DE2016207A1

DE2016207A1 - Alkali amalgam prodn in electrolytic cell

Info

Publication number: DE2016207A1
Application number: DE19702016207
Authority: DE
Inventors: Günter Dipl.-Chem. 4134 Rheinberg. P Barthel
Original assignee: Friemann and Wolf GmbH
Current assignee: Friemann and Wolf GmbH
Priority date: 1970-04-04
Filing date: 1970-04-04
Publication date: 1971-10-14
Also published as: DE2016207B2; CH555407A

Abstract

The cell has a steel base as cathode and a fluid bed of mercury insulated from the electrolyte which contains Ni or Ni contg. steel anodes. The electrolyte is caustic soda freed from carbonate ions and in a 14-22 wt.% concn. Electrolysis of an alkali metal cpd. takes place in this cell at temp. 60-90 degrees C and the space above the electrolyte is kept at 0.3-0.45 atom. The cell can be connected with a reaction vessel in a circular system where the amalgam produced is used in a reduction reaction and then regenerated. In this way the prodn. and use of the amalgam are simplified.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Alkali@malgam Die Erfindung betrifft das Herstellen von Alkaliamalgarn durch Elektrolyse einer in Wasser gelösten Alkaliverbindung in einer mit einer fließenden Quecksilberelektrode versehenen Elektrolysezelle, und hat ein besonders zweckmäßiges Verfahren und eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung zum Gegenstand, durch welche die Herstellung wesentlich vereinfacht und auch die Produktion kleinerer Mengen Alkaliamalgam ermöglicht wird.Method and apparatus for the preparation of Alkali @ malgam The invention relates to the manufacture of alkali thread by electrolysis of one dissolved in water Alkali compound in an electrolysis cell equipped with a flowing mercury electrode, and has a particularly convenient method and one for performing that method suitable device for the object, by means of which the production is significantly simplified and also enables the production of smaller quantities of alkali amalgam.

Alkaliamalgam findet in der chemischen Industrie in erheblichem Umfang Verwendung als Reduktionsmittel. Dieses fltlssige metallische Reduktionsmittel ist bequem zu Handhaben und geeignet, ausgefällte Metalle aufzunehmen. Nach einer durchgeftihrten Reaktion läßt sich das Quecksilber wieder leicht vom Reaktionspartner trennen. Alkaliamalgarne finden deshalb zur Rillung von Metallen und zur Reduktion anorganischer und organischer Verbindungen Verwendung. Bin besonderes Anwendungsgebiet findet sich bei einem Verfahren zum Herstellen von reinem Nickel-I-Hydroxyd durch Fällung aus einer wässrigen Nickelsalzlösung mit Hilfe eines Alkaliamalgass.Alkali amalgam is found in the chemical industry to a considerable extent Use as a reducing agent. This liquid metallic reducing agent is convenient to handle and suitable for picking up precipitated metals. According to one carried out Reaction, the mercury can easily be separated from the reactant again. Alkali metal yarns are therefore used for grooving metals and for reducing inorganic and organic ones Connections usage. A particular area of application can be found in a procedure for the production of pure nickel-I-hydroxide by precipitation from an aqueous nickel salt solution with the help of an alkali gas.

Die Herstellung von Alkaliamalgam findet bei der großtechnischen Chloralkali-Elsktrolyse statt. Dabei wird eine wässrige NaCl-Lösung in einer mit einer fließenden Quecksilborelektrode versehenen Elektrolysezelle zersetzt; das metaflische Natrium bildet mit dem kathodicEen Quncksilber ein Natriumamalgam, während an der Anode freies C1 abgeschieden wird. Die Chloralkali-Elektrolyse findet in großtechnischem Umfang sowohl zur Herstellung von Chlor als auch zur Herstellung von Natronlauge und anderen Na-Verbindungen Verwendung.The production of alkali amalgam takes place in the large-scale chloralkali electrolysis instead of. An aqueous NaCl solution is used in a with a flowing mercury boron electrode equipped electrolytic cell decomposes; the metaflic sodium forms with the cathodicEen Mercury is a sodium amalgam, while at the Anode-free C1 deposited will. The chlor-alkali electrolysis takes place on an industrial scale both for production of chlorine as well as for the production of caustic soda and other sodium compounds.

Bei der Herstellung von Natronlauge wird das Natriumamalgam beispielsweise durch Zugabe von Wasser zersetzt.In the production of caustic soda, the sodium amalgam is used for example decomposed by adding water.

