DE944942C

DE944942C - Device for adjusting the distance between anodes and cathodes in electrolysis cells with horizontal cathodes under the anodes

Info

Publication number: DE944942C
Application number: DEL12178A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Hartmann
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1952-04-25
Filing date: 1952-04-25
Publication date: 1956-06-28

Description

Vorrichtung zum Verstellen des Abstandes zwischen Anoden und Kathoden in Elektrolysezellen mit unter den .Anoden liegenden horizontalen Kathoden Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen eines gewünschten Abstandes zwischen horizontal liegenden Anoden und Kathoden in Elektrolysezellen. Solche Elektrolysezellen werden hauptsächlich für die Elektrolyse von Na Cl und K Cl verwendet, wobei die untenliegende Kathode durch flüssiges Hg gebildet wird; während die Barüberliegende Anode aus vielen längs der Zelle nebeneinander angeordneten draphitplatten besteht. Diese Graphitplatten sind mit ebenfalls aus Graphit bestehenden runden Befestigungsstangen, die gleichzeitig zur Stromzuführung dienen, verbunden. Durch diese Befestigungsstangen werden die Anodenplatten mittels einer gasdichten Stopfbüchsenkonstruktion in der. gewünschten Höhe am Zellendeckel befestigt.Device for adjusting the distance between anodes and cathodes in electrolysis cells with horizontal cathodes under the .Anodes. The invention relates to a device for setting a desired distance between horizontally lying anodes and cathodes in electrolysis cells. Such electrolytic cells are mainly used for the electrolysis of Na Cl and K Cl, with the one below Cathode is formed by liquid mercury; while the bar overlying anode is off consists of many draphite plates arranged side by side along the cell. These Graphite plates are equipped with round fastening rods, which are also made of graphite, which also serve for power supply connected. Through these fastening rods the anode plates are placed in the. desired height attached to the cell cover.

Die untere Anodenfläche unterliegt nun während des Betriebes einer stetigen Abnutzung, da das Anodenmaterial »Graphit« nicht völlig beständig gegen den Elektrolyt und die Elektrolysenprodukte ist. Durch diese Abnutzung würde im Betrieb der Abstand zwischen Anode und Kathode ständig zunehmen, wodurch die Zellenspannung (da der Ohmsche Widerstand der immer dicker werdenden Elektrolytschicht zunimmt) ebenfalls stetig ansteigen würde. Um die durch diesen Spannungsanstieg verursachten großen Stromverluste zu vermeiden, wird diese Abnutzung der Anoden durch Nachstellen der Anoden.auf den optimalen Abstand von der Kathode ausgeglichen.The lower anode surface is now subject to a during operation constant wear, as the anode material "graphite" is not completely resistant to the electrolyte and electrolysis products. As a result of this wear and tear, the Operation the distance between anode and cathode constantly increase, thereby increasing the cell voltage (because the ohmic resistance of the increasingly thick electrolyte layer increases) would also increase steadily. To the ones caused by this voltage surge To avoid large current losses, this will wear down the anodes Readjust the anodes. balanced to the optimal distance from the cathode.

