DE2448194A1

DE2448194A1 - Elektrolysenzellen-anlage

Info

Publication number: DE2448194A1
Application number: DE19742448194
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Kramer; Luciano Mose; Bernd Strasse; Wolfgang Strewe
Original assignee: Hooker Chemicals and Plastics Corp
Current assignee: Occidental Chemical Corp
Priority date: 1974-10-09
Filing date: 1974-10-09
Publication date: 1976-04-22
Also published as: FR2287529A1; JPS5163372A; BE834357A; CA1060381A; US3930978A; ZA755422B; BR7506549A; FR2287529B1; IT1043026B; NO753405L; PL95784B1; SE7508199L; GB1473486A; JPS5648587B2; FI752675A; ES441613A1; AR207257A1; NL7511914A; AU8416575A

Description

9 L L R 1 Q L

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, £.HHQ \όη

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr.K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Case 2

HOOKER CHEMICALS & PLASTICS CORP., Niagara Falls, ft. Y. H302 / USA 345 Third Street

Elektrolysenzellen-Anlage

Die Erfindung betrifft eine neue Elektrolysezellen-Anlage, die neue Elektrolysezellen, neue Überbrückungsschalter und eine neue Anordnung der überbrückungsschalter in bezug auf die Elektrolysezellen umfaßt, wodurch es möglich wird, die neue Anlage bei hohen Stromstärken bis zu etwa 500 000 A zu betreiben und gleichzeitig hohe Betriebswirkungsgrade aufrechtzuerhalten. Diese hohen Stromstärken führen zu großen Produktionskapazitäten, die zu hohen Produktionsraten bei gegebener Grundfläche der Anlage führen und den Investitionsaufwand und den Betriebsaufwand senken.

Elektrolysezellen, die in einem Stromkreis in Form einer Anlage angeordnet sind, werden seit vielen Jahren in erheblichem umfang für die Herstellung von Chlor, Chloraten, Chloriten, Laugen, Wasserstoff und anderen verwandten Chemikalien benutzt. Im Laufe der Jahre sind solche Zellenanlagen in einem derartigen Ausmaß ent-

609817/0525

wickelt worden, daß, bezogen auf die verbrauchte elektrische Energie, hohe Betriebswirkungsgrade erreicht werden können. Die Betriebswirkungsgrade schließen die Strom-, Spannungs- und Energieausbeute ein. Die jüngsten Entwicklungen von Elektrolysezellen-Anlagen sind darauf ausgerichtet, die Produktionskapazitäten der einzelnen Zellen unter Aufrechterhaltung hoher Betriebswirkungsgrade zu steigern. Dies ist in großem Ausmaß dadurch erreicht worden, daß man die einzelnen Zellen modifiziert und umkonstruiert und die Stromstärken, bei denen die einzelnen Zellen betrieben werden, steigert. Die erhöhten Produktionskapazitäten der einzelnen Zellen, die bei höheren Stromstärken arbeiten, führen bei gegebenen Grundflächen der Zellenanlage zu höheren Produktionsraten und vermindern den Investitionsaufwand und den Betriebsaufwand.

Unter einer Elektrolysezellen-Anlage versteht man eine Vielzahl von Zellen, die mit einer Gleichstromquelle elektrisch in Reihe geschaltet sind und die in einer oder mehreren Reihen angeordnet und mit mindestens einem beweglichen überbrückungsschalter versehen sind.

Im allgemeinen tendieren die jüngsten Entwicklungen hinsichtlich der Elektrolysezellen-Anlagen auf größere Zellen ab, die höhere Produktionskapazitäten besitzen und die unter Aufrecht— erhaltung hoher Betriebswirkungsgrade bei hohen Stromstärken betrieben werden können. Innerhalb gewisser Betriebsparameter ist festzustellen, daß die Produktionskapazität einer Zelle umso höher liegt, je höher die Stromstärke ist, bei der die Zelle betrieben werden kann. Es ist jedoch von wesentlicher Bedeutung, während der Steigerung der Stromkapazität einer Zelle einen hohen Betriebswirkungsgrad aufrechtzuerhalten. Durch einfaches Vergrößern der Teile einer Zelle, die für niedrige Stromstärken ausgelegt ist, wird noch keine Zelle erhalten, die bei hohen Stromstärken betrieben werden kann und dennoch hohe Betriebswirkungsgrade aufrechtzuerhalten

609817/0525

äf^licht. Für bei hohen Stromstärken zu betreibende Zellen ist eine Vielzahl von Konstruktionsverbesserungen erforderlich, damit hohe Betriebswirkungsgrade aufrechterhalten und eine hohe Produktionskapazität erzielt werden können.