Die technischen Anlagen zur Chloralkali-Elektrolyse erlauben eine wirtschaftliche Anwendung nur bei einer Produktion von 50 und mehr t Chlor und 32 und mehr t Natrium pro Tag. Weiterhin lässt sich die Chloralkali-Elektrolyse nur in chemischen Werken anwenden, wo auch das in erheblichen Mengen anfallende Chlor nutzbringend Verwendung finden kann. Sie ist hingegen ungeeignet in den Fällen, wo lediglich Alkaliamalgam benötigt wird, und dieses auch nur in geringeren Mengen, als es bei einer wirtschaftlichen Anwendung der Chloralkali-Elektrolyse anfällt.The technical systems for chlor-alkali electrolysis allow one Economic application only with a production of 50 and more t chlorine and 32 and more t of sodium per day. Furthermore, the chlor-alkali electrolysis can only Use in chemical plants, where the chlorine, which is produced in considerable quantities, is also used can find beneficial use. On the other hand, it is unsuitable in cases where only alkali amalgam is required, and only in smaller quantities, than is the case with an economical application of chlor-alkali electrolysis.

Es besteht somit ein Bedürfnis nach einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Herstellung von Alkaliamalgam, bei dem nicht benötigte Nebenprodukte nicht anfallen und außerdem auch kleinere Mengen Alkaliamalgam auf wirtschaftliche Art und Weise hergestellt werden können. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für dieses Problem eine geeignete Lösung zu finden.There is thus a need for a method and an apparatus for the production of alkali amalgams, in which by-products that are not required are not produced and also smaller amounts of alkali amalgam in an economical manner can be produced. The invention is based on the object for this Problem to find a suitable solution.

Erfindungsgemäß wird die Verwendung einer Alkalilauge als Elektrolyt vorgeschlagen.According to the invention, the use of an alkali as an electrolyte suggested.

Bei diesem neuartigen Verfahren werden die Na-Ionen ähnlich wie bei der Chloralkali-Elektrolyse zu metallischem Natrium reduziert, welches mit dem fließenden Quecksilber ein Amalgam bildet. OH-Ionen hingegen werden an der Anode zu Wasser und Sauerstoff zersetzt. Beide Stoffe können auf einfache Art und Weise abgeführt werden.In this novel process, the Na ions become similar to the chlor-alkali electrolysis is reduced to metallic sodium, which with the flowing Mercury forms an amalgam. OH ions, on the other hand, become water at the anode and decomposes oxygen. Both fabrics can be done in a simple way and Way to be discharged.

In vorteilhafter Weise entfallen bei dem neuen Verfahren somit bei der Herstellung von Älkaliamalgem unerwWnschte Nebenprodukte wie Chlor, welches eine zusätzliche Verarbeitung erforderlich machen würde.In the new method, therefore, are advantageously omitted the production of alkali metal produces undesirable by-products such as chlorine, which would require additional processing.

Durch die Verwendung einer verdünnten Alkalilauge ist auch in vorteilhafter Weise die Möglichkeit gegeben, Alkaliamalgam in geringeren Mengen herzustellen. Die Anlagen lassen sich entsprechend für eine wirtschaftliche Produktionsrate auslegen. Das Verfahren kann deshalb auch in chemischen und technischen Werken erreicht werden, wo kleinere Mengen Alkaliamalgam in geringeren Mengen ständig benötigt werden. Insbesondere eignen sich entsprechende Anlagen für Fabrikationsstätten, wo Alkaliamalgam als Reduktionsmittel Verwendung finden soll, beispielsweise zur Herstellung von besonders reinem Niw Hydroxyd, wie es für elektrolytische Zwecke, insbesondere für positive Nickelelektroden von alkalischen Akkumulatoren benötigt wird. Anwendungsgebiete finden sich weiterhin bei der Herstellung verschiedener organischer Verbindungen, insbesondere in der pharmazeutischen Industrie.Using a dilute alkali is also more advantageous Way given the opportunity to produce alkali amalgam in smaller quantities. The systems can be designed accordingly for an economical production rate. The process can therefore also be achieved in chemical and technical plants, where smaller amounts of alkali amalgam are constantly needed in smaller amounts. In particular Appropriate systems are suitable for factories where alkali amalgam is used as To find reducing agent use, for example for the production of particularly pure Niw Hydroxyd as it is for electrolytic purposes, especially for positive ones Nickel electrodes of alkaline batteries is required. application areas can also be found in the production of various organic compounds, especially in the pharmaceutical industry.

