DE2000928A1

DE2000928A1 - Alkali-chloride electrolysis cell with - adjustment facility

Info

Publication number: DE2000928A1
Application number: DE19702000928
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dr Zirngiebl
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1970-01-09
Filing date: 1970-01-09
Publication date: 1971-07-15

Abstract

The anode-cathode spacing is determined for optimum yield with reference to a reproducible discontinuity in the curve relating measured cell voltage to that spacing. This discontinuity is found empirically and the cell voltage adjusted by an electronic calculator to be within a specified distance from the reference voltage corresp. to the discontinuity.

Description

Verfahren zur Einstellung einer Alkalichlorid-Elektrolysezelle nach dem Amalgamverfahren Wie bei allen elektrochemischen Prozessen hängt auch bei der Alkalichlorid-Elektrolyse die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens im wesentlichen von den Energiekosten ab, die pro Gewichtseinheit erzeugtes Chlor aufgewendet werden mUssen. Da die Energiekosten pro Gewichtseinheit Chlor der Spannung zwischen den Elektroden direkt proportional sind, muß der Abstand zwischen Kathode und Anode auf einen optimalen Wert eingestellt werden, da der Widerstand der zwischen Anode und Kathode vorhandenen Sole einen großen Teil des Spannungsabfalles in der Zelle verursacht.Method for setting an alkali chloride electrolysis cell according to the amalgam process As with all electrochemical processes also depends on the Alkali chloride electrolysis essentially reduces the economics of the process on the energy costs that are expended per unit weight of chlorine produced have to. Since the energy cost per unit weight of chlorine is the voltage between the Electrodes are directly proportional, the distance between cathode and anode must be can be set to an optimal value because the resistance of the between anode and cathode brine present a large part of the voltage drop in the cell caused.

Eine genaue Abstandseinstellung ist vor allem bei Verwendung von Graphitanoden notwendig, da diese während des Gebrauches abbrennen und somit eine fortwährende erneute Einstellung auf einen optimalen Abstand notwendig wird.A precise distance setting is especially important when using graphite anodes necessary, as these burn off during use and thus a continuous one readjustment to an optimal distance is necessary.

Bei dem Ausmaß der heutigen modernen großtechnischen Anlagen zur Chlorerzeugung beeinflussen schon geringe Spannungsänderungen die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erheblich. Daher ist die Abstandskontrolle der Elektroden bzw. die optimale Einstellung des Abstandes auoh bei Verwendung von Metallelektroden, wie z. B. metalloxfdbeschichteten Titanelektroden von erheblicher Bedeutung.Given the extent of today's modern, large-scale systems for chlorine production Even small changes in voltage influence the cost-effectiveness of the process considerable. Therefore, the distance control of the electrodes or the optimal setting the distance auoh when using metal electrodes, such as. B. metal oxide coated Titanium electrodes of considerable importance.

Zur Abstandseinstellung sind mehrere Methoden beschrieben worden. Bei der einen Methode senkt man die Anode bis zum Kurzschluß - erkennbar am Spannungsverhalten der Elektrolysezelle - und hebt sie dann eine gegebene Strecke an, so daß die gehobene Strecke gleich dem Abstand Anode - Kathode wird, wobei man unterstellt, daß die Anode beim Kurzschluß mit ihrer Unterseite das Quecksilber berUhrt. Eine andere Möglichkeit der Einstellung besteht darin, daß man versucht, diejenige Stelle zu finden, bei der gerade noch kein Kurzschluß eintritt. Dies macht sich an einer Unruhe der Zellspannung bemerkbar. Anschließend wird dann die Anode um eine vorher bestimmte Strecke wieder angehoben. Schließlich benutzt man bestimmte, durch Vorversuche festgestellte Stromspannungskennwerte der Zelle, um die Anoden einzustellen.Several methods have been described for adjusting the spacing. With one method, the anode is lowered until it shorts - this can be seen from the voltage behavior the electrolytic cell - and then raises it a given distance so that the raised one Distance is equal to the distance anode - cathode, assuming that the Anode touches the mercury with its underside in the event of a short circuit. Another The possibility of hiring consists in trying to get that position find where no short-circuit occurs. This causes a disturbance the cell voltage noticeable. Subsequently, the anode is then set to a predetermined one Line raised again. Finally, certain ones determined by preliminary tests are used Voltage characteristics of the cell to set the anodes.

