DE87676C

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KAISERLICHES Jk IMPERIAL Jk

PATENTAMT. WPATENT OFFICE. W.

Der den Gegenstand vorliegender Erfindung bildende elektrolytische Zersetzungsapparat bezweckt die Beseitigung der Diffusionserscheinung bezw. der mit dieser verknüpften Uebelstä'nde dadurch, dafs der Elektrolyt zwischen den horizontal über einander gelagerten und durch ein Diaphragma von einander getrennten Elektroden derartig zugeführt wird, dafs seine Strömung der Diffusionsrichtung der gebildeten Zersetzungsproducte entgegengerichtet ist, und die entstehenden Zersetzungsproducte durch Röhren in dem Mafse ihrer Entstehung aus der Zelle abgeleitet werden, während gleichzeitig durch ein über der ganzen Länge des Diaphragmas angeordnetes und in der unteren Elektrodenkammer mündendes horizontales Rohr dafür Sorge getragen wird, dafs etwa durch das Diaphragma nach oben hindurchdiffundirter Elektrolyt in rationeller Weise wieder in die untere Elektrodenkammer zurückgeleitet wird. Der Elektrolyt sowie die flüssigen Zersetzungsproducte bilden horizontal über einander lagernde Flüssigkeitsschichten, und der Elektrolytzuflufs kann mit Leichtigkeit so regulirt werden, dafs er an allen Punkten gleich und der Diffusion entgegengerichtet ist. Durch eine derartige Combination wird erreicht, dafs der Wirkungsgrad des neuen Apparates dem theoretischen Wirkungsgrade ziemlich nahe kommt.The electrolytic decomposition apparatus which is the subject of the present invention aims the elimination of the diffusion phenomenon respectively. the evils connected with this in that the electrolyte between the horizontally stacked and through a diaphragm is fed to separate electrodes in such a way that its The flow is opposite to the diffusion direction of the decomposition products formed, and the resulting products of decomposition through tubes in the measure of their origin of the cell, while at the same time by one over the entire length of the Horizontal diaphragm arranged and opening into the lower electrode chamber Tube, care is taken to ensure that it diffuses upwards through the diaphragm, for example Electrolyte fed back into the lower electrode chamber in a rational manner will. The electrolyte as well as the liquid decomposition products form horizontally over layers of liquid lying on top of one another, and the electrolyte inflow can be so with ease be regulated so that it is the same at all points and opposed to diffusion. By Such a combination is achieved that the efficiency of the new apparatus corresponds to theoretical efficiencies is pretty close.

In beiliegender Zeichnung ist:In the accompanying drawing is:

Fig. ι ein vertical geführter Längsschnitt durch einen elektrolytischen Apparat der neuen Art, welcher zur Herstellung von Aetznatron, Chlor und Wasserstoff dienen soll,Fig. Ι a vertical longitudinal section through an electrolytic apparatus of the new Type, which is to be used for the production of caustic soda, chlorine and hydrogen,

Fig. 2 ein Querschnitt mit perspectivisch gezeichneter Seitenansicht,2 shows a cross section with a side view drawn in perspective,

Fig. 2 a ein vergröfserter Querschnitt durch den Apparat,2a shows an enlarged cross-section through the apparatus,

Fig. 3 ein Verticalschnitt durch eine cylindrisch gestaltete Ausführungsform des Apparates;3 shows a vertical section through a cylindrical embodiment of the apparatus;

Fig. 3 a zeigt den mittleren Theil der Fig. 3 in vergröfsertem Mafsstabe;Fig. 3a shows the central part of Fig. 3 on an enlarged scale;

Fig. 4 ist ein Horizontalschnitt in Richtung der Linie 3-4 der Fig. 3;Figure 4 is a horizontal section taken in the direction of line 3-4 of Figure 3;

Fig. 5 zeigt perspectivisch die fächerförmige Grundplatte;Fig. 5 shows in perspective the fan-shaped base plate;

Fig. 6 bis 8 sind Einzeldarstellungen der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform ; Figures 6 to 8 are detailed views of the embodiment shown in Figures 3 and 4;

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des Apparates.Fig. 9 shows a further embodiment of the apparatus.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte rechtwinklige elektrolytische Zersetzungsapparat ist aus Glas oder anderem nicht leitenden Material gefertigt und besteht aus einem oberen Theil U und einem unteren Theil L, in denen beiden die zu zersetzende Salzlösung sich befindet..The rectangular electrolytic decomposition apparatus shown in Figs. 1 and 2 is made of glass or other non-conductive material and consists of an upper part U and a lower part L, in both of which the salt solution to be decomposed is located.

Die Abtheilungen U und L sind durch ein Diaphragma Z) von einander getrennt, welches schwach geneigt ist; in Fig. 2 ist das Diaphragma von beiden Seiten her schwach geneigt, so dafs es die Gestalt eines umgekehrten Daches besitzt.The compartments U and L are separated from one another by a diaphragm Z) which is slightly inclined; in Fig. 2 the diaphragm is slightly inclined on both sides so that it has the shape of an inverted roof.