Zweckmäßig beträgt die Konzentration der Alkalilauge 14 bis 22 Gewichtsprozent. Hiermit lassen sich Alkaliamalgame herstellen, in denen etwa o,l bis o,4 Gewichtsprozent AlkalimetPll-gelöst ist,welche insbesondere für die vorgenannten Reduktionsvorgänge geeignet sind.The concentration of the alkali is expediently 14 to 22 percent by weight. This can be used to produce alkali amalgams in which about 0.1 to 0.4 percent by weight AlkalimetPll-is dissolved, which in particular for the aforementioned reduction processes are suitable.

Die Elektrolyse erfolgt in Abhängigkeit von der angewendeten Stromdichte etwa zwischen 60 und 90 0C. Das bei der Elektrolyse durch Zersetzung der OH-Ionen anfallende überschüssige Wasser und der Sauerstoff werden zweckmäßig dadurch entfernt, daß der über der Lauge in der Elektrolyse zelle vorhandene Gasraum einem Vakuum von etwa 0,3 bis o,45 at ausgesetzt ist. Hierdurch werden diese beiden anfallenden Nebenprodukte auf einfache Art und Weise aus dem Elektrolytkreislauf herausgebracht. Die Alkalilauge wird zweckmäßig vor der Elektrolyse in an sich bekannter Weise mit Hilfe von gebranntem Kalk von Karbonatbestandteilen befreit.The electrolysis takes place depending on the current density used between about 60 and 90 ° C. This happens in electrolysis through the decomposition of the OH ions Accruing excess water and the oxygen are expediently removed by that the gas space present above the liquor in the electrolysis cell is a vacuum from about 0.3 to 0.45 at. This will result in both of these Byproducts brought out of the electrolyte cycle in a simple manner. The alkali is expedient before the electrolysis in a manner known per se with the help of fired Lime freed from carbonate components.

Das neuartige Verfahren läßt sich in vorteilhafter Weise auch in kleineren Anlagen verwirklichen. Besonders geeignet ist eine geneigte wannenförmige Elektrolysezelle, deren Stahlboden an den kathodischen Strom angeschlossen ist und das Fließbett für das Quecksilber bildet, während ein gegenüber dem Stahlboden isoliert angebrachter Deckel in den Elektrolytraum weisende Anoden aus Nickel oder vernickeltem Stahl aufweist. Diese Anoden können aus waagerecht angeordneten Lochblechen, Seblitzblechen, Drahtgeweben, Streckmetallplatten o.dgl. aus Nickel oder vernickeltem Stahl bestehen. Zur Einstellung des die Kathode bildenden Fließbettes aus Quecksilber bzw. Alkaliamalgam ist am Auslaufende eine mit einem Stauwehr versehene Querrinne und eine Austrittskammer vorgesehen. Die nachlaufende Alkalilauge gelangt zweckmäßig über eine Überlaufrinne in die Elektrolysezelle. Außerdem ist die durch den Deckel luftdicht verschlossene Elektrolysezelle über eine Vakuumleitung an eine Vakuumpumpe angeschlossen. Die kreisförmig umlaufende Que cksil oerelektrode der Elektrolysezelle wird Der eine Quecksilberpumpe und einen Reationsbehälter geführt, in dem das Alkaliamalgam als Reduktionsmittel dient.The novel process can also be used in an advantageous manner in smaller Realize plants. An inclined tub-shaped electrolysis cell is particularly suitable, whose steel floor is connected to the cathodic current and the fluidized bed for that forms mercury, while one is mounted insulated from the steel floor Lid in the electrolyte compartment facing anodes made of nickel or nickel-plated steel having. These anodes can be made of horizontally arranged perforated sheets, Seblitz sheets, Wire mesh, expanded metal plates or the like. made of nickel or nickel-plated steel. For setting the fluidized bed of mercury or alkali amalgam that forms the cathode At the outlet end there is a transverse channel with a weir and an outlet chamber intended. The subsequent alkali lye expediently reaches an overflow channel into the electrolytic cell. In addition, the lid is hermetically sealed Electrolysis cell connected to a vacuum pump via a vacuum line. the The circular mercury electrode of the electrolysis cell is the one A mercury pump and a reaction tank, in which the alkali amalgam is used Reducing agent is used.

