DE2727709A1 - Elektrolyseapparat - Google Patents

Description

• Gegenstand des Deutschen Patentes ... ... (Patentanmeldung
• P 25 38 414.9) ist ein Elektrolyseapparat zur Herstellung von Chlor-aus wässriger Alkalichloridlösung, der mindestens eine Elektrolysezelle aufweist, die aus einem Gehause mit Einrichtungen zum Zuführen des Elektrolysestromes und der Elektrolyseeingangsprodukte und zum Abführen der Elektrolyseprodukte besteht und in der Anode und Kathode durch eine Trennwand voneinander angeordnet sind, der dadurch gekennzeichnet ist, daß das Gehäuse aus zwei Halbschalen besteht, die Elektroden über elektrisch leitende Bolzen mit den Halbschalen verbunden sind, wobei die Bolzen durch die Wandung der Halbschalen hindurchragen und auf ihrer hindurchragenden Stirnseite Strousuführungen und Einrichtungen zum Zusammenpressen der Stromzuführungen, Halbschalen, Elektroden und Trennwand aufliegen und die Trennwand zwischen elektrisch isolierenden Distanzstücken, die in der Verlängerung der Bolzen auf der elektrolytisch aktiven Seite der Elektroden angeordnet sind und mittels Dichtelementen zwischen den Rändern der Halbschalen eingeklemmt ist.
• Es ist bekannt, daß die Leistung von Elektrolysezellen dadurch begrenzt sein kann, daß mit steigender Belastung die Wärmeentwicklung überproportional wächst, und die Zellen infolge Übererwärmung schlecht arbeiten oder sogar ausfallen. Die kompakte Bauart der in der Praxis bisher verwandten Zellen erlaubt nur eine geringe Wärmeabfuhr durch Konvektion, so daß die entstandene Wärme auf andere Weise abgeführt werden muß. Man hat sich bisher dadurch beholfen, daß der Durchsatz von Elektrolyt durch die Zellen vergrößert und/oder dessen Eingangstemperatur herabgesetzt wurde. Die mittels teurer elektrischer Energie erzeugte Wärme geht hierbei verloren, außerdem werden die Zellen temperaturmäßig ungleich belastet. Es ist auch bekannt einen Teil der Wärme durch Wärmetausch der abgehenden Produkte mit den in die Zellen eingehenden zurückzugewinnen. Das ist aber nach den obigen Darlegungen nur in beschränktem Umfang möglich. Die Verlustwärme sollte daher möglichst am Ort der Entstehung abgeführt und nutzbringend z.B. zur Voreindampfung der Lauge ausgenutzt werden.
• Es bestand die Aufgabe die Leistung der Elektrolysezelle gemäß Hauptpatent zu erhöhen, ohne daß hierdurch eine Übererwärmung der Zelle eintritt.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens eine Halbschale als Wärmetauscher ausgebildet ist.
• Um die Wärme nutzbringend verwerten zu können, wird die Halbschale als Doppelmantel ausgebildet oder mit Halbrohren versehen.
• Durch den Doppelmantel bzw. die Halbrohre kann ein flüssiges Wärmetauschmedium zum Abführen der Wärme geleitet werden. Auf diese Weise kann die Wärme, wenn gewünscht, nutzbringend am Ort ihrer Entstehung für die Eindampfung der bei der Elektrolyse entstehenden Lauge verwendet werden. Es genugt auch die Oberflächen der Halbschalen in Rippen oder dergleichen zu vergrößern, um Wärme von der vorbeistreichenden Luft abführen zu lassen. Bei Verwendung von Rohren oder Doppelmäntel ist es möglich, die Kühlung der Zelle individuell zu gestalten. Man kann zum Beispiel entweder die untere oder die obere Hälfte der Zelle kühlen. Als vorteilhaft ist zu werten, daß der aufgefrischte Elektrolyt ohne Zwischenkühlung hoch warm in die Zelle zurückgeführt werden kann.
• Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert: Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine Elektrolysezelle mit der Darstellung der Einrichtung zur Wärmeableitung.
• Figur 2 zeigt ein Fließbild, in dem die Wärmeausnutzung der Zellenabwärme, beispielsweise zum Voreindampfen von Lauge, schematisch dargestellt ist.
• In Figur 1 sind die wannenartigen Halbschalen 6, 6a mit den wärmeabführenden Elementen 5, 5a dargestellt und zwar sind diese Elemente beispielsweise als Doppelmäntel 5a alt einem Versteifungssteg 7 und als Halbrohrelemente 5 ausgebildet. Durch die entstandenen Hohlräume zirkuliert das Kühlmediua.
• Auf dem Fließbild Figur 2 ist gezeigt, wie beispielsweise die Verlustwärme der Zelle 1 abgeführt und zur Eindampfung von Lauge ausgenutzt werden kann. Die Zelle 1 besteht im Wesentlichen aus den Halbschalen 6, 6aFdie aneinandergeflanscht und die durch die Membrane 2 von einander getrennt sind. In die Zelle eingebaut sind die Anode 3 und die Kathode 4. Die Ausführung entspricht der Patentanmeldung P 25 38 424.9. Auf die Halbschalen 6, 6a sind darüber hinaus die wärmeabführenden Elemente 5,z.B. durch Aufschweißen, Auflöten oder dergl. aufgesetzt. Diese Elemente können sein: Rohre, Halbrohre oder beliebige andere Profile oder die Halbschalen können auch als Doppelmäntel ausgeführt sein. Sie sind vorwiegend an der oberen Hälfte der Halbschalen angebracht, wo auch der größte Teil der Verlustwärme abzuführen ist. Als Wärmeübertragungsmittel kann Wasser, Lauge oder auch ein anderes flüssiges Medium verwandt werden, das durch die Hohlräume geführt wird.
• Das Chlor und die verarmte Sole wird aus der Zelle 1 über den Abscheider 20 aus der Anlage geführt ebenso wie der Wasserstoff und die Natronlauge über den Abscheider 8. Den Abscheider 8 verläßt am Kopf der Wasserstoff, der in dem Kühler 22 weitgehend von Wasserdampf durch dessen Kondensation befreit wird, und am Fuß die Natronlauge, die über einen Standregler 9 (LIC) in das Verdampfungsgefäß 10, das unter niedrigerem als Atmosphärendruck steht,geleltet und entspannt wird.Der in 10 gebildete Wasserdanpf+) von 12 und 22 Kondensator 12 niedergeschlagen; das Kondensat/läuft in den Katholytbehälter 18. Von da wird der Katholyt mittels Pumpe 19 in die Zelle 1 geleitet. Der Druck in dem Entspannungsbehälter 10 wird durch eine nicht gezeichnete Vakuumpumpe erzeugt, der ein Nachkondensator 13 vorgeschaltet ist. Die in dem Entspannungsbehälter 10 abgekühlte und voreingedickte Lauge wird mit Hilfe der Pumpe 15 durch den Plattenwärmetauscher 14 und über den Standregler (LIC) 11 zur nicht gezeichneten Laugeeindampfung und ein Teilstrom über ein Handregelventil 21 in den Entspannungsbehälter 10 zurückgeführt. In dem Plattenwärmetauscher 14 wird die Lauge durch zirkulierendes Wasser aufgewärmt. Mit Hilfe der Pumpe 17 wird dieses Wasser durch den Plattenwärmetauscher 14 und die Wärmetauschelemente 5 im Kreislauf geführt. Zu diesem Kreislauf gehört das Ausgleichsgefäß 16. Anstelle des Kreislaufs mit Wasser kann auch die Lauge selbst benutzt werden.
• +) wird in der Selbstverständlich gibt es zu diesem Beispiel Varianten. So kann der Dampf aus dem Entspannungsgefäß 10 in der nachgeschalteten Laugeeindampfung verwandt werden oder das stark wasserdampfhaltige Chlor und auch der Wasserstoff zur Aufwärmung der Lauge benutzt werden;ebenso wie die aus der Zelle 1 abgehende verarmte Sole. Wesentlich bleibt aber, daß mit Hilfe des Wasserkreislaufes die in der Zelle 1 entwickelte Verlustwärme am Ort des Entstehens abgeführt und nutzbar gemacht wird; somit eine Abführung der Wärme durch Erhöhung des Soleumlaufes in der Zelle nicht erforderlich ist. Die Sole kann sogar mit verhältnismäßig hoher Temperatur in die Zelle 1 laufen, was weitere Vorteile ergibt. Welche der Möglichkeiten genutzt wird, richtet sich nach den jeweiligen örtlichen Verhältnissen.
• Über 23 wird der Analyt in die Zelle l geleitet.
• Uber 24 erfolgt der Ausgleich des Katholyten.
• Leerseite

