WO2003035938A2 - Verfahren zur elektrolyse von wässrigen lösungen von chlorwasserstoff - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Elektrolyse von wässrigen Lösungen von Chlorwasserstoff zur Herstellung von Chlor mittels Gasdiffusionselektrode unter Einhaltung definierter Betriebsparameter.
Description
Verfahren zur Elektrolyse von wässrigen Lösungen von Chlorwasserstoff
Die Erfindung betrifft ein Nerfahren zur Elektrolyse von wässrigen Lösungen von Chlorwasserstoff zur Herstellung von Chlor mittels Gasdiffusionselektrode unter
Einhaltung definierter Betriebsparameter.
Wässrige Lösungen von Chlorwasserstoff, nachfolgend Salzsäure genannt, entstehen als Abfallprodukt bei vielen Prozessen, bei denen organische Kohlenwasserstoff- Verbindungen mit Chlor oxidierend chloriert werden. Wirtschaftlich interessant ist die Wiedergewinnung von Chlor aus diesen Salzsäuren. Die Wiedergewinnung kann elektrolytisch mit Einsatz von Gasdiffusionselektroden erfolgen, die im Kathodenraum Sauerstoff verzehren (Sauerstoffverzelirkathode).
Ein entsprechendes Nerfahren ist aus US-A-5 770 035 bekannt. Die Elektrolyse erfolgt demgemäß in einer Elektrolysezelle mit einem Anodenraum mit einer geeigneten Anode, z.B. einer edelmetallbeschichteten bzw. -dotierten Titanelektrode, der mit der wässrigen Lösung von Chlorwasserstoff gefüllt wird. Das an der Anode gebildete Chlor entweicht aus dem Anodenraum und wird einer geeigneten Aufbereitung zugeführt. Der Anodenraum ist von einem Kathodenraum durch eine handelsübliche Kationenaustauschermembran getrennt. Auf der Kathodenseite liegt eine Gasdiffusionselektrode auf der Kationenaustauschermembran auf. Hinter der Gasdiffusionselektrode befindet sich ein Stromverteiler. In den Kathodenraum wird üblicherweise ein sauerstoffhaltiges Gas oder reiner Sauerstoff eingeleitet.
Die Art der betriebnahme und des Betriebes einer Elektrolysezelle hat einen Ein- fluss auf die Standzeit der Anoden bzw. des Anodenhalbelementes und damit auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
Gemäß US-A-5 770 035 wird der zu elektrolysierenden Lösung daher notwendig ein
Oxidationsmittel, beispielsweise Eisen (LTJ) oder Kupfer (II) als Korrosionsschutz
zugesetzt. Diese Zusätze müssen anschließend durch einen zusätzlichen apparativen Aufbau wieder aus der Salzsäure entfernt werden. Außerdem stellen sie eine Verunreinigung der Salzsäure dar, die unter Umständen die Wirkung der Ionenaustauschermembran beeinträchtigen oder zu Kristallisation führen kann. Die US-A-5 770 035 offenbart keine Bedingungen für die Inbetriebnahme der Zelle.
Nach herkömmlichen Verfahren zur Inbetriebnahme und zum Betrieb ist eine beträchtliche Korrosion des Anoden-Coatings sowie des unter dem Coating der Anode liegenden Anodenmetalls, beispielsweise Titan, nicht zu vermeiden. Korro- sionsgefährdet ist ebenfalls der aus Titan bestehende Anodenraum. Mit der Korrosion verbunden sind hohe Betriebskosten, ein hoher mstandhaltungsaufwand sowie Umwelt- und Recyclingprobleme.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zur Elektrolyse von wässrigen Lösungen von Chlorwasserstoff mit optimierten Betriebsparametern bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Elektrolyse von wässrigen Lösungen von Chlorwasserstoff zur Herstellung von Chlor, wobei man zur mbetriebnahrne folgende Prozessparameter einhält:
Das Anodenhalbelement wird mit einer 5 bis 20 gew.-%igen Salzsäure gefüllt.
