DE1947157B2 - Elektrolysezelle, mit elektroden tragender abnehmbarer seitenwand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle mit lipolarcn, senkrechten, jeweils abwechselnd zueinider angeordneten Anoden und Kathoden und einer ißercn leitenden abnehmbaren Seitenwand als Trä- ;r und Stromverteiler für die metallischen Elcklro- cn gleicher Polarität.

Sie besteht im besonderen in der Ausbildung der iißcrcn leitenden und abnehmbaren Seitenwand, eiche die Elektroden gleicher Polarität trägt.

Diese Wand wird vorlcilhaftcrwcise als Träger von ilananodcn bei der clcktrolytischcn Herstellung von "hler. Hypochlorite^ oder Chloraten verwendet.

Aus der USA.-Patentschrift 3 055 821 ist bereits ine Llt^rolvsczcllc für die Herstellung von Chloral bekannt, deren eine äußere Seilenwand eine abnehmbare metallische Platte aufweist, welche die Titananöden trägt. Die anodische Gesamtheit muß siel ι notwendigerweise seillich aus der Zelle wie eine Schublade herausziehen lassen, was einen beträchtlichen seitlichen freien Raum von der Seite der abnehmbaren Wand erfordert und daher die Seite-an Seite-Anordnung von in Reihe verbundenen Zellen, die Zuführungen von Anodenstrom von einer angrenzenden, die Abnahmen des Kathodenstroms von der anderen beträchtlich behindert.

Wenn durch Löten vereinigt, kann diese bekannte anodische Gesamtheit nicht in ihre Bestandteile zerlegt werden. Da die Anodenblätter nicht trennbar sind, muß die anodische Gesamtheit in die Werkstatt geschickt werden, wenn der anodische Überzug fehlerhaft wird. Um die Gesamtheit demontierbar zu machen, hat man das Einpressen von Titanblättern in die Tragplatte vorgesehen, aber diese Befestigungsweise besitzt zahlreiche Nachteile. An erster Stelle erfordert sie anodische Blätter von einer gewissen Dicke (2,5 mm in dem Beispiel), um nach Möglichkeit ihr Verwerfen bei der Zusammenfügung zu vermeiden, was noch die Investitionen an Titan vergrößen. An zweiter Stelle erfordert sie eine noch dickere Tragplatte (9,5 mm in dem Beispiel), was zu verhindern ist. An dritter Stelle erfordert sie eine völlig maschinenmäßig ausgeführte Nutung dieser Tragplatte aus Titan. Trotz dieser Nutung und Dicke der Tragplatte sind die Anodenblätter schlecht geführt und verlangen Benutzung isolierender Einlagen, um ihren Abstand in bezug auf die Kathodenblätter aufrechtzuerhalten. Wie auch die bei der Bearbeitung aufgebrachte Sorgfalt sei, der Ersatz der eingepreßten Blätter wird rasch eine mechanische ' 'crschlechterung der Oberflächen infolge Reibung hervorrufen. Schließlich ist gegeben, daß die elektrischen Kontakte TiSan/Titan beträchtlichen Widerstand verursachen, und jeder metallische Überzug, der geeignet wäre, sie zu verbessern, würde unverzüglich durch Reibung bei der Montage und durch elektrochemische Korrosion beschädigt werden. Diese Kontakte Titan/Titan, schon von Anfang an mittelmäßig, wurden sich nur verschlechtern während der Elektrolyse infolge der Bildung immer dickerer Schichten aus nichtleitendem Oxyd, und die Verteilung des Stroms in den verschiedenen Anoden würde ungleichmäßig sein.

Überdies ist in diesem Fall die Anodenträgerplatte selbst aus Titan, was erheblich die Ausgaben für dicses Metall bei einer bestimmten aktiven Oberfläche vergrößert. Dieser größere Übclstand findet sich auch bei der anodischen Gesamtheit aus Titan gemäß der niederländischen Patentanmeldung 6 704 105 wieder, welche außerdem die Anwesenheit von Laschen. BoI-zeii und Muttern aus Titan erfordert.