Die kreisförmig umlaufende Alkalilauge der Elektrolysezelle wird über einen Mischbehälter geführt, in dem die gewünschte Laugenkonzentration eingestellt wird und von einer Pumpe über einen Wärmeaustauscher und einen Entkarbonisierungsbehälter in die Elektrolysezelle zurückgeführt.The circularly circulating alkaline solution of the electrolysis cell is over out a mixing tank in which the desired concentration of lye is set and by a pump via a heat exchanger and a decarbonization tank returned to the electrolytic cell.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungebeispieles näher darg*tellt, und zwar zeigen Figur 1 das Fließschema einer Anlage zur Herstellung von Alkaliamalgam, Figur 2 eine Elektrolysezelle in einem Längsschnitt, und Figur 3 den Gegenstand der Figur 2 in einem mittleren Querschnitt.The object of the invention is shown in the drawing using an exemplary embodiment shown in more detail, namely show Figure 1 is the flow diagram of a Plant for the production of alkali amalgam, Figure 2 an electrolysis cell in one Longitudinal section, and FIG. 3 the object of FIG. 2 in a central cross section.

In dem Fließschema nach Figur 1 ist eine Elektrolysezelle 1 vorgesehen, an deren unterem Ablauf ende das Natriumamalgam einem Reaktionsbehälter 2 zufließt. In diesem Reaktionebehälter 2 kann das Alkaliamalgam beispielsweise als Reduktionsmittel Verwendung finden. Ein geeigneter Reaktionsbehälter zur Herstellung von reinem Nickel-II-Hydroxyd ist in der Patentanmeldung P 19 55 858.8 beschrieben. Von diesem Reaktionsbehälter gelangt das vom Alkalimetall befreite Quecksilber über eine Quecksilberpumpe 3 erneut in die Elektrolysezelle 1. Der Quecksilber-Alkaliamalgamstrom bildet somit einen Kreislauf.In the flow diagram of Figure 1, an electrolytic cell 1 is provided, at the lower end of which the sodium amalgam flows into a reaction vessel 2. In this reaction vessel 2, the alkali amalgam can be used, for example, as a reducing agent Find use. A suitable reaction vessel for the production of pure nickel-II-hydroxide is described in patent application P 19 55 858.8. From this reaction vessel The mercury freed from the alkali metal arrives again via a mercury pump 3 into the electrolytic cell 1. The mercury-alkali amalgam stream thus forms a Cycle.

Der in der Elektrolysezelle 1 vorhandene Gasraum ist mittels einer Vakuumpumpe 4 einem Vakuum von etwa 0,3 bis o,45 at ausgesetzt. Für das Verfahren findet erfindungsgemäß eine Alkalilauge, vorzugsweise Natronlauge, Verwendung, deren Konzentration zweckmäßig bei 14 bis 22 % liegt. Die Konzentrationseinstellung erfolgt in einem Mischbehälter 5, dem ein Rührwerk zugeordnet ist. Aus einem Vorratsbehälter 6 mit handelsüblicher, beispielsweise 509-iger Natronlauge, wird die gewünschte Konzentration mit Hilfe einer Dosierpumpe 7 eingestellt. Die auf die vorgesehene Konzentration eingestellte Alkalilauge gelangt über eine Pumpe 8 in einen Wärmesustauscher 9, wo sie auf eine Temperatur zwischen 6o und 90°C erwärmt wird. Mit Hilfe eines Regelkreises lo, welcher die Dosierpumpe 7 regelt, läßt sich eine selbständige Konzentrationse instellung herbeiführen. Der Wärmeaustauscher 9 hingegen wir-d über einen Regelkreis 14 auf die vorgesehene Temperatur eingestellt, wobei als ärmeträger Dampf, oder als Kühlmittel Kühlwasser 7Verwendung findet. Die auf die vorgesehene Temperatur ingestellte Alkalilauge der vorbestimmten Konzentration wird in einen Hochbehälter 11 geleitet, von wo aus sie in die Elektrolysezelle gelangt. Vom Auslaufende gelangt die Restlauge wieder in den Mischbehälter, wo erneut eine genaue Konzentrationseinstellung und Erwärmung erfolgt. Auf diese Art und Weise läuft die Alkalilauge in einem Kreislauf um.The gas space present in the electrolytic cell 1 is by means of a Vacuum pump 4 exposed to a vacuum of about 0.3 to 0.45 at. For the procedure According to the invention, an alkali, preferably sodium hydroxide, use, their The concentration is expediently 14 to 22%. The concentration is adjusted in a mixing container 5 to which an agitator is assigned. From a storage container 6 with commercially available, for example 509 strength sodium hydroxide solution, the desired Concentration adjusted with the aid of a metering pump 7. The on the provided The alkaline solution adjusted to the concentration reaches a heat exchanger via a pump 8 9, where it is heated to a temperature between 60 and 90 ° C. With help of a Control loop lo, which controls the metering pump 7, can be an independent concentration induce adjustment. The heat exchanger 9, however, we-d via a control circuit 14 set to the intended temperature, with steam as a poor carrier, or as a coolant, cooling water 7 is used. The set temperature Put in alkali lye of the predetermined concentration is in an elevated tank 11 from where they entered the Electrolysis cell arrives. From the At the end of the run-out, the residual liquor is returned to the mixing tank, where another precise Concentration adjustment and warming takes place. This is how the Alkali in a cycle.