In jeder Abtheilung U und L befindet sich eine der Elektroden, und zwar die Anode in dem Theile U, die Kathode in dem Theile L. Als Anodenmaterial empfiehlt sich am besten Platin, welches jedoch auch durch die bedeutendIn each section U and L there is one of the electrodes, namely the anode in part U and the cathode in part L. Platinum is best recommended as anode material, but this is also due to the considerable amount

weniger kostspielige Gaskohle oder andere mineralische Leiter ersetzt sein kann. Die Anode nach Fig. i, 2, 3 und 4 besteht aus Gaskohlen stücken G, welche auf einem mit der Zuleitung in Verbindung stehenden Platindrahtgeflecht W aufruhen.less expensive gas coal or other mineral conductors can be replaced. The anode according to FIGS. I, 2, 3 and 4 consists of gas carbon pieces G, which rest on a platinum wire mesh W connected to the supply line.

Die Kathode besteht aus Eisen und besitzt vortheilhaft eine solche Gestaltung, dafs sie den Boden der Abtheilung L bildet. Die innere Fläche der Kathode ist geneigt und besitzt Erhöhungen, so dafs die entwickelten Gase leicht entweichen und nicht depolarisirend auf die Kathode wirken können.The cathode consists of iron and is advantageously designed in such a way that it forms the bottom of compartment L. The inner surface of the cathode is inclined and raised, so that the gases evolved can easily escape and not act in a depolarizing manner on the cathode.

Die Seitenwandungen u der Abtheilung U, welche in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform kleiner als die Abtheilung L ist, ragen in letztere hinein.The side walls u of the division U, which in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is smaller than the division L , protrude into the latter.

Die Seitenwandungen / der Abtheilung L tragen einen Deckel c, welcher die Abtheilung dicht gegen die Wandungen / und u abschliefst. Die Wandungen / und u, sowie der Deckel c bilden eine Kammer H. Die äufseren Kanten des Diaphragmas D sind überall mit den unteren Kanten der Wandungen u wasser- und luftdicht verbunden.The side walls / of the division L carry a cover c, which closes the division tightly against the walls / and u. The walls / and u, as well as the cover c form a chamber H. The outer edges of the diaphragm D are connected to the lower edges of the walls u in a watertight and airtight manner.

Die elektrische Zelle wird mit einer starken Salzlösung gefüllt, so dafs die Oberfläche letzterer etwa 3 cm. über der Anode steht. Wird nun der elektrische Strom eingelassen, so geht die elektrolytische Zersetzung in bekannter Weise vor sich. An der Anode G scheidet sich Chlor ab und steigt in den oberen Theil der Abtheilung U, während ein geringer Theil Chlor in dem Elektrolyten in Lösung zurückbehalten wird. An der Kathode in der Abtheilung L bildet sich unterhalb des Diaphragmas D bei gleichzeitigem Freiwerden von Wasserstoff Aetznatron. Das Diaphragma D hindert den Wasserstoff, in dem Elektrolyten empor'zu steigen und in die Chlorabscheidungszelle zu gelangen. Dank der schiefen Richtung des Diaphragmas D wird nämlich der frei werdende Wasserstoff in die Kammer H geleitet, von wo er durch eine passende Leitung h zu einem Gasometer oder dergl. geführt wird. Der Wasserstoff wird in h unter einer solchen Spannung gehalten, dafs die Flüssigkeit aus der Kammer H nicht ebenfalls durch die Röhre h abfliefsen kann.The electric cell is filled with a strong salt solution so that the surface of the latter is about 3 cm. above the anode. If the electric current is let in, the electrolytic decomposition takes place in a known manner. Chlorine separates out at the anode G and rises into the upper part of compartment U, while a small part of chlorine is retained in solution in the electrolyte. At the cathode in section L below the diaphragm D, caustic soda is formed while hydrogen is released at the same time. The diaphragm D prevents the hydrogen from rising up in the electrolyte and entering the chlorine separation cell. Thanks to the oblique direction of the diaphragm D , the released hydrogen is led into the chamber H , from where it is led through a suitable line h to a gasometer or the like. The hydrogen is kept under such a tension in h that the liquid from the chamber H cannot likewise flow out through the tube h .

Die Anordnung des Diaphragmas D zwischen den Abtheilungen U und L hat einen doppelten Zweck, nämlich erstens zu verhindern, dafs sich der Wasserstoff mit dem Chlor in dem oberen Theile des Apparates vermischt und mit ihm das bekannte explosive Gemisch bildet, und zweitens zu verhindern, dafs die aufschäumenden Wasserstoff blasen das Aetznatron in die Chlorabtheilung reifsen.The arrangement of the diaphragm D between compartments U and L has a twofold purpose, namely, firstly, to prevent the hydrogen from mixing with the chlorine in the upper part of the apparatus and forming with it the familiar explosive mixture, and secondly, to prevent this from happening the foaming hydrogen blows the caustic soda into the chlorine compartment.

