DE949464C - Wannenfoermige elektrolytische Zelle mit Quecksilberkathode - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 20. SEPTEMBER 1956

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Zellen, die zur Elektrolyse von Alkalichloriidlösungen dienen und in denen als Kathode fließendes Quecksilber benutzt wird, bestehen üblicherweise aus einem Primärteil, in dem durch Zerlegung des Elektrolyts das Quecksilber unter Amalgambildung mit Alkalimetall beladen wird, und einem Sekundärteil, in welchem dem Quecksilber das Alkalimetall wieder entzogen wird. Der Primärteil einer solchen Chloralkalizelle mit horizontal gelagerter fließender Quecksilber-Amalgam-Kathode besteht meist aus einem unteren Teil, der als Wanne ausgebildet ist, um dem umlaufenden Quecksilberamalgam eine geeignete Führung zu geben, und einem oberen Teil, der als Deckel für den unteren Teil dient. Auf dem Boden des unteren Teils, der im allgemeinen mit einem schwachen, etwa 2 °/o betragenden Gefälle verlegt ist, fließt das Quecksilber bzw. Amalgam als dünnes Band. Dieses Band soll so dünn ,wie möglich ausgezogen sein, um die erforderliche Quecksilbermenge auf ein Minimum ao zu beschränken, und andererseits soll es zu der größtmöglichen Breite ausgezogen sein, da von der Breite des Bandes die Belastbarkeit, also die Leistung des Elektrolyseurs, abhängt. Dabei ist jedoch Voraussetzung einer einwandfreien Durchführung »5 der Elektrolyse, daß das Band den Wannenboden, der ganz oder zum Teil als eiserne Kathode ausgebildet ist, lückenlos bedeckt und nicht abreißt

oder sonstwie unterbrochen wird. Aus diesem Grund soll der Boden keine Unebenheiten aufweisen, in der Richtung des Flusses gesehen über die gesamte Länge der Unterlagen ein gleichbleibendes Gefälle haben und in der Richtung senkrecht zum Fluß gesehen, an allen Stellen horizontal liegen.

Diese Bedingungen sind dann ohne besondere Schwierigkeiten erfüllbar, wenn das Quecksilberband nicht breiter als etwa 8o cm und nicht langer ίο als etwa 8 bis 9 m ist. Ein für solche Fälle geeigneter Zellenunterteil besteht bei einer bekannten Konstruktion aus einem U-Eisenprofil oder einem Doppel-T-Profil (vgl. Abb. 1). Da solche Walzprofile, die man auf zwei Fundamentstützpunkten auflegt, 15. frei von Durchbiegungen und Verwindungen sein und bleiben müssen, benötigt man Walzprofile mit beträchtlichen Wandstärken; beispielsweise beträgt bei einem Doppel-T-Walzeisenprofil mit einer Breite von 80 cm die Flanken- und Stegstärke 30 mm. Bei größeren T-Profilen nimmt nun das Gewicht so zu, daß das spezifische Widerstandsmoment nicht zu-, sondern abnimmt. Abgesehen davon, lassen sich Walzprofile mit einer Breite von mehr als 80 cm wirtschaftlich nicht mehr herstellen. Man hat daher vorgeschlagen, zum Bau größerer Zellen Profile zu verwenden, die aus Blechen zusammengeschweißt oder nach der Kastenbauweise aufgebaut sind (vgl. Abb. 2). Es ist indessen schwierig, Zellenunterteile dieser Art spannungsfrei herzustellen. Die bei Raumtemperatur montierten Zellen verwerfen sich bei hohen Betriebstemperaturen. Die Folge ist eine Störung des bei der Montage eingestellten gleichmäßigen Flusses des Quecksilberbandes. Durch Schweißen bei der Herstellung entstandene innere Spannungen des Werkstoffes können nachträglich nicht beseitigt werden, zumal da die Wanne mit Hartgummi ausgekleidet ist. Um solche durch die Schweiß vorgänge bei der Herstellung, entstehenden Schwierigkeiten zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, den Zellenunterteil durch Zusammenschrauben von Einzelheiten herzustellen, beispielsweise auf eine Blechplatte, die als Wannenboden der Zelle dient, unter Verwendung von Gummidichtungen einen U-Eisenrahmen aufzuschrauben, der die Wandungen der Wanne bildet. Diese Gummidichtungen, die unter Quecksilberdruck stehen, lassen sich bei den wechselnden Temperaturen, unter denen der Elektrolyseur betrieben wird, im Dauerbetrieb nur schwierig dicht erhalten.