Die Konzentration der Salzsäure beträgt während der mbetriebnahrne mehr als 5 Gew.-%.
Der Volumenstrom der Salzsäure durch das Anodenhalbelement wird so eingestellt, dass zu Beginn der Elektrolyse die Salzsäure eine Geschwin- digkeit im Anodenraum von 0,05 cm/s bis 0J5 cm/s aufweist.
Die Elektrolyse wird mit einer Stromdichte von 0,5 bis 2 kA m2 gestartet und
die Stromdichte wird anschließend kontinuierlich oder diskontinuierlich bis zum Erreichen der Sollstromdichte erhöht.
Die optimale Konzentration an Salzsäure zum Anfahren, zur mbetriebnahme und zum Betrieb liegt bei etwa 13 Gew.-%. Unterhalb von 5 Gew.-% steigt die Spannung, was dazu führen kann, dass anodisch Sauerstoff gebildet wird. Oberhalb einer Konzentration von 20 Gew.-% steigt die Spannung ebenfalls, und die Korrosion nimmt zu. Dabei kann das Anoden-Coating beispielsweise durch eine 25 gew.-%ige Salzsäure bei 80°C beschädigt werden. Daher muss die Konzentration der Salzsäure auch zur Inbetriebnahme mindestens 5 Gew.-% betragen. Unter der Inbetriebnahme wird im Sinne der vorliegenden Erfindung der Betriebszeitraum zu Beginn der Elektrolyse bis zum Erreichen der Sollstromdichte verstanden.
Als Anode dient vorzugsweise eine edelmetallbeschichtete oder edelmetalldotierte Titanelektrode. Chlor dient als Korrosionsschutz für das Anodenmetall sowie das den
Anodenraum bildende Metall, z.B. Titan. Durch Mikroporen des Anoden-Coatings durchgedrungene Salzsäure kann das Anodenmetall, beispielsweise Titan, angreifen. Bei fortschreitender Korrosion des Anodenmetalls kann es zum Abplatzen des Coatings kommen. Daher ist bei der mbetriebnahme, bei Stillstand der Anlage sowie bei der Befüllung darauf zu achten, dass ausreichend Chlor, mindestens jedoch 1 mg/1, bevorzugt mindestens 50 mg/1, besonders bevorzugt 300 mg/1 freies Chlor in der Salzsäure enthalten ist. Im Betrieb nach Erreichen der Sollstromdichte ist diese Bedingung praktisch immer erfüllt.
Nach dem Zusammenbau der Elektrolysezelle und der Befüllung des Anodenraumes mit Salzsäure wird die Salzsäure durch das Anodenhalbelement gepumpt und im Kreislauf gehalten. Hierbei muss die Elektrolysezelle mit einem Volumenstrom im Bereich von 0,05 cm/s bis 0,15 cm s betrieben werden, um optimale Effizienz der Elektrolyse zu erzielen. Insbesondere ist mit einem geringeren Volumenstrom ein sinnvoller Betrieb nicht möglich. Die Temperatur der Salzsäure beträgt hierbei zu
Beginn bevorzugt zwischen 30 und 50°C, während des Betriebs der Elelctrolyse im Bereich von 50 bis 70°C.
Erfindungsgemäß nimmt man die Elektrolysezelle mit einer Stromdichte von 0,5 bis 2 kA m2 in Betrieb, bevorzugt 1 bis 2 kA/m2, ganz besonders bevorzugt 1,5 kA/m2, jedenfalls mit geringerer als der später zu erreichenden Sollstromdichte. Ein Anfahren mit der Sollstromdichte fuhrt letztlich zur Zerstörung der Membran, da die sich entwickelnde Wärme nicht schnell genug abgeführt werden kann. Die Sollstromdichte sollte über 1 kA/m2 liegen, bevorzugt jedoch im Bereich von 2 bis 8 kA/m2. Der genaue Wert hängt von der zu produzierenden Menge an Chlor ab. Eine zu geringe Sollstromdichte fuhrt zu unzureichender Chlorgasentwicklung. Dies kann dazu führen, dass der Elektrolyt, welcher aus dem Anodenraum über ein Standrohr abgeführt wird, aufgrund von zu geringem Gasdruck aus dem Standrohr in den Anodenraum zurückschlägt. Um dies zu vermeiden, müsste bei zu geringer Chlor- entwicklung ein Fremdgas oder Chlor zugesetzt werden.
Die Erhöhung der Stromdichte bis zur Sollstromdichte sollte innerhalb von jeweils 25 Minuten nicht um weniger als 0,5 kA/m2, innerhalb von 5 min nicht um mehr als 1,5 kA/m2, erfolgen. Ein schnelleres Anfahren, das heißt eine schnellere Steigerung der Stromdichte von der mbetriebnahme bis zum Erreichen der Sollstromdichte kann zu einer Überhitzung der Elektrolysezelle führen, was mit einer Gefahr für die mechanische und chemische Stabilität des Titans verbunden ist. Femer kann bei einem schnellen Anfahren der Elektrolyt aus dem Standrohr in den Anodenraum zurückschlagen.
Die Erhöhung kann dabei bevorzugt diskontinuierlich erfolgen, wobei man besonders bevorzugt die Stromdichte in Zeitintervallen von 5 bis 25 min um jeweils 0,5 bis 1,5 kA/m2, bevorzugt um 1 kA/m2 erhöht. Alternativ kann die Erhöhung der Stromdichte bis zum Erreichen der Sollstromdichte jedoch auch kontinuierlich erfolgen.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist die Druckdifferenz zwischen Anodenraum und Kathodenraum bei der betriebnahme bis zum Erreichen der Sollstromdichte größer als 50 mbar, danach im Betrieb bevorzugt größer als 100 mbar. Auf diese Weise werden zusätzliche Übergangswiderstände und eine höhere Elektrolyse- Spannung vermieden, die auftreten, wenn der Druck zu niedrig ist, da die Gasdiffusionselektrode durch den höheren Druck im Anodenraum auf den kathodischen Stromkollektor aufgedrückt werden muss. Im Betrieb ist der Anolyt wegen seines Chlorgehaltes kompressibler, die Dichte des Anolyten nimmt durch steigenden Chlorgehalt ab. Daher ist die Druckdifferenz zwischen Anodenraum und Kathoden- räum im Betrieb nach Erreichen der Sollstromdichte bevorzugt größer als 100 mbar.
Nach Erreichen der Sollstromdichte kann man den Volumenstrom der Salzsäure bevorzugt so einstellen, dass die Salzsäure im Anodenhalbelement eine Geschwindigkeit von 0,2 cm/s bis 0,4 cm/s aufweist. Auf diese Weise werden ein Abhebern über die Standrohre sowie eine ungleichmäßige Flüssigkeitsversorgung der Halbelemente vermieden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann noch dadurch optimiert werden, dass die Temperaturdifferenz zwischen Einlauf der Salzsäure in das Anodenhalbelement (Anolyt-Einlauf) und Auslauf der Salzsäure aus dem Anodenhalbelement (Anolyt-
Auslauf) kleiner als 15°C beträgt. Dies ermöglicht eine gleichmäßige, niedrige Temperaturverteilung im Anolyten, die insbesondere Temperaturspitzen von über 60°C vermeidet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt dann anzuwenden, wenn als
Elektrolysezelle ein Elektrolyseur eingesetzt wird, bei dem der Elektrolyt und das gebildete Chlor aus dem Anodenhalbelement über ein Standrohr herausgeführt werden.
Der Elektrolyseur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht üblicherweise aus mehreren elektrochemischen Zellen, wobei Anoden- und
Kathodenhalbelemente alternierend angeordnet sind. Das Anodenhalbelement wird aus dem Anodenraum und der Anode, das Kathodenhalbelement aus dem Kathodenraum und der Gasdiffusionselektrode sowie einem Stromverteiler gebildet. Getrennt werden Anoden- und Kathodenhalbelement durch eine Kationenaus- tauschermembran. Dabei bestehen der Anodenrahmen zur Bildung des Anoden- halbelements, der Kathodenrahmen zur Bildung des Kathodenhalbelements sowie die Anode aus beständigen Werkstoffen, wie z.B. edelmetallbeschichtetem oder -dotiertem Titan bzw. Titanlegierungen. Als Kationenaustauschermembran können handelsübliche Membranen wie z.B. die Membran der Fa. DuPont, Nation 324, eingesetzt werden. In den Kathodenraum wird Sauerstoff oder ein sauerstoffreiches
Gas eingeleitet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit handelsüblichen Gasdiffusionselektroden, z.B. der Fa. E-TEK (USA), mit 30 % Platin auf Vulcan® XC-72 (Aktivkohle), mit einer Edelmetallbeschichtung der Elektrode von 1,2 mg Pt/cm2, durchgeführt werden. Die Gasdiffusionselektrode wird, wie in der EP-A- 785 294 beschrieben, aufgrund eines gegenüber dem Kathodenraum höheren Drucks im Anodenraum von der Kationenaustauschermembran auf den Stromverteiler gedrückt. Somit wird ein ausreichender elektrischer Kontakt hergestellt.
Ausführungsbeispiele;
Die nachfolgend beschriebenen Beispiele wurden mit einer Elektrolysezelle bestehend aus Anodenhalbzelle und Kathodenhalbzelle durchgefülirt. Die verwendete Anode bestand aus Titanstreckmetall, das mit einer Rutheniumoxidschicht aktiviert wurde. Zur Trennung des Anoden- und Kathodenraumes wurde eine Kationenaustauschermembran der Fa. DuPont, Typ Nafion® 324, eingesetzt. Als Kathode wurde eine auf Kohlenstoff basierende Gasdiffüsionselektrode mit Edelmetallbeschichtung der Fa. E-TEK (USA) eingesetzt. Die Gasdiffüsionselektrode war mit einem Strom- kollektor verbunden. Der Stromkollektor bestand ebenfalls aus aktiviertem Titanstreckmetall.
Beispiel 1 (Salzsäure mit Chlor; dient hinsichtlich der HCl-Konzentration als Vergleich zu Beispiel 2, hinsichthch des Chlorgehaltes als Vergleich zu Vergleichsbei- spiel 1 und Beispiel 3)
Die Elektrolysezelle wurde mit 9 gew.-%iger Salzsäure gefüllt, welche 780 mg/1 freies Chlor enthielt. Dann wurde die Sauerstoffzufuhr zum Kathodenhalbelement geöffnet und der Sauerstoff mit einem Volumenstrom von 1,25 m3/h zugeführt. Der Volumenstrom der Salzsäure war so eingestellt, dass die Geschwindigkeit der
Salzsäure zu Beginn der Elektrolyse 0,1 cm/s betrug. Die Stromdichte betrug zu Beginn der Elektrolyse 1 kA/m und wurde in Intervallen von 15 Minuten um jeweils 1 kA/m3 erhöht, bis der Sollwert der Stromdichte (Sollstromdichte). von 4 kA/m3 erreicht war. Nach Erreichen der Sollstromdichte wurde der Volumenstrom der Salzsäure so erhöht, dass ihre Geschwindigkeit 0,3 cm/s betrug. Während der betriebnahme fiel die Konzentration der Salzsäure zu keinem Zeitpunkt unter 5 Gew.-%. Während des Betriebs der Elektrolysezelle wurde die Salzsäurekonzentration von 9 Gew.% aufrecht erhalten, indem kontinuierlich frische konzentrierte Salzsäure (32 gew.-%ig) zugeführt wurde, während verdünnte Salzsäure und Chlor kontinuierlich abgeführt wurden. Die Temperatur der Salzsäure betrug zu Beginn
40°C (bei 1 kA m2) und wurde auf 60°C erhöht. Bei Erreichen von 3 kA/m2 musste
der Anolytzulauf nicht mehr aufgeheizt werden, damit die Anolytablauftemperatur etwa 60°C betrug. Oberhalb von 3 kA/m3 wurde der Anolytzulauf gekühlt, um die Temperatur des Anolytablaufes nicht über 60°C steigen zu lassen. Zwischen Einlauf und Auslauf der Salzsäure betrug die Temperaturdifferenz zu jeder Zeit kleiner als 15°C. Die Elektrolysespannung betrug 1,5 V bei einer Sollstromdichte von 4 kA/m2. Bei Versuchsende konnten keine Korrosionsspuren an Anode und Anodenhalbelement beobachtet werden.
