DE567729C - Verfahren und Vorrichtung zur Elektrolyse von Alkalichloridloesungen unter Anwendungeiner Quecksilberkathode - Google Patents

Description

Bei den bisher bekanntgewordenen Quecksilberverfahren zur Erzeugung von Chlor und Alkali aus Alkalichloriden mittels horizontaler Quecksilberkathode und darüber befindlichen Anoden wird <o vorgegangen, daß das als Kathode dienende Quecksilber nach seiner Beladung mit Alkalimetall in der elektrolytischen Zelle als Amalgam in eine Amalgamzersetzungszene fließt, wo es mittels Wassers unter Mit-ο wirkung eines Katalysators oder durch anodische Polarisation in Lauge. Wasserstoff und Quecksilber zerlegt wird, und daß letzteres der elektrolytischen Zelle wieder zugeführt wird usf.
Das amalgambeladene Quecksilber tritt hierbei, auf verschiedene Weise bewegt, unter einer in dasselbe tauchenden Scheidewand oder durch ein als OuecksilberverschluLJ dienendes U-Rohr aus dem Elektrolyseur in den direkt mit diesem verbundenen oder gesondert angeordneten Amalgamzersetzer.

Der Nachteil dieser Anordnung besteht nun darin, daß feste Teilchen, die sich im Elektrolyseur auf der Oberfläche des Quecksilbers ablagern — was besonders bei Verwendung von Kohleanoden der Fall ist —, auf diese Weise nicht aus dem Elektrolyseur entfernt werden können. Solche Teilchen schwimmen, da spezifisch leichter, auf dem Quecksilber und sammeln sich mit der Zeit mehr und mehr im Elektrolyseur an, wo sie neben allerhand anderen Störungen eine Zersetzung des Amalgams bereits im Elektrolyseur bewirken, so daß sich dem Chlor allmählich gefährliche Mengen von Wasserstoff beimischen.

Bei keinem der bisher bekanntgewordenen Verfahren ist es möglich, diese Verunreinigungen gleichzeitig mit dem fließenden Quecksilber aus dem Elektrolyseur zu entfernen.

Dieses wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Quecksilber so durch den Elektrolyseur geführt wird, daß seine Oberflächenschichten einen bevorzugten Bewegungsantrieb erhalten derart, daß die auf ihnen schwimmenden spezifisch leichteren Teilchen von der Eintrittszur Austrittsstelle des Quecksilbers gestoßen und hier mitsamt dem Quecksilber über einen Damm aus dem Elektrolyseur herausgeworfen werden.

Zur Ausführung des Verfahrens wird mit Vorteil ein Elektrolyseur benutzt, dessen Boden treppenförmig ausgestaltet und bei dem am Ende jeder Stufe ein Überfallwehr angebracht ist. über dessen Oberkante das stoßweise eingeführte Quecksilber himvegstürzt, wobei die auf ihm schwimmenden Teilchen von Stufe zu Stute abwärts geführt werden. Über das letzte Wehr fallen sie mitsamt dem Quecksilber in einen außerhalb des Elektrolyseurs befindlichen tiefer gelegenen Raum und können hier in einfacher Weise abgeschöpft oder in anderer Weise entfernt werden.

Auf der Zeichnung ist eine Vorrichtung dieser

Art als Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung in senkrechtem Schnitt angeführt. α. ist der Elektrolyseur, b der Amalgamzersetzer. Das Quecksilber tritt bei c links ein und bewegt sich unter der Scheidewand hinweg über den Boden von α nach rechts, sich hier unter der Wirkung des Stromes mit Alkalimetall beladend. Es stürzt dabei nacheinander über die aus je einer dem ganzen Querschnitt ίο des Elektrolyseurs entsprechenden Leiste o. dgl. gebildeten Überfallwehre d der einzelnen Stufen und schließlich über das letzte Wehr nach e, gelangt dann durch /"in den Amalgamzersetzer δ und schließlich nach g, von wo es, vom Alkalimetall befreit, " wieder nach c befördert wird Jedes Überfallwehr d bewirkt, daß — wenn von c frisches Quecksilber eintritt und sich dadurch sein Niveau hebt — ein entsprechendes Quantum Quecksilber samt den auf ihm schwimmenden festen und amalgamzersetzenden Teilchen auf die nächste Stufe geschoben werden, von wo sie, da diese tiefer liegt, nicht wieder zurückgelangen können. Dies geht von Stufe zu Stufe weiter, bis alles über as das letzte Wehr aus dem Elektrolyseur nach e hinausbefördert wird.

e ist eine in der Zeichnungsebene nach vorn geneigte Rinne, von deren tiefstem Punkte das Rohr f nach δ führt. In dieser sammeln sich über die" Überfallwehre d mitgenommene Verunreinigungen und können von // aus entfernt werden; denn der Deckel des Elektrolyseurs ist nur bis zu dem am tiefsten gelegenen Überfallwehr d geführt, und die sich hier anschließende Seitenwand reicht nicht ganz bis zum Wehr herab, so daß die Rinne e von h aus zugänglich ist. Die aus dem Elektrolyseur nach c beförderten festen Bestandteile können, soweit sie nicht vollständig entfernt sind, ihre amalgamzersetzende Wirkung nur auf der kleinen in e befindlichen Ouecksilberfläche zur Entfaltung bringen, wobei der dabei entstehende Wasserstoff außerhalb des Elektrolyseurs nach h frei entweichen und sich nicht dem Chlor, welches durch i abgeht, beigesellen kann. Im übrigen kann man dadurch, daß man in e eine Schicht spezifisch schwereren Öls gibt, eine Trennung der meist leichten festen Bestandteile vom Amalgam herbeiführen und so ihre katalytische Wirkung auf die Amalgamzersetzung unterbinden.

