DE3444250A1

DE3444250A1 - CORROSION-SAFE CONTACT FOR SALT ACID ELECTROLYSIS

Info

Publication number: DE3444250A1
Application number: DE19843444250
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Chem. Dr. 5060 Bergisch Gladbach Klotz
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1984-12-05
Filing date: 1984-12-05
Publication date: 1986-06-05
Also published as: EP0185938B1; DE3563074D1; EP0185938A1; JPS61136690A

Description

BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, BayerwerkBAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk

Konzernverwaltung RP - h n«2 1984Corporate administration RP - h n «2 1984

Patentabteilung St/ABc * ' ™ Patent department St / ABc * ' ™

Korrosionssicherer Kontakt für die SalzsäureelektrolyseCorrosion-proof contact for hydrochloric acid electrolysis

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromzuführungskontakt für Salzsäureelektrolysezellen, bestehend aus einer metallischen Stromzuführung, die mit einem Bolzen aus Elektrographit verschraubt wird.The present invention relates to a power supply contact for hydrochloric acid electrolysis cells, consisting of a metallic power supply that is screwed to an electrographite bolt.

In Fig. 1 ist schematisch eine monopolare Zelle dargestellt, in der beispielsweise Salzsäure in die Komponenten Cl₂ und H- zerlegt werden kann. In der industriellen Technik sind zwar überwiegend bipolare Anordnungen gebräuchlich, jedoch besteht zwischen bipolaren und monopolaren Systemen bezüglich der vorliegenden Erfindung kein grundsätzlicher Unterschied. Die Graphitelektroden (1), (2) sind mit den Graphitbolzen (3), (4) über ein Schraubgewinde verbunden. Der Übergang zur Stromzuführung (Flexbänder) erfolgt über die Schraubkappen (6) aus Kupfer.In Fig. 1, a monopolar cell is shown schematically in which, for example, hydrochloric acid can be broken down _{into the components Cl 2 and H-.} In industrial technology, bipolar arrangements are predominantly used, but there is no fundamental difference between bipolar and monopolar systems with regard to the present invention. The graphite electrodes (1), (2) are connected to the graphite bolts (3), (4) via a screw thread. The transition to the power supply (flex strips) is made via the screw caps (6) made of copper.

Überwurfflansch (7) und Dichtung (8) verhindern den Austritt des Elektrolyten (9) aus dem Zellengehäuse (10). Die entstehenden Gasblasen (13) und der Elektrolyt (9) werden gemeinsam oben (11) abgeführt, während frischer Elektrolyt über eine unten befindliche Öffnung (12) zugeführt wird. Anodenraum und Kathodenraum sind durch ein Diaphragma (16) getrennt.Coupling flange (7) and seal (8) prevent leakage of the electrolyte (9) from the cell housing (10). The resulting gas bubbles (13) and the electrolyte (9) are discharged together at the top (11), while fresh electrolyte is supplied via an opening (12) located below will. The anode compartment and cathode compartment are separated by a diaphragm (16).

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Die Problematik einer solchen Anordnung besteht darin, daß die ungleichen Werkstoffe Graphit und Kupfer am Übergang einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Es hat auch nicht an Versuchen gefehlt, an Stelle der Kupferkappe eine Kupferschelle zu verwenden. Der relativ hohe elektrische Widerstand erfährt aber in der Praxis eine zeitliche Zunahme infolge von Korrosionserscheinungen am Übergang. Die Folgen der Widerstandserhöhung infolge Korrosion sind erheblich.The problem with such an arrangement is that the dissimilar materials graphite and copper on Junction have a high electrical resistance. There has also been no lack of attempts in place of the Copper cap to use a copper clamp. The relatively high electrical resistance is experienced in the Practice an increase over time as a result of corrosion phenomena at the transition. The consequences of the increase in resistance as a result of corrosion are considerable.