Claims (4)

1. Elektrolyseapparat Zusatz zum Deutschen Patent ... ... (Patentanmeldung P 25 38 414.9) PATENTANSPRÜCHE: Elektrolyseapparat gemäß Deutschem Patent ,.. ... (Patentanmeldung P 25 38 414.9) zur Herstellung von Chlor aus wässriger Alkalihalogenidlösunq, der mindestens eine Elektrolysezelle aufweist, die aus einem Gehäuse mit Einrichtungen zum Zuführen des Elektrolysestromes und der Elektrolyseeingangsprodukte und zum Abführen der Elektrolyseprodukte besteht und in der Anode und Kathode durch eine Trennwand voneinander getrennt angeordnet sind, wobei das Gehäuse aus zwei Halbschalen besteht, die Elektroden über elektrisch leitende Bolzen mit den Halbschalen verbunden sind, die Bolzen durch die Wandung der Halbschalen hindurchragen und auf ihrer hindurchragenden Stirnseite Stromzuführungen und Einrichtungen zum Zusammenpressen der Stromzuführungen, Halbschalen, Elektroden und Trennwand aufliegen und die Trennwand zwischen elektrisch isolierenden Distanzstücken, die in der Verlängerung der Bolzen auf der elektrolytisch aktiven Seite der Elektroden angeordnet sind und mittels Dichtelementen zwischen den Rändern der Halbschalen eingeklemmat ist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Halbschale als Wärmetauscher ausgebildet ist.
2. 2. Elektrolyseapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschale als Doppelmantel ausgebildet ist.
3. 3. Elektrolyseapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschale mit Halbrohren versehen ist.
4. 4. Elektrolyseapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschale mit Rippen versehen ist.