Die Erfindung beseitigt alle diese Übclstände.
Die erfindungsgemäße Elektrolysezelle mit unipolaren, senkrechten, jeweils abwechselnd zueinander angeordneten Anoden und Kathoden und einer ätißcrcn leitenden abnehmbaren Seitenwand als Träger und Stromverteiler für die metallischen Elektroden gleicher Polarität ist dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand eine Aufeinanderfolge senkrechter Ränder der Anoden und senkrechter leitender Bauteile darstellt und durch ineinander über Gewinde und Blindloch mil Innengewinde im Rundkopf vcrschraubtc Hohlbolzen in sich verbunden ist und der Schaft jedes Hohlbolzcns einen Querschnitt aufweist.

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.L-i /wischen dem des R und kopf ο und dem des : L··· indes Heul, während der Rundknpf jedes HoIiI-1I₁₁LeHs in dem !eilenden Bauteil versenkt ist und auf jiiK-iii Ansehluu aufliegt.

Demnach isi die erfindunusgemäße Seitenwand leitend und abnehmbar, trägt metallische Elektroden gleicher Polarität, verteilt unter ihnen den elektrischen Strom und setzt sieh im wesentlichen aus einer Aufeinanderfolge von senkrechten Rändern von Elektroden gleicher Polarität und leitenden, längliehen Bauteilen zusammen, welche senkrecht zwischen diesen angeordnet und demontierhar durch richtig verteilte Befestigungsmittel zusammengestellt sind, von welchen jedes e'.ne.i gleichen Druck auf jeden der Elektrodenränder sichert.

Vorzugsweise ist an der Innenseile der Zelle über Zapfen ein aus zwei übereinanderliegenden Schichten bestehender Überzug in der unteren Schicht verankert, an der die obere Schicht haftet.

Dabei besteht die untere Schicht aus eine.a eingespritzten oder eingepreßten Polyesterharzzement, während die obere den Elektrolyten berührende Schicht aus chloriertem Polyvinylchlorid besteht.

Ferner kann die Seitenwand an Basis und an Spitze der leitenden Bauteile mit Boden und Deckel der Elektrolysezelle über Bolzen und die leitenden Endbauteile über isolierte Bolzen am Kathodenkasten rechtwinklig befestigt sein.

Die Anoden sind mindestens teilweise überzogene Titananoden.

Die Berührungsflächen zwischen den Elektroden und den leitenden Bauteilen sind zuerst verkupfert und dann verzinnt oder versilbert.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert, die lediglich Ausführungsbeispiclc darstellen. Sie bezichen sich auf Zellen mit Diaphragma, welches durch das Kathodengitler getragen wird, und auf überzogene Titananoden, welche durch die zusammengesetzte abnehmbare Seitenwand jetragen werden. Diese Zelle dient zur Gewinnung von Chlor und Ätzalkali durch Elektrolyse einer Alkylichloridlösung. Es stellt dar

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Elektrolysezelle, welche die crfindungsgemäße abnehmbare Seilenwand erkennen Hilit.

F i g. 2 im Aufriß und -m Querschnitt nach. Linie 11-Ii von F i g. 1 zwei in Reihe geschaltete Zellen.

F i g. 3 dicso zwei Zellen im Aufriß und im waagerechten Tcilschnitt in halber Höhe der Elektroden,

F i g. 4 einen waagerechten Schnitt in halber Höhe und vergrößert durch ein Ende der erfindungsgcmäßcn Trägerwand.

Jede Zelle setzt sich im wesentlichen aus einer abnehmbaren Seitenwand 1. welche die überzogenen Titananoden 5 Irägl. aus einem Kathodenkasten 2, welcher die Gitlcrstäbc und das Diaphragma trägt, aus einem Boden 3 und einem Deckel 4. welcher für die Ableitung des Chlors und Einführung der Sole mit Röhren versehen ist, zusammen.

Die abnehmbare Seitenwand I. im einzelnen dar- fio gestellt in Fig. 4. bcs'chl im wesentlichen aus einer Aufeinanderfolge von länglichen, stählernen, leitenden Bauteilen 6.7. angeordnet senkrecht Seile an Seite und getrennt durch die scnkrcchlcn Ränder der Anoden 5. welche sie zwischen sich pressen. Die alle einander gleichen Zwischcn-Bautcile? bestimmen den Abstand /wischen den Anoden 5. Die End-Baulcilcfi, von denen ein einziges in Fig. I wiedergegeben ist.

