mercury process. In the patent application P 17 67 130.6 is already proposed the main part of the mercury recovered in the decomposer before it is put into the Electrolytic cell is initiated to be separated by means of an underflow baffle. This instructs its lower end has a passage for the mercury and is tight in the main circulation channel placed in front of the entrance of the electrolytic cell so that impurities such as mercury emulsion etc., which are dragged along by the mercury stream on the upstream side of the baffle, together with the washing water and a small amount of mercury. Furthermore, in of the aforementioned patent application proposed to introduce these impurities into an auxiliary line, in also the alkali metal amalgam flowing out of the electrolytic cell after it has been freed from the electrolyte and the amalgam butter is introduced, and then returned to the decomposer, whereby a complete separation of the mercury from the impurities is achieved.

Hierdurch ist es möglich geworden, zusätzliche Arbeit zum Abschöpfen der Quecksilberemulsion einzusparen und zu verhindern, daß die sich auf der stromaufwärts gelegenen Seite der Prallwand ansammelnde Quecksilberemulsion von dem unter der Prallwand durchströmenden Quecksilber mitgeschleppt und in das Elektrolytbad eingeführt wird und sich dort mit dem Elektrolyten vermischt. Durch diese Maßnahmen sind jedoch noch nicht alle Probleme beseitigt. Obgleich nämlich das Waschwasser normalerweise direkt zum Eingang der Quecksilberpumpe geleitet wird, um in Verbindung mit der Rührwirkung der Quecksilberpumpe ein wirksames Waschen des Quecksilbers zu erreichen, werden das Waschwasser und das Quecksilber auf Grund ihrer unterschiedlichen spezifischen Gewichte leicht in zwei Schichten getrennt, was zur Folge hat, daß sich die Menge des durch die Pumpe geleiteten Waschwassers mit der Zeit erheblich ändert. Dieses abgetrennte Wasser verändert konstant die in dem Zersetzer eingeführte Menge Wasser, die am Eingang der Elektrolysezelle durch Abtrennung erhalten und direkt in den Zersetzer zurückgeführt wird. Diese Änderung des Waschwasserstromes beeinflußt die Konzentration der im Zersetzer erzeugten Natronlauge und bewirkt außerdem erhebliche Störungen beispielsweise in dem Fall, daß die Wasserzufuhr zum Zersetzer entsprechend der Konzentration der Natronlage am Ausgang des Zersetzers automatisch eingestellt werden muß.This has made it possible to save additional work for skimming off the mercury emulsion and to prevent the accumulation on the upstream side of the baffle Mercury emulsion dragged along by the mercury flowing through under the baffle and is introduced into the electrolyte bath and mixed there with the electrolyte. By however, these measures do not solve all problems. Although namely the washing water normally fed directly to the inlet of the mercury pump to be used in conjunction with the stirring action The mercury pump to achieve an effective washing of the mercury will do that Wash water and the mercury easily split into two due to their different specific weights Layers separated, with the result that the amount of wash water passed through the pump changes significantly over time. This separated water constantly changes that introduced into the decomposer Amount of water obtained at the entrance of the electrolytic cell by separation and directly into is returned to the decomposer. This change in the wash water flow affects the concentration the caustic soda produced in the decomposer and also causes considerable disturbances, for example in the Case that the water supply to the decomposer according to the concentration of the sodium hydroxide on Output of the decomposer must be adjusted automatically.

Zur Beseitigung dieses Problems wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Alkalichloridelektrolyse so ablaufen zu lassen, daß das Waschwasser und eine kleine Menge des vor der Elektrolysezelle abgetrennten Quecksilbers in einer Pufferkammer zirkuliert werden, die zwischen dem Zersetzer und der Quecksilberpumpe angeordnet ist.To eliminate this problem, it is proposed according to the invention that the alkali metal chloride electrolysis be as follows to drain that the wash water and a small amount of the separated before the electrolytic cell Mercury is circulated in a buffer chamber between the decomposer and the mercury pump is arranged.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Beschreibung ausführlich beschrieben.The invention is described in detail below with reference to the description.

