DE19700534A1 - Zellendeckel für Elektrolysezellen - Google Patents
Zellendeckel für ElektrolysezellenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft korrosionsbeständige Apparatedeckel, insbesondere Zellen
deckel für Elektrolysezellen, mit einer verbesserten Wandauskleidung. Die vorge
schlagene, einfacher lösbare Auskleidung eignet sich besonders für den Einsatz an
neuen oder gebrauchten Deckeln von Elektrolysezellen, die nach dem Amalgamver
fahren arbeiten.
Für das Verkleiden von Elektrolysezellendeckeln aus Metall, die für den Einsatz im
Amalgamverfahren geeignet sind, sind wenigstens drei verschiedene Verfahren be
kannt:
Das Aufbringen einer nicht lösbaren Verkleidung von Gummi auf einen konventionellen Stahldeckel oder die innere Verkleidung des Deckels mit nicht lös baren Blechen aus Titan.
Das Aufbringen einer nicht lösbaren Verkleidung von Gummi auf einen konventionellen Stahldeckel oder die innere Verkleidung des Deckels mit nicht lös baren Blechen aus Titan.
Desweiteren werden auch Kunststoffolien zur Abdeckung der Zellen verwendet (so
genannte "Membrandeckel").
Der Nachteil von gummierten Deckeln ist, daß sich an gummierten Deckeln durch
Reaktion mit Chlor dioxin- und furanhaltige Reaktionsprodukte bilden können. Ein
weiterer Nachteil besteht in der aufwendigen Instandsetzung solcher Deckel. Soll ein
gummierter Deckel neu beschichtet werden, so muß zunächst die Gummierung z. B.
durch Kälte zum Sprödbruch gebracht werden und die am Deckel anhaftenden
Gummireste müssen anschließend durch Abmeißeln entfernt werden.
Zellendeckel mit Titanauskleidung weisen folgende Nachteile auf. Die Verkleidung
von Stahldeckeln mit Hilfe von Titanblechen ist vergleichsweise aufwendig und teuer
wegen der vielen Schweißnähte an den Anodendurchfuhrungen im Zellendeckel. Bei
einer geringfügigen Beschädigung der Titanauskleidung gelangt feuchtes Chlor an den
Zellenstahldeckel, wonach eine starke Korrosion des Stahlteiles einsetzt. Eine fachge
rechte Reparaturschweißung an der Titanauskleidung ist wegen mangelhafter Gasbe
schleierung des Spaltes zwischen Titanauskleidung und korrodiertem Stahldeckel
praktisch nicht möglich.
Der Austausch eines Stahldeckels gegen einen "Membrandeckel" aus Kunststoff ist
sehr kostspielig und praktisch schwer durchführbar, da u. a. die Konstruktion für die
Stromzuführung geändert werden müßte. Überdies erweisen sich Membrandeckel als
nachteilig, da sie die Möglichkeit begrenzen die Anoden vertikal zu verstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Apparatedeckel mit korrosionsbe
ständiger Auskleidung zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Konstruktionen
nicht aufweist, wobei der Deckel mit einer leichter lösbaren Auskleidung aus Kunst
stoff oder Metall zu versehen ist. Insbesondere gilt es dabei Stromdurchführungen,
beispielsweise bei der Verwendung als Elektrolysezellendeckel, zu berücksichtigen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf vorbereiteten d. h. zuge
schnittenen, gebohrten oder angefasten Platten aus Kunststoff oder Blechen aus
Metall, insbesondere aus Titan oder Titanlegierungen, die Durchführungen für die
Anoden angebracht werden, z. B. durch Schweißen. Nach dem Auflegen auf die Stahl
deckel wird ein Herausrutschen der Anodenhülsen aus den Bohrungen durch geeig
nete Haltevorrichtungen verhindert, z. B. durch Haltebleche oder Verschraubungen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Apparatedeckel mit korrosionsbeständiger Aus
kleidung und wenigstens einer elektrischen Stromdurchführung, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Auskleidung an der Stromdurchführung mit einer über die Deckel
wand hinausragenden Hülse fest und gasdicht verbunden ist, daß die Hülse mit einem
lösbaren Befestigungsmittel an der Deckelwand fixiert ist, und daß der Raum
zwischen der Stromdurchführung und der Hülse mit Hilfe eines lösbaren Dichtmittels
abgedichtet ist, wobei die Stromdurchführung gegenüber der Hülse und dem Deckel
elektrisch isoliert ist.