Den Zusammenhang zwischen Zellenbelastung und den Zellenabmessungen zeigt Tabelle 1» in welcher verschiedene Zellenbeispiele durchgerechnet sind:

Stromstärke (kA) Zeilenbreite (m) ca. Zellenlänge (nt) ca. Chlorpxoduktion (t/Tag)

Tabelle	1	80	6	150	,3	200	fO
	1,	9	2	,2	3	/2
	1,	4	2	,5	2	,0
	2,		4		6

Herkömmliche Elektrolysezellen-Anlagen umfassen eine Vielzahl von in Serie geschalteten Einzelzellen, die gewöhnlich in zwei oder mehreren Reihen angeordnet sind. Die Zellen sind auf eine Stromstärke von bis zu etwa 150 000 A ausgelegt. Die begrenzte Lebensdauer gewisser Zellenteile, wie der Anoden oder der Trennwände bzw. der Diaphragmen, macht es von Zeit zu Zeit erforderlich, die Zelle außer Betrieb zu nehmen und in eine Werkstatt zu überführen, in der die verbrauchten oder abgenutzten "Zellenteile erneuert werden. Normalerweise sind solche Zellenanlagen mit einem oder mehreren beweglichen überbrückungsschaltern ausgerüstet, die eine überbrückung des elektrischen Stroms über die erneuerungsbedürftige Zelle hinweg zu den beiden benachbarten Zellen ermöglichen, was einen durchgehenden Betrieb der-;Zellenanlage erlaubt, ohne daß Unterbrechungen aufgrund einer defekten Zelle notwendig werden.

6098 17/0525

In herkömmlichen Zellenanlagen wird zum Überbrücken einer Zelle der Überbrückungsschalter im Bedienungsgang vor der Zelle aufgestellt und über Stromschienen oder Kabel mit dem Kathodenanschluß der einen Nachbarzelle und dem Anodenanschluß der anderen Nachbarzelle verbunden. Hierzu ist es erforderlich, jede Zelle mit besonderen Anschlußstücken zu versehen. Durch die Aufstellung des Überbrückungsschalters seitlich neben der Zellenreihe wird die Stromverteilung in benachbarten Zellen gestört.

Wie aus der beigefügten Fig. 2 zu erkennen ist, sind die Zellenteile, die nahe dem Bedienungsgang liegen, in den der Schalter eingefahren ist, einer stärkeren elektrischen Belastung als normal unterworfen, während bei den gegenüberliegenden Zellenteilen eine unter dem Normalwert liegende Belastung auftritt. Diese ungleichmäßige Stromverteilung führt zu einer höheren Wärmebildung in den überlasteten Zellenteilen, einem höheren Energieverbrauch und einer schlechteren Stromausbeute. Wegen der ungleichmäßigen Stromverteilung in den mit dem Schalter verbundenen Zellen ist die Zellenlänge in bekannten Anlagen stark eingeschränkt. Bei herkömmlichen Anlagen von Zellen mit vertikalen Elektroden beträgt das übliche Verhältnis von Zellenlänge zu Zellenbreite weniger als 2. Der hierin verwendete Ausdruck "Zellenlänge" steht für die horizontale Ausdehnung der Elektrolysekammer der Zelle, in senkrechter Richtung zu der Richtung der Zellenreihe gesehen, während der Ausdruck "Zellenbreite" für die horizontale Erstreckung der Elektrolysekammer der Zelle in Richtung der Zellenreihe steht.

Bei herkömmlichen Anlagen von Zellen mit vertikalen Elektroden ist der Überbrückungsschalter auf der gleichen Höhe angeordnet wie die Zellen. Zum Transport der defekten Zelle in die Werkstatt muß die Zelle mit Hilfe eines Krans über den Schalter oder die Nachbarzellen gehoben werden, was eine größere Bauhöhe für den Kran und das die Zellen enthaltende Gebäude notwendig macht.

