NO129238B

NO129238B -

Info

Publication number: NO129238B
Application number: NO03108/70A
Authority: NO
Inventors: U Giacopelli
Original assignee: Solvay
Priority date: 1969-09-18
Filing date: 1970-08-14
Publication date: 1974-03-18
Also published as: NL7012786A; MY7400110A; ZA706241B; BE755900A; GB1323131A; FI51111B; DE1947157B2; US3700582A; SE359459B; DK132448B; CH523092A; JPS4911306B1; FR2061469A5; FI51111C; DE1947157A1; AT302373B; DK132448C; CA920539A; ES383267A1

Description

Elektrolysecelle med avtagbar Electrolysis cell with removable

sidevegg som bærer elektroder. side wall that carries electrodes.

Denne oppfinnelse angår en elektrolysecelle med unipolare, vertikale, avvekslende i forhold til hverandre anordnede anoder og katoder og en ytre, ledende, avtagbar sidevegg som utgjør en bærer og strømfordeler for de metalliske elektroder med samme polaritet. This invention relates to an electrolysis cell with unipolar, vertical, alternately arranged anodes and cathodes and an outer, conductive, removable side wall which forms a carrier and current distributor for the metallic electrodes of the same polarity.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen konstruksjon av den utvendige sidevegg som er ledende og flyttbar og som under-støtter elektroder med samme polaritet. More specifically, the invention relates to the construction of the external side wall which is conductive and movable and which supports electrodes with the same polarity.

Denne vegg brukes fortrinnsvis som understøttelse for titananoder ved elektrolytisk fremstilling av klor, hypoklo-ritter eller klorater. This wall is preferably used as a support for titanium anodes in the electrolytic production of chlorine, hypochlorites or chlorates.

Man har allerede foreslått (US patent nr. 3 055 821) en elektrolysecelle for kloratfremstilling i hvilken en utvendig sidevegg omfatter en' flyttbar metallplate som understøtter titananodene. Anodeenheten bør kunne trekkes sideveis ut av cellen som en skuff, hvilket krever at siden av den flyttbare vegg har en stor sideklaring, og derved hindrer anbringelsen av seriekoblede celler ved siden av hverandre, idet de anodiske strømtilslutriin-ger for en celle ligger like ved utgangsledningene for katode-strømmen i den andre celle. An electrolytic cell for chlorate production has already been proposed (US patent no. 3,055,821) in which an external side wall comprises a movable metal plate which supports the titanium anodes. The anode unit should be able to be pulled out laterally from the cell like a drawer, which requires that the side of the movable wall has a large lateral clearance, thereby preventing the placement of series-connected cells next to each other, as the anode current connections for a cell are close to the output wires for the cathode current in the second cell.