Vergleichsbeispiel 1 (Salzsäure ohne Chlor; Korrosion)
Die Elektrolysezelle wurde mit 13 gew.-%iger Salzsäure gefüllt, welche kein Chlor enthielt. Dann wurde die Sauerstoffzufuhr zum Katliodenhalbelement geöffnet und der Sauerstoff mit einem Volumenstrom von 1,25 m3/h zugeführt. Der Volumenstrom der Salzsäure war so eingestellt, dass die Geschwindigkeit der Salzsäure zu Beginn der Elektrolyse 0J cm/s betrug. Die Stromdichte betrug zu Beginn der
Elektrolyse 1 kA/m2 und wurde in Intervallen von 15 Minuten um jeweils 1 kA m2 erhöht, bis der Sollwert der Stromdichte (Sollstromdichte) von 4 kA/m2 erreicht war. Nach Erreichen der Sollstromdichte wurde der Volumenstrom der Salzsäure so erhöht, dass die Geschwindigkeit 0,3 cm/s betrug. Während der Inbetriebnahme fiel die Konzentration der Salzsäure zu keinem Zeitpunkt unter 5 Gew.-%. Während des
Betriebs der Elektrolysezelle wurde die Salzsäurekonzentration von 13 Gew.% aufrecht erhalten, indem kontinuierlich frische konzentrierte Salzsäure (32 gew.-%ig) zugeführt wurde, während verdünnte Salzsäure und Chlor kontinuierlich abgeführt wurden. Die Temperatur der Salzsäure betrug zu Beginn 40°C (bei 1 kA/m2) und wurde auf 60°C erhöht. Zwischen Einlauf und Auslauf der Salzsäure betrug die
Temperaturdifferenz zu jeder Zeit kleiner als 15°C. Die Elektrolysespannung betrug bei Erreichen der Sollstromdichte 1,43 V. Bei Versuchsende konnten Korrosionsspuren an Anode und Anodenhalbelement beobachtet werden.
Beispiel 2 (Einfluss der HO-Konzentration auf Spannung bei erreichter Sollstromdichte; bei 13 Gew.-% liegt ein Spannungsminimum)
Die Elektrolysezelle wurde mit 17 %iger Salzsäure gefüllt, welche 1280 mg/1 freies Chlor enthielt. Dann wurde die Sauerstoffzufuhr zum Kathodenhalbelement geöffnet und der Sauerstoff mit einem Volumenstrom von 1,25 m3/h zugeführt. Der Volumenstrom der Salzsäure war so eingestellt, dass die Geschwindigkeit der Salzsäure zu Beginn der Elektrolyse 0,1 cm/s betrug. Die Stromdichte betrug zu Beginn der Elektrolyse 1 kA/m2 und wurde in Intervallen von 15 Minuten um jeweils 1 kA/m2 erhöht, bis der Sollwert der Stromdichte (Sollstromdichte) von 4 kA/m2 erreicht war.