609817/0525

Die obige Beschreibung des Standes der Technik zeigt die Entwicklung der Konstruktion von Chloralkali-Diaphragmenzellen-Anlagen, die so ausgelegt sind, daß sie bei höheren Stromstärken und entsprechend höheren Produktionskapazitäten betrieben werden können. Es sind nun Chloralkali-Diaphragmenzellen-Anlagen vorgeschlagen worden, die bei hohen Stromstärken von etwa 150 000 A und bis zu etwa 200 000 A und entsprechend höheren Produktionskapazitäten betrieben werden können, wobei gleichzeitig hohe Betriebswirkungsgrade oder Ausbeuten beibehalten werden.

Dennoch weisen diese Elektrolysezellen-Anlagen noch Nachteile auf, die die Ausbeute, den Betriebs- und den Investitionsaufwand beeinflussen und die eine weitere Steigerung der Zellenstromstärke und der Produktionsraten verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile derartiger Elektrolysezellen-Anlagen zu überwinden, die sich dadurch ergeben,- daß der Überbrückungsschalter neben den Zellenreihen in dem Bedienungsgang aufgestellt wird, und darüber hinaus die Zellengröße und damit die Zellenbelastung und die Produktionskapazitäten durch Vergrößerung des Verhältnisses von Zellenlänge zu Zellenbreite auf bis zu 8 oder mehr zu steigern und gleichzeitig eine gleichmäßige Stromverteilung in jeder Zelle sicherzustellen, gleichgültig, ob sie mit der benachbarten Zelle oder mit dem überbrückungsschalter verbunden ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine neue Elektrolysezellen-Anlage, welche neue Elektrolysezellen mit neuen Stromschienen zur Zuführung des Stroms zu den Anoden und zur Abführung des Stroms von den Kathoden, einen neuen überbrückungsschalter und eine neue Anordnung der Zellen in bezug auf den überbrückungsschalter umfaßt.

609817/0525

Die erfindungsgemäße Elektrolysezellen-Anlage umfaßt mindestens eine Reihe mit einer Vielzahl von Elektrolysezellen, deren Länge mindestens doppelt so groß ist wie ihre Breite. Die Zellen sind derart in Reihen angeordnet, daß die Stromzuführung zu der Anode und die Stromabführung von der Kathode in Längsrichtung der Zelle verlaufen. Die Zellenanlage enthält mindestens einen fahrbaren Überbrückungsschalter, der unterhalb der Zellenreihe angeordnet ist. Der fahrbare Überbrückungsschalter besitzt an seinen gegenüberliegenden Seiten Anodenanschlüsse und Kathodenanschlüsse, die gleichmäßig über seine gesamte Länge angeordnet sind, die der Zellenlänge entspricht. Die neue Anlage ermöglicht es, daß eine Zelle über den Überbrückungsschalter aus dem Betrieb genommen werden kann, ohne daß der konti-, nuierliche Betrieb der anderen Zellen der Anlage unterbrochen werden muß. Der unterhalb der Zellenreihe angeordnete fahrbare Überbrückungsschalter stellt sicher, daß der elektrische Strom von oben gesehen in einer geraden Linie von einer Zelle über den Überbrückungsschalter zu der nächsten Zelle fließt.

Erfindungsgemäß ist es wesentlich, daß der fahrbare überbrückungsschalter, wie aus der Fig. 3 hervorgeht, unterhalb der Zellenreihe mit deren Mittellinie fluchtend installiert ist und daß die Anpassung der Länge des Schalters an die Länge der Zelle eine kurze und geradlinige Verbindung zwischen den Elektrodenelementen einer Zelle über eine Vielzahl von Schalteranschlüssen mit dem Schalter und eine Vielzahl von Schaltkontakten mit den entsprechenden Elektrodenelementen der anderen mit dem Schalter verbundenen Zelle ermöglicht.

Der Vergleich herkömmlicher Zellenanlagen mit dem erfindungsgemäßen Konzept zeigt verschiedene Vorteile. Wegen der Anordnung des Überbrückungsschalter in der Mittellinie der Zellenreihe und als Folge der Ausdehnung des Schalters über die gesamte Zellenlänge hinweg und der Vielzahl der Schalteranschlüsse und Schaltkontakte, die über die gesamte

609817/0525

Zellenlänge vorliegen, wird, unabhängig von der Länge der Zelle, jegliche Störung der Stromverteilung in den mit dem Schalter verbundenen Zellen unterbunden, welche die Betriebsbedingungen ungünstig beeinflussen würden. Wegen der uneingeschränkten Verlängerungsmöglichkeit der Zellen und des Überbrückungsschalter wird es möglich, Zellen und Schalter auf sehr hohe Kapazitäten, wie auf 300 000, 400 000 A oder mehr, auszulegen, was zu entsprechend höheren Produktionsraten für derartige Zellen führt und Investitionsaufwand einspart.