In technischen Zellen sind auf jeder Elektrodenseite zahlreiche Kontakte der in Fig. 1 beschriebenen Art parallel geschaltet. Im Idealfall soll der Stromdurchgang durch jeden Kontakt mit gleichem Spannungsabfall erfolgen. In der Praxis jedoch korrodieren die Kontakte untereinander ungleichmäßig. Beim Ausfall eines Kontaktes verteilt sich der Strom auf die übrigen Kontakte und die auftretende Temperaturerhöhung fördert wiederum die Korrosion. Die Kontakte müssen dann unter erheblichem Arbeitsaufwand erneuert werden, was darüber hinaus zu einem Produktionsausfall führt.In technical cells there are electrodes on each side numerous contacts of the type described in Fig. 1 connected in parallel. Ideally, the electrical continuity should be occur through every contact with the same voltage drop. In practice, however, the contacts corrode unevenly among each other. If a contact fails the current is distributed to the other contacts and the temperature increase that occurs in turn promotes the Corrosion. The contacts must then be renewed with a considerable amount of work, which in addition to a Production loss leads.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, einen Kontakt für die Salzsäureelektrolyse zur Verfügung zu stellen, der nicht die eingangs beschriebenen Nachteile aufweist.The object of the present invention is therefore to provide a contact for hydrochloric acid electrolysis to ask, which does not have the disadvantages described above.

überraschenderweise wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst wird, daß man die Kontaktstelle in bisher nicht bekannter Weise hermetisch abdichtet und somit gegen Umgebungseinflüsse schützt.Surprisingly, it has now been found that this task is achieved in that the contact point is hermetically sealed in a previously unknown manner and thus protects against environmental influences.

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Der Erfolg dieser Maßnahme ist um so überraschender, als die Graphitbolzen nach dem Stand der Technik, die mit Kunstharz imprägniert sind, als absolut gas- und flüssigkeitsdicht gelten.The success of this measure is all the more surprising as the graphite bolts according to the prior art, the impregnated with synthetic resin are considered to be absolutely gas- and liquid-tight.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Stromzuführungskontakt für Salzsäureelektrolysezellen, bestehend aus einer metallischen Stromzuführung, die mit einem Bolzen aus Elektrographit verschraubt wird, welcher hermetisch gegen die Umgebung abgedichtet ist.The subject of the present invention is thus a power supply contact for hydrochloric acid electrolysis cells, consisting from a metallic power supply, which is screwed to a bolt made of electrographite, which is hermetically sealed against the environment.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß die Abdichtung durch eine Inertgas-Beaufschlagung des Stromzuführungskontaktes geschieht.A preferred embodiment is that the sealing is done by applying inert gas to the power supply contact.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Das Inertgas (14) kann dabei über ein Schlauchsystem zugeführt werden. Als Inertgas kommt vorzugsweise Stickstoff in Frage. Da das Inertgas praktisch nicht strömt, erfüllt aber auch bereits reine Luft die gestellten Anforderungen. Sofern die Montage, d.h. das Zusammenschrauben von Kupferkappe und Graphitbolzen in reiner Luftatmosphäre erfolgen kann, kann schon eine einmalige Inertgasfüllung ausreichend sein. In gleicher Weise kann das Inertgas an allen Undichtigkeiten, im wesentlichen ist die Kontaktstelle betroffen, austreten und das Einströmen einer korrosiven Atmosphäre verhindern. Um die Inertgasmenge niedrig zu halten, wird vorteilhaft die Kontaktstelle (3-6) noch mit einer Abdeckmasse und/oder einem elastischen Ring (15) umgeben.In Fig. 2, the device according to the invention is shown. The inert gas (14) can use a hose system are fed. A preferred inert gas is nitrogen. Because the inert gas is practically not flows, but also clean air already fulfills the requirements. If the assembly, i.e. the screwing together from copper cap and graphite bolt in a pure air atmosphere can be a one-off Inert gas filling must be sufficient. In the same way, the inert gas at all leaks, essentially is the contact point affected, escape and prevent the influx of a corrosive atmosphere. To the To keep the amount of inert gas low, the contact point (3-6) is also advantageously covered with a covering compound and / or surrounded by an elastic ring (15).

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Gegenstand dieser Erfindung ist somit auch ein Stromzuführungskontakt, bei dem die Abdichtung durch eine Abdeckmasse und/oder einen elastischen Ring erfolgt.The subject matter of this invention is therefore also a power supply contact in which the seal is provided by a covering compound and / or an elastic ring takes place.