F i g. 1 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Elektrolyseapparatur für die Alkalichloridelektrolyse; F i g. Fig. 1 is a plan view of an electrolysis apparatus for alkali chloride electrolysis according to the present invention;

F i g. 2 ist eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;F i g. Figure 2 is a top plan view of another embodiment of the invention;

F i g. 3 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht, welche die in Fig. 1 mit einer gestrichelten Linie umgebenen und mit III bezeichneten Teile zeigt.F i g. 3 is a partially sectioned perspective view, which is shown in FIG. 1 with a dashed line Line surrounded and marked with III shows parts.

Gemäß Fig. 1 wird das durch die Elektrolysezelle 1 geleitete und in Natriumamalgam verwandelte Quecksilber durch eine Gasprallwand 2 und eine Quecksilberprallwand 3 geleitet und dann in Elektrolyt und Amalgambutter getrennt. AnschließendAccording to FIG. 1, that passed through the electrolytic cell 1 and converted into sodium amalgam Mercury passed through a gas baffle 2 and a mercury baffle 3 and then into electrolyte and amalgam butter separately. Afterward

ίο wird es in einen Zersetzer 4 geleitet, in welchem es unter Erzeugung von Natronlauge und unter Wiedergewinnung des Quecksilbers zerlegt wird. Das im Zersetzer 4 wiedergewonnene Quecksilber wird dann durch eine Pufferkammer 5, in welcher es mit dem durch eine Wasserleitung 6 zuströmenden Waschwasser zusammengeführt wird, zu einer Pumpe 7 geleitet. In dieser Pumpe 7 werden das Quecksilber und das Waschwasser gerührt und miteinander vermischt, wodurch das Quecksilber gewaschen und gekühlt wird. Das von der Pumpe 7 abströmende Quecksilber und Waschwasser strömen dann in einem Rückstromkanal 8 weiter, durch den sie zu einem Quecksilbertrennkanal 9 geleitet werden. Dieser Abtrennkanal 9 besitzt beispielsweise die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform. Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, besitzt der Abtrennkanal 9 eine Seitenwand, die gleichzeitig die Rückwand 10 der Elektrolysezelle 1 bildet und in ihrem unteren Teil eine Vielzahl von Öffnungen 11 aufweist, durch welche das abgetrennte Quecksilber in die Elektrolysezelle einströmt. Am stromabwärts gelegenen Ende des Abtrennkanals 9 ist ein quer dazu angeordneter Überlauf 12 vorgesehen, durch welchen sich das Quecksilber bis zur Höhe des Überlaufs ansammelt, an dieser Stelle vom Waschwasser abgetrennt wird und durch die Öffnungen 11 in die Elektrolysezelle 1 eintritt. Ein Teil des sich im Abtrennkanal ansammelnden Quecksilbers überströmt zusammen mit der Quecksilberemulsion und dem Waschwasser, die auf ihm schwimmen, den Überlauf 12 und gelangt von dort in eine Hilfsleitung 13, die mit der Pufferkammer 5 verbunden ist, d. h., wird in die Pufferkammer 5 zurückgeführt. Es wird für diesen Fall angenommen, daß die Alkalität des Waschwassers stetig erhöht wird, weil das Waschwasser in gleicher Reihenfolge nacheinander durch die Pufferkammer 5, die Quecksilberpumpe 7, den Rückstromkanal 8, den Abtrennkanal 9 und die Hilfsleitung 13 zirkuliert. Um dies zu vermeiden, ist ein Wasserdurchflußkanal 14 vorgesehen, der die Pufferkammer S und den Zersetzer 4 über eine Wasserpumpe 15 verbindet, wodurch ein Teil des Waschwassers zum Zersetzer geführt wird.ίο it is passed into a decomposer 4, in which it is decomposed with the production of caustic soda and the recovery of the mercury. That in the decomposer 4 recovered mercury is then passed through a buffer chamber 5 in which it is mixed with the Wash water flowing in through a water line 6 is brought together, passed to a pump 7. In this pump 7, the mercury and the washing water are stirred and mixed with one another, whereby the mercury is washed and cooled. The mercury flowing off from the pump 7 and washing water then flow on in a return flow channel 8, through which they flow to a mercury separation channel 9 are directed. This separation channel 9 has, for example, the one shown in FIG. 3 illustrated embodiment. As shown in FIG. 3 can be seen, the separation channel 9 has a side wall, which at the same time the rear wall 10 of the electrolytic cell 1 forms and a plurality of openings 11 in its lower part has through which the separated mercury flows into the electrolytic cell. On the downstream located end of the separation channel 9 is a transversely arranged overflow 12 is provided through which the mercury collects up to the level of the overflow, at this point it is separated from the washing water and enters the electrolytic cell 1 through the openings 11. Part of it in the separation channel accumulating mercury overflows along with the mercury emulsion and the Wash water that floats on it, the overflow 12 and passes from there into an auxiliary line 13, the is connected to the buffer chamber 5, d. i.e., is returned to the buffer chamber 5. It will be for this Assume that the alkalinity of the washing water is steadily increased because the washing water is in the same sequence one after the other through the buffer chamber 5, the mercury pump 7, the return flow channel 8, the separation channel 9 and the auxiliary line 13 circulates. To avoid this is a water flow channel 14 is provided, which connects the buffer chamber S and the decomposer 4 via a water pump 15, whereby part of the washing water is led to the decomposer.