Zweckmäßig wird ein Teilstrom der umlaufenden Alkalilauge über einen Entkarbonisierungsbehälter 12 und einen Filter geführt. Der Entkarbonisierungsbehälter kann beispielsweise mit gebranntem Stückkalk gefüllt sein; in diesem wird in an sich bekannter Weise Natrium-Karbonat aus der Natronlauge durch Ausfällung des Kalzium-Karbonats entfernt: Na2 Co3 + Ca(OH)2 = Ca C03 + 2 NaOK Die enskarbonisierte Alkalilauge wird dann durch einen Filter 13 geführt, um die Karbonatbestandteile zurUckzuhalten.A partial stream of the circulating alkali lye is expediently via a Decarbonization tank 12 and a filter out. The decarbonization tank can for example be filled with burnt lump lime; in this is in on As is known, sodium carbonate is obtained from the sodium hydroxide solution by precipitation of the calcium carbonate removed: Na2 Co3 + Ca (OH) 2 = Ca C03 + 2 NaOK The en-carbonized alkali lye is then passed through a filter 13 to retain the carbonate components.

Die Elektrolysezelle 1 ist in den Figuren 2 und 3 in den Einzelheiten dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einem wannenförmigen Sahlboden 15, an dessen Unterseite Stromanschlußschienen für den Kathodenstrom vorgesehen sind.The electrolytic cell 1 is shown in Figures 2 and 3 in detail shown. It essentially consists of a trough-shaped steel floor 15, on the underside of which there are power connection bars for the cathode current.

Der Stahlboden 15 ruht auf Ständern 17, 18, wobei den Ständern 17 Hubvorrichtungen 19 zugeordnet sind, so daß die gesamte Elektrolyse zelle 1 eine vorbestimmte Neigung erhält (vgl. Figur 2). Wie Figur 3 zeigt, sind die Seitenwände 20 mit einer Isolierung 21 aus Gummi o.dgl. versehen. Diese Seitenwände haben ein C-Profil. Unter Zwischenlage der Isolierung 21 liegt auf den Seitenwänden 2c ein Deckel 22 auf, der auf seiner Unterfläche mit einer Nickelschicht versehen ist. Der eigentliche Deckel 22 kann beispielsweise aus Stahl bestehen. Im Deckel 22 sind Bohrungen 23 vorgesehen, durch welche vernickelte Kupferstäbe 24 führen, an deren unterem Ende waagerechte plattenförmige Anoden 25 angebracht sind. Diese bestehen aus Lochblechen, Schlitzblechen, Drahtgeweben, Streckmetallplatten o.dgl. aus Nickel oder vernickeltem Stahl. Außerdem sind am Deckel 22 Stromanschlußlaschen 26 zum Zuführen des Anodenstromes vorgesehen. Es ist aber auc möglich, die Kupferstäbe 24 isoliert im DeckuA anzuordnen und jeden Kupferstab mit einer eigenen Stromführung zu versehen. Die Anoden 25 können auch mit einer anderen, die Überspannung der Sauerstoffabscheidung herabsetzenden Aktivschicht-versehen sein. Es ist bei dem vorliegenden Verfahren nicht immer interesFant, die Überspannung der Sauerstoffabscheidung möglichst gering zu halten, da insbesondere bei kleineren Anlagen die durch die Überspannung erzeugte Wårme für die Beheizung der Zelle und des Elektrolytkreislaufs benötigt wird.The steel floor 15 rests on uprights 17, 18, with the uprights 17 Lifting devices 19 are assigned so that the entire electrolysis cell 1 one receives a predetermined inclination (see FIG. 2). As Figure 3 shows, the side walls are 20 or the like with insulation 21 made of rubber. Mistake. These side walls have a C-profile. With the interposition of the insulation 21 lies on the side walls 2c Cover 22, which is provided on its lower surface with a nickel layer. The actual cover 22 can for example consist of steel. In the cover 22 are Bores 23 are provided through which nickel-plated copper rods 24 lead to their lower end horizontal plate-shaped anodes 25 are attached. These exist made of perforated sheets, slotted sheets, wire mesh, expanded metal plates or the like. made of nickel or nickel-plated steel. In addition, 22 power connection tabs 26 are on the cover Supply of the anode current provided. But it is also possible to use the copper rods 24 isolated to be arranged in the deck and each copper rod with a to provide its own power supply. The anodes 25 can also with another, the Be provided with overvoltage of the oxygen deposition-reducing active layer. It is not always interesting in the present method, the overvoltage to keep the oxygen separation as low as possible, especially with smaller ones Systems the heat generated by the overvoltage for heating the cell and of the electrolyte circuit is required.