Allen angeführten Methoden haftet die Unsicherheit an, daß der Abstand Anode - Kathode nach der Einstellung nicht bekannt ist. Es fehlt eine feste Marke, die außerhalb des Kurzschlusses liegt und eine gewisse Distanz anzeigt. Bei den ersten beiden Methoden ist dies darauf zurUckzufUhren, daß besonders bei großen Zellen die Anodenfläche der Kathodenfläche nicht parallel ist, so daß beim Kurzschluß ein Teil der Anoden bereits mit dem Quecksilber in Kontakt ist, während ein anderer Teil sich noch in einiger Entfernung von der Quecksilberoberfläche befindet. Außerdem wird speziell die erste Methode noch durch den Effekt des Eintauchens der Anoden in das Quecksilber ohne merkbaren Kurzschluß erschwert. Bei der anderen Methode ist der Ausgangspunkt noch schlechter definiert.All of the methods cited are subject to the uncertainty that the distance Anode - cathode after setting is unknown. A fixed brand is missing which lies outside the short circuit and shows a certain distance. Both first two methods this is due to the fact that especially with large Cells, the anode surface of the cathode surface is not parallel, so that in the event of a short circuit part of the anodes is already in contact with the mercury, while another part Part is still some distance from the mercury surface. aside from that The first method is specifically made by the effect of immersing the anodes into the mercury without a noticeable short circuit. The other method the starting point is even more poorly defined.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine Methode der Abstandseinstellung zwischen Anode und Kathode einer Alkalichlorid-Zelle nach dem Amalgamverfahren, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß man eine reproduzierbare Unstetigkeit in der Funktion U = f ( L) als Bezugspunkt für die Abstandseinstellung zwischen Anode und Kathode benutzt, wobei U die an der Zelle gemessene Spannung bei einem bestimmten Anoden-Kathoden-Abstand i ist.The invention now relates to a method of setting the distance between the anode and cathode of an alkali chloride cell using the amalgam process, which is characterized by that you have a reproducible Discontinuity in the function U = f (L) as a reference point for the distance setting used between anode and cathode, where U is the voltage measured on the cell at a certain anode-cathode distance i is.

Wie Versuche zeigen, nimmt die Spannung linear mit dem Abstand Anode - Kathode ab, wenn man die Anode aus großer Entfernung auf die Kathode zuführt. Diese Spannungsabnahme entspricht der Verringerung des Ohmschen-Spannungsabfalls durch die abnehmende Dicke der Sole schicht zwischen Anode und Kathode. Bei einem gewissen reproduzierbaren Abstand besitzt diese Gerade einen Knickpunkt (Unstetigkeit). Die Steigung der ersten Geraden im Diagramm Abstand gegen Spannung, d. h.As experiments show, the voltage increases linearly with the distance from the anode - Cathode off when the anode is fed to the cathode from a great distance. This decrease in voltage corresponds to the decrease in the ohmic voltage drop due to the decreasing thickness of the brine layer between anode and cathode. At a With a certain reproducible distance, this straight line has an inflection point (discontinuity). The slope of the first straight line in the distance versus stress diagram, i.e. H.

die Steigung der Geraden, die dem Abstand unendlich bis zum Knickpunkt entspricht, weist auf einen Bereich höherer Leitfähigkeit hin als die Steigung der zweiten Geraden. Die zweite Gerade entspricht dem Abstand vom Knickpunkt bis zum Abstand Null zwischen Anode und Kathode. Vermutlich beruht diese Erscheinung darauf, daß die erste Gerade der Leitfähigkeit der reinen Sole entspricht, während die zweite Gerade einer Leitfähigkeit entspricht, die durch große Gasblasendichte herabgesetzt worden ist, d. h. die Schaumschicht, die sich an der Anode bei Stromdurchgang bildet, berührt nun die Kathode.the slope of the straight line that gives the distance infinitely to the inflection point corresponds to a range of higher conductivity than the slope of the second straight. The second straight line corresponds to the distance from the inflection point to Zero distance between anode and cathode. Presumably this phenomenon is due to that the first straight line corresponds to the conductivity of the pure brine, while the second Corresponds to a conductivity that is reduced by the large density of gas bubbles has been, d. H. the foam layer that forms on the anode when the current passes through, now touches the cathode.