Durch die Erfindung wird, da kein Abschöpfen der Quecksilberemulsion mit der Hand erforderlich ist, viel weniger Arbeit aufgewendet, und außerdem geht nichts von dem wiederzugewinnenden Quecksilber durch Abschöpfen der Quecksilberemulsion verloren. Außerdem überströmt eine geringe Menge Quecksilber zusammen mit dem Waschwasser konstant den Überlauf 12, so daß die Oberfläche des Quecksilbers vor dem Überlauf 12 zu der Zeit, wenn dieses durch den Abtrennkanal 9 strömt und durch die Öffnungen 11 in die Elektrolysezelle eintritt, von Waschwasser und Quecksilberemulsion freigehalten wird, die im oberen Teil des Quecksilberstroms schweben und im Quecksilberstrom mitgeschleppt werden.The invention, since there is no need to skim off the mercury emulsion by hand, Much less work is done, and besides, none of the mercury to be recovered is going lost by skimming off the mercury emulsion. There is also a small amount of mercury flowing over it together with the washing water constant the overflow 12, so that the surface of the mercury before the overflow 12 at the time when it flows through the separation duct 9 and through the openings 11 enters the electrolytic cell, is kept free of wash water and mercury emulsion, which in the The upper part of the mercury flow will float and be dragged along in the mercury flow.

Gemäß der vorliegenden Erfindung braucht keine Quecksilberemulsion aus dem Strömungssystem ab-According to the present invention, no mercury emulsion needs to be removed from the flow system.

geschöpft werden, da die Quecksilberemulsion im Gegensatz zu Amalgambutter relativ leicht in Quecksilber und Wasser getrennt werden kann und nicht zu befürchten ist, daß ein großer Teil der Quecksilberemulsion sich ansammelt, während sie in der Hilfsleitung allein zurückzirkuliert wird. Außerdem sind die Graphitteilchen usw. in der Quecksilberemulsion relativ leicht, so daß sie auf dem Wasser schwimmen und zusammen mit einem Teil des Waschwassers von der Pufferkammer 5 zum Zersetzer 4 geführt werden, so daß eine Ansammlung von Graphitteilchen nicht möglich ist.be scooped up because the mercury emulsion, in contrast to amalgam butter, is relatively light in mercury and water can be separated and there is no fear that a large part of the mercury emulsion accumulates while it is circulated back in the auxiliary line alone. aside from that the graphite particles etc. in the mercury emulsion are relatively light so that they are on the water swim and together with part of the wash water from the buffer chamber 5 to the decomposer 4, so that an accumulation of graphite particles is not possible.

