DE1279665B

DE1279665B - Elektrolysevorrichtung zur Herstellung von Halogen-Oxysalzen

Info

Publication number: DE1279665B
Application number: DED48825A
Authority: DE
Inventors: Shigehiro Fujimori; Tatsuo Itakura; Yoshiharu Nishiba
Original assignee: Daiki Engineering Co Ltd
Current assignee: Daiki Engineering Co Ltd
Priority date: 1964-12-12
Filing date: 1965-12-03
Publication date: 1968-10-10
Also published as: US3385779A; FR1457223A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4i07¥W PATENTAMT Int. Cl.:

COIb

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 12 i -11/26

Nummer: 1279 665

Aktenzeichen: P 12 79 665.5-41 (D 48825)

Anmeldetag: 3. Dezember 1965

Auslegetag: 10. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft eine Elektrolysevorrichtung zur Herstellung von Halogen-Oxysalzen.

Die bekannten Elektrolysezellen zur Herstellung von Halogen-Oxysalzen sind so konstruiert, daß der Elektrolyt sowohl über als auch