Um einen hohen Spannungsabfall zu vermeiden, wird die beiderseitige Verschraubung mit einem Drehmoment von 5 bis 18 kpm, vorzugsweise mit 12 bis 14 kpm ausgeführt. Erst durch die erfindungsgemaße Inertgasfüllung sind auch kontaktverbessernde, an sich bekannte Maßnahmen dauerbeständig. Unter diesen wurden Beschichtungen der Graphitringfläche mit Pb oder In mit Erfolg erprobt. Der Einsatz dieser Metalle zeigt besonders deutlich die Vorteile der Erfindung. Einerseits senken sie deutlich den Spannungsabfall, andererseits sperren sie total den Strom bei geringstem Säuredurchtritt.In order to avoid a high voltage drop, the screw connection on both sides is tightened with a torque of 5 to 18 kpm, preferably 12 to 14 kpm. It is only through the inert gas filling according to the invention that measures which improve contact are known per se permanent. Among these, coatings of the graphite ring surface with Pb or In have been tried with success. The use of these metals shows the advantages of the invention particularly clearly. On the one hand, they reduce significantly the voltage drop, on the other hand they totally block the Electricity with the lowest acid penetration.

Im folgenden wird die Erfindung beispielhaft erläutert, ohne das hierzu eine Einschränkung zu sehen ist.In the following the invention is explained by way of example, without this being seen as a restriction.

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3U42503U4250

example

An einem Salzsäureelektrolyseur mit jeweils 10 Kontakten auf Anoden- und Kathodenseite in herkömmlicher Ausführung nach Fig. 1 wurden folgende Spannungsabfälle nach 1 Monat seit Inbetriebnahme gemessen:On a hydrochloric acid electrolyser with 10 contacts each on the anode and cathode side in conventional design According to Fig. 1, the following voltage drops were measured after 1 month from commissioning:

Tabelle 1Table 1 AnodenseAnodense Kontakt-Nr.Contact no. 126126 11 5656 22 183183 33 511511 44th 2929 55 122122 66th 3737 77th 9494 88th 392392 99 6868 1010

Anodenseite /mv7 Kathodenseite /mV 7Anode side / mv7 cathode side / mV 7

2222nd

2727

8282

146 147146 147

104104

2929

4747

8080

Die hohe Verlustleistung, als Wärme abgegeben, hatte beispielsweise beim Kontakt 9 zu einem Totalausfall dieses Kontaktes und zu einer überlastung der übrigen geführt. Diese Kontakte wurden gegen die erfindungsgemäßen gemäß Fig. 2 ausgetauscht. Dabei wurde ein dauernder Druck von 0,3 bar Stickstoff aufrechterhalten, über eine Meßdauer von länger als 1 Jahr zeigten alle Kontakte innerhalb geringer Abweichung einen jeweils vergleichbaren und praktisch zeitlich konstanten Spannungsabfall. Es gab nur Unterschiede, die durch verschiedene Kontaktverbesserungen verursacht wurden.The high power dissipation, given off as heat, had, for example at contact 9 led to a total failure of this contact and an overload of the others. These contacts were exchanged for those according to the invention according to FIG. 2. There was a constant pressure of 0.3 bar nitrogen maintained over a measurement period of more than 1 year, all contacts showed a comparable and within a slight deviation practically constant voltage drop over time. There were only differences due to different contact improvements caused.

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Table 2

Kontakt Auszugsmoment Spannungsabfall, Ab-Contact pull-out torque voltage drop,

/mkg? weichungen von Kontakt zu Kontakt /mv7/ mkg? deviations from contact to contact / mv7

a) Kupfer-Graphita) copper graphite 55 8080 + 10+ 10 b) Kupfer-Graphitb) copper graphite 1313th 6060 + 6+ 6 c) Kupfer-Pb/Graphitc) copper-Pb / graphite 1313th 3030th + 4+ 4 d) Kupfer-In/Graphitd) copper-in / graphite 1313th 4040 + 8+ 8

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Claims

Λ Λ Λ Claims

1. Power supply contact for hydrochloric acid electrolysis cells, consisting of a metallic power supply connected to a bolt made of electrographite is screwed, characterized in that the power supply contact is hermetically sealed against the environment is sealed.

2. Power supply contact according to claim 1, characterized in that that the seal by an inert gas of the power supply contact happens.

3. Power supply contact according to one or more of claims 1 or 2, characterized in that that the seal is carried out by a covering compound and / or an elastic ring.

4. Power supply contact according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that that the screwing of the bolt with the electrographite with a torque of 5 to 18, preferably 12 to 14 kmp.

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