Ved sammenføyning ved hjelp av lodding kan denne kjente anodeenhet ikke oppdeles i sine enkelte bestanddeler. Da de der viste anodeblader ikke lar seg adskille må anodeenheten bringes til et verksted når det oppstår feil på anodebekledningen. For å gjøre enheten demonterbar har det vært foretatt innpresning av titanblader i bæreplaten, men denne befestigelsesmåte har man-ge ulemper. For det første krever den anodeblader med en viss tykkelse (i eksemplet 2,5 mm) for såvidt mulig å hindre at det oppstår skjevheter under sammenføyningen, hvilket ytterligere øker omkostningene ved bruk av titan. For det annet krever den en enda tykkere bæreplate (i eksemplet 9,5 mm), hvilket må for-hindres. For det tredje krever den en fullstendig maskinmessig utført spordannelse i denne bæreplate av titan. Tiltross for spo-rene og tykkelsen av bæreplaten har anodebladene dårlig føring og forlanger at det brukes isolerende innlegg for å opprettholde deres avstand i forhold til katodebladene. Uansett hvor omhyggelig bearbeidelsen har skjedd så vil utskiftning av de innpressede blader raskt føre til en mekanisk forringelse av overflatene på grunn av friksjon. Endelig er det klart at den elektriske kontakt titan/titan bevirker betydelig motstand, og enhver metallbekled-ning som kunne være egnet til å forbedre denne, ville uunngåelig bli skadet ved friksjon under montasjen og ved elektrokjemisk korrosjon. Denne titan/titan-kontakt som allerede fra begynnelsen av er middelmådig, vil bare bli dårligere under elektrolysen som følge av dannelsen av stadig tykkere lag av ikke ledende oksyd og fordelingen av strømmen på de forskjellige anoder ville bli ujevn. When joined by means of soldering, this known anode unit cannot be divided into its individual components. As the anode blades shown there cannot be separated, the anode unit must be taken to a workshop when a fault occurs on the anode cladding. In order to make the unit demountable, titanium blades have been pressed into the carrier plate, but this method of attachment has many disadvantages. Firstly, it requires anode sheets of a certain thickness (in the example 2.5 mm) to prevent distortions occurring during joining as far as possible, which further increases the costs of using titanium. Secondly, it requires an even thicker carrier plate (9.5 mm in the example), which must be prevented. Third, it requires fully machined grooving in this titanium carrier plate. Despite the grooves and the thickness of the carrier plate, the anode blades have poor conductivity and require the use of insulating inserts to maintain their distance from the cathode blades. Regardless of how carefully the processing has taken place, replacing the pressed-in blades will quickly lead to a mechanical deterioration of the surfaces due to friction. Finally, it is clear that the titanium/titanium electrical contact causes considerable resistance, and any metal coating which could be suitable to improve this would inevitably be damaged by friction during assembly and by electrochemical corrosion. This titanium/titanium contact, which is already mediocre from the beginning, will only deteriorate during the electrolysis as a result of the formation of ever thicker layers of non-conducting oxide and the distribution of the current on the different anodes would become uneven.

I tillegg til ovenstående er i dette tilfelle anode-bæreplaten selv av titan, hvilket øker omkostningene betydelig for dette metall ved en bestemt aktiv,overflate. Denne store ulem-pe opptrer også ved anodeenheten av titan i henhold til neder-landsk patentsøknad nr. 6 704 105, som dessuten krever bruk av lasker, vinkeljern, bolter og muttere av titan. In addition to the above, in this case the anode support plate itself is made of titanium, which significantly increases the costs for this metal at a specific active surface. This major disadvantage also occurs with the anode unit made of titanium according to Dutch patent application no. 6 704 105, which also requires the use of tabs, angle irons, bolts and nuts made of titanium.

Foreliggende oppfinnelse eliminerer alle disse ulemper. . Deitte blir i en elektrolysecelle av den innlednings-vis angitte art oppnådd ved at sideveggen-har form'av-en rekke loddrette kanter.-av-anodene og loddrette, ledende elementer og er forbundet ved hjelp... av gjenger og hull med trebolter skrudd i innvendige.gjenger i et hode og skaftpartiet på hver trebolt har et tverrsnitt som ligger mellom tverrsnittet av hodet og av gjengene, mens hodet på hver trebolt er forsenket i det ledende element og ligger .an mot en avsats. The present invention eliminates all these disadvantages. . This is achieved in an electrolysis cell of the kind indicated at the outset by the side wall having the form of a series of vertical edges of the anodes and vertical conducting elements and is connected by means of... threads and holes with wooden bolts screwed into internal threads in a head and the shank portion of each wooden bolt has a cross-section that lies between the cross-section of the head and of the threads, while the head of each wooden bolt is recessed in the conducting element and rests against a ledge.

Følgelig er sideveggen ifølge oppfinnelsen ledende og avtagbar, bærer metallelektroder av samme polaritet, fordeler seg i mellom den elektriske strøm og sammensettes i det vesentlige av en rekke loddrette kanter av elektroder av samme polaritet og ledende langstrakte elementer som er anordnet loddrett mellom disse og er demonterbare ved hjelp av riktig fordelte festemidler, av hvilke hver enkelt sikrer de samme trykk mot hver av elektrodekantene. Consequently, the side wall according to the invention is conductive and removable, carries metal electrodes of the same polarity, distributes the electric current in between and is essentially composed of a series of vertical edges of electrodes of the same polarity and conductive elongated elements which are arranged vertically between these and are removable by means of correctly distributed fasteners, each of which ensures the same pressure against each of the electrode edges.