ermöglichen, die Seitenwand I am Katlindenkastcn ?. in dichter abnehmbarer und isolierender Weise mittels Bolzen 12 und der schüizenden oberen Schicht 1! aus chloriertem Polyvinylchlorid zu befestigen, deren Anhaften an der Seitenwand I mittels einer Linieren Schicht 10 aus Polyesterharz gesichert ist, welche durch Einspritzen oder Anpressen am Zapfen 13 fest verankert ist, mit denen die Innenseite der leitenden Bauteile 6 und 7 versehen sind. Diese Bauteile sind untereinander durch ineinanderschraubbare Hohlbolzen 9 aus Stahl und am End-Bauteil 6 durch Endmuttern 8 verbunden. Wie die Hohlbolzen 9 sind die Endmuttern 8 mit einem Rundkopf 14 mit Ausnehmung 15 für ihre Festsetzung versehen. Der Rundkopf 14 jedes Hohlbolzens ist in dem leitenden Bauteil versenkt und liegt auf einem Anschlag auf. Dies ermöglicht, auf jedes Element getrennt einen bestimmten Druck auszuüben und infolgedessen einen ausgezeichneten elektrischen KontaiU mit den Anoden 5 zu sichern, welche ihnen benachbart sind. Der Körper jedes Hohlbolzens 9 weist ein mit Gewinde 17 versehenes Ende von verringertem Querschnitt und einer nicht mit Gewinde versehenen Schaft 18 von mittlerem Querschnitt zwischen demjenigen des Rundkopfes 14 und dem des Gewindes 17 auf. Ein mit Gewinde versehenes Blindloch 19 ist in dem Rundkopf 14 und in dem nicht mit Gewinde versehenen Schaft 18 jedes Bolzens angebracht, dessen mit Gewinde 17 versehenes Ende in das Blindloch 19 des vorhergehenden Bolzens oder der Endmutter 8 eingeschraubt wird. Wie F i g. 2 zeigt, sind die Löcher 20 für den Durchgang der Hohlbolzen 9 in die leitenden Bauteile 6, 7 perforiert und die senkrechten Ränder der Anoden genau in der Höhe derart verteilt, damit auf sie ein gleichförmiger Druck ausgeübt werden kann.

Von der dem Zapfen 13 gegenüberliegenden Seile sind gewisse, regelmäßig in der Aufeinanderfolge verteilte leitende Zwischen-Bau teile 7, welche mit den perforierten Rändern der Anoden 5 das wesentliche der abnehmbaren Seitenwand 1 bilden, mit Zuführungen 21 aus Kupfer für den Anodensirom verschen, von denen ausgehend der Strom sich gleichförmig über die gesamte Wand verteilt. Um den Widerstand zu verringern, werden die perforierten Ränder der Anoden 5 und ebenso die Kontaktflächen der leitenden Bauteile 6, 7 verkupfert und dann versilbert. Von der anderen Seite der Zelle trägt der Kathodenkasten 2 Ableitungen 72 für den Kaihodenstrom, rechts von der Zuführung 21 und auf der gleichen Höhe wie diese. Die Zuleitungen 21 und die Ableitungen 22 von zwei benachbarten Zellen in einer Gruppe von in Reihe verbundenen Zellen sind einander gegenübergestellt und sehr nahe aneinander (F i g. 2 und 3). Dies ermöglicht, eine beträchtliche Einsparung an Leitungen zwischen den Zellen und eine fühlbare Verringerung des inneren Widerstands. Die Gesamtheit der Zelle ruht vermittels ihrer Strom-Zuleitungen 21 und -Ableitungen 22 auf leitenden, vom Boden isolierten Trägern von T-förmigcm Querschnitt (Fig. 2), deren senkrechter Schenkel 23 sich über die Zelle hinaus von dem einen Teil bis zum anderen dieser erstreckt und etwa die Form von zwei rechtwinkligen Dreiecken besitzt, die sich mit dem kleinsten Winkel (Fig. 1 und 3) gegenüberliegen, während der waagerechte Schenkel 24 die eigentliche Slützplatle für die zwei benachbarten Zellen darstellt. Zuführungen 21 und Ableitungen 22 sind mittels

Bolzen 25 (Hg. 2 und 3) an leitenden senkrechten Platten 26. welche der waagerechte Schenkel 24 trägt, befestigt. Diese Matten 26 besitzen vorteilhafterwei.se eine gewisse Nachgiebigkeit, um einzeln die thermischen Ausdehnungen und Zusammenzieluingen jeder Zelle aufzunehmen. Durch ihre Verlängerung über die Länge der Zellen hinaus erleichtern die senkrechten Schenkel 23 der Träger erheblich das Kurzschließen, welches am Zellende mittels einer sehr einfachen Einrichtung bewerkstelligt wird.