Die eigentliche fließende Quecksilberelektrode wird durch das Quecksilber 27 gebildet. Es tritt am oberen Ende des Stahlbodens über eine Zuleitung 28 ein und fließt in der gesamten Breite des Stahlbodens schräg nach unten. Das Quecksilberband bedeckt dabei den gesamten Zellenboden. Das bei der Elektrolyse mit Alkalimetall, vorzugsweise Natrium, angereicherte Quecksilber tritt am unteren Ende der Elektrolysezelle durch den Unterlauf eines durch eine Querrinne 37 und einer Stauplatte gebildeten Wehres 29 in eine Austrittskammer 30 und fließt als Alkaliamalgam dem Reaktionsbehälter 2 zu. Die Schichtdicke des Quecksilberbandes in der Elektrolysezelle beträgt etwa 3 mm.The actual flowing mercury electrode is made by the mercury 27 formed. It enters at the upper end of the steel floor via a feed line 28 and flows diagonally down the entire width of the steel floor. The mercury tape covers the entire cell floor. That in electrolysis with alkali metal, preferably sodium, enriched mercury occurs at the bottom of the electrolytic cell through the underflow of a formed by a transverse channel 37 and a baffle plate Weir 29 into an outlet chamber 30 and flows as an alkali amalgam to the reaction vessel 2 to. The layer thickness of the mercury strip in the electrolysis cell is approximately 3 mm.

An der oberen Stirnwandung der Elektrolysezelle gelangt die Alkalilauge über eine Zuleitung 31 und eine Überlaufrinne 32 in die Zeflenkaner. Die Alkalilauge ist mit 35 bezeichnet.The alkaline solution reaches the upper end wall of the electrolysis cell Via a supply line 31 and an overflow channel 32 into the Zeflenkaner. The alkali is denoted by 35.

Am unteren Ende hingegen ist eine Ablaufleitung 33 vorgesehen, welche die teilweise verbrauchte Alkalilauge zur Konzentratiosesanreicherukg dem Mischbehälter 5 zuführt. Der Figur 2 ist außerdem die Vakuumleitung 34 zu entnehmen, die zur Vakuutputpe 4 führt. Bei Verwendung einer 18- bis 2246 igen Natronlauge wird u unteren Ende der Zelle nur noch eine Konzentration von etwa 14 Gewichtsprozent NaOH vorhanden sein. Der anodisch entwickelte Sauerstoff sammelt sich zusammen mit dem verdampften Wasser im Gasraum oberhalb des Elektrolytspiegels und wird mit Hilfe einer Vakuumpumpe 4 durch die Vakuumleitung 34 abgesaugt.At the lower end, however, a drain line 33 is provided which the partially used alkali lye to concentrate in the mixing tank 5 feeds. FIG. 2 also shows the vacuum line 34, which leads to the vacuum pump 4 leads. When using an 18 to 2246 strength sodium hydroxide solution, u will lower the end the cell only has a concentration of about 14 percent by weight NaOH be. The anodically developed oxygen collects together with the evaporated Water in the gas space above the electrolyte level and is generated with the help of a vacuum pump 4 sucked through the vacuum line 34.

Der Abstand zwischen den waagerechten Anoden 25 beträgt je nach den Wårme- und Stromverhältnissen 3 bis lo mm.The distance between the horizontal anodes 25 is depending on the Heat and current ratios 3 to lo mm.

