NO117359B

NO117359B -

Info

Publication number: NO117359B
Application number: NO165060A
Authority: NO
Inventors: H Nottebohm; H Hund
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1965-10-12
Filing date: 1966-10-08
Publication date: 1969-08-04
Also published as: SE327974B; NL139286B; DE1567948B1; FR1496466A; GB1167001A; BE688122A; AT269906B; CH517658A; ES332110A1; FI46055B; NL6614281A; FI46055C

Description

Fremgangsmåte til innstilling av elektrodeavstanden i elektrolyseceller med flytende kvikksølvkatode. Procedure for setting the electrode distance in electrolytic cells with a liquid mercury cathode.

De i alkalikloridelektrolysen anvendte grafittanoder nedtæres ved kjemiske og elektrokjemiske angrep. Nedtæringen er strømtetthetsavhengig. Problemet med en hurtig utførbar kontinuer-lig eller diskontinuerlig anodedybdestilling til avstands- resp. spenningskorrektur tilkommer en spesiell betydning da moderne an- The graphite anodes used in alkali chloride electrolysis are corroded by chemical and electrochemical attacks. The decay is current density dependent. The problem of a fast, continuous or discontinuous anode depth adjustment to distance or voltage correction is of particular importance as modern an-

legg drives med stadig høyere strømtettheter. are operated with ever higher current densities.

Til dybdestilling av anodene er det kjent tallrike fremgangsmåter og innretninger (se S. Hass, Chem.Ing. Technik 34, Numerous methods and devices are known for depth setting of the anodes (see S. Hass, Chem.Ing. Technik 34,

(I962), nr. 5, 337 til 34.5). Da imidlertid en enkel og direkte av-standsmålemetode tidligere ikke er kjent, byr alle kjente fremgangsmåter og innretninger på betraktelige vanskeligheter i praksis. (I962), No. 5, 337 to 34.5). Since, however, a simple and direct distance measurement method has not previously been known, all known methods and devices present considerable difficulties in practice.

Ved de raest kjente dybdestillingsfremgangsmåter måles enkeltelektrodenes strømstyrke enten med en ampere-måletang eller over en justert motstandsstrekning i strømtilførselsledningen, og derved etterstilles hver enkeltelektrode så lenge inntil enkelt-elektrodene belastes med tilnærmet samme strømstyrke og den ønskede cellespenning er oppnådd. In the best-known depth adjustment methods, the current strength of the individual electrodes is measured either with an ampere-meter or across an adjusted resistance section in the power supply line, and thereby each individual electrode is adjusted until the individual electrodes are loaded with approximately the same current strength and the desired cell voltage is achieved.

Da forandringer ved en elektrode også innvirker på naboelektrodens strømstyrke, er en dybdestillingsfremgangsmåte vanskelig å gjennomføre og unøyaktig. Det lar seg dermed også bare oppnå en gjennomsnittlig lik elektrodeavstand, idet imidlertid enkelte elektroder kan avvike betraktelig. I praksis stiller fremgangsmåten store krav til personalet. As changes at one electrode also affect the neighboring electrode's current strength, a depth setting procedure is difficult to carry out and inaccurate. It is thus only possible to achieve an average equal electrode distance, although individual electrodes can deviate considerably. In practice, the procedure places great demands on the staff.

Ifølge andre kjente fremgangsmåter anbringes på katodendistansestykker, som består av ikke-ledende materiale og hvorpå anoden settes. Det dreier seg her eksempelvis om lister eller kammer, som eksempelvis også er anordnet senkbare i cellebunnen. Uheldig er det da at kvikksølvstrømmen forstyrres og at cellebunnen hurtig tilsmusses. Videre blir anodene på de steder hvor de sitter på distansestykkene uregelmessig og i forhold til øvrige anode-flater mindre sterkt nedtæret. Når distansestykkene er anordnet senkbare i katoden så kommer det i tillegg som ytterligere vanske-lighet avtetning mot kvikksølv. According to other known methods, cathode spacers are placed on, which consist of non-conductive material and on which the anode is placed. This concerns, for example, strips or chambers, which, for example, are also arranged to be lowered into the bottom of the cell. It is unfortunate that the flow of mercury is disrupted and that the cell base quickly becomes dirty. Furthermore, the anodes in the places where they sit on the spacers are irregularly and in relation to other anode surfaces less strongly corroded. When the spacers are arranged so that they can be lowered into the cathode, there is an additional difficulty of sealing against mercury.