Bevorzugt ist im Apparatedeckel ein zusätzliches die Hülse umlaufendes Dichtmittel
vorgesehen, das ein Ausdringen korrosiver Gase verhindert.
In einer besonderen Ausführung ist das Befestigungsmittel für die Befestigung der
Hülse am Deckel ein Spannring, der in eine Nut an der Hülse eingreift, oder eine
Überwurfmutter, die in ein Gewinde an der Hülse eingreift.
In einer weiteren bevorzugten Variante ist das Dichtmittel an der Stromdurchführung
so weit heruntergezogen, daß es die Stromdurchführung auch im Innenbereich der
Hülse umschließt und elektrisch isoliert.
Bevorzugt ist zwischen der Auskleidung und der Deckelwand eine zusätzliche
Isolierschicht aus einem geschlossenporigen Polymerschaum, insbesondere aus Poly
urethanschaum, z. B. in Plattenform, vorgesehen.
Die Auskleidung des Apparatedeckels kann aus Kunstoff, insbesondere Polyvinyliden
fluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen-co-hexafluorpropylen (FEP), Perfluoralkoxy
polymeren (PFA) oder (PVC, PVC-HT) oder aus Metall bestehen, insbesondere aus
Titan oder seinen Legierungen. Besonders bevorzugt besteht sie aus Titan.
Außer mit Metallblechen, z. B. aus Titan, können Zellendeckel wie beschrieben auch
mit Kunststoffen, z. B. PVDF, FEP, PFA, PVC, verkleidet werden. Die großflächigen
Platten der Auskleidung und die Hülsen für die Anodendurchführungen können unter
optimalen Bedingungen miteinander verbunden werden, z. B. durch Schweißen. Die
Oberfläche des Zellendeckels aus Metall kann mit einem zusätzlichen Überzug als
Korrosionsschutz versehen werden. Als Material für einen Überzug kommen insbe
sondere DD-Lacke oder Epoxidharze in Frage.
Bei Beschädigung der Auskleidung ist nach ihrer Entfernung vom Zellendeckel eine
Reparatur der Auskleidung unter vereinfachten Bedingungen möglich, da die
Auskleidung vom Zellendeckel leicht lösbar ist. Der konstruktiv beeinflußbare Spalt
zwischen Auskleidung und Deckel erlaubt zudem eine Überprüfung der Auskleidung
auf Dichtigkeit.
Die Deckel können zusätzlich allseitig mit einem geeigneten Anstrich als Korrosions
schutz versehen werden.
Versuche mit losen Kunststoffverkleidungen zeigten, daß auch sie trotz des hohen
Wärmeausdehnungskoeffizienten des Kunststoffes gut für Auskleidungen von
Deckeln geeignet sind. Bei lösbaren Verkleidungen aus Metall können alle Schwei
ßungen unter optimalen Bedingungen durchgeführt werden.
Die vorgeschlagenen lösbaren Verbindungen sind insbesondere zur Verkleidung von
metallischen Deckeln von Elektrolysezellen zur Herstellung von Chlor nach dem
Amalgamverfahren geeignet.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Appara
tedeckels als Gehäusedeckel für Elektrolyseure, insbesondere für die Chlor-Alkali-
Elektrolyse, z. B. nach dem Amalgamverfahren.
Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft anhand der Fig. näher erläutert, ohne
daß die Erfindung im einzelnen eingeschränkt ist.
Fig. 1 zeigt in einer seitlichen Aufsicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Apparatedeckels.
Fig. 2 zeigt ein Detail entsprechend einem Schnitt A-A' in Fig. 1 im Bereich der
Hülse 5 und der Stromdurchführung 12.
Fig. 3 zeigt ein alternatives Detail entsprechend einem Schnitt A-A' in Fig. 1 im
Bereich der Hülse 5.