Da durch die Verdampfung des Wassers eine große Wårmemenge aus der Zelle abgeführt wird, muß sie mindestens mit einer Stromdichte von 2000 A/m2 betrieben werden. Als besonders vorteilhaft haben sich Stromdichten in der Größenordnung von 4000 A/m2 bis 8000 A/m2 erwiesen. Durch große Stromdichten läßt sich auch die Quecksilberfüllung niedrig halten. Die Zellenspannung liegt in Abhängigkeit von der verwendeten Stromdichte und Betriebstemperatur zwischen 2,8 und 4,5 Volt.Because the evaporation of the water generates a large amount of heat from the Cell is discharged, it must be operated with a current density of at least 2000 A / m2 will. Current densities of the order of magnitude have proven to be particularly advantageous 4000 A / m2 to 8000 A / m2 have been proven. The mercury filling can also be achieved by high current densities keep it low. The cell voltage depends on the current density used and operating temperature between 2.8 and 4.5 volts.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Nachdem durch Einschalten der Pumpe 3 der Quecksilberkreislauf herbeigeführt worden ist, wird über ein geeignetes Ventil aus dem Hochbehälter 11 die entsprechende, auf 60 bis 900C aufgeheizte und 14 bis 22 Gewichtsprozent konzentrierte Alkalilauge, vorzugsweise Natronlauge, in die Elektrolysezelle eingeleitet. Die Elektrolysezelle selbst ist dabei an den Kathoden- und Anodenstrom angeschlossen.The operation of the device described above is as follows: After the mercury cycle has been brought about by switching on the pump 3 is, via a suitable valve from the elevated tank 11, the corresponding, Alkali solution heated to 60 to 900C and concentrated 14 to 22 percent by weight, preferably caustic soda, introduced into the electrolytic cell. The electrolytic cell itself is connected to the cathode and anode current.

Bei der folgenden Elektrolyse werden an der Kathode die Na-Ionen zu metallischem Natrium reduziert und dieses metallische Natrium geht im Quecksilber unter Bildung eines Alkaliamalgams in Lösung. Zwecks Vermeidung der Bildung von unerwünschtem Wasserstoff darf die Konzentration des Alkaliamalgams nicht höher als o,4 Gewichtsprozent Alkalimetall liegen. Vorzugsweise liegt die Konzentration bei o,2 Gewichtsprozent Natrium.During the subsequent electrolysis, the Na ions at the cathode increase metallic sodium is reduced and this metallic sodium goes into mercury forming an alkali amalgam in solution. In order to avoid the formation of undesired hydrogen, the concentration of the alkali amalgam must not be higher than 0.4 percent by weight alkali metal. Preferably the concentration is at 0.2 percent by weight sodium.

An der Anode werden die OH-Ionen der Alkalilauge zu Wasser und Sauerstoff zersetzt, wobei eine Elektronenabgabe erfolgt. Durch das auf die Elektrolysezelle einwirkende Vakuum wird der gasförmige Sauerstoff und der entsprechend dem Unterdruck gebildete Wasserdampf von der Vakuumpumpe 4 abgezogen. Bei Verwendung eines Restdruckes von etwa o,4 bis o,45 at wird die Alkalilauge am Sieden oder kurz unterhalb des Siedepunktes gehalten. Für eine mit lere Betriebstemperatur von 80 C hat sich ein Restdruck von etwa 0,4 als besonders zweckmäßig erwiesen. Auf diese Art und Weise wird mit dem anodisch entwickelten Sauerstoff gleichzeitig auch das neu gebildete Reaktionswasser als Wasserdampf abgeführt und das durch die Zufuhr von frischer konzentrierter Alkalilauge in den Elektrolytkreislauf eingebrachte Uberschüssige Wasser abgezogen und der Elektrolytkreislauf somit im Gleichgewicht gehalten.At the anode, the OH ions in the alkali are converted into water and oxygen decomposed, resulting in a release of electrons. By that on the electrolytic cell The acting vacuum is the gaseous oxygen and the corresponding negative pressure water vapor formed by the vacuum pump 4 deducted. Using a residual pressure of about 0.4 to 0.45 atm, the alkali lye will boil or shortly kept below boiling point. For an operating temperature of 80 C, a residual pressure of about 0.4 has proven to be particularly useful. To this With the anodically evolved oxygen, this also happens at the same time newly formed water of reaction discharged as water vapor and that through the supply brought into the electrolyte circuit by fresh, concentrated alkali Excess water is drawn off and the electrolyte cycle is thus in equilibrium held.

Die aus der Elektrolysezelle 1 au3gließsnde Alkalilauge gelangt dann in den MischbtUtr 5, wo sie wieder auf ihre Sollkonzentration eingestellt wird. Von dort aus wird sie über einen Wärmeaustauscher 9 in den Hochbehälter 11 zurückgeleitet; ein Teilstrom hingegen wird über den Entkarbonisierungsbehälter 12 und die Filter 13 geführt.The alkaline solution flowing out of the electrolysis cell 1 then arrives in the mixing tank 5, where it is set back to its target concentration. From there it is returned to the elevated tank 11 via a heat exchanger 9; a partial flow, however, is via the decarbonization tank 12 and the filter 13 led.