Der Knickpunkt bzw. die Unstetigkeit der Funktion U = f (fix) bei einem beætlmmts Abstand von Kathode und Anode kann nun zur genauen Einstellung des Abstandes zwischen Anode und Kathode verwendet werden. Die Brauchbarkeit bzw. die technische Anwendung dieser Einstellungsmethode zeigt der nachfolgend beschriebene Versuch: Eine Leverkusener Leistenzelle mit 10 m? Kathodenfläche und zentralgesteuerter Anodenjustierung wurde mit einer neuen Graphitanodenbestückung versehen, wobei sorgfältig auf die Parallelität zwischen Anode und Kathode geachtet wurde. Nach sechswöchigem Betrieb - um eventuelle Unebenheiten an der Anode durch den Abbrand auszugleichen - wurde an dieser Zelle die Abhängigkeit der Spannung vom Abstand auf folgende Weise gemessen: Zu Beginn des Versuches wurden die Anoden solange auf das Quecksilber zugefahren, bis sich ein deutlicher Kurzschluß bemerkbar machte. Dieser Punkt wurde als Nullpunkt angenommen.The break point or the discontinuity of the function U = f (fix) at a beætlmmts distance between cathode and anode can now be used for precise setting of the Distance between anode and cathode can be used. The usefulness or the The technical application of this setting method is shown below Attempt: A Leverkusen inguinal cell with 10 m? Cathode area and centrally controlled anode adjustment was equipped with a new graphite anode provided, paying careful attention to the parallelism between anode and cathode became. After six weeks of operation - remove any unevenness on the anode to compensate for the burn-off - the dependence of the voltage on this cell became measured from the distance in the following way: At the beginning of the experiment, the anodes were Keep driving towards the mercury until a clear short circuit is noticeable made. This point was assumed to be the zero point.

Daraufhin wurden alle Anoden in eine Stellung gebracht, bei der sie weit vom Quecksilber entfernt waren. Die Entfernung zwischen Anode und Kathode konnte direkt als Anzahl der Umdrehungen einer Spindel gemessen werden, auf der das Traggerüst der Anoden ruhte, wobei durch den Gang der Spindelschraube die Höhenveränderung bei einer Umdrehung gegeben war (0,1 mm pro Umdrehung). Anschließend wurden unter gleichzeitiger Spannungsmessung die Anoden langsam auf das Quecksilber zugefahren.Beim Auftragen der Abstandsänderung gegen die Spannungsänderung ergaben sich zwei Gerade, die einen Schnittpunkt bei 4,50 Volt Zellspannung und einen Abstand von 2 mm vom Nullpunkt hatten.Then all anodes were brought into a position in which they were far from the mercury. The distance between anode and cathode could can be measured directly as the number of revolutions of a spindle on which the supporting structure the anode was at rest, the height change being caused by the turn of the spindle screw was given at one revolution (0.1 mm per revolution). Subsequently, were under simultaneous voltage measurement the anodes slowly moved towards the mercury Plotting the change in distance against the change in voltage resulted in two straight lines, which has an intersection at 4.50 volts cell voltage and a distance of 2 mm from the Had zero point.

Diese Messung konnte an 6 Zellen der gleichen Bauart reproduziert werden.This measurement could be reproduced on 6 cells of the same type will.

Es ist nun z. B. möglich, eine Anzahl an eine Rechenanlage angeschlossener Elektrolysezellen dadurch zu justieren, daß man einen Rechner zunächst durch Heranfahren der Anoden aus größerer Entfernung diese Unstetigkeitsstelle feststellen läßt. Danach kann je nach den vorliegenden Bedingungen die Zelle auf einen Abstandswert über oder unter diesen der Unstetigkeitsstelle entsprechenden Wert eingestellt werden.It is now z. B. possible, a number connected to a computer system To adjust electrolytic cells by first approaching a computer the anodes allows this point of discontinuity to be determined from a greater distance. Thereafter depending on the prevailing conditions, the cell can exceed a distance value or among these the The corresponding value is set at the point of discontinuity will.

Man kann dies in der Weise tun, daß man der Rechenanlage das SL U vorgibt, das zwischen der Unstetigkeitsstelle der Funktion Abstand - Spannung und dem gewünschten Wert liegt.You can do this by adding the SL U to the computer system specifies that between the point of discontinuity in the function distance - voltage and is the desired value.

Damit ist eine reproduzierbare Einstellung einer Zelle möglich.A reproducible setting of a cell is thus possible.

Claims

Patent claims:

1) Procedure for setting the anode-cathode distance of alkali chloride cells according to the amalgam process, characterized in that one reproducible Discontinuity in the function U = f (tS>) as a reference point for the distance setting used between anode and cathode, where U is the voltage measured on the cell at a certain anode-cathode distance t L.

2) Method according to claim 1, characterized in that by changing the distance and simultaneous voltage measurement, the voltage value U1 is determined, that of the discontinuity corresponds to the relationship represented by the function U = f (A L) and the Cell set to a specified voltage difference A U with U1 as a reference value will.

3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the Adjustment is made by an electronic computer system.