Da die Aetznatronlösung in der Abtheilung L allmählich stärker wird, so diffundirt sie langsam durch das Diaphragma D und würde schliefslich, wenn diese Aufspeicherung nicht unterbrochen würde, mit dem an der Anode gebildeten Chlor zusammentreffen. Ist der Apparat eine Zeit lang in Thätigkeit, so werden mehrere horizontale Schichten von verschiedener Zusammensetzung und Dichte gebildet sein. In dem oberen Theile der Abtheilung U sammelt sich in dem Räume CL freies Chlor, welches von hier durch die Röhre el abgeleitet werden kann. Der Elektrolyt in der Abtheilung U scheidet sich in drei horizontale Schichten; die oberste Schicht Z¹ liegt gerade oberhalb der Anode und ist mit Chlor gesättigt; diese Schicht 2Γ¹ soll im Weiteren kurz Chlorzone genannt werden.Since the caustic soda solution gradually becomes stronger in compartment L , it diffuses slowly through the diaphragm D and would eventually, if this accumulation were not interrupted, meet with the chlorine formed at the anode. If the apparatus is in operation for a time, several horizontal layers of different composition and density will be formed. In the upper part of compartment U , free chlorine collects in space CL , which can be discharged from here through tube el. The electrolyte in compartment U is divided into three horizontal layers; the top layer Z ¹ lies just above the anode and is saturated with chlorine; this layer 2Γ ¹ text shortly chlorine zone are referred to below.

Chlorgas wird äufserst schwierig von Salzwasser absorbirt, besonders wenn diese Lösung warm ist. Die Erfahrung hat gelehrt, dafs das Chlor der Zone Z^Y nicht das Bestreben hat, nach unten durch den Elektrolyten zu diffundiren, und zwar nicht einmal dann, wenn der Procefs Tage lang ohne Unterbrechung betrieben wird; es ist daher nicht nothwendig, irgend welche Vorkehrungen zu treffen, welche das' Niedersteigen des Chlorgases verhindern sollten. Wenn nur das Aufwärtssteigen des Aetznatrons verhindert wird, so ist der Zweck, die Jonen von einander zu halten, vollständig erreicht.Chlorine gas is extremely difficult to absorb in salt water, especially when this solution is warm. Experience has shown, that the chlorine of the Z ^Y zone does not have the tendency to diffundiren downwardly through the electrolyte, namely, when the Procefs days is not operated without interruption once; it is therefore not necessary to take any precautions to prevent the chlorine gas from rising. If only the ascension of the Satrons is prevented, the purpose of keeping the Ions apart is fully achieved.

Unterhalb der Anode befindet sich die Schicht Z², welche aus einer gewöhnlichen Salzlösung besteht, in welcher weder Chlor noch Aetznatron enthalten ist; diese Schicht soll mit dem Namen Chloridzone oder Elektrolytzone belegt werden.Below the anode is the layer Z ² , which consists of an ordinary salt solution in which neither chlorine nor caustic soda is contained; this layer should be given the name chloride zone or electrolyte zone.

Unterhalb der Zone Z² befindet sich die Zone Z³, welche aus diffundirtem Aetznatron und dem Elektrolyten gebildet wird, welcher, da die Concentration unterhalb des Diaphragmas D stärker wird, das Bestreben hat, nach der Zone Z² zu steigen.Below zone Z ² is zone Z ³ , which is formed from diffused caustic soda and the electrolyte, which, since the concentration below diaphragm D becomes stronger, tends to rise ^{after zone Z 2.}

Bei einem Apparate der neuen Art, welcher unter normalen Verhältnissen im Betriebe ist, kann das Auge die drei Zonen ganz deutlich erkennen.In the case of an apparatus of the new type, which is in operation under normal conditions, the eye can see the three zones very clearly.

Die Chlorzone an und oberhalb der Anode ist grünlich gelb gefärbt; die Chloridzone ist klar, während die diffundirte Aetznatronzone trübe ist; dies ist eine Folge der die geringen Unreinlichkeiten des Elektrolyten bildenden Spuren von Kalk und Magnesia, die durch das Aetznatron gefällt werden.The chlorine zone at and above the anode is greenish yellow in color; the chloride zone is clear, while the diffused caustic soda zone is cloudy; this is a consequence of the minor ones Traces of lime and magnesia that form impurities in the electrolyte, caused by the Caustic soda can be felled.

Unterhalb des Diaphragmas D ist innerhalb der Abtheilung L eine mit NA bezeichnete Schicht aus concentrirter Aetznatronlauge, welche langsam, aber beständig durch das Diaphragma nach der Diffusionnatronzone Z⁵ diffundirt.Below the diaphragm D, within the compartment L, there is a layer of concentrated caustic soda, denoted by NA , which slowly but steadily diffuses through the diaphragm to the diffusion soda zone Z ^5.