Der hohe Deckel 4 ist durch Bolzen 27 und der Boden 3 durch Bolzen 28 am Kathodenkasten 2 und an der die Anoden tragenden Seitenwand 1 befestigt.

Der Kathodenkasten 2 ist mit einem Sammler 29 mit Auslaßleitung 30 für die kaustische Lauge ausgerüstet. Die Entleerung der Zelle wird über Leitung 31 bewirkt. Wasserstoff wird aus dem kathodischen Abteil durch Sammler 32 entleert.

Die Anoden 5 sind ebene überzogene Titananoden, die keine besondere Bearbeitung erfordern. Die Reparatur oder die Erneuerung des ihre aktive Oberfläche bildenden Überzugs wird sehr leicht bewirkt. Wenn einmal die Zelle durch die senkrechten Schenkel 23 kurzgeschlossen und der Deckel 4 abgenommen ist entfernt man die Bolzen 12 und 28. welche die di( Anoden tragende Seitenwand 1 am Kathodenkasten ί und am Gehäuse 3 befestigen, dann zieht man clk Seitenwand I nach oben heraus, welche dann durch Herausschrauben der Hohlbolzen 9 und Beseitigung der Schutzschichten 10,11 zerlegt wird. Die Anoden ί können dann einzeln behandelt werden.

Die Erneuerung des von dem Kathodengitter ge·

ίο tragenen Diaphragmas wird in ähnlicher Weise durch Herausziehen des Kathodenkastens 2 nach oben be wirkt.

Die beschriebenen Zellen besitzen gegenüber Zellen mit bipolaren Elektroden des gleichen Aufbaus den Vorteil, viel höhere Belastungen, sogar höher als 20 KA, zu bewältigen und nur die Demontage der einzigen schadhaften Zelle zu erfordern, während die anderen Zellen der Reihe nach dem Kurzschluß der zu überholenden Zelle weiter in Betrieb bleiben.

»ο Die im vorstehenden gegebene Beschreibung bezieht sich auf eine Diaphragmazelle, welche besonders für die Herstellung von Chlor und Ätzalkali bestimmt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrolysezelle mit unipolaren, senkrechten, jeweils abwechselnd zueinander angeordneten Anoden und Kathoden und einer äußeren leitenden abnehmbaren Seitenwand als Träger und Stromverteiler für die metallischen Elektroder gleicher Polarität, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (1) eine Aufeinanderfolge senkrechter Ränder der Anoden (5) und senkrechter leitender Bauteile (6. 7) darstellt und durch ineinander über Gewinde (17) und Blindloeh(19) mit Innengewinde im Rundkopf (14) verschraubte Hohlbolzen (9) in sich verbunden, ist und der Schaft (18) jedes Hohlbolzens (9) einen Querschnitt aufweise, der zwischen dem de* Rundkopfes (14) und dem des Gewindes (17) liegt, während der Rundkopf (14) jedes Hohlbolzens (9) in dem leitenden Bauteil (6,7) versenkt ist und auf einem Anschlag (16) aufliegt.

2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Zelle über Zapfen (13) ein aus zwei übereinanderliegenden Schichten bestehender Überzug in der unteren Schicht (10) verankert ist, an der die obere Schicht (11) hai.et.

3. Elektrolysezelle nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Schicht aus einem eingespritzten oder eingepreßten Polyesierharzzcmcnt besteht, während die obere den Elektrolyten berührende Schicht (11) aus chloriertem Polyvinylchlorid besteht.

4. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand (1) an Basis und an Spitze der leitenden Bauteile (6, 7) mit Boden (3) und Deckel (4) der Elektrolysezelle über Bolzen (27.28) und die leitenden Endbauteile (6) über isolierte Bolzen am Kathodenkasten rechtwinklig befestigt sind.

5. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden (5) mindestens teilweise überzogene Titananoden sind.

6. Elektrolysezelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen zwischen den Anoden (5) und den leitenden Bauteilen (6, 7) zuerst verkupfert und dann verzinnt oder versilbert sind.