In der obenerwähnten Patentanmeldung P 17 67 130.6 treten die Quecksilberemulsion und ein Teil des Quecksilbers usw., die durch die Hilfsleitung weiterströmen, durch den Ausgangskanal der Elektrolyseapparatur in den Zersetzer ein. Erfindungsgemäß strömt jedoch das zurückgeführte Quecksilber nicht in den Zersetzer ein, wodurch die Menge des zurückzuführenden Quecksilbers verringert und gleichzeitig der Betriebswirkungsgrad des Zersetzers erhöht werden kann. Außerdem kann beim Zurückführen des Waschwassers zum Zersetzer auch dann, wenn die Druckhöhendifferenz zwischen dem Eingang der Elektrolysezelle und dem Eingang des Zersetzers klein ist, eine sehr große Druckhöhe dadurch erhalten werden, daß die Quecksilberemulsion zu einer Pufferkammer 5 zurückgeführt wird, die an einer niedrigeren Stelle als der Zersetzer 4 angeordnet ist, so daß der Strom des Waschwassers über den Überlauf 12 sehr stark wird und die Trennung des Quecksilbers von der Quecksilberemulsion an dieser Stelle stark verbessert wird.In the above-mentioned patent application P 17 67 130.6, the mercury emulsion and occur Part of the mercury, etc., which continues to flow through the auxiliary line, through the outlet duct of the electrolysis apparatus into the decomposer. According to the invention, however, the returned mercury flows does not enter the decomposer, which reduces the amount of mercury to be returned and at the same time the operating efficiency of the decomposer can be increased. In addition, when returning of the washing water to the decomposer even if the pressure head difference between the inlet the electrolysis cell and the inlet of the decomposer is small, resulting in a very high pressure head be obtained that the mercury emulsion is returned to a buffer chamber 5, which at a lower point than the decomposer 4 is arranged, so that the flow of the washing water over the Overflow 12 becomes very strong and the separation of the mercury from the mercury emulsion at this Body is greatly improved.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den Quecksilberdurchflußkanal gemäß F i g. 1 beschränkt, sondern läßt sich auch auf eine horizontal angeordnete Elektrolysezelle mit einem einzigen Durchflußkanal anwenden, die einen Quecksilberdurchflußkanal gemäß F i g. 2 aufweist, wobei die Quecksilberemulsion längs der Breite einer langgestreckten Elektrolysezelle oder einer bogenförmigen Elektrolysezelle nach unten strömt.The present invention is not directed to the mercury flow channel according to FIG. 1, but can also be arranged horizontally Apply electrolytic cell with a single flow channel, which is a mercury flow channel according to F i g. 2, the mercury emulsion running along the width of an elongated electrolytic cell or an arc-shaped electrolytic cell flows downwards.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 strömt das Quecksilber, das längs der Elektrolysezelle 21 in Pfeilrichtung herabgeströmt und dabei in Quecksilberamalgam verwandelt worden ist, durch einen Durchflußkanal 22 weiter und strömt dann durch eine Quecksilberprallwand 23 aus der Zelle ab. Durch die Prallwand wird es vom Elektrolyten und der Amalgambutter getrennt. Anschließend strömt das auf diese Weise vom Elektrolyten und der Amalgambutter abgetrennte Amalgam durch einen Kanal 24 in einen Zersetzer 25 ein. Die Amalgambutter, die sich vor der Quecksilberprallwand 23 staut, wird auf geeignete Weise entfernt.In the embodiment according to FIG. 2, the mercury flows along the electrolysis cell 21 in Streamed down in the direction of the arrow and thereby turned into mercury amalgam, by one Flow channel 22 continues and then flows through a mercury baffle 23 from the cell. It is separated from the electrolyte and the amalgam butter by the baffle. Then flows the amalgam separated in this way from the electrolyte and the amalgam butter through a channel 24 into a decomposer 25. The amalgam butter that accumulates in front of the mercury baffle 23 is removed in an appropriate manner.