Nach Erreichen der Sollstromdichte wurde der Volumenstrom der Salzsäure so erhöht, dass ihre Geschwindigkeit 0,3 cm/s betrug. Während der Inbetriebnahme fiel die Konzentration der Salzsäure zu keinem Zeitpunkt unter 5 Gew.-%. Während des Betriebs der Elektrolysezelle wurde die Salzsäurekonzentration von 17 Gew.-% aufrecht erhalten, indem kontinuierlich frische konzentrierte Salzsäure (32 gew.-%ig) zugeführt wurde, während verdünnte Salzsäure und Chlor kontinuierlich abgeführt wurden. Die Temperatur der Salzsäure betrug zu Beginn 40°C (bei 1 kA/m2) und wurde auf 60°C erhöht. Die Elektrolysespannung betrug 1,47 V bei einer Sollstromdichte von 4 kA/m2. Bei Versuchsende konnten keine Korrosionsspuren an Anode und Anodenhalbelement beobachtet werden.
Beispiel 3 (Salzsäure mit Chlor-Gehalt; keine Korrosion)
Es wurde gemäß Vergleichsbeispiel 1 mit dem Unterschied verfahren, dass die Salz- säure zusätzlich mit Chlor versetzt wurde: Die Elektrolysezelle wurde mit 13 gew.-%iger Salzsäure gefüllt, welche 200 mg/1 freies Chlor enthielt. Dann wurde die Sauerstoffzufuhr zum Kathodenhalbelement geöffnet und der Sauerstoff mit einem Volumenstrom von 1,25 niVh zugeführt. Der Volumenstrom der Salzsäure war so eingestellt, dass die Geschwindigkeit der Salzsäure zu Beginn der Elektrolyse 0J cm s betrug. Die Stromdichte betrug zu Beginn der Elektrolyse 1 kA m2 und wurde in Intervallen von 15 Minuten um jeweils 1 kA/m2 erhöht, bis der Sollwert der
Stromdichte (Sollstromdichte) von 4 kA/m2 erreicht war. Nach Erreichen der Sollstromdichte wurde der Volumenstrom der Salzsäure so erhöht, dass die Geschwindigkeit 0,3 cm/s betrug. Während der mbetriebnahme fiel die Konzentration der Salzsäure zu keinem Zeitpunkt unter 5 Gew.-%. Während des Betriebs der Elektrolyse- zelle wurde die Salzsäurekonzentration von 13 Gew.-% aufrecht erhalten, indem kontinuierlich frische konzentrierte Salzsäure (32 gew.-%ig) zugeführt wurde, während verdünnte Salzsäure und Chlor kontinuierlich abgeführt wurden. Die Temperatur der Salzsäure betrug zu Beginn 40°C (bei 1 kA/m2) und wurde auf 60°C erhöht. Zwischen Einlaufund Auslauf der Salzsäure betrug die Temperaturdifferenz zu jeder Zeit kleiner als 15°C. Die Elektrolysespannung betrug 1,43 V bei einer Sollstromdichte von 4 kA/m2. Auch nach einer Betriebszeit von 2400 h wurden keine Korrosionsspuren im Anodenhalbelement beobachtet.