An einem Punkte der Chloridzone Z² wird eine Kochsalzlösung von derselben Concentration als der ursprüngliche Elektrolyt ein-At one point in the chloride zone Z ² , a saline solution of the same concentration as the original electrolyte is introduced.

geführt. Diese Lösung hat nicht das Bestreben, nach aufwärts zu steigen und die Flüssigkeitsmolecüle in der Chlorzone zu verschieben, welche dieselbe specifische Schwere besitzt als der frische Elektrolyt, ferner hat sie auch nicht das Bestreben, nach abwärts durch die Lauge zu fliefsen, da letztere schwerer ist als die zugeführte Salzlösung. Das Herabfliefsen der Flüssigkeit in den Zonen iT² und Z^ wird dadurch bewirkt, dafs Aetznatron aus der Zone NA in demselben Mafse abgelassen, wie die Salzlösung in die Zone Z² eingelassen wird. Die diesbezügliche Anordnung ist aus der Fig. ι und 2 zu ersehen.guided. This solution does not tend to rise upwards and displace the liquid molecules in the chlorine zone, which has the same specific gravity as the fresh electrolyte, nor does it tend to flow downwards through the alkali, since the latter is heavier than the supplied saline solution. The flowing down of the liquid in the zones iT ² and Z ^ is effected by the fact that caustic soda is discharged from the zone NA in the same amount as the salt solution is admitted into the zone Z ² . The relevant arrangement can be seen from FIGS.

Die Röhre P, welche zur Einführung des frischen Elektrolyten, in die Zone Z'² dient, führt unmittelbar unter der Anode durch die Abtheilung U hindurch. In dem oberen Theil der Röhre P ist eine Anzahl Löcher ρ vorgesehen; vortheilhaft werden zwei Röhren oder eine verzweigte Röhre P in der Abtheilung U angeordnet, so dafs die Löcherp auf einer gröfseren Fläche vertheilt sind. Die Löcher ρ leiten den aus der Röhre P austretenden Elektrolyten in die untere Grenze der Chlorzone. Der Zuflufs des Elektrolyten vollzieht sich so sanft, dafs die Chlorzone vollständig unbeeinflufst bleibt, bewirkt jedoch, dafs die Oberfläche der Anode mit einer hinlänglichen Menge frischer Elektrolyten in Berührung bleibt, so dafs der Procefs keine Unterbrechung erleidet.The pipe P, which serves for the introduction of the fresh electrolyte into the zone Z ^'2, leads directly below the anode through the division U therethrough. In the upper part of the tube P there are provided a number of holes ρ ; It is advantageous to arrange two tubes or a branched tube P in compartment U , so that the holes P are distributed over a larger area. The holes ρ conduct the electrolyte emerging from the tube P into the lower limit of the chlorine zone. The influx of the electrolyte is so gentle that the chlorine zone remains completely unaffected, but it has the effect that the surface of the anode remains in contact with a sufficient quantity of fresh electrolyte so that the process is not interrupted.

Die Röhre P dient also mit ihren aufwärts gerichteten Oeffnungen einem doppelten Zwecke. Einmal wird die Anode durch den frischen, aus den Löchern ρ austretenden Elektrolyten beständig gewaschen und ferner die Elektrolytzone in dem Mafse, wie die Zersetzung vor sich geht, mit frischem Elektrolyt versehen. Diese beiden Zwecke werden durch die einzige Röhre P erreicht. Es können jedoch noch zwei Röhren oder Röhrensysteme angeordnet werden, von denen das eine dafür sorgt, dafs die Anode beständig in gutem Contact mit dem Elektrolyten verbleibt, während das andere das Zuführen einer neuen Menge Elektrolyt besorgt.The tube P with its upwardly directed openings thus serves a double purpose. On the one hand, the anode is constantly washed by the fresh electrolyte emerging from the holes ρ , and furthermore the electrolyte zone is provided with fresh electrolyte as the decomposition takes place. Both of these purposes are achieved by the single pipe P. However, two more tubes or tube systems can be arranged, one of which ensures that the anode constantly remains in good contact with the electrolyte, while the other takes care of the supply of a new quantity of electrolyte.

Bei der Elektrolyse gewöhnlicher Kochsalzlösung wird, namentlich wenn der Elektrolyt warm ist, so wenig Chlor zurückgehalten, dafs die Zuführung des Elektrolyten an beliebiger Stelle der Zelle stattfinden kann, sofern nur die durch die Einführung erzeugte Flüssigkeitsströmung derartig ist, dafs der Diffusion des Aetznatrons von der Kathode her Widerstand entgegengesetzt und die Anode mit frischem Elektrolyt in Berührung gehalten wird. Die beschriebene Anordnung der Röhre P mit den nach der Anode gerichteten Löchern hat sich als vortheilhaft erwiesen,, obgleich auch unter geeigneten Temperaturverhältnissen der Auslafs der Röhre P sogar oberhalb der Anode aus den eben angegebenen Gründen vorgesehen sein könnte.In electrolysis ordinary saline is used, especially if the electrolyte is warm, so little chlorine is retained that the electrolyte can be fed in at any point Place of the cell can take place, provided only the fluid flow generated by the introduction is such that the diffusion of the caustic soda from the cathode opposes resistance and the anode with fresh Electrolyte is kept in contact. The arrangement of the tube P described with the holes directed towards the anode have been found to be advantageous, although also under suitable ones Temperature conditions of the outlet of the tube P even above the anode from the flat given reasons could be provided.