Es sind nun verschiedene Vorrichtungen und Verfahren für dieses Nachstellen bekannt. Eine übliche Anodenbefestigung und Abdichtung ist in Abb: z dargestellt. Das einfachste Verfahren besteht darin, die Ringmutter der Stopfbüchsenpackung, mit der die runde Anodenzuführungsstange im Deckel gehalten ist, etwas zu lockern und die Anode durch einen aufgesetzten Hebel oder eine Schraubenpresse um ein vorbestimmtes Maß herabzudrücken und danach die Ringmutter der Stopfbüchsenpackung wieder anzuziehen. Dieses Verfahren hat verschiedene Nachteile. Das Material der Stopfbüchsenpackung sowie der Schutzüberzug des Zellendeckels, meistens Gummi, ist gegen die Elektrolysenprodukte nicht völlig beständig, so daß ein mehr oder weniger starkes Verkleben zwischen Anodenschaft, Stopfbüchse und Gummierung die Folge ist. Es sind deshalb zum Nachstellen große Kräfte notwendig, die einerseits einen schweren Verstellungsmechanismus (Hebel- oder Schraubenpresse) notwendig machen. Das ' Umsetzen dieses schweren Verstellmechanismus von Anode zu Anode macht erhebliche Mühen. Andererseits treten beim gewaltsamen Lösen der verklebten Bauelemente häufig Beschädigungen am Stopfbüchsenmaterial oder an der Deckelgummierung ein. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens ist der, daß die Größe der Nachstellung durchschnittlichen Erfahrungswerten entnommen werden muß (also etwa die Zeitdauer seit der letzten Nachstellung 'und die dazwischenliegende Amperestundenbelastung berücksichtigen muß), während die tatsächlichen Anodenabnutzungen der einzelnen Anoden voneinander und vom Durchschnittswert verschieden sind.There are now various devices and methods for this adjustment known. A common anode attachment and seal is shown in Fig: z. The simplest procedure is to remove the gland packing ring nut, with which the round anode feed rod is held in the lid to loosen slightly and the anode by an attached lever or a screw press around a predetermined one Measure down and then tighten the ring nut on the stuffing box packing again. This method has several disadvantages. The stuffing box packing material as well as the protective coating of the cell cover, mostly rubber, is against the electrolysis products not completely permanent, so that a more or less strong sticking between Anode shaft, stuffing box and rubber coating is the result. They are therefore to be readjusted great forces are necessary, which on the one hand require a heavy adjustment mechanism (lever or screw press). The 'implementation of this heavy adjustment mechanism from anode to anode requires considerable effort. On the other hand, when violent Loosening the bonded components often damage to the stuffing box material or on the cover gum. Another disadvantage of this method is that the size of the adjustment can be taken from average empirical values must (i.e. about the length of time since the last readjustment 'and the time in between Amp-hour load must take into account), while the actual anode wear of the individual anodes are different from each other and from the average value.

Weiterhin sind Vorrichtungen und Verfahren bekanntgeworden, bei denen die Anoden im Deckel starr befestigt sind, die Deckel selbst jedoch in der Höhe gegenüber der Zelle beweglich sind. Die Notwendigkeit, die Apparatur während der Verstellung der Deckel dicht geschlossen zu halten, macht jedoch diesen Vorgang recht mißlich. Hier besteht ein weiterer großer Nachteil darin, daß die starre Befestigung der Anoden im Deckel nur eine gemeinsame Nachstellung ermöglicht und ein ungleichmäßiger Abbrand der Anoden hierdurch nicht ausgeglichen werden kann. Außerdem ist auch hier der wirkliche Abstand von Anode und Kathode bei der Nachstellung nicht bekannt.Furthermore, devices and methods have become known in which the anodes are rigidly attached in the lid, but the lid itself is in height are mobile with respect to the cell. The need to use the apparatus during the Adjustment to keep the lid tightly closed, however, makes this process quite annoying. Another major disadvantage here is that the rigid attachment the anodes in the lid only allows a common readjustment and an uneven adjustment Burn-off of the anodes cannot be compensated for as a result. Besides, is here too the real distance between anode and cathode during adjustment is not known.

Es gibt auch Vorrichtungen, bei denen an Stelle der Stopfbüchenpackung die senkrechte runde Anodenbefestigungsstange mit Reibung von einer unter Vorspannung stehenden Graphitbüchse umschlossen wird. Diese Befestigungs- und Abdichtungsart hat den Nachteil, daß sich die Reibungsverhältnisse bei Temperaturänderungen der Zelle ändern, so daß starke Vorspannungen notwendig sind, wodurch einerseits große Verstellkräfte erforderlich werden, während andererseits- dieser Graphitring wegen der starken Reibung nicht beliebig oft wiederverwendet werden kann. Auch hier besteht der Nachteil der Unkenntnis des tatsächlichen Abstandes der Einzelanode von der Kathode vor und nach der Nachstellung.There are also devices in which instead of the gland packing the vertical round anode mounting rod with friction from a preloaded standing graphite sleeve is enclosed. This type of fastening and sealing has the disadvantage that the friction conditions when the temperature changes Change cell, so that strong biases are necessary, which on the one hand large Adjusting forces are required, while on the other hand this graphite ring because of Due to the high level of friction, it cannot be reused as often as required. Here, too, exists the disadvantage of not knowing the actual distance between the individual anode and the Cathode before and after adjustment.