Beispiel 4 (Einfluss der Salzsäure-Strömungsgeschwindigkeit)
Die Elektrolysezelle wurde mit 13 gew.-%iger Salzsäure gefüllt, welche 200 mg/1 freies Chlor enthielt. Dann wurde die Sauerstoffzufuhr zum Kathodenhalbelement geöffnet und der Sauerstoff mit einem Volumenstrom von 1,25 m3/h zugeführt. Der Volumenstrom der Salzsäure war so eingestellt, dass die Geschwindigkeit der Salzsäure zu Beginn der Elektrolyse 0,2 cm/s betrug. Die Temperatur der Salzsäure wurde auf 40°C eingestellt. Die Inbetriebnahme konnte nicht erfolgen, da entstehende starke Druckpulsationen entstanden, die zu Sicherheitsabschaltungen führten. Die Sicherheitsschaltung soll eine Beschädigung vor allem der Kationenaus- tauschermambran und der Gasdiffüsionselektrode sowie der Elektrolysehalbelemente als ganzer verhindern. Erst bei Absenkung der Strömungsgeschwindigkeit auf 0,14 cm/s konnte die Elektrolyse gestartet werden. Die Stromdichte betrug zu Beginn der Elektrolyse 1 kA/m2 und wurde in Intervallen von 15 Minuten um jeweils 1 kA/m2 erhöht, bis der Sollwert der Stromdichte (Sollstromdichte) von 4 kA/m2 erreicht war. Nach Erreichen der Sollstromdichte wurde die Strömungsgeschwindigkeit für den Dauerbetrieb auf 0,3 cm/s erhöht. Während der Inbetriebnahme fiel die
Konzentration der Salzsäure zu keinem Zeitpunkt unter 5 Gew.-%. Während des
Betriebs der Elektrolysezelle wurde die Salzsäurekonzentration von 13 Gew.-% aufrecht erhalten, indem kontinuierlich frische konzentrierte Salzsäure (32 gew.-%ig) zugeführt wurde, während verdünnte Salzsäure und Chlor kontinuierlich abgeführt wurden. Die Temperatur der Salzsäure wurde von anfänglich 40°C (bei 1 kA/m2) auf 60°C erhöht. Zwischen Einlauf und Auslauf der Salzsäure betrug die Temperaturdifferenz zu jeder Zeit kleiner als 15°C. Die Elektrolysespannung betrug 1,43 V bei der Sollstromdichte.
Claims
1. Verfahren zur Elektrolyse von wässrigen Lösungen von Chlorwasserstoff zur Herstellung von Chlor, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Inbetrieb- nähme folgende Prozessparameter einhält:
Das Anodenhalbelement wird mit einer 5 bis 20 gew.-%igen Salzsäure gefüllt.
Die Konzentration der Salzsäure beträgt während der Inbetriebnahme mehr als 5 Gew.-%.
Der Volumenstrom der Salzsäure durch das Anodenhalbelement wird so eingestellt, dass zu Beginn der Elektrolyse die Salzsäure eine Geschwindigkeit im Anodenraum von 0,05 cm/s bis 0J5 cm/s aufweist. Die Elektrolyse wird mit einer Stromdichte von 0,5 bis 2 kA m2 gestartet und die Stromdichte wird anschließend kontinuierlich oder diskontinuierlich bis zum Erreichen der Sollstromdichte erhöht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Salzsäure mindestens 1 mg/1 freies Chlor enthält.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs die Konzentration der Salzsäure im Anodenhalbelement im Bereich von 5 bis 20 Gew.-% eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Stromdichte in Zeitintervallen von 5 bis 25 min um jeweils 0,5 bis 1,5 kA/m2 erhöht.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass man nach Erreichen der Sollstromdichte den Volumenstrom der Salzsäure so einstellt, dass die Salzsäure im Anodenhalbelement eine Strömungsgeschwindigkeit von 0,2 cm/s bis 0,4 cm/s aufweist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollstromdichte größer als 1 kA/m beträgt, insbesondere im Bereich von
2 bis 8 kA/m2 beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen Anodenraum und Kathodenraum bei der hibetriebnahme bis zum Erreichen der Sollstromdichte größer als 50 mbar ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz zwischen Anodenraum und Kathodenraum nach Erreichen der Sollstromdichte größer als 100 mbar ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Einlauf und Auslauf der Salzsäure im Anodenhalbelement kleiner als 15°C beträgt.
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