Die Tatsache der unbeschränkten Verlängerungsmöglichkeit der Zellen und Schalter ermöglicht es ferner, die Zellen auf eine geringe Breite und eine hohe Länge hin auszulegen', was zu einem hohen Verhältnis von Zellenlänge zu Zellenbreite führt, während gleichzeitig hohe Stromstärken und hohe Produktionsraten aufrechterhalten werden. Die Verminderung der Zellenbreite unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung der hohen Produktionsraten ist äußerst vorteilhaft, da der Strom— weg zu jeder Zelle und innerhalb einer jeden Zelle vermindert werden kann, was zu einer in den Fig. 6 und 7 gezeigten Verminderung der Gesamtlänge der Anlage führt. Diese Verminderung des gesamten Stromweges einer Anlage führt zu erheblichen Einsparungen an elektrischem Leitermaterial und vermindert die elektrischen Energieverluste der Anlage.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Anlage bestehen in einer guten Zugänglichkeit sämtlicher Zellen von unten, einer besseren Belüftung des Zellenraums oder Zellensaales, dem Wegfall der Wasserkühlungen für überlastete Teile der mit dem Schalter verbundenen Zellen, dem Wegfall zusätzlicher Stromschienen für die Verbindung des Schalters an einer jeden ZeI₄Ie-.

60981 7/0525

Die neue Elektrolysezellen-Anlage ermöglicht die wirtschaftlichste Verwendung des hochleitenden Metalls, das für die Stromschienen benötigt wird. Durch den Aufbau und die unterschiedlichen relativen Abmessungen der Zuführungs- und Abführungs-Stromschienen und der Vielzahl von Stromschienen wird die Menge des hochleitenden Metalls, das in der Stromschienenstruktur erforderlich ist, verglichen mit herkömmlichen Anlagen, wesentlich vermindert. Die Abführungs-Stromschienen und die Vielzahl der zwischen den Zellen vorgesehenen Verbindungen ermöglichen auf Grund ihrer Gestaltung und ihrer unterschiedlichen relativen Abmessungen einen Transport des elektrischen Stroms von Zelle zu Zelle und auch von Zelle zu Schalter, ohne daß zusätzliches leitendes Material notwendig wird.

Die neue Elektrolysezellen-Anlage umfaßt eine Anlage aus Chloralkali-Elektrolysezellen, bei denen die Stromzuführung der Anode und die Stromabführung der Kathode mit getrennten elektrischen Kontaktbereichen für die Verbindung der Zellen untereinander und für die Verbindung der Zelle mit dem Überbrückungsschalter versehen sind.

Die Stromzuführung für die Anode und die Stromabführung von der Kathode können gleichmäßig über im wesentlichen die gesamte Länge der Zelle angeordnet werden.

Die erfindungsgemäße Elektrolysezellen-Anlage kann fair eine große Vielzahl unterschiedlicher Elektrolyseprozesse angewandt werden. Die Elektrolyse wäßriger Alkalimetallchloridlösungen ist jedoch von hauptsächlicher Bedeutung, und daher wird die erfindungsgemäße Elektrolysezellen-Anlage im folgenden insbesondere für diesen Prozeß erläutert. Dies soll jedoch nicht die Bedeutung besitzen, daß die erfindungsgemäße Elektrolysezellen-Anlage ausschließlich auf diesen Prozeß angewandt werden kann.

609817/0525

2AA819A

Die Erfindung sei im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert.

Fig« 1 zeigt eine herkömmliche Zellenanlage.

Die Fig. 2 und 3 zeigen sowohl im Schnitt als auch in

der Draufsicht einen Vergleich der Schalter-Zellen-Anordnung in dem Zellensaal nach dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung.

^D^-^e Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Schalter-Zellen-Anordnung.

Die Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Schalter-Zellen-Anordnung.·

In den Fiq.6 u.7 ist ein Vergleich des erfindungsgemäßen

Stromverlaufs mit einem herkömmlichen Stromverlauf gezeigt.