Fortrinnsvis er det på innsiden av cellen forankret et overtrekk bestående av to over hverandre liggende skikt, ved hjelp av tapper i det underste skikt, til hvilket det øvre skikt er vedheftende. Preferably, a covering consisting of two overlapping layers is anchored on the inside of the cell, by means of studs in the lower layer, to which the upper layer is attached.

Det underste skikt består av en påsprøytet eller innpresset polyesterharpikssement mens det øvre skikt som berø-rer elektrolytten, består av klorert polyvinylklorid. The lower layer consists of a sprayed-on or pressed-in polyester resin cement, while the upper layer, which touches the electrolyte, consists of chlorinated polyvinyl chloride.

Videre kan sideveggen ved bunnen og ved toppen av de ledende elementer være festet rettvinklet til bunnen og-lokket i elektrolysecellen ved hjelp av bolter og de ledende endeelemen-ter festet rettvinklet til katodekassen ved hjelp av isolerte bolter. Furthermore, the side wall at the bottom and at the top of the conductive elements can be attached at right angles to the bottom and lid of the electrolytic cell by means of bolts and the conductive end elements attached at right angles to the cathode box by means of insulated bolts.

Anodene er i det minste delvis overtrukne titananoder. The anodes are at least partially coated titanium anodes.

Berøringsflatene mellom anodene og de ledende elementer er først forkobberert og så fortinnet eller forsølvet. The contact surfaces between the anodes and the conductive elements are first copper-plated and then tinned or silver-plated.

Oppfinnelsen er illustrert på vedlagte tegninger som bare skal tjene som eksempler. De angår diafragmaceller under-støttet av et katodegitter og anoder av belagt titan understøttet av den sammensatte, flyttbare vegg. Denne celle tjener til fremstilling av klor og alkali ved elektrolyse av en oppløsning av alkalimetallklorid. Fig. 1 er et sideriss av en elektrolysecelle og viser den flyttbare vegg ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser i enderiss, henholdsvis i snitt langs The invention is illustrated in the attached drawings which are to serve as examples only. They concern diaphragm cells supported by a cathode grid and anodes of coated titanium supported by the composite movable wall. This cell serves for the production of chlorine and alkali by electrolysis of a solution of alkali metal chloride. Fig. 1 is a side view of an electrolysis cell and shows the movable wall according to the invention. Fig. 2 shows in end view, respectively in longitudinal section

linjen II-II' av fig. 1, to seriekoblede celler. the line II-II' of fig. 1, two cells connected in series.

Fig. 3 viser disse to celler i grunnriss, med hori-sontalt delvis snitt ved midten av elektrodehøyden. Fig. 3 shows these two cells in plan view, with a horizontal partial section at the middle of the electrode height.

Fig. 4 er et horisontalsnitt i større målestokk av Fig. 4 is a horizontal section on a larger scale of

en ende av den anodebærende vegg ifølge oppfinnelsen. one end of the anode-bearing wall according to the invention.

Hver celle består i det vesentlige av en flyttbar Each cell essentially consists of a movable

vegg 1 som understøtter anodeplatene 5 av belagt tinn, av en ka-todekasse 2 som understøttet gittertappene og diafragmaet, av et hus 3 og et lokk 4 forsynt med ledninger for utviklet klor og for innføring av saltlake. wall 1 which supports the anode plates 5 of coated tin, of a cathode box 2 which supported the grid pins and the diaphragm, of a housing 3 and a cover 4 provided with lines for developed chlorine and for the introduction of brine.