Der Elektrolyseur α und der Raum über e sind bis k, I mit der Alkalichloridlösung gefüllt, die beständig durch den Elektrolyseur fließt. Mit 0 sind die Kohleanoden bezeichnet. Durch eine stoßweise Einführung des Quecksilbers bei c wird die reinigende Wirkung diT Überfallwehre verstärkt. j

λ'οη einem treppenförmigen Fließen des Quecksilbers ist schon im Patent 126 317 Gebrauch gemacht. AbeF hier wird ein ganz anderer Zweck ; verfolgt, nämlich die Erzeugung einer vertikalen Quecksilberelektrode, ein Verfahren, bei dem die Kohleanoden nicht über der Quecksilberkathode angeordnet werden können und deshalb keine amalgamzersetzenden Verunreinigungen auf ihre. Oberfläche gelangen.

Ein Überfallwehr wird bei dem aus der Patentschrift 104900 bekannten Verfahren angewendet. Ein einziges, am Ende des Kathodenraumes angeordnetes Wehr genügt aber nicht, um die gemäß vorliegender Erfindung erreichte an-I nähernd vollständige Entfernung amalgamzer-ί setzender Verunreinigungen der Ouecksilber-I oberfläche zu bewirken. Zudem werden hier die Teilchen, die über das Wehr geschoben werden, in einen Raum befördert, der sich innerhalb und nicht außerhalb des Elektrolyseurs befindet. Sie sammeln sich hier im Laufe der Zeit an, verstopfen das U-Rohr, aus dem das Quecksilber abfließen soll, und können nicht ohne Demontierung der Zelle entfernt werden. Der unter ihrem Einfluß aus dem Amalgam entwickelte Wasserstoff gesellt sich dem aus dem Elektrolyseur entweichenden Chlor bei und bildet mit diesem das gefährliche Chlorknallgas.

Gegen die Strömungsrichtung des Quecksilbers gestellte Querwände werden auch in der Patentschrift 286 on beschrieben. Ihre Wirkung ist aber nicht die eines Wehres mit einem Absturz des Quecksilbers wie bei der vorliegenden Erfindung, weil hinter der Quer-, wand der Boden nicht tiefer liegt als vor derselben. Solche Querwände können wohl Konzentrationsunterschiede des Alkalimetalls in den verschiedenen Schichten des Quecksilbers ausgleichen, indem sie eine Rührung bewirken, weil das Alkalimetall im Quecksilber löslich ist; niemals können sie aber auf dem Queck- too silber schwimmende, also sich nicht in ihm lösende Bestandteile von der Oberfläche in die unteren Teile des Quecksilbers bringen und daher auch nicht unter einer Scheidewand oder durch ein U-Rohr aus dem Elektrolyseur entfernen. Versuche haben gezeigt, daß auch nicht einmal eine Beförderung schwimmender Bestandteile in Richtung der Ouecksilberbewegung durch solche Rippen bewirkt wird, weil die Stauung eine Rückbeförderung derselben mit sich bringt. Eine solche Rückbeförderung wird nur dann vermieden, wenn hinter einer solchen Rippe durch die Treppenanordnung, wie sie die vorliegende Erfindung vorsieht, eine Xiveauerniedrigung erfolgt.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Elektrolyse von Alkalichloridlösungen unter Anwendung i-iner Quecksilberkathode, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschichten dos Quecksilbers einschließlich der auf denselben

   schwimmenden Verunreinigungen in einem zwischen Elektrolysenzelle und Zersetzungsgefäß angeordneten, sich unmittelbar an die Elektrolysenzelle anschließenden Behälter so gefördert werden, daß keine elektrisch leitende Verbindung mehr zwischen dem ausgestoßenen Quecksilber und den aufschwimmenden Verunreinigungen mit dem im Elektrolvseur verbleibenden Quecksilber besteht, wobei vorzugsweise den Oberflächcnschichten des Quecksilbers in an sich bekannter Weise ein stoßweiser Bewegungsantrieb gegeben wird.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens gemäß Anspruch i, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender !Merkmale:

   :i) Treppenförmige Ausgestaltung der Hoden fläche des Elektrolyseurs,

   b) Anordnung von Überfallwehren (if) an den einzelnen Treppenstufen des Bodens,

   c) ein sich an den Elektrolvseur anschließender Sammelraum, welcher durch das letzte Überfallwehr (J) und die darüber befindliche Außenwand des Elektrolyseurs von diesem so getrennt wird, daß die ihn mit dem Elektrolvseur verbindende Öffnung sowohl der Ouecksilberoberschicht als auch den auf ihr schwimmenden Verunreinigungen freien Durchgang gestattet, welcher dagegen im Sammelraum bei Zersetzung von Alkaliamalgam entstandenen Wasserstoff nicht in den Elektrolvseur gelangen läßt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   OFDRiTKT IX ΙΊΚΠ