Die Fig. 8 und 9 verdeutlichen einen Vergleich der Verlegung

der Rohrleitungen eines Zellensaales nach dem Stand der Technik und nach der Erfindung.

In den Fig. 10 u. 11 ist ein Vergleich der Verlegung der Um-

führungsschienen nach dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung dargestellt.

In der Fig. 1 ist eine Anordnung einer Elektrolysezellen 1 umfassenden Anlage wiedergegeben, wobei die Zellen elektrisch über die Zwischenzellen-Stromschienen 3 in Serie miteinander verbunden sind und die erste und die letzte Zelle elektrisch mit der Gleichstromquelle 2 verbunden sind. Die Zellen sind in geraden Reihen angeordnet, wobei die elektrische Verbindung zwischen den Reihen über Stromumführungsschienen 4 erfolgt. Die Anzahl der Zellenreihen ist variabel und kann z.B. 2, 4 oder 6 Reihen betragen.

609817/0525

Die Fig. 2 verdeutlicht die Anordnung des Überbrückungsschalters 5 und dessen Verbindung über die Schalteranschlüsse 6 mit den Zellen gemäß einer herkömmlichen Zellenanlage. Es ist ersichtlich, daß die Stromverteilung in den mit dem Schalter verbundenen Zellen ungleichmäßig ist, was durch die Ablenkung der in diesen Zellen wiedergegebenen Schar von Pfeilen 7 verdeutlicht wird. Weiterhin ist der Transport einer erneuerungsbedürftigen Zelle oder einer erneuerten Zelle von dem Zellensaal zur bzw. von der Werkstatt gezeigt. Es ist ersichtlich, daß der Kran 8 die Zelle über die Oberseite des Überbrückungsschalters 5 oder die Zellen in den Zellenreihen heben muß.

Im Gegensatz zu dem Stand der Technik zeigt die Fig. 3 die Anordnung des Überbrückungsschalters 5 gegenüber den Zellen in einer erfindungsgemäßen Zellenanlage. Der fahrbare Überbrückungsschalter 5 kann unterhalb einer Zellenreihe, genau auf die Mittellinie der Reihe ausgerichtet, bewegt und unter jede Zelle der Reihe, die überbrückt werden soll, gefahren werden. Es ist ersichtlich, daß die Stromverteilung in den mit dem Schalter verbundenen Zellen sehr gleichmäßig ist, was durch den geraden Verlauf der Schar von Pfeilen 7 in diesen Zellen verdeutlicht wird, wodurch irgendwelche Störungen der Stromverteilung und damit verbundene Nachteile vermieden werden. Dies wird durch die angegebene Anordnung des Schalters und die besondere Schalterkonstruktion erreicht, d.h. die Anpassung der Länge des Schalters auf die Länge der Zelle und die Vielzahl der Schalteranschlüsse 6, die über die gesamte Länge des Schalters bzw. der Zelle verteilt sind.

Die Anordnung des Schalters in Bezug auf die Zellen und dessen Verbindung in der erfindungsgemäßen Zellenanlage ist im Detail aus der Fig. 4 ersichtlich, die eine Längsansicht auf eine Zellenreihe und den darunter installierten Schalter wiedergibt. Der fahrbare Überbrückungsschalter 5 wird unter die abzuschaltende Zelle gefahren. Wenn die Kontakte 9 in der "AUS"-Stellung stehen, wird die Vielzahl der Schalteranschlüsse 6

6098 17/0525

24A8194

-limit den Kontaktflächen 3a am Kathodenteil der einen und mit den Kontaktflächen 3b am Anodenteil der anderen benachbarten Zelle verbunden. Mit Hilfe herkömmlicher automatischer Einrichtungen werden dann die Schaltkontakte 9 geschlossen, so daß die überbrückte Zelle von dem Strom der Anlage abgeschaltet wird. Dann wird die Vielzahl der flexiblen Zwischenzellen-Stromschienen 3 zwischen der defekten Zelle und den benachbarten Zellen geöffnet, so daß die defekte Zelle entfernt und eine erneuerte Zelle installiert werden können, ohne daß eine Unterbrechung oder Störung des Betriebes der anderen Zellen der Anlage erforderlich ist. Die notwendigen Maßnahmen vor dem Einschalten der neuen Zelle in die Anlage erfolgen in umgekehrter Reihenfolge.