Das vom Zersetzer 25 abgegebene Quecksilber wird in eine Pufferkammer 27 eingeleitet, wo es mit dem durch eine Wasserleitung 27 α zugeführten Waschwasser und dem durch eine Hilfsleitung 31 zurückgeführten Waschwasser vermischt wird. Anschließend wird es mittels einer Quersilberpumpe 26 in einen Durchflußkanal 28 befördert. Eine weitere Quecksilberprallwand 29 ist an einer Seitenwand des Durchflußkanals 28 vorgesehen, an dessen äußerem Ende ein Überlauf 30 angeordnet ist, der mit dem Hilfskanal 31 in Verbindung steht. Der größte Teil des im Durchflußkanal 28 strömenden Quecksilbers tritt durch die Quecksilberprallwand 29 in einen weiteren Durchflußkanal 32 ein, aus welchem es in die Elektrolysezelle 21 eingeleitet wird. Da in diesem Falle ein Teil des Quecksilbers zusammen mit der Quecksilberemulsion und dem Waschwasser kontinuierlich über den Überlauf 30 strömt, bildet sich im oberen Teil des Quecksilberstroms selbst im Bereich entlang der Quecksilberprallwand 29 eine Strömung in Richtung des Überlaufs 30 aus, so daß sichThe mercury emitted by the decomposer 25 is introduced into a buffer chamber 27 where it is mixed with the water by a line 27 α supplied wash water and recirculated by an auxiliary line 31 washing water. It is then conveyed into a flow channel 28 by means of a cross silver pump 26. A further mercury baffle wall 29 is provided on a side wall of the flow channel 28, at the outer end of which an overflow 30 is arranged, which is connected to the auxiliary channel 31. Most of the mercury flowing in the flow channel 28 enters a further flow channel 32 through the mercury baffle wall 29, from which it is introduced into the electrolytic cell 21. Since in this case a part of the mercury flows continuously over the overflow 30 together with the mercury emulsion and the washing water, a flow in the direction of the overflow 30 forms in the upper part of the mercury flow even in the area along the mercury baffle wall 29, so that

ίο das im Oberflächenabschnitt strömende Quecksilber sowie die Quecksilberemulsion und das Waschwasser, welche über den Überlauf abströmen, nicht mit dem Quecksilberstrom vermischen, der unter der Prallwand 29 hindurchtritt, und eine vollkommene Abtrennung des Quecksilbers erzielt wird. Außerdem wird ein Teil des Wassers aus der Pufferkammer 27 mittels einer Pumpe 34 durch eine Röhre 33 zurück zum Zersetzer 25 geführt und dann als Aufbereitungswasser verwendet.ίο the mercury flowing in the surface section as well as the mercury emulsion and the washing water, which flow out via the overflow, not with the Mix the mercury stream passing under the baffle 29 and complete separation of mercury is achieved. In addition, some of the water is drained from the buffer chamber 27 by means of a pump 34 through a pipe 33 back to the decomposer 25 and then as treatment water used.

Das Wasser, das von außen als Waschwasser zugeführt wird, wird auch als Aufbereitungswasser verwendet, so daß zweckmäßigerweise hochreines Wasser wie z. B. entionisiertes Wasser od. dgl. verwendet wird. Das Waschwasser kann an irgendeiner Stelle des Zirkulationssystems zugeführt werden, d. h., muß nicht unbedingt in die Pufferkammer 27 eingeleitet werden.The water that is supplied from the outside as washing water is also used as treatment water, so that expediently high-purity water such. B. deionized water or the like. Used will. The washing water can be fed in at any point in the circulation system, i. i.e., must not necessarily be introduced into the buffer chamber 27.

Claims

Patent claims:

1. Process for alkali salt electrolysis according to the mercury process, in which the decomposer Recovered mercury is pumped on along with washing water, then by means of an overflow is freed from washing water and finally fed into the electrolysis cell, characterized in that part of the circulating mercury is also continuously used together with the wash water can flow over the overflow and the overflowed mercury and wash water to one Buffer chamber that is connected between the decomposer and the mercury pump is.

2. Electrolysis apparatus for alkali salt electrolysis according to the mercury process and for Carrying out the method according to claim 1, containing an electrolysis cell, a decomposer for recovering the mercury from the mercury amalgam formed in the cell, a Pump for discharging the recovered mercury into the electrolytic cell, a flow channel for the mercury between the pump and the electrolytic cell and an auxiliary line that branches off from the mercury flow channel, characterized in that between the decomposer (4, 25) and the mercury pump (7, 26) a buffer chamber (5, 27) is switched on, into which the other end of the auxiliary line (13,31) opens.

3. Electrolysis apparatus according to claim 2, characterized in that in one the decomposer (4, 25) and the line connecting the buffer chamber (5, 27) a pump (15,34) is switched on, through which washing water is passed from the buffer chamber (5, 27) to the decomposer (4, 25) to to prevent the washing water in the decomposer (4, 25) from becoming too alkaline.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings