DE284022C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE' 12/. GRUPPE

in BASEL, Schweiz.

Patentiertem Deutschen Reiche vom 16. August 1913 ab.

Den bei der elektrolytischen Zersetzung wässeriger Lösungen durch Ionenwanderung auftretenden Verlusten begegnet man mit Erfolg dadurch, daß man den Elektrolyten parallel den Stromlinien von einer ztir anderen Elektrode im entgegengesetzten Sinne der Wanderungsrichtung der verlustbringenden Ionen fließen läßt. Auf dieser Erkenntnis beruht z. B. eine Anzahl von Verfahren zur Alkalichloridelektrolyse, bei denen die Lösung von der Anode durch ein Filterdiaphragma hindurch zur Kathode fließt (Hargreaves, Townsend, Billiter u. a. m.). Die Diaphragmenkonstruktion ist dabei meist mit der Kathode derart kombiniert, daß das Diaphragma auf die netzartige Kathode aufgelegt und an dieser festgehalten wird.

Der Mehrzahl dieser Diaphragmenanordnungen ist gemeinsam, daß wesentlich ebene, mögliehst große Flächeneinheiten gebildet werden.

Es ist ferner versucht worden, röhrenförmige

Diaphragmen anzuwenden, so z. B. im britischen Patent 11693 vom Jahre 1910. Bei der in diesem beschriebenen Einrichtung dient ein die Kathode umschließender Gewebeschlauch dazu, den Wasserstoff abzufangen und Niveauschwankungen zu verhindern. Eine Strömung des Elektrolyten zu und von dem Kathodenraum wird ausdrücklich vermieden, und das Kathodenprodukt gelangt allein durch Diffusion und Elektrodiffusion außerhalb des Kathodenraumes. Mit anderen Worten, es handelt sich nicht um ein Filterdiaphragma. Endlich werden in der französischen Patentschrift 447785 Vorrichtungen beschrieben, bei denen der Elektrolyt zum Teil auch durch die röhrenförmigen Gewebeschläuche zu den von diesen umschlossenen Kathoden tritt. Diese Kathoden müssen nach der in der genannten Patentschrift gegebenen Beschreibung unterhalb der Anode angeordnet sein. Die Stromlinien treten also wesentlich nur durch die den Anoden zugekehrten Schlauchhälften ein, während der Elektrolyt selbst von allen Seiten her, offenbar sogar hauptsächlich seitlich und von unten, den Kathoden zufließt.

Wir haben nun gefunden, daß röhrenförmige Filterelektrodenelemente bedeutend größere Vorteile bieten, wenn man dieselben so in Elektrolyseuren anordnet, daß sowohl Elektrolytströmung wie auch Stromlinienfluß auf der Gesamtfilteroberfläche möglichst gleichmäßig verteilt und in annähernd paralleler und zur Filterfläche radialer Richtung verlaufen. Durch entsprechende Verteilung von Elektroden oder Zellen entgegengesetzter Polarität in einem Elektrolyseur läßt sich dies leicht erreichen.

Gegenüber den im wesentlichen ebenen Filterdiaphragmen ergibt sich so als Vorzug, daß die Diaphragmen neben einer bedeutenden Vergrößerung ihrer Oberfläche sehr einfach und betriebssicher aufgespannt werden können. Gegenüber der bekannten Verwendung von durchlässigen Kathodenschläuchen ist man vor allem nicht bloß auf die horizontale Anordnung der Röhrenelemente angewiesen. Man kann also schon infolgedessen eine bestimmte Grundfläche

viel besser ausnutzen. Außerdem ist aber die dem Elektrolytdurchfluß und dem Stromdurchgang zur Verfügung stehende Oberfläche bedeutend größer, so daß das Stromvolumen (Verhältnis von Elektrolytvolumen zur Strommenge) auf ein Minimum beschränkt werden kann. Endlich sind aufrecht eingesetzte Filterelektrodenelemente viel leichter zugänglich, und es können daher, wenn nötig, einzelne Stücke ohne Schwierigkeiten und ohne Abstellen der Elektrolyse ausgehoben bzw. ersetzt werden.

Die Röhrenelemente werden in der erforderlichen Anzahl neben anderen Elektroden oder Zellen in den Elektrolyseur gestellt, wobei diarch ihre Form eine nahezu unbeschränkte Anzahl einfacher und betriebssicherer Anordnungen ermöglicht ist. ' Will man die Elemente bei vorzugsweiser vertikaler Anordnung im Betrieb gefüllt halten, so können beispielsweise Reihen derselben durch ein gemeinsames Querrohr verbunden werden, das einen Überlauf erhält und aus dem der Elektrolyt, eventuell gemeinsam mit dem Elektrodengas, austritt, unter Umständen auch durch Druckverminderung herausgesaugt wird. Umgekehrt könnte man auch den Elektrolyten durch das Querrohr unter Druck zuführen, wobei bei Anwendung hoher Drucke die Röhrenform ein wesentlicher Sicherheitsfaktor ist. Man kann gegebenenfalls das an der Elektrode gebildete Gas gemäß den Patenten 277433 und 283596 benutzen, oder es auch in der Weise verwenden, daß man durch dasselbe bei allseitig geschlossenem Elektrodenraum den Elektrolyten durch ein Steigrohr in die Höhe drücken läßt, wobei das Element im Innern nahezu ganz oder auch nur teilweise von Flüssigkeit frei bleibt, und wiederum die Röhrenform des Elementes ein sicheres Anschmiegen des Filterdiaphragmas an die Elektrode gewährleistet bzw. Formveränderungen entgegentritt. Ist es im allgemeinen vorteilhaft, den Raum im Innern des Rohres leer zu halten, so kann man die unteren Enden der Rohre verbinden und nach außen abführen,

■45 oder man kann mittels Einhängerohren das Rohrinnere kontinuierlich leer saugen. Bei wesentlich horizontaler Anordnung sind ebenfalls beide Möglichkeiten gegeben, entweder mit gefüllten oder mit leeren Röhren zu arbeiten.

In allen Fällen ist eventuell erzeugtes Elektrodengas leicht mitzugewinnen, da es bereits bei seiner Entstehung in Röhren eingeschlossen wird.
Eine Reihe von schematischen Konstruktionbeispielen soll einige Formen und Anwendungs- - möglichkeiten des Röhrenelementes veranschaulichen.

Fig. ι stellt ein Rohrelement mit Gewebediaphragma dar,

Fig. 2 ein solches mit Fadendiaphragma, letzteres mit nach unten zunehmender Dicke.

ι ist ein gelochtes Rohr, 2 das Filterdiaphragma. Das Rohr kann durch ein solches aus Drahtgewebe ersetzt werden oder es kann auf ein großlöcheriges Rohr ein feinmaschigeres Drahtgewebe aufgelegt oder das Rohr mit Draht spiralförmig umwickelt werden.

Fig. 3 zeigt eine Konstruktion, bei der das Filterdiaphragma durch einen Schlauch 2 gebildet wird, der nicht unmittelbar auf der Elektrode aufliegt, aber durch sie zum Rohr ausgespannt wird. Der Schlauch könnte auch durch eine besondere Versteifungsvorrichtung, beispielsweise aus Drahtnetz, zur Röhre ausgezogen werden, innerhalb derer die Elektrode, nötigenfalls von dem Versteifungskörper isoliert, angebracht wird.

Fig. 4 stellt einen Apparat dar mit vertikaler Anwendung der Rohre, wobei diese angefüllt und mit Überlauf versehen arbeiten. Die Rohrelemente sind in einen Kasten 4 eingesetzt, in welchem sich außerdem die anderen Elektroden 3 befinden. In den Kasten wird durch 5 der Elektrolyt eingeführt. Er dringt durch die Filterdiaphragmen ins Innere der Rohre, wird im Rohr 6 gesammelt und fließt durch den Überlauf 7 ab. Eventuell entstehende Elektrodengase entweichen durch die Rohre 8 und 9. Unter Umständen kann natürlich auch der Kasten 4 als die andere Elektrode dienen.

In Fig. 5 befinden sich das oder die Sammelrohre oberhalb des Badspiegels. Der wiederum durch einen Stutzen 5 zufließende Elektrolyt würde entweder aus 6 abgesaugt oder unter eventuellem Leerhalten der Rohrelemente durch Einhängerohre 11 entfernt. Im letzteren Falle wird durch das Rohr 10 ein gewisser Unterdruck erhalten, durch den die Flüssigkeit in das Gefäß 12 gehoben wird, von wo aus sie durch ein Fallrohr 13 abfließt.

Fig. 6 zeigt eine Anwendung der Rohrelemente, bei welcher der Elektrolyt mit Hilfe des Elektrodengases gemäß Patent 277433 aus den Elementen kontinuierlich entfernt wird.

Fig. 7 stellt einen Apparat mit leeren vertikalen Rohrelementen,

Fig. 8 einen Typ mit horizontalen gefüllten Rohrelementen dar, aus denen der Elektrolyt durch Steigrohr 11 entweder unter Benutzung des Elektrodengases oder durch Unterdrucksetzen der Flüssigkeit im Gefäße 4 in die Auffangrinnen I2^a gefördert oder auch, wie in Fig. 5, durch Erzeugung eine Unterdruckes mittels des Rohres 10 durch das Gefäß 12 in ein Fallrohr 13 abgeführt wird.

Die Zahl der Konstruktionsbeispiele könnte sowohl für die vertikale wie für die horizontale Anordnung der Rohrelemente noch beliebig vergrößert werden. Immer können nötigenfalls reichlich große Schlammräume angebracht werden, die leicht zu entleeren sind, so daß ein Verschlammen der Filter unschwer vermieden wird.

Die Anordnung kann leicht so getroffen werden, daß die einzelnen Elemente oder Elementgruppen im Bedarfsfalle rasch auszuwechseln sind, auch ist natürlich ein Heizen oder Kühlen der Elektroryte ohne weiteres möglich.

Der Elektrolyt kann selbstverständlich auch im umgekehrten Sinne strömen, als in den Beispielen angegeben ist. Ebenso können beide Elektroden als Röhrenelemente ausgeführt werden, was z. B. dann vorteilhaft ist, wenn der Fluß des Elektrolyten auf beide Elektroden zugeführt werden soll.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Verfahren zur Elektrolyse von Flüssigkeiten, insbesondere von Alkalichloridlösungen, unter Benutzung röhrenförmiger Filterclektrodenelemente, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Stromlinien wie auch Elektrolyt flüssigkeit in zueinander annähernd paralleler und auf der gesamten Filterfläche zu dieser möglichst senkrechter, d. h. radialer Richtung in die Rohrelemente ein- oder aus ihnen austreten.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.