In der Fig. 5 ist eine Queransicht der Zelle mit ihren Unterstützungen und dem darunter installierten Schalter gezeigt. Im Gegensatz zur herkömmlichen Elektrolysezelle ist die Unterstützung der Zelle erfindungsgemäß nicht unterhalb der Zelle, sondern außerhalb des Zellentrogs vorgesehen. Zu diesem Zweck sind an der Außenseite des Zellentrogs isolierte und einstellbare Füße 10 vorgesehen. Diese Füße 10 ruhen auf Stützen 11, die auch als Unterlagen für den Zellenbedienungsgang 12 verwendet werden können. Die Stützen 11 besitzen eine Höhe, die für den notwendigen Betrieb des Schalters unterhalb der Zellenreihe ausreicht. Es ist ferner gezeigt, daß die Länge des Schalters an die Länge der Zelle 1 angepaßt ist und daß insbesondere die Vielzahl der Schalteranschlüsse 6 auf die Vielzahl der Elektrodenelemente 13 abgestellt ist, wodurch ein geradliniger Stromfluß zwischen jedem Elektrodenelement und dem entsprechenden Schalteranschluß möglich wird.

0 9 8 1 7/0525

2U8194

In der Fig. 6 ist eine Anlage aus Elektrolysezellen mit vertikalen Elektroden wiedergegeben, die ein herkömmliches Seitenverhältnis von Zellenlänge zu Zellenbreite aufweisen.

In der Fig. 7 ist eine erfindungsgemäße Anlage mit Elektrolysezellen mit vertikalen Elektroden dargestellt, wobei diese Anlage die gleiche Anzahl von Zellen, die gleiche Anzahl von Elektrodenelementen 13 pro Zelle und die gleiche Stromstärke wie die in der Fig. 6 wiedergegebene Anlage aufweist und somit die gleiche Produktionsrate, jedoch bei vergrößertem Seitenverhältnis von Zellenlänge zu Zellenbreite wiedergibt. Es ist ersichtlich, daß durch diese Veränderung der Zellengeometrie die gesamte Länge des Stromweges von der Ausgangsstelle der Stromversorgung 2 über die Zellen und bis zur Eingangsstelle der Stromversorgung zurück, verglichen mit den Zellenanlagen des Standes der Technik, wesentlich vermindert ist. Dieser neue geometrische Aufbau der Zellenanlage führt zu wesentlichen Einsparungen an Stromleitermaterial und elektrischer Energie, und dies in umso größerem Maße, je größer die Anzahl der installierten Zellen ist.

In der Fig. 8 ist ein Querschnitt durch einen herkömmlichen Zellensaal gezeigt, in dem die Zellen auf dem Boden angeordnet sind. Die Zellenlauge fließt unter Einwirkung der Schwerkraft aus den Zellen in einen Sammeltank. Wegen der niedrigen Anordnung der Zellen müssen die Flüssigkeitsrohre 14 in Kanälen 15, deren Tiefe von der Länge einer Zellenreihe abhängt, und der Sammeltank 16 in einer Grube installiert werden.

Im Vergleich zu dem in der Fig. 8 gezeigten Aufbau nach dem Stand der Technik erläutert die Fig. 9 die Anordnung der die

Zellenlauge führenden Leitungen oder Röhren bei

der erfindungsgemäßen Anlage. Wegen der hohen Anordnung der Zellen können die Sammelleitungen und der Tank über dem Boden installiert werden, wodurch jegliche Kanäle oder Gruben vermieden werden. Sämtliche anderen Produktleitungen können ebenfalls unterhalb des Bodenbereichs 12 der Zellen angeord-

609817/0525

net werden, so daß die Rohrleitungen das Zellen- und Kran-Bedienungspersonal nicht stören können.

In der Fig. 10 ist die Anordnung der Stromumführungsschienen bei herkömmlichen Anlagen gezeigt. Wenn die Stromumführungsschienen über Kopf installiert werden, beeinträchtigen sie den Kranbereich. Bei einer Unterflurinstallation müssen kostspielige Kanäle die Aufnahme der voluminösen Stromumführungsschienen ausgehoben werden.

Im Vergleich zu dem durch die Fig. 10 wiedergegebenen Stand der Technik zeigt die Fig. 11 eine Installation der Stromumführungsschienen, die durch die höhere Anordnung der Zellen in der erfindungsgemäßen Anlage ermöglicht wird. Die Stromumführungsschienen sind unterhalb des Zellenbedienungsgangs angeordnet und beeinträchtigen weder den Bereich des Zellendurchgans noch den Kranbereich und auch nicht den Bodenbereich.

Die neuartige Elektrolysenzellen-Anlage der Erfindung kann für viele andere Zwecke verwendet werden. Beispielsweise können Alkalimetallchlorate mit der erfindungsgemäßen Zellenanlage produziert werden, indem gebildete Lauge und Chlor außerhalb der Elektrolysenzellen-Anlage weiter umgesetzt werden. In diesem Fall können Lösung, die sowohl Alkalimetallchlorat als auch Alkalimetallchlorid enthalten, zur weiteren Elektrolyse in die Elektrolysenzellen-Anlage rezirkuliert v/erden. Die Elektrolysezellen-Anlage kann auch für die Salzsäurelektrolyse durch elektrolytische Behandlung von Salzsäure allein oder zusammen mit Alkalimetallchlorid verwendet werden. Die erfindungsgemäße Elektrolysezellen-Anlage ist daher sowohl für diese als auch für viele andere Verfahren gut brauchbar.

S09817/0525

Claims

Patentansprüche

Elektrolysezellen-Anlage mit einer Vielzahl von elektrisch in Serie geschalteten Elektrolysezellen (1) mit vertikalen Elektroden und mindestens einem fahrbaren Überbrückungsschalter, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellenlänge mindestens doppelt so groß ist wie die Zellenbreite und die Zellen mit den Längsseiten zueinander in wenigstens einer Reihe angeordnet sind, daß die Stromschienen (3) zur Zuführung des Stroms zu den Anoden und zur Abführung des Stroms von den Kathoden längs der Längsrichtung jeder Zelle verlaufen, daß der überbrückungsschalter 5 unterhalb der Zellenreihe längs der Mittellinie der Zellenreihe beweglich angeordnet ist und an gegenüberliegenden Seiten Anschlüsse 6 zur Verbindung mit den Zellen aufweist und die Stromschienen (3) der Zellen und die Anschlüsse (6) des Überbrückungsschalter derart angeordnet sind, daß der elektrische Stromfluß über die Anschlüsse (6) des überbrückungsschalters zwischen zwei Zellen (1), die über den Überbrückungsschalter (5) miteinander verbunden sind, von oben auf die Zellenreihe gesehen, geradlinig verläuft.
2. Elektrolysezellen-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen (3) zur Zuführung des Stroms zu den Anoden und zur Abführung des Stroms von den Kathoden gleichmäßig über im wesentlichen die gesamte Länge der Zellen verteilt sind.
3. Elektrolysezellen-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromschienen (3) zur Zuführung des Stroms zu den Anoden und zur Abführung des Stroms von den Kathoden getrennte elektrische Kontaktbereiche für die Verbindung der Zellen untereinander und die Verbindung der Zellen mit dem Schalter aufweisen.

60981 7/0525
4. Elektrolysezellen-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fahrbare überbrückungsschalter eine Vielzahl von flexiblen Zellenanschlüssen (6) und eine Vielzahl von Schaltkontakten (9) umfaßt, die jeweils gleichmäßig über im wesentlichen die gesamte Länge des Schalters verteilt sind, die der Länge der Zelle entspricht.
5. Elektrolysezellen-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützungen (10) der Zellen und die die Zellen tragende Konstruktion (11) außerhalb des Betriebsbereiches des Schalters angeordnet sind, so daß der fahrbare überbrückungsschalter (5) unterhalb der Zellenreihe installiert, bewegt und betrieben werden kann.
6. Elektrolysezellen-Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zellen tragende Konstruktion (11) zur Abstützung der Bedienungsgänge (12) der Zellen dient.
7. Elektrolysezellen-Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragekonstruktion der Zellen (11) zur Aufnahme der Leitungen des Zellensaals dient.
8. Elektrolysezellen-Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromumführungsschienen (4) unterhalb des Zellenbedienungsganges (12) angeordnet werden.
9. Elektrolysezellen-Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Schalteranschlüsse (6) auf die Vielzahl der Elektrodenelemente (13) abgestellt ist.

6 0 9817/0525

ι * ·. Leerseite