Der untere Theil der Zone Ζ^Ά steht durch eine Röhre T mit der unter dem Diaphragma befindlichen Aetznatronlauge NA in Verbindung. Diese Röhre, T liegt in dem unteren Theil der Abtheilung U, wo die geneigten Flächen des Diaphragmas -D zusammentreffen, und geht fast durch die ganze Länge dieser Abtheilung hindurch; durch sie wird die Natronlauge von der Diffusionszone Z³ nach der unteren Zone NA geleitet. Von der concentrirten Natronlösung NA geht an demjenigen Ende der Abfheilung L, welches am weitesten von der Mündung der Röhre T abliegt, eine Ableitung na aus, welche zunächst bis zu der Höhe gebogen ist, welche die Oberfläche des Elektrolyten in der Ab- theilung einnehmen soll. Es ist klar, dafs durch die Verbindung der Flüssigkeit oberhalb und unterhalb des Diaphragmas bewirkt wird, dafs die gebildete und concentrirte Natronlauge so schnell durch die syphonartig gekrümmte Ausgufsröhre na herausfliefsen mufs, wie die frische Salzlösung durch die Röhre P in den Apparat eingelassen wird.The lower part of the zone Ζ ^communicates through a tube T with the caustic soda solution NA located under the diaphragm. This tube, T, lies in the lower part of the division U, where the inclined surfaces of the diaphragm -D meet, and goes through almost the entire length of this division; the sodium hydroxide solution is passed through them from the diffusion zone Z ³ to the lower zone NA . Of the concentrated caustic soda solution NA is at that end of Abfheilung L which dista furthest from the mouth of the tube T, a derivative of na, which is first bent up to the height which is to occupy the surface of the electrolyte in the waste division . It is clear, that is effected by the connection of the liquid above and below the diaphragm, the formed and concentrated sodium hydroxide solution DAF so quickly through the siphon curved Ausgufsröhre as fresh saline is introduced through the pipe P into the apparatus na herausfliefsen PUFA.

Dadurch, dafs man die einzelnen Schichten in der Zelle genau mit dem Auge erkennen kann, ist es ermöglicht, bei aufmerksamer Beobachtung den Zuflufs des Elektrolyten durch P so zu reguliren, dafs das Diffusionsbestreben des Aetznatrons durch diesen Zuflufs genau ausgeglichen wird.By recognizing the individual layers in the cell precisely with the eye it is possible, with careful observation, to allow the electrolyte to flow through P to be regulated in such a way that the tendency of the caustic soda to diffuse precisely through this influx is balanced.

Die Abtheilung L wird durch eine Anzahl verticaler, mit der die Kathode bildenden Grundplatte B verbundenen Scheidewände F in einzelne Theile getheilt. Diese Scheidewände F entsprechen an, Gestalt der geneigten Lage des Diaphragmas D, welches durch diese Scheidewände F auf seiner ganzen Länge in Intervallen getragen wird. Die zwischen den Scheidewänden liegenden Theile stehen durch Oeffnungen, welche einen mittleren Durchgang a bilden, mit einander in Verbindung.The division L is divided into individual parts by a number of vertical partitions F connected to the base plate B, which forms the cathode. These partitions F correspond to the shape of the inclined position of the diaphragm D, which is supported by these partitions F over its entire length at intervals. The parts lying between the partitions are connected to one another by openings which form a central passage a .

Einige der Scheidewände ragen mit besonderen Verlängerungen X¹X¹ in die Kammer H hinein. Die Röhre T mündet in die erste Abtheilung ι, während das Abführungsrohr na der Natronlauge von der letzten Abtheilung 2 abgeführt ist.Some of the partitions protrude into the chamber H ^{with special extensions X 1} X ¹ . The T tube opens into the first division ι, while the outlet pipe is discharged from the last of the sodium hydroxide na division. 2

Die durch das Diaphragma D diffundirte Lauge tritt in den Durchgang α nahe der Abtheilung ι ein und fliefst langsam durch die einzelnen Abtheilungen bis zur Abtheilung 2. Unterdessen wird aber frische Lauge an der Oberfläche der Kathode gebildet, so dafs sie beim Fliefsen von Abtheilung 1 zu 2 stärker concentrirt und somit an dem Theil des Apparates abgelassen wird, woselbst der höchste Concentrationspunkt erreicht ist.The lye diffused through the diaphragm D enters the passage α near the division 1 and flows slowly through the individual divisions up to division 2. Meanwhile, however, fresh lye is formed on the surface of the cathode, so that it flows in from division 1 2 is more concentrated, and thus drained from that part of the apparatus where the highest point of concentration is reached.

Das Ende der Röhre T, in welches die diffundirte Natronlauge eintritt, soll womöglichThe end of the tube T, into which the diffused caustic soda enters, should possibly

an demjenigen Theil oder nahe an demselben gelagert sein, unter welchem die am stärksten concentrirte Natronlauge sich befindet, so dafs an diesem Punkt das durch das Diaphragma kommende Natron am dichtesten ist und die Röhre T von der Zone Z³ die am stärksten concentrirte Lauge oberhalb des Diaphragmas abführt.be stored on or close to that part under which the most concentrated caustic soda is located, so that at this point the caustic soda coming through the diaphragm is most dense and the tube T of zone Z ^{3 has} the most concentrated caustic above the Diaphragm discharges.