Den flyttbare vegg 1 vist detaljert på fig. 4, be- The movable wall 1 shown in detail in fig. 4, be-

står vesentlig av en rekke stålelementer 6, 7 med avlang form anordnet vertikalt ved siden av hverandre og separert ved de vertikale kanter av titananodene 5 som de trykker mellom seg. Mellom-koblede elementer 7, som alle er identiske, bestemmer avstanden mellom anodeplatene 5. Ende-elementene 6 (hvorav bare ett er vist på fig. 1) tillater å feste veggen 1 til katodekassen 2 på tett, avtagbar og isolerende måte ved hjelp av bolter 12 og beskyttel-sesskiktet av klorert polyvinylklorid 11 hvis vedhefting til veggen 1 oppnås ved hjelp av et polyesterharpikspskikt 10 som er fast forankret ved innsprøyting eller sammenpressing til innsnitt 13 som den innvendige overflate av stålelementene 6 og 7 er forsynt med. Disse elementer er festet til hverandre ved hjelp av hule stålbolter 9 og til endeelementet 6 ved hjelp av stålskuer 8. På samme måte som de hule bolter 9, er endeskruene 8 forsynt consists essentially of a series of steel elements 6, 7 of oblong shape arranged vertically next to each other and separated by the vertical edges of the titanium anodes 5 which they press between them. Interconnected elements 7, which are all identical, determine the distance between the anode plates 5. The end elements 6 (only one of which is shown in Fig. 1) allow the wall 1 to be attached to the cathode box 2 in a tight, removable and insulating manner by means of bolts 12 and the protective layer of chlorinated polyvinyl chloride 11 whose adhesion to the wall 1 is achieved by means of a polyester resin layer 10 which is firmly anchored by injection or compression to the incision 13 with which the inner surface of the steel elements 6 and 7 is provided. These elements are attached to each other by means of hollow steel bolts 9 and to the end element 6 by means of steel screws 8. In the same way as the hollow bolts 9, the end screws 8 are provided

med runde hoder 14 som har et gripespor 15 for å trekke dem. Det runde hode 14 i hver hul bolt 9 eller skrue 8 er understøttet på with round heads 14 having a gripping groove 15 for pulling them. The round head 14 in each hollow bolt 9 or screw 8 is supported on

en avsats 16 anordnet i materialdybden i hvert element, hvilket tillater å utøve et bestemt trykk på hvert av dem.og derved sikrer en utmerket elektrisk kontakt med de tilliggende anoder 5. Legemet til hver hul bolt 9 har en gjenget ende 17 med minsket tverrsnitt og et ikke gjenget parti 18 med et tverrsnitt som ligger mellom tverrsnittet av hodet 14 og av den gjengéde ende 17. a ledge 16 arranged in the material depth in each element, which allows a specific pressure to be exerted on each of them, thereby ensuring an excellent electrical contact with the adjacent anodes 5. The body of each hollow bolt 9 has a threaded end 17 with a reduced cross-section and a non-threaded part 18 with a cross-section that lies between the cross-section of the head 14 and of the threaded end 17.

Et gjenget blindhull 19 er anordnet i hodet 14 og det ikke gjengéde parti 18 av hver bolt 9 hvis gjengede ende 17 kan irinskrués i det gjengede hull 19, er anordnet i den forannevnte bolt eller i A threaded blind hole 19 is arranged in the head 14 and the unthreaded part 18 of each bolt 9 whose threaded end 17 can be screwed into the threaded hole 19 is arranged in the aforementioned bolt or in

endeskruen 8. Som vist på fig. 2, er de perforerte hull 20 gjen- end screw 8. As shown in fig. 2, the perforated holes 20 are re-

nom hvilke boltene 9 i elementene 6, 7 og de vertikale kantar av anodene passerer, hensiktsmessig høydefordelt for at man kan utøve : nom which the bolts 9 in the elements 6, 7 and the vertical edges of the anodes pass, appropriately distributed in height so that one can exercise:

et jevnt trykk på dem. an even pressure on them.

• i på ^eri "niotsatt'e ' side åv 'dtsnitt '13 <;:ér viése mellom-koblede elementér 7 som er regelmessig fordelt med rekken av elementer som sarmmen med de perforerte kanter av anodene 5 ut-gjør deri''flyttbare végg'i;' forsynt med tilføringer f dr anode-. strømmen i kobber 21, fra hvilke strømmen fordeler seg 'jevnt 'i hele veggen;; For'-a miriske 'spénningsfallé-t:-er de-perforerte kan- • on the side of the cross-section 13 we can see inter-connected elements 7 which are regularly distributed with the row of elements which, together with the perforated edges of the anodes 5, make them "movable" végg'i;' provided with supplies for drawing the anode current in copper 21, from which the current is distributed 'evenly' throughout the wall;