Det er også allerede foreslått å fastslå avstanden ved hjelp av elektrodekortslutning, hvor det opptrer en hurtig økning av strømstyrken. Etter inntreden av kortslutningen tilbakestilles den angjeldende elektrode i den for den tilstrebede spenning nød-vendige avstand. Denne fremgangsmåte har selvsagt mange ulemper. Således fører de på de kortsluttede elektroder opptredende høye strømstyrker til en sterk oppvarmning eller forbrenning av elek-troden. Anvendelsen av kjente og meget fordelaktige smeltesik-ringer er utelukket ved denne dypstillingsfremgangsmåte. Dessuten blir ved den sterke forstyrring av det elektriske felt kvikksølv-overflaten beveget så heftig at elektrodene i omgivelsene likeledes tenderer til kortslutning. Denne foreteelse opptrer i stadig sterkere grad med de tilstrebede høyere strømtettheter. It has also already been proposed to determine the distance by means of an electrode short-circuit, where a rapid increase in current strength occurs. After the short circuit occurs, the relevant electrode is reset at the distance necessary for the desired voltage. This method of course has many disadvantages. Thus, the high currents appearing on the short-circuited electrodes lead to a strong heating or burning of the electrode. The use of known and very advantageous fusible links is excluded by this deep setting procedure. Moreover, due to the strong disturbance of the electric field, the mercury surface is moved so violently that the electrodes in the surroundings likewise tend to short-circuit. This phenomenon occurs to an increasingly stronger degree with the higher current densities sought.

Ifølge tysk utlegningsskrift nr. I.I97.861 er det videre kjent en fremgangsmåte til innstilling av den optimale elektrodeavstand mellom grafittanode og kvikksølvkatode i elektrolyseceller. Man nærmer grafittanoden derved til kvikksølvkatoden så langt inntil økningen av cellestrømmen ikke mer foregår lineært avhengig av avstandsnedsettelsen,men blir sprangmessig større. Denne metode har imidlertid for det første den ulempe at det i praksis ikke lar seg unngå kortslutninger med deres kjente følgeforeteelser og for det annet krever den én høy målenøyåktighet av cellestrømmen, hvilket ikke kan sikres ved hjelp av de kjente strømmåleapparater. According to German specification no. I.I97.861, a method for setting the optimal electrode distance between graphite anode and mercury cathode in electrolytic cells is also known. The graphite anode is thereby brought closer to the mercury cathode until the increase in the cell current no longer takes place linearly depending on the distance reduction, but becomes greater in leaps and bounds. However, this method has, firstly, the disadvantage that in practice it is not possible to avoid short circuits with their known consequences and, secondly, it requires a high measurement accuracy of the cell current, which cannot be ensured with the help of the known current measuring devices.

Endelig er det dessuten kjent en fremgangsmåte til innstilling av avstanden mellom grafittanoder og kvikksølvkatoder i elektrolyseceller, hvor det gjennom cellelokket innføres en U-formet føler mellom anode og cellebunn og dermed fastlegges avstanden nøy-aktig. Ved denne fremgangsmåte må forholdsvis mange distansehaker føres gjennom lokket og avtettes. Dessuten består den fare at kvikksølvbåndet rives opp. Finally, a method is also known for setting the distance between graphite anodes and mercury cathodes in electrolytic cells, where a U-shaped sensor is inserted through the cell lid between the anode and the cell bottom and thus the distance is determined precisely. With this method, a relatively large number of distance hooks must be passed through the lid and sealed. There is also the risk that the mercury band will be torn open.

Til dypstilling av anoder i elektrolyseceller har man For deep positioning of anodes in electrolysis cells, one has

på tross av alle mangler tidligere nødvendigvis måttet betjene seg med de ovennevnte fremgangsmåter. in spite of all shortcomings previously necessarily had to make do with the above methods.

De kjente dypstillingsfremgangsmåter er imidlertid uegnet til å innstille meget små elektrode-avstander og overholde dem. Dette kan imidlertid være fordelaktig når det av økonomiske grunner er gunstig å drive cellene med bruk av et noe nedsatt strømutbytte ved minst mulig spenning. However, the known deep positioning methods are unsuitable for setting very small electrode distances and complying with them. However, this can be advantageous when, for economic reasons, it is advantageous to operate the cells using a somewhat reduced current yield at the lowest possible voltage.

Det er nå funnet en fremgangsmåte som muliggjør å bringe anodene i en bestemt meget liten avstand fra katoden og enten overholde denne avstand eller fra dette utgangspunkt tilbakestille anoden til en nøyaktig bestemt avstand fra katoden. A method has now been found which makes it possible to bring the anodes to a specific very small distance from the cathode and either comply with this distance or from this starting point reset the anode to a precisely determined distance from the cathode.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den iakttagelse at karakteristiske svingninger i spenning eller strømstyrke opptrer når en anode eller en anodegruppe nærmes katoden til en meget liten avstand. Disse svingninger lar seg fastslå med kjente måleinnret-ninger. Deres amplitude øker da med avtagende elektrodeavstand. Den til en bestemt terskelverdi (amplitude) tilsvarende avstand er reproduserbar. Den kan overraskende opprettholdes ønskelig lenge, uten at det opptrer forstyrrelser eller kortslutninger. The invention is based on the observation that characteristic fluctuations in voltage or current occur when an anode or an anode group approaches the cathode to a very small distance. These fluctuations can be determined with known measuring devices. Their amplitude then increases with decreasing electrode distance. The distance corresponding to a certain threshold value (amplitude) is reproducible. It can surprisingly be maintained for a desirable length of time, without disturbances or short circuits occurring.