Die Anordnung der Röhre T nach Fig. ι bewirkt eine Strömung von diffundirtem Natron von allen Theilen der Abtheilung U nach der Eingangsöffnung der Röhre T. Diese Strömung in U ist parallel der in L stattfindenden Strömung, so dafs in dem Mafse, wie die Strömungen vorwärts schreiten, die ober- und unterhalb des Diaphragmas befindliche Lösung eine stärkere Concentration annimmt. Auf diese Weise wird das Diffusionsbestreben nahezu gleichmäfsig auf der ganzen Länge des Diaphragmas gehalten.The arrangement of the tube T according to Fig. 1 causes a flow of diffused soda from all parts of the division U to the inlet opening of the tube T. This flow in U is parallel to the flow taking place in L , so that in the same proportion as the flows forwards step, the solution located above and below the diaphragm assumes a stronger concentration. In this way, the tendency to diffuse is kept almost evenly over the entire length of the diaphragm.

Eine andere Ausführungsform eines Zersetzungsapparates der neuen Art ist in den Fig. 3 bis 8 dargestellt.Another embodiment of a decomposition apparatus of the new type is disclosed in US Pat 3 to 8 shown.

In diesem Apparate sind die einzelnen Theile so gruppirt und mit einander verbunden, dafs sä'mmtliche Verbindungen von der Kathodenplatte aus geschlossen werden können. Die Anordnung der aus Kohlenstücken G und Platindrähten W gebildeten Anode, der mit Löchern ρ versehenen Zuführungsröhre P, des gegen die Gaskammer H ansteigenden Diaphragmas D, sowie der Kathode B ist dieselbe wie in den Fig. ι und 2. Auch in diesem Apparate entstehen die verschiedenen Zonen Z¹ Z² Z? und NA, wie in dem Apparate nach Fig. ι und 2.In this apparatus the individual parts are grouped and connected to one another in such a way that all connections can be closed from the cathode plate. The arrangement of the anode formed from pieces of carbon G and platinum wires W , the feed tube P provided with holes ρ , the diaphragm D rising towards the gas chamber H and the cathode B is the same as in FIGS different zones Z ¹ Z ² Z? and NA, as in the apparatus according to FIGS.

Die Wasserstoffkammer befindet sich jetzt jedoch innerhalb, anstatt wie vorher aufserhalb. Die Röhre P ist entsprechend der cylindrischen Gestaltung dieses Apparates gekrümmt; das Diaphragma D ist in Uebereinstimmung hiermit als Hohlkonus ausgebildet und steigt nach der Mitte zu an, wo die sich an dem Diaphragma sammelnden Gasmassen nach der Kammer H geleitet werden.However, the hydrogen chamber is now inside instead of outside as before. The tube P is curved in accordance with the cylindrical shape of this apparatus; In accordance with this, the diaphragm D is designed as a hollow cone and rises towards the middle, where the gas masses that collect on the diaphragm are conducted to the chamber H.

In der Kammer H erhebt sich eine Verlängerung x'² der Kathodenbasis (Fig. 3, 4 und 8); sie kann mit letzterer auch aus einem Stück bestehen. Diese Verlängerung enthält radiale Zellenwandungen x¹, welche in ihrer Wirkungsweise den Scheidewandungen x^l des in Fig. 1 und 2 dargestellten Apparates entsprechen. Auf diese Weise ist also die Kathode B aus radialen Zellen gebildet, welche durch in den Scheidewänden vorgesehene Oeffhungen mit einander in Verbindung stehen; diese Oeffhungen bilden einen gekrümmten Kanal, der in seiner Wirkungsweise dem in Fig. 2 mit α bezeichneten Kanal entspricht.An extension x ' ^{2 of} the cathode base rises in the chamber H (FIGS. 3, 4 and 8); it can also consist of one piece with the latter. This extension contains radial cell walls x ¹ , which correspond in their mode of action to the partition walls x ^{1 of} the apparatus shown in FIGS. 1 and 2. In this way, the cathode B is formed from radial cells which are connected to one another through openings provided in the partition walls; these openings form a curved channel which, in its mode of operation, corresponds to the channel designated α in FIG.

Die Abtheilung H, welche nunmehr die Gestaltung einer Glocke besitzt, sowie die sie umschliefsenden Theile sind aus nicht leitendem Material hergestellt. Die eingeschlossene Cylinderzelle x- besteht vortheilhaft aus demselben Material wie die Elektrode, auf welcher sie aufruht, und deren Fortsetzung sie bildet.The division H, which now has the shape of a bell, and the parts surrounding it are made of non-conductive material. The enclosed cylindrical cell x- consists advantageously of the same material as the electrode on which it rests and the continuation of which it forms.