ter av anodene 5 og kontaktovérflåtene -av elementer 6, 7 forkobberert og deretter forsølvet. På den annen side -av cellen bæ- ter of the anodes 5 and the contactor floats - of elements 6, 7 pre-coppered and then silver-plated. On the other hand -of the cell bæ-

rer katodekassen 2 'utgångslediringerie for;katodestrømmen '22 som ligger rett overfor tilføringene 21 og i samme høyde som disse. StrømtiIføringer 21 -og -utganger 22 av to naboceller i en gruppe the cathode box 2 is the output conductor for the cathode current 22 which is directly opposite the feeds 21 and at the same height as these. Power inputs 21 and outputs 22 of two neighboring cells in a group

av seriekobledé celler er anordnet rett'overfor hverandre dg me- of series-connected cells are arranged directly opposite each other dg me-

get nær hverandre (fig. 2 og 3). Dette medfører én betydelig be-sparelse av forbindelser mellom cellene og en vesentlig minsking av spenningsfallet-forårsaket av disse forbindelser. Hele cellen hviler ved hjelp av strømtilføringer 21 og strømutganger 22 på ledende understøttelser'som er isolert fra jord og har et T-for- get close to each other (fig. 2 and 3). This results in a significant saving of connections between the cells and a significant reduction in the voltage drop caused by these connections. The entire cell rests by means of current inputs 21 and current outputs 22 on conductive supports' which are isolated from earth and have a T-

met tverrsnitt (fig. 2), hvis vertikale gren 23 er forlenget forbi cellen på begge sider av cellen og hair en omtrentlig form av to rettvinklede trekanter mot hvilke ligger en spiss vinkel met cross-section (fig. 2), whose vertical branch 23 is extended past the cell on both sides of the cell and has an approximate shape of two right-angled triangles against which lies an acute angle

(fig. 1 og 3), mens den horisontale gren 24 danner den egentlige understøttelsesplate for to tilliggende celler. Strømtilslutnin-gene 21 og strømutgangene 22 er festet ved hjelp av bolter 25 (fig. 1 and 3), while the horizontal branch 24 forms the actual support plate for two adjacent cells. The power connections 21 and the power outputs 22 are fixed by means of bolts 25

(fig. 2, 3) til vertikale, ledende plater 26 båret av platen 24. Disse plater 26 har fortrinnsvis en viss bøyelighet for individuelt å kunne absorbere varmeutvidelser og.sammentrekkinger av hver celle. Ved at de er forlenget forbi lengden av cellene, let-ter de vertikale grener 23 av understøttelsene betydelig den kort-slutning som finner sted ved enden av cellen ved hjelp av en me- (fig. 2, 3) to vertical conductive plates 26 carried by the plate 24. These plates 26 preferably have a certain flexibility to be able to individually absorb thermal expansions and contractions of each cell. By being extended beyond the length of the cells, the vertical branches 23 of the supports greatly facilitate the short-circuiting that takes place at the end of the cell by means of a

get enkel innretning. get simple arrangement.

Lokket 4 med høy form er festet med bolter 2 7, og The lid 4 with a tall shape is fixed with bolts 2 7, and

huset 3 med bolter 28 er festet til katodekassen 2 og til den anodebær ende vegg .1. the housing 3 with bolts 28 is attached to the cathode box 2 and to the anode bearing end wall .1.

Katodekassen 2 er forsynt med en samler 29 for alkalilut med et utløpsrør 30. Cellen tømmes .ved hjelp av røret 31. Hydrogen blir fjernet fra katoderommet ved hjelp av samleren 32. The cathode box 2 is provided with a collector 29 for alkaline lye with an outlet pipe 30. The cell is emptied by means of the pipe 31. Hydrogen is removed from the cathode compartment by means of the collector 32.