Oppfinnelsen vedrører altså en fremgangsmåte til innstilling av elektrodeavstanden i elektrolyseceller med rennende kvikksølvkatode, og fremgangsmåten erkarakterisert vedat anodene enkeltvis eller i grupper nærmes katoden, inntil de ved liten elektrodeavstand opptredende amplitudeforandringer av de karakteristiske strømstyrke- eller spenningssvingninger oppnår en fastlagt terskelverdi. The invention therefore relates to a method for setting the electrode distance in electrolytic cells with a flowing mercury cathode, and the method is characterized by the fact that the anodes approach the cathode individually or in groups, until the amplitude changes of the characteristic current or voltage fluctuations that occur at a small electrode distance reach a determined threshold value.

Ifølge en utførelsesform av oppfinnelsen tilbakestilles de enkelte anoder eller anodegrupper etter oppnåelse av den fastlagte terskelverdi for strømstyrke- eller spenningssvingninger til en til den ønskede cellespenning svarende avstand. According to one embodiment of the invention, the individual anodes or anode groups are reset after reaching the determined threshold value for current strength or voltage fluctuations to a distance corresponding to the desired cell voltage.

Ifølge en annen utførelsesform ifølge oppfinnelsen opprettholdes den til en fastlagt terskelverdi for strømstyrke- eller spenningssvingninger svarende elektrodeavstand under anvendelse av strømstyrke- eller spenningssvingningenes amplitude som regulerings-størrelse. According to another embodiment according to the invention, it is maintained to a fixed threshold value for current or voltage fluctuations corresponding to the electrode distance using the amplitude of the current or voltage fluctuations as a control variable.

Ved stilling senkes anodene da hver til den fastlagte terskelverdi og tilbakestilles derpå til den ønskede avstand. Hensiktsmessig er det på dypstillingsinnretningen anordnet en tilsvarende justert skala eller markering. Det er selvsagt også mulig å foreta tilbakestilling ved tilsvarende mange omdreininger av den til stilling av anoden anvendte spindel når dens stigning er kjent. When in position, the anodes are each lowered to the determined threshold value and then reset to the desired distance. Appropriately, a correspondingly adjusted scale or marking is arranged on the depth setting device. It is of course also possible to perform a reset by a corresponding number of revolutions of the spindle used to position the anode when its pitch is known.

Skal ifølge den annen utførelsesform ved oppfinnelsen Shell according to the second embodiment of the invention

den til en fastlagt terskelverdi for strømstyrke- eller spenningssvingninger tilsvarende lille elektrodeavstand opprettholdes, så inngis hensiktsmessig.den tidsmessige avledning av strømmen eller spenningen som reguleringsstørrelse i en tilsvarende regulator. the to a determined threshold value for current or voltage fluctuations correspondingly small electrode distance is maintained, then the temporal derivation of the current or voltage is entered appropriately as a control variable in a corresponding regulator.

Målingen av strømstyrkevariasjonene foregår hensiktsmessig ved at det først foretas et strømuttak i kort tid. En enkel måte å gjøre dette på er at strømtilførselen til anoden skjer i aksen av den ringformede transformator, i hvis vikling det induseres en spenning, som er direkte proporsjonal med strømuttaket. Den i kjernen anbragte luftspalte sørger for at den av trans-forma torkjernens formagnetisering betingede likestrømandel holdes innen tillatelige grenser. Den induserte spenning tilføres hensiktsmessig først til et dyppassfilter som utfiltrerer den fra flerfaselikerettere til frembringelse av elektrolyselikestrøm stammende restbølgethet og bare lar den av de karakteristiske strøm-svingninger induserte vekselspenningskomponent av lavere frekvens passere. The measurement of the current strength variations takes place appropriately by first taking out the current for a short time. A simple way of doing this is that the current supply to the anode takes place in the axis of the ring-shaped transformer, in whose winding a voltage is induced, which is directly proportional to the current draw. The air gap located in the core ensures that the direct current portion conditioned by the transformer core's premagnetization is kept within permissible limits. The induced voltage is suitably supplied first to a deep-pass filter which filters out residual ripple originating from multi-phase rectifiers to produce electrolysis direct current and only allows the alternating voltage component of lower frequency induced by the characteristic current fluctuations to pass.