Fig. 1 zeigt ein Segment eines Deckels einer Elektrolysezelle, in der Chlor nach dem
Amalgamverfahren hergestellt wird, mit einer losen Verkleidung 2 aus Kunststoff und
einer üblichen Anodendurchführung 12 durch den Deckel 1. Praktischerweise wird i.
a. die plattenförmige Verkleidung 2, z. B. aus PVDF, FEP, PVC, mit der Hülse 5 für
die Anodendurchführung 12 (siehe Fig. 2) vor der Montage auf den Zellendeckel 1
miteinander gasdicht verbunden, z. B. durch Verschweißen. Anschließend wird der
Zellendeckel 1 auf die Auskleidung 2 gelegt, wobei die Hülsen 5 durch Bohrungen 3
in der Deckelwand 1 reichen. Zwischen Zellendeckel 1 und Verkleidung 2 ist zusätz
lich eine Isolierung 4 als Barriere für Schadgase vorgesehen.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Hülse 5 mit Anodendurchführung 12. Durch ge
teilte Halterungen, beispielsweise Spannringe 6 aus Kunststoff oder Metall eingreifend
in eine Nut 13 in der Hülse 5, wird verhindert, daß die Hülsen 5 aus den Bohrungen 3
im Deckel 1 herausrutschen. Das Herausrutschen kann alternativ z. B. auch durch eine
Schraubverbindung 16, 17 verhindert werden (siehe Fig. 3). Die Abdichtung der
Anoden 12 erfolgt beispielsweise durch eine Gummischeibe 8, die mit Hilfe des
Flansches 9 und der Schraubverbindungen 10 auf die Oberkante der Hülse 5 gepreßt
wird, z. B. zwecks Abdichtung des Reaktionsraumes von der Umgebung. Die weitere
Dichtung 7 soll verhindern, daß z. B. bei der Reinigung der Oberseite des Deckels
Feuchtigkeit zwischen Auskleidung 2 und Zellendeckel 1 gelangt. Zur Vermeidung
von Korrosion an der Unterseite des Deckels 1 wird dieser mit einem geeigneten
Korrosionsschutz 11 versehen.
Die gleiche Konstruktion ist auch für eine Auskleidung auf Basis von metallischen
Werkstoffen, z. B. mit Titan, geeignet.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine Hülse 5 mit Anodendurchführung 12, bei der die
Hülse mit Hilfe einer Überwurfmutter 17 fixiert ist. In diesem Beispiel ist die Gummi
dichtung im Innenbereich 15 der Hülse 5 heruntergezogen um die Durchführung 12
vor einem Kurzschluß mit der Hülse 5 zu sichern, wenn diese aus Metall gefertigt ist.
Claims (9)
1. Apparatedeckel mit korrosionsbeständiger Auskleidung (2) und wenigstens
einer elektrischen Stromdurchfuhrung (12), dadurch gekennzeichnet, daß die
Auskleidung (2) an der Stromdurchführung (12) mit einer über die Deckel
wand (1) hinausragenden Hülse (5) fest und gasdicht verbunden ist, daß die
Hülse (5) mit einem lösbaren Befestigungsmittel (6) an der Deckelwand (1)
fixiert ist, und daß der Raum zwischen der Stromdurchführung (12) und der
Hülse (5) mit Hilfe eines lösbaren Dichtmittels (8) abgedichtet ist, wobei die
Stromdurchführung (12) gegenüber der Hülse (5) und dem Deckel elektrisch
isoliert ist.
2. Apparatedeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätz
liches die Hülse umlaufendes Dichtmittel (7) vorgesehen ist.
3. Apparatedeckel nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Befestigungsmittel (6) ein Spannring ist, der in eine Nut (13) an der Hülse
(5) eingreift.
4. Apparatedeckel nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Befestigungsmittel (6) eine Überwurfmutter (16) ist, die in ein Gewinde
(17) an der Hülse (5) eingreift.
5. Apparatedeckel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das Dichtmittel (8) die Stromdurchführung (12) auch im Innenbereich (15) der
Hülse umschließt und elektrisch isoliert.
6. Apparatedeckel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen der Auskleidung (2) und der Deckelwand (1) eine zusätzliche Isolier
schicht (4) aus geschlossenporigen Polymerschaum, insbesondere Polyurethan
schaum vorgesehen ist.
7. Apparatedeckel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Auskleidung (2) aus Kunststoff, insbesondere PVDF, FEP, PFA, oder
PVC, oder aus Metall, insbesondere Titan oder seinen Legierungen, bevorzugt
aus Titan besteht
8. Apparatedeckel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Unterseite des Deckels (1) mit einer zusätzlichen Korrosionsschutzschicht
(11) versehen ist.
9. Verwendung des Apparatedeckels nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Ge
häusedeckel für Elektrolyseure, insbesondere für die Chlor-Alkali-Elektrolyse,
z. B. nach dem Amalgamverfahren.
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