Gegenstand der Erfindung ist nun eine mit Quecksilberkathode arbeitende wannenförmige elektrolytische Zelle, die von diesen Nachteilen frei ist. Gemäß der Erfindung ruht der Wannenboden, der aus nachgiebigem Werkstoff besteht, z.B. aus einem Stück Blech gepreßt oder aus Kunststoffen gefertigt ist, auf zahlreichen Stützen, deren Höhe zwecks Beseitigung von Unebenheiten des Bodens, die z. B. bei der Einrichtung oder beim Betrieb der Zelle auftreten können, veränderlich ist. Man kann also nunmehr aus dünnem Blech beliebiger Größe die Wanne formen und ist nicht mehr auf ein Schweiß verfahren zum Zusammenbau der Wanne aus mehreren Einzelteilen angewiesen, so daß innere Spannungen des Blechs und die übrigen oben geschilderten Schwierigkeiten nicht auftreten können-

Die Veränderlichkeit der Höhe der Stütze kann leicht dadurch bewirkt werden, daß man die Stütze unterteilt, die beiden Teile mit Schraubgewinde versieht und sie durch eine Schraubmuffe verbindet. Durch Drehung der Schraubmuffe wird dann leicht nach Wunsch eine Verlängerung oder Verkürzung der Stütze bewirkt, und dadurch werden örtliche Unebenheiten, also Vertiefungen oder Erhöhungen im Wannenboden, die den gleichmäßigen Fluß des Quecksilberbandes stören, beseitigt. Diese Korrekturen können leicht während des Betriebes der Zelle vorgenommen werden. An Stelle dter Schraubmuffe sind auch andere Vorrichtungen geeignet, die eine Einstellung der Höhe der Stützen ermöglichen.

Vorteilhaft werden alle Stützen auf einem gemeinsamen Tragorgan zusammengefaßt, das von dem Fundament durch Isolatoren getrennt ist. Als sehr zweckmäßig hat sich als Tragorgan ein Rohr erwiesen, das in der Richtung der Horizontalachse der Wanne angeordnet ist und an dessen Wandung die unteren Enden der Stützen befestigt sind.

Ein solches rohrförmiges Tragorgan kann gleichzeitig mit Vorteil als Gefäß für die Regenerierung des die Zelle verlassenden Quecksilbers dienen. Bei der Elektrolyse von Alkalichloridlösungen nach dem Quecksilber-Amalgam-Verfahren wird also das Rohr als Sekundärzelle für die Zersetzung des Quecksilber amalgams ausgebildet.

Eine derartige Vorrichtung ist in der Abb. 3 und 4 im Querschnitt bzw. Längsschnitt beispielsweise dargestellt. Die Wanne A₁ in der das Quecksilberband Hg fließt, ist mittels der Stützen C, C₁ mit dem Rohr B verbunden. An dem Rohr B sind Ausleger D angebracht. Die Ausleger D ruhen auf Isolatoren E und diese auf den Fundamentsockeln F, so daß die Vorrichtung vom Erdpotential getrennt ist. Wie leicht ersichtlich ist, können Unebenheiten, die beispielsweise an den mit G und H bezeichneten Stellen des Wannenbodens und in deren Umgebung auftreten, durch eine entsprechende Drehung der Schraubmuffen C₁ ausgeglichen werden.

In Abb. 4 ist die gesamte Vorrichtung mit dem Zellendeckei / und den Anodenzuführungen K dargestellt. Aus der von links nach rechts schwach geneigt angeordneten Wanne fließt das amalgamhaltige Quecksilber in die Auffangvorrichtung L und von dort durch das von rechts nach links geneigte Rohr B, wo das Amalgam zersetzt wird- Das so regenerierte Quecksilber wird mittels einer durch den Motor M angetriebenen Pumpe iV in die Zelle zurückgeführt.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Wannenförmige elektrolytische Zelle mit Quecksilberkathode, die den Wannenboden

   gleichmäßig bedeckt, dadurch gekennzeichnet, daß' der aus nachgiebigem Werkstoff bestehende Wannenboden auf zahlreichen Stützen ruht, deren Höhe zwecks Beseitigung von Unebenheiten des Bodens veränderlich ist.
2. 2. Elektrolytische Zelle nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen mit Schraubmuffen versehen sind, deren Drehung eine Verlängerung oder Verkürzung der Stützen bewirkt.
3. 3. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen auf einem gemeinsamen Tragorgan ruhen, das von dem Fundament durch Isolatoren getrennt ist.
4. 4. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Tragorgan ein Rohr dient, das in der Richtung der Horizontalachse der Wanne angeordnet ist und an dessen Wandung die unteren Enden der Stützen befestigt sind.
5. 5. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr von dem die Zelle verlassenden Quecksilber durchflossen wird und in dem Rohr die Regenerierung des Quecksilbers vor seiner Rückführung in die Zelle erfolgt.
6. 6. Elektrolytische Zelle nach Anspruch 1 bis 5 für die Elektrolyse von Alkalichloridlösungen nach dem Quecksilber-Amalgam-Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr als Sekundärzelle für die Zersetzung des Quecksilberamalgams ausgebildet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Schweizerische Patentschrift Nr. 231 249;
   deutsche Patentschrift Nr. 655 562.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 509 698/423 3.56 (609 615 9. 56)