En egnet indikator viser denne karakteristiske vekselspenningskomponent enten direkte eller melder overskridelse av en bestemt terskelverdi. Som indikator kan f.eks. tjene en likeretter med et tilknyttet dreiespolemåleverk.' Måleverket beskyttes ved hjelp av en avskjermning ved høypermeabelt materiale mot innvirkning av omgivende magnetfelt. Videre foregår det i tilførsel til likeretteren hensiktsmessig en spenningsbegrensning, f.eks. ved anti- parallelt koplede Zenerdioder til beskyttelse av likeretteren og måleverket mot overspenning som kan opptre i tilfelle en kortslutning mellom anode og kvikksølvkatode. Anvendelsen av andre indikatorer, eksempelvis gløde- eller glimlamper, skalavisere eller liknende strøm- eller spenningsstyrte signalapparater er selvsagt mulig. A suitable indicator shows this characteristic alternating voltage component either directly or reports exceeding a certain threshold value. As an indicator, e.g. serve a rectifier with an associated turning coil meter.' The measuring device is protected by means of a shielding with highly permeable material against the influence of surrounding magnetic fields. Furthermore, a voltage limitation takes place in the supply to the rectifier, e.g. by anti-parallel connected Zener diodes to protect the rectifier and the measuring device against overvoltage which may occur in the event of a short circuit between anode and mercury cathode. The use of other indicators, for example incandescent or flashing lights, scale pointers or similar current- or voltage-controlled signaling devices is of course possible.

Til gjennomføring av målingen åpnes transformatorens kjerne så meget at strømtilføreren bringer anodene som skal dyp-stilles i aksen av den ringformede transformator og lar denne om-slutte anoden. Formstykker av et tilsvarende isoleringsmateriale sørger for en sentrering av strømlederen i aksen ved videreslutning av overføringskjernen. Ved distansestykker holdes den ønskede luftspalte. Nå foregår anodens dypstilling inntil måleapparatets anviser overskrider en fiksert terskelverdi, resp. inntil signal-innretningen reagerer. Anoden har da den på forhånd fastslåtte meget lille avstand fra kvikksølvkatoden. Deretter heves anoden igjen inntil den optimalt erkjennbare avstand fra katoden er nådd. To carry out the measurement, the transformer's core is opened so much that the power supply brings the anodes to be deeply positioned in the axis of the ring-shaped transformer and allows this to enclose the anode. Molded pieces of a corresponding insulating material ensure a centering of the current conductor in the axis when the transmission core is connected. With spacers, the desired air gap is maintained. Now the anode's depth setting takes place until the meter's indicator exceeds a fixed threshold value, resp. until the signaling device reacts. The anode then has the predetermined very small distance from the mercury cathode. The anode is then raised again until the optimally recognizable distance from the cathode is reached.

Avstandsmålingen ved hjelp av de opptredende spennings-variasjoner baserer seg på det faktum at til de ovennevnte strøm-variasjoner ved dypstilling av en enkeltanode tilsvarer en variasjon av den på angjeldende anode liggende spenning. Analogt som ved strømmåling måles spenningsvariasjonene hensiktsmessig ved at det foretas et spenningsuttak som tilføres en anviser eller en indikator resp. en regulator. Et enkelt middel til dannelse av spennings-uttaket er målingen av ladestrømmen av en til den spenning som skal måles tilsluttet kondensator. Videreforarbeidelsen av signalet foregår tilsvarende den ved strømmålingen forklarte fremgangsmåte. The distance measurement by means of the occurring voltage variations is based on the fact that to the above-mentioned current variations when a single anode is lowered corresponds to a variation of the voltage on the relevant anode. Analogous to current measurement, the voltage variations are appropriately measured by making a voltage tap which is supplied to an indicator or an indicator resp. a regulator. A simple means of creating the voltage output is the measurement of the charging current of a capacitor connected to the voltage to be measured. Further processing of the signal takes place in accordance with the procedure explained for the current measurement.

Claims

1. Procedure for setting the electrode distance in electrolysis cells with flowing mercury cathode, characterized by the fact that the anodes approach the cathode individually or in groups, until the amplitude changes of the characteristic current or voltage fluctuations occurring at a small electrode distance reach a determined threshold value.

2. Method according to claim 1, characterized in that the anode or anode group is reset to a distance corresponding to the desired cell voltage after reaching the determined threshold value for current or voltage fluctuations.

3. Method according to claim 1, characterized in that the electrode distance corresponding to a determined threshold value for current or voltage fluctuation is maintained using the amplitude of the current or voltage fluctuations as a control variable.