An die Befestigung der Anöden im Deckel sind folgende Forderungen zu stellen: erstens Dichtheit gegen Austreten schädlicher Gase, zweitens Beweglichkeit jeder Einzelanode in vertikaler Richtung zum Zweck des Nachstellens während des Betriebes; drittens einfache Konstruktion, viertens rasche Verstellung jeder Einzelanode.The following requirements apply to the fastening of the anodes in the cover to provide: firstly tightness against the escape of harmful gases, secondly mobility each individual anode in the vertical direction for the purpose of adjustment during the Operation; third, simple construction, fourth, rapid adjustment of each individual anode.

Die bisher bekannten Vorrichtungen entsprechen diesen Forderungen nur unvollkommen.The previously known devices meet these requirements only imperfect.

Es wurde nun gefunden, daß eine mit Gleitsitz an die Rundkohle angepaßte Büchse gemäß Abb. z aus keramischem Material, die unten in den Elektrolyt eintaucht, sowohl eine leichte Verschiebbarkeit bei genau senkrechter Führung der Anode gestattet als auch ohne besondere Stopfbüchse genügende Abdichtung der Zelle gewährleistet. Beide Eigenschaften bleiben für die Dauer der Betriebszeit der Anodenkohle erhalten. Die leichte Verschiebbarkeit und das Fehlen einer Stopfbüchse gestatten eine besonders einfache Verstellkonstruktion.It has now been found that one fitted with a sliding fit to the round coal Sleeve according to Fig. Z made of ceramic material, which is immersed in the electrolyte at the bottom, both an easy displaceability with exactly vertical guidance of the anode allowed as well as ensuring sufficient sealing of the cell without a special stuffing box. Both properties are retained for the duration of the operating time of the anode carbon. The ease of movement and the lack of a stuffing box allow one in particular simple adjustment construction.

In der Skizze ist in Abb. z eine häufig angewandte Anodenbefestigungsart der neuartigen Befestigungsart in Abb. a gegenübergestellt.In the sketch in Fig. Z, a frequently used type of anode fastening is shown contrasted with the new type of fastening in Fig. a.

Aus Abb. z ist zu ersehen, daß die Anode durch die Reibung in der Stopfbüchse im Baddeckel gehalten wird. Will man ein Nachstellen der Anode herbeiführen, so muß die Ringmutter gelöst, der Anodenschaft nach unten gedrückt und die Ringmutter dann wieder angezogen werden. Diese Manipulation ist deshalb nicht einfach; weil das Stopfbüchsenmaterial, dem Zugang des Feuchtchlors vorn Bad aus ausgesetzt, bereits nach kurzer Betriebszeit hart und dadurch die Reibung zwischen Stopfbüchsenmaterial und Anodenschaft so erhöht wird, daß das Nachstellen nur unter Anwendung großer Kräfte erfolgen kann, wobei häufig das Stopfbüchsenmaterial beschädigt und undicht und dadurch ein Neuverpacken der Stopfbüchse notwendig wird, was jedoch mit einer Abschaltung des Bades identisch ist. Auch die Gummierung an der Baddeckeldurchführung chloriert nach einiger. Betriebszeit auf, quillt, drückt gegen den Anodenschaft und erzeugt dadurch beim Verstellen der Anode einen zusätzlich wirkenden Reibungswiderstand, der zusammen mit der Stopfbüchsenreibung zu überwinden ist. Der Zeitaufwand für ein solches Nachstellen ist im allgemeinen zu groß, um bei einer mittleren Anlage mit etwa 5ooo Anöden einen wirtschaftlichen Effekt zu erzielen.From Fig. Z it can be seen that the anode by the friction in the Stuffing box is held in the bath cover. If you want to adjust the anode, the ring nut must be loosened, the anode shaft pushed down and the ring nut then tightened again. This manipulation is therefore not easy; because the stuffing box material, exposed to the access of the moist chlorine from the bath, already hard after a short period of operation and thus the friction between the stuffing box material and anode shaft is increased so that readjustment is only possible using large Forces can occur, with the stuffing box material often being damaged and leaking and thereby a repackaging of the stuffing box becomes necessary, but with a Shutdown of the bath is identical. Also the rubber coating on the bath lid lead-through chlorinated after a few. Operating time on, swells, presses against the anode shaft and thereby creates an additional frictional resistance when the anode is adjusted, which has to be overcome together with the stuffing box friction. The time spent on such a readjustment is generally too great for a medium-sized system to achieve an economic effect with about 5,000 anodes.

Die neue Konstruktion in Abb. a läßt erkennen, daß die Halterung der Anode im Baddeckel ohne Stopfbüchse erfolgt. Das Verstellen der Anode erfolgt durch einfaches Drehen der Nachstellmutter. Der Anodenschaft, der in der oberen Hälfte mit Gewinde versehen ist, wird in einer aus einem den Betriebsbedingungen angepaBten, z. B. keramischen Material .bestehenden Büchse sauber geführt. Die Büchse selbst taucht in den Elektrolyt ein. Durch dieses Eintauchen wird bewirkt, daß die gasförmige Zersetzungskomponente, z. B. Feuchtchlor, nicht zur Nachstellmutter vordringen kann und diese frei von Korrosionsangriffen auch nach langen Betriebszeiten spielend leicht gängig ist. Die Büchse wird mittels eines Flansches über eine Scheibe an den gummierten Baddeckel angepreßt und ist damit mit dem Zellendeckel gasdicht verbunden. Die Scheibe ist mit einer Nase versehen, die in eine entsprechende Nut im Anodenschaft eingreift, um ein Verdrehen der Kohle beim Nachstellen der Anode zu verhindern.The new construction in Fig. A shows that the bracket of the Anode takes place in the bath cover without a stuffing box. The anode is adjusted by simply turning the adjusting nut. The anode shaft, the one in the upper half is provided with a thread, in a form adapted from one of the operating conditions z. B. ceramic material. Existing sleeve out clean. The rifle itself immersed in the electrolyte. This immersion causes the gaseous Decomposition component, e.g. B. wet chlorine, cannot penetrate to the adjusting nut and this free corrosion attacks even after long operating times is child's play. The bushing is by means of a flange over a washer pressed against the rubberized bath cover and is therefore gas-tight with the cell cover tied together. The disc is provided with a nose that fits into a corresponding groove engages in the anode shaft to prevent the carbon from twisting when the anode is readjusted to prevent.

Es ist mit dieser neuen Konstruktion möglich geworden, die Anode auf jeden gewünschten Abstand zur Kathode während des Betriebs in einigen Sekunden sicher einzustellen.With this new design it has become possible to have the anode on any desired distance to the cathode during operation in a few seconds to adjust.

Claims

PATENT CLAIMS: Z. Device for adjusting the distance between Anodes and cathodes in electrolysis cells with a horizontal cathode, characterized in that that the vertical fastening rod carrying the actual horizontal anode enclosed by a guide bush adapted with a sliding fit, which is at the top End gas-tight with the cell cover "is connected and with the lower end in the Immersed in electrolyte.

2. Apparatus according to claim Z, characterized in that the guide bush is made of a material that is volume-stable and neither is attacked by the electrolyte or by the electrolysis products. Referred publications: Austrian Patent No. 163 18o; U.S. Patent No. 2,419,383.