DE2749963A1 - Diaphragmazelle - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. H. FINCKE DIPL.-ING. H. BOHR DIPL.-ING. S. STAEGER DR. rer. nat. R. KNEISSL

PA Dr. Fine*· - Bohr ■ Sloeger ■ Or. Kneiul - Müllerstr. 31 · KMO München S

β MÖNCHEN S, MCIIcntraSe 31 Fernruf: (OKΓ2«6060 Telegramm«: Claims München Tilt«· 523903 claim d

8. November 1977

Mapp.No. 24349 - Dr.K/vS/hö Bitte in d*r Antwort angeben

ICI CASE MD 29164

IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LTD, London - Großbritannien

'Diaphragmazelle*

PRIORITÄT: 12. November 1976 - Großbritannien - 47210/76

Die Erfindung betrifft die Verbesserung von elektrolytischen Diaphragmazellen, insbesondere solche mit Anoden aus einem filmbildenden Metall und einem elektrokatalytisch aktivem Überzug. In besonderem Maße ist die Erfindung auf Diaphragmazellen für die Elektrolyse wäßriger Alkalimetallhalogenidlösungen ausgerichtet.

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Borverbindung, Bayer. Vereintbonk München, Konto »20 404 - Pottscheckkonto: München 270 44-802

Es sind bereits verschiedene Diaphragmazellen bekannt, bei denen im wesentlichen Anoden und Kathoden in abwechselnder Reihe nacheinander und parallel zueinander angeordnet und jeweils durch ein im wesentlichen vertikal angebrachtes Diaphragma voneinander getrennt sind. In den neueren Diaphragmazellen sind die Anoden meistens als Platten aus einem filmbildenden Metall (gewöhnlich Titanium) ausgebildet und mit einer elektrokatalytisch aktiven Schicht (beispielsweise einem Oxyd der Platingruppe) überzogen. Die Kathoden dieser Diaphragmazellen sind meistens als perforierte Platte oder Metallnetz, das gewöhnlich aus Flußstahl besteht, ausgebildet, wobei die gewöhnlich gegen die Kathodenoberflächen angedrückten Diaphragmen meistens plattenartig ausgebildet sind und aus Asbest oder einem synthetischen organischen polymeren Stoff, beispielsweise Polytetrafluoräthylen oder Polyvinylidenfluorid bestehen.

Diese bckanntEn Diaphragmazellen haben den Nachteil, daß sich die Diaphragmen während des Betriebs von der Kathodenoberfläche lösen bzw. entfernen können. Dieses Ablösen kann beispielsweise dadurch hervorgerufen werden, daß sich das plattenartige Diaphragma beim Aufwärmen der Diaphragmazelle ausdehnt. Ein Ablösen des Diaphragmas von der Kathodenoberfläche kann zu einer Verkleinerung oder teilweisen Blockade des für die Anodenflüssigkeit zwischen dem Diaphragma und der Anode zur Verfügung stehenden Zirkulationsraumes und/oder zum Einschluß des an der Kathode entstehenden Gases, beispielsweise Wasserstoffgaa in einer Chlor/Ätznatron-Zelle, zwischen dem Diaphragma und der Kathode führen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, welche die oben genannten Mängel behebt oder

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zumindest verringert und das Diaphragma unmittelbar an die
Kathodenoberfläche andrückt bzw. anlegt.

Ausgehend von einer Vorrichtung zum Andrücken eines ρ Lattenartigen Diaphragmas an die Oberfläche der in einer Diaphragmazelle im Abstand von der Anode angeordneten Kathode, wird diese Autgabe dadurch gelöst, daß ein Druckstock aus eineiu f luxibLon isolierenden Stoff vorgesehen ist, dessen GrößenaLnuiLisuncjeü ;;o gewählt sind, daß das Druckstück in den zwischen der Anoae und dem Diaphragma befindlichen Zwischenraum der Diaphragmazelle
einbringbar ist, wobei das Druckstück so aufgebaut Lst, daß es sich von selbst oder durch Außeneinv/irkung im Zwischenraum bis zur Anoden- und Diaphragmaoberfläche hin ausdehnen kann und dabei das* Diaphragma unmittelbar an die Kathodenoberf iäche andrückt.

Ausgehend von einer elektrolytischen Zelle mit einer Anode, einer im Abstand von der Anode angeordneten Kathode, einem den Anodenraum vom Kathodenraum trennenden plattenartigen Diaphragma und einer Vorrichtung zum Andrücken des Diaphragmas an die Kathodenoberf lache, wird die oben genannte Aufgabe auch dadurch gelöst, daß die Vorrichtung ein Druckstück aus einem flexiblen IsoLatormaterial aufweist, dessen Größenabmessungen ein Einbringen desselben in den zwischen der Anode und dem Diaphragma befinaliehen Zwischenraum der Diaphragmazelle zulassen und das derart aufgebaut ist, daß es sich von selbst oder durch Außeneinwirkung im Zwischenraum bis zur Anoden- und DiaphragmaoberfLache hin
ausdehnt und das Diaphragma unmittelbar an die Kathodenoberfläche andrückt.

Vorzugsweise ist hierbei das Druckstück an einem mittig zu ihm bzw. in ihm angeordneten Ständer gehaltert, wobei der Ständer beispielsweise ein Stab oder ein Draht ist.

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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht das Druckstück aus einem wendeltreppenartig angeordneten Streifen aus einem flexiblen I so latormaceria 1. Vor einem Einbringen des so ausgestalteten Druckstücks in die Diaphragmazelle wird der Streifen zweckmäßig eng um einen geeigneten Ständer, beispielsweise einen Stab oder einen Dr.ili; , gr-wunden und in dieser Lage festgehalten. Dann wird der so um den Ständer wendeltreppenformig gewundene Streifen samt de.ii·. Ständer in den zwischen der Anode und dem Diaphragma befindlichen Zwischenraum eingeführt. Nach einer Plazierung des so eingeführten Druckstücks im fraglichen Zwischenraum wird der Streifen freigegeben, worauf er sich seitlich bis zu den einander gegenüber liegenden Oberflächen des Diaphragmas und der Anode hin ausdehnt und das Diaphragma an die Kathodenoberfläche andrückt. Der Ständer kann nun ggf. entfernt werden. Stattdessen kann der Ständer - und außerdem natürlich auch der wendeltreppenartige Streifen in der ihm gegebenen Stellung in der Diaphragmazelle verbleiben. Wenn der wendeltreppenförmige Streifen aus der Diaphragmazelle entfernt werden soll, kann iiim durch Zug in Richtung bzv/. entlang seines Ständers teilweise die wendeltreppenfürmige Ausgestaltung genommen werden, so daß er aus der Zelle ohne Beschädigung des Diaphragmas entfernt werden kann.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfinderischen Vorrichtung besteht das Druckstück aus einem zusammenfaltbaren, zentrisch zum Ständer angeordneten und an diesem derart gehalterten Streifen, daß der Streifen nach einem Einführen in den zwischen dem Diaphragma und der Anode befindlichen Zwischenraum der Diaphragmazelle im wesentlichen paralLel zum Diaphragma und zur Anode liegt und relativ zum Ständer derart zusammendrückbar ist, daß er sich seitlich ausdehnt, bis er gegen die Anoden- und Diaphragmaoberflache drückt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel· besteht der Streifen vorzugsweise aus einem flexiblen Material. Außerdem ist hierbei der Streifen

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entlang seiner Längsachse mit mehreren Löchern bestückt, durch welche der mittig angeordnete Ständer, beispielsweise ein Stab oder eine Stange, hindurchgeführt, insbesondere hindurchgeschraubt werden kann.

Das Streifenende, welches dem unteren Ende des in die Diaphragmazelle eingeführten Druckstücks entspricht ist vorzugsweise am Ständer befestigt, so daß das andere Ende längs des Ständers niedergedrückt bzw. hochgezogen werden kann. Der Streifen kann mittels einer Spannklemme in jeder beliebigen Position auf dem Stab festgehalten werden.

Das für das Druckstück verwendete flexible Isolatormaterial ist vorzugsweise ein synthetisches organisches Polymer, beispielsweise ein fluoriertes organisches Polymer, wie PoIytetrafluoräthylen oder Polyvinylidenfluorid.

Wenn bei der erfinderischen Vorrichtung ein als mittig angeordneter Ständer dienender Stab vorgesehen ist, ist dieser vorzugsweise aus einem filmbildenden Metall (Titanium, Zirkonium, Niob, Tantal, Wolfram) oder einer Legierung damit hergestellt. Vorzugsweise bestehen derartige Ständer aus Titanium oder Titaniumlegierungen.

Die erfinderische Vorrichtung hat mehrere Vorteile. Beispielsweise kann sie nach dem Zusammenbau der Diaphragmazelle in diese eingeführt werden, hält das Diaphragma unter sanftem Druck fest an der Kathodenoberfläche, beschädigt das Diaphragma überhaupt nicht oder allenfalls nur sehr wenig, gestattet aufgrund seiner Flexibilität bzw. Nachgiebigkeit Änderungen des Anoden-Kathoden-Abstandes und belegt nur einen geringen Bruchteil der zur Verfügung stehenden Diaphragmafläche.

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Die erfinderische Vorrichtung ist besonders geeignet für Diaphragmazellen, in denen Chlor und Alkalimetallhydroxyde durch Elektrolyse wäßriger Alkalimetallchloridlösungen hergestellt werden sollen, beispielsweise für Diaphragmazellen zur Herstellung von Chlor und Natriumhydroxyd aus Natriumchlor idlösungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beigefügten schematischen Darstellungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht des Ausführungsbeispiels in Form eines faltbaren Streifens, der an einem mittig in ihm angeordneten Stützdraht gehaltert ist, wobei die Vorrichtung nach einem Einbringen in die Diaphragmazelle, jedoch noch in der in vertikaler Richtung langgereckten (seitlich schmalen) Stellung; und

Fig. 2 eine Vorderansicht des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels, wobei es jedoch nun in vertikaler Richtung zusammengepreßt (seitlich ausgedehnt) ist.

Gemäß den Figuren weist die Vorrichtung einen Streifen 1 aus einem flexiblen Polymer, beispielsweise Polytetrafluoräthylen oder Polyvinylidenfluorid, auf. Der Streifen ist hierbei etwa 1 cm breit und mit mehreren Löchern 2 bestückt. In die Löcher ist ein Draht 3 aus Titan eingeschraubt. Der Streifen 1 ,ist an der Befestigungsstelle 4 am Draht 3 befestigt. Eine Spannklemme dient als Begrenzung für die Längsbewegung des Streifens 1 auf dem Draht 3 .

Vor einem Einbau der Andrückvorrichtung in eine Diaphragmazelle wird die Spannklemme 5 gelöst und der Streifen 1 entlang dem

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Draht 3 in eine in Längsrichtung langgereckte StelLuncj gezogen (Fig. 1). Danach wird die Vorrichtung in eine Diaphragmazelle (Fig. 1 und 2) eingeführt. Diese Diaphragmazelle weist eine Anode 6 (beispielsweise eine Titaniumanode, die mit einer elektrokatalytisch aktiven Schicht, beispielsweise einem Gemisch aus Rutheniumoxyd und Titaniumdioxyd, überzogen ist), ein Diaphragma 7 (beispielsweise aus Asbest, Polytetrafluoräthylen oder Polyvinylidenfluorid) und eine Kathode 8 (beispielsweise ein Flußstahlnetz) auf. Die Spannklemme 5 wird danach gelöst und der Streifen 1 nach unten gedrückt, bis er mit seinen Seiten an den Oberflächen der Anode 6 und des Diaphragmas 7 angreift und das Diaphragma 7 unmittelbar an die Kathode 8 andrückt und es in dieser Lage hält.

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Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Andrücken eines plattenartigcn Diaphragmas an die Oberfläche der in einer Diaphragmazelle im Abstand von der Anode angeordneten Kathode, gekennzeichnet durch ein Druckstück (1) aus einem flexiblen Isolatormaterial, dessen Größenabmessungen ein Einbringen desselben in den zwischen der Anode (6) und dem Diaphragma (7) befindlichen Zwischenraum der Diaphragmazelle zulassen und das derart aufgebaut ist, daß es sich von selbst oder durch Außeneinwirkung im Zwischenraum bis zur Anoden- und Diaphragmaoberfläche hin ausdehnt und das Diaphragma (7) unmittelbar an die Kathodenoberfläche andrückt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (1) an einem mittig zu ihm angeordneten Ständer (3) gehaltert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (3) ein Stab oder ein Draht ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (1) ein wendel treppenartig ausgestalteter Streifen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckstück (1) ein zusammenfaltbarer, in der Diaphragmazelle im wesentlichen parallel zum Diaphragma (7) und zur Anode (6) am Ständer (3) gehalterter und gleichzeitig relativ zum Ständer (3) zusammendrückbarer Streifen ist, derart, daß er sich auf Druck soweit seitlich ausdehnt, bis er

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gegen die Anoden- und Diaphracjmaoberf lache drückt.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flexible Isolatormaterial ein fluoriertes organisches Polymer ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

das fluorierte Polymer Polytetrafluoräthylen oder Polyvinylidenfluorid ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder folgende, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer/aus einem filmbildenden Metall oder einer Legierung damit besteht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer (3) aus Titanium besteht.

10. Elektrolytische Zelle mit einer Anode, einer im Abstand von der Anode angeordneten Kathode, einem den Anodenraum vom Kathodenremm trennenden plattenartigen Diaphragma und einer Vorrichtung zum Andrücken des Diaphragmas an die Kathodenoberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein Druckstück/aus einem flexiblen Isolatormaterial aufweist, dessen Größenabmer.sungen ein Einbringen desselben in don. zwischen der Anode (6) und dem Diaphragma (7) befindlichen Zwischenraum der Diaphragmazelle zulassen und das derart aufgebaut ist, daß es sich von selbst oder durch Außeneinwirkung im Zwischenraum bis zur Anoden- und Diaphragmaoberfläche hin ausdehnt und das Diaphragma (7) unmittelbar an die Kathodenoberflache andrückt.

11. Zelle nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 2 bis 9.

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