Die Röhre T dieses cylindrischen Apparates wird aus einem kurzen inneren Fallrohr T gebildet (Fig. 6), oder sie ist durch einen directen Durchgang T ersetzt (Fig. 7), bei welchem die Biegung des Fallrohres durch eine unmittelbar unter der Röhre T angebrachte Platte oder Schale 5 aus nicht angreifbarem Material, wie Porcellan oder Glas, ersetzt ist. In der Röhre T sowohl der in Fig. 1 als auch der in Fig. 6 und 7 dargestellten Anordnung werden keine Gase gebildet, so dafs kein Wasserstoff durch den Durchgang T in die obere Kammer des Apparates gelangen kann.The tube T of this cylindrical apparatus is formed from a short inner downpipe T (Fig. 6), or it is replaced by a direct passage T (Fig. 7), in which the bend of the downpipe is made by a plate placed directly below the pipe T. or shell 5 made of non-vulnerable material, such as porcelain or glass, is replaced. No gases are formed in the tube T either in FIG. 1 or in the arrangement shown in FIGS. 6 and 7, so that no hydrogen can pass through the passage T into the upper chamber of the apparatus.

Die dem Durchgang T und dem Gasabfang zunächst liegende Zelleriwandung weist keine Oeffnung auf. Auf der anderen Seite dieser undurchlochten Zellenwand befindet sich die Auslafsröhre na (Fig. 3 und 4). Damit nun das diffundirte Natron von T nach η α gelangt, mufs es die ganze Oberfläche der Kathode dadurch bestreichen, dafs es rings um die radialen Scheidewände herum wandern mufs; auf diese Weise wird auch hier eine fortschreitende Concentration bewirkt.The cell wall next to the passage T and the gas trap has no opening. On the other side of this impermeable cell wall is the outlet tube na (FIGS. 3 and 4). In order for the diffused soda to get from T to η α , it must coat the entire surface of the cathode by wandering around the radial partitions; in this way a progressive concentration is brought about here too.

Der Hauptunterschied dieser Ausführungsform der vorher beschriebenen gegenüber liegt darin, dafs alle Anschlüsse, sowohl die Zu- und Ableitung der Elektricität als auch die Zuführung des Elektrolyten und Ableitung der entstehenden Producte, durch die Kathodenbasis B hindurchgehen. Die Glocke b, welche die Wandungen der Abtheilung U bildet, kann aus dem Apparate herausgehoben und so der letztere leicht revidirt, gereinigt und ausgebessert werden, ohne dabei die Anschlufsleitungen der Kathodenbasis lösen zu müssen. Die Glocke b besteht vortheilhaft aus Glas und ist aus einem Stück gefertigt, so dafs Undichtigkeiten nicht entstehen können, während eine Beobachtung des Processes zu allen Zeiten möglich ist.The main difference between this embodiment and the one previously described is that all connections, both the supply and discharge of electricity and the supply of the electrolyte and discharge of the resulting products, pass through the cathode base B. The bell b, which forms the walls of the division U , can be lifted out of the apparatus, and the latter can thus be easily revised, cleaned, and repaired without having to loosen the connecting leads of the cathode base. The bell b is advantageously made of glass and is made of one piece, so that leaks cannot arise, while the process can be observed at all times.

Fig. 4 zeigt die Anordnung der radialen Zellen, die concentrische Anordnung der Zuführungsdrähte, sowie das Zuführungsrohr und die Art und Weise, wie die Drähte W angeordnet werden.Fig. 4 shows the arrangement of the radial cells, the concentric arrangement of the feed wires, as well as the feed tube and the manner in which the wires W are arranged.

Fig. 5 ist eine perspectivische Ansicht der zellenartigen Kathode, aus welcher die mittlere Gruppe der Zellen, die in die Abtheilung H hineinragen, weggenommen ist; diese mittlere Gruppe wird vortheilhaft aus einem Stück hergestellt und ist in Fig. 8 veranschaulicht.Fig. 5 is a perspective view of the cell-like cathode from which the central group of cells protruding into compartment H is removed; this middle group is advantageously made in one piece and is illustrated in FIG.

Der eben beschriebene Verschiebungsprocefs bei der Elektrolyse bewirkt bei seiner AnwendungThe above-described process of displacement in electrolysis causes its application

auf Kochsalzlösung nur einen Niedergang der schweren Producte. Dieser Verschiebungsprocefs kann jedoch bei der Behandlung von Substanzen der verschiedensten specifischen Schwere derartig ausgeführt werden, dafs sowohl eine Aufwärtsströmung als auch eine Abwärtsströmung oder sogar beide gleichzeitig auftreten können.on saline only a decline in heavy products. This relocation process However, in the treatment of substances of the most varied specific gravity, it can be carried out in such a way that both an upward flow as well as a downward flow or even both at the same time may occur.

Um zu zeigen, dafs man in dem neuen Apparat auch eine Auf- und Abwärtsschiebung hervorbringen kann, soll im Folgenden die elektrolytische Zersetzung einer Natriumsulfatlösung beschrieben werden.To show that there is also an upward and downward shift in the new apparatus In the following, the electrolytic decomposition of a sodium sulphate solution is supposed to produce to be discribed.