Anstelle eines Teilstromes kann aber auch der Laugenkreislauf zeitweise insgesamt zur Entkarbonisierung über den Entkarbonisierungsbebälter gefihrt werden, während zum Betrieb der Elektrolysezelle der Gesamtstrom über den WErmeaustauscher 9 läuft.Instead of a partial flow, however, the liquor cycle can also be used at times all of the decarbonization are carried out via the decarbonization tank, while for the operation of the electrolysis cell the total current through the heat exchanger 9 is running.

Das in der Elektrolysezelle gebildete Alkaliamalgam mit der bevorzugten Konzentration von 0,2 Gewichtsprozent Alkalimetall gelangt in den Reaktionebehälter 2, wo es für verschiedenartige Reaktionen verwendet werden kann.The alkali amalgam formed in the electrolysis cell with the preferred one Concentration of 0.2 percent by weight alkali metal gets into the reaction vessel 2, where it can be used for a variety of reactions.

So besteht beispielsweise die Möglichkeit, das Alkaliamalgam in eine wässerige Nickelsalzlösung einzuführen und hierdurch reines Nickel-II-Hydroxyd auszufällen. Die Nickelsalzlösung kann beispielsweise aus NiC12-Lösung bestehen Die Erfindung bleibt nicht auf das Ausführungsbeispiel bchrlikt, sondern es sind noch zahlreiche Änderungen durchzuführen, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird. So besteht beispielsweise die MUglichkeit, anstelle einer Natronlauge eine andere Alkalilauge zu verwenden und die Verhältnisse für die Konzentration, Spannung, Stromdichte und Laugentemperatur anders einzustellen. Desgleichen können auch die konstruktiven Merkmale der Elektrolysezelle anders gehalten sein, indem beispielsweise der Stahlboden und die Seiten- und Stirnwände eine Einheit bilden,For example, there is the possibility of converting the alkali amalgam into a Introduce aqueous nickel salt solution and thereby precipitate pure nickel-II-hydroxide. The nickel salt solution can for example consist of NiC12 solution. The invention does not remain restricted to the exemplary embodiment, there are still numerous Make changes without exceeding the scope of the invention. For example, there is the possibility instead of a sodium hydroxide solution to use a different alkali lye and the ratios for the concentration, Set voltage, current density and caustic temperature differently. Can do the same also the structural features of the electrolytic cell can be kept different by For example, the steel floor and the side and end walls form a unit,

Claims

Claims: 1. Process for the production of alkali amalgam by Electrolysis of an alkali compound dissolved in water in one with a flowing one Electrolytic cell equipped with a mercury electrode, characterized by the use an alkali as an electrolyte.

2. The method according to claim 1, characterized in that the concentration the alkali is 14 to 22 percent by weight.

3. Process according to Claims 1 and 2, characterized in that the electrolysis takes place at a liquor temperature between 6o and 90 ° C and the a vacuum of about 0.3 to 0.45 at.

4. Process according to Claims 1 to 3, characterized in that the alkali lye before the electrolysis in a manner known per se with the help of burnt Lime is freed from carbonate components.

5. Vorrichbung for carrying out the method according to claims 1 to 4, characterized by an inclined, tub-shaped electrolytic cell (1), whose Steel floor (D) is connected to the cathodic stream and the fluidized bed for that forms mercury, while one is mounted insulated from the steel floor Cover into the electrolyte chamber facing anodes (25) made of nickel or nickel-plated steel having.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the anodes (25) made of horizontally arranged perforated sheets, slotted sheets, wire mesh, expanded metal plates 0. like

made of nickel or nickel-plated steel.

70 Device according to claims 5 and 6, characterized in that the electrolytic cell (1) at the outlet end of the alkali amalgam (36) one with a weir (27) provided transverse channel (37) and an outlet chamber (30).

8. Device according to claims 5 to 7, characterized in that the electrolysis cell (1) at the inlet of the alkali lye with an overflow channel (32) is provided.

9. Device according to spraying 5 to 8, characterized in that the electrolytic cell (1) sealed airtight by the cover (22) via a Vacuum line (34) is connected to a vacuum pump (4).

lo. Device according to claims 5 to i, characterized in that the circular mercury electrode of the electrolytic cell (1) via a Mercury pump (3) unci a reaction container (2) is performed in which the alkali amalgam serves as a reducing agent.

11. Device according to claims 5 to lo, characterized in that dav the circularly circulating alkaline lye of the electrolysis cell (1) via a mixing container (5), a pump (8), a heat exchanger (9) and a decarbonization tank (12) is performed.