Anodene ,5 er plane titanplater som ikke trenger noen særlig bearbeidelse..Reparasjon eller fornyelse av belegget som utgjør deres aktive overflate, skjer meget lett: når først cellen er kortsluttet ved hjelp av støtter 23, og når lokket 4 er satt The anodes 5 are flat titanium plates that do not need any special processing. Repair or renewal of the coating that constitutes their active surface is very easy: once the cell is short-circuited by means of supports 23, and when the lid 4 is set

på plass, fjerner man boltene 12 og 28 som fester den anodebæren- in place, remove the bolts 12 and 28 that secure the anode carrier-

de vegg 1 til katodekassen 2, henholdsvis til huset 3, deretter fjerner man i oppoverretning den anodebærende vegg 1 som deretter blir-demontert ved svskruing av de hule bolter 9 og ved fjernelse av beskyttelsesskiktene 10, 11. Anodeplatene 5 kan deretter be-handles individuelt. the wall 1 to the cathode box 2, respectively to the housing 3, then the anode-bearing wall 1 is removed in an upward direction, which is then dismantled by unscrewing the hollow bolts 9 and by removing the protective layers 10, 11. The anode plates 5 can then be treated individually .

Fornyelsen av diafragmaet som er understøttet av katodegitteret, utføres på lignende måte ved å fjerne katodekas- The renewal of the diaphragm supported by the cathode grid is carried out in a similar manner by removing the cathode cas-

sen 2 i oppoverretning. then 2 upwards.

De beskrevne celler har sammenlignet med celler med bipolare elektroder med samme rominnhold, den fordel at de til- Compared to cells with bipolar electrodes with the same space content, the described cells have the advantage that they

later bruk av meget større strømstyrker, dvs. større enn 20 KA allows the use of much larger currents, i.e. greater than 20 KA

og at de trenger demontering av bare en eneste defekt celle, idet de andre seriekobledé celler fortsetter å virke etter kortslut- and that they need dismantling of only one defective cell, as the other series-connected cells continue to work after a short-circuit

ning av cellen som skal repareres. ning of the cell to be repaired.

Beskrivelsen angår en diafragmacelle som.er særlig bestemt for fremstilling av klor og alkalilut. Det vil forstås at beskrivelsen er gitt bare som eksempel og at den ikke begren- The description relates to a diaphragm cell which is particularly intended for the production of chlorine and alkaline lye. It will be understood that the description is given only as an example and that it does not limit

ser rekkevidden av oppfinnelsen som blant annet kan anvendes for elektrolytisk fremstilling av klorater. sees the scope of the invention which can be used, among other things, for the electrolytic production of chlorates.

Claims

1. Electrolysis cell with unipolafe^ vertical, alternately arranged anodes and cathodes in relation to each other and an outer, conductive, removable side wall which forms a carrier and current distributor for the metallic electrodes of the same polarity, characterized in that the side wall (1) has the shape of a series of vertical edges of the anodes (5) and vertical conductive elements (6, 7) and are connected by means of threads (17) and holes (19) with hollow bolts (9) screwed into internal threads in one head (14)

and the shaft portion (18) of each hollow bolt (9) has a cross-section that lies between the cross-section of the head (14) and of the threads (17), while the head (14) of each hollow bolt (9) is recessed in the conducting element (6, 7) and rests against a ledge (16).

2. Electrolysis cell according to claim 1, characterized in that on the inside of the cell is anchored a covering consisting of two overlapping layers by means of studs (13) in the lower layer (10), to which the upper layer (11) is adhesive.

3. Electrolysis cell according to claim 1 or 2, characterized in that the bottom layer consists of a sprayed-on or pressed-in polyester resin cement, while the top layer (11) which touches the electrolyte, consists of chlorinated polyvinyl chloride.

4. Electrolysis cell according to one of the preceding claims, characterized in that the side wall (1) at the bottom and at the top of the conductive elements (6, 7) is attached at right angles to the bottom (3) and the lid (4) in the electrolysis cell by means of bolts (27, 28), and the conductive end elements (6) are attached at right angles to the cathode box by means of insulated bolts.

5. Electrolysis cell according to one of claims 1-4, characterized in that the anodes (5) are at least partially coated titanium anodes.

6. Electrolysis cell according to one of claims 1-5, characterized in that the contact surfaces between the anodes (5) and the conductive elements (6, 7) are first copper-plated and then tinned or silver plated.