Diese wird durch den elektrischen Strom in Natrium, Schwefelsäureanhydrid und Sauerstoff zersetzt:This is generated by the electric current in sodium, sulfuric anhydride and oxygen decomposed:

Na.₂ S Ot =N / A. ₂ S Ot =

S O₃ + 0. S O ₃ + 0.

Das an der Kathode gebildete Natrium bildet sofort mit dem Lösungswasser unter Freiwerden von Wasserstoff Natriumhydroxyd. An der Anode bildet das Schwefelsäureanhydrid mit dem Wasser Schwefelsäure, welche, da leichter als die Natriumsulfatlösung, nach oben steigt und sich oberhalb der Anode ansammelt.The sodium formed at the cathode forms immediately with the water of solution, releasing it of hydrogen sodium hydroxide. At the anode the sulfuric anhydride forms sulfuric acid with the water, which, there lighter than the sodium sulfate solution, rises to the top and accumulates above the anode.

Fig. 9 stellt einen zur Elektrolyse von Natriumsulfatlösung geeigneten Apparat dar. Principiell unterscheidet sich dieser nicht von dem in Fig. ι und 2 dargestellten; nur ist auch hier die Kammer H im Inneren angeordnet, und- die Kathodenzellen sind weggelassen. 9 shows an apparatus suitable for the electrolysis of sodium sulfate solution. In principle, this does not differ from that shown in FIGS. 1 and 2; only here, too, the chamber H is arranged inside, and the cathode cells are omitted.

Das Diaphragma D trennt den Apparat in eine obere Abtheilung U und in eine untere L. Das Diaphragma D ist so geneigt angeordnet, dafs der an der Kathode frei werdende Wasserstoff in die Kammer H steigt und von hier durch eine Röhre h abgeführt wird.The diaphragm D divides the apparatus into an upper part U and a lower part L. The diaphragm D is inclined so that the hydrogen released at the cathode rises into the chamber H and is discharged from there through a tube h.

Die Eisenkathode B, sowie die Platinanode W mit Gaskohlenstücken G übernehmen dieselbe Function wie früher. Die Kammern U und L verbindet eine Röhre T; na ist die Ausiafsröhre der Abtheilung L. Zwischen den Elektroden führt in den Apparat die Röhre P, welche gleichfalls wie¹ früher angeordnet ist.The iron cathode B and the platinum anode W with pieces of gas carbon G take on the same function as before. The chambers U and L are connected by a tube T; na is the initial tube of division L. Between the electrodes leads into the apparatus the tube P, which is also ^{arranged as 1} earlier.

Wird der elektrische Strom geschlossen, so werden die verschiedenen in Lösung befindlichen Producte in der Reihenfolge ihrer specifischen Schwere sich ablagern. Unter dem Diaphragma sammelt sich in der Zone NA concentrirtes Aetznatron. Unmittelbar über dem Diaphragma bildet sich eine Zone Z³ von diffundirtem Natron. Zwischen der Zone Z³ und der Anode W befindet sich die aus unzersetztem Natriumsulfat gebildete Zone Z². Die oberste Zone Z¹ besteht aus wässeriger Schwefelsäure, oberhalb welcher sich in dem Räume O Sauerstoff sammelt, welcher durch die Röhre 0 abgelassen wird.When the electric current is closed, the various products in solution will be deposited in the order of their specific gravity. Under the diaphragm, concentrated caustic soda collects in zone NA. A zone Z ³ of diffused soda forms immediately above the diaphragm. Zone Z ^2, formed from undecomposed sodium sulfate, is located between zone Z ³ and anode W. The uppermost zone Z ¹ consists of aqueous sulfuric acid, above which oxygen collects in space O , which is drained through tube 0.

Die Wiedervereinigung der gebildeten Jonen durch Diffusion wird auch hier durch das Einfliefsen von frischem Elektrolyt durch die Röhre P in die Zone Z'² verhindert. Das einströmende Natriumsulfat verdrängt die darüber befindliche Schwefelsäure, welche durch die Röhre J abgeleitet wird. Beim Steigen des Flüssigkeitsniveaus in dem oberen Theil des Apparates wird die Aetznatronlauge nach unten gedrückt, so dafs. sie durch das Rohr η α abfliefst, während die gebildete Schwefelsäure durch den Zufiufs von frischem Elektrolyt in die Zone Z² nach oben gedrückt wird.The reunification of the ions formed by diffusion is also prevented here by the flow of fresh electrolyte through the tube P into the zone Z ' ² . The inflowing sodium sulphate displaces the sulfuric acid above it, which is drained off through tube J. As the level of the liquid rises in the upper part of the apparatus, the caustic soda is pressed downwards, so that. it flows off through the pipe η α, while the sulfuric acid formed is pushed upwards ^{into zone Z 2 by the addition of fresh electrolyte.}

Claims

Patent claim:

An electrolytic decomposition apparatus, characterized by electrodes placed horizontally on top of one another, with an electrolyte feed P opening in between, a discharge tube na branching off from the bottom of the cell and a tube T which connects the diffusion zone above the diaphragm with a point in the lowest zone as far away as possible from the discharge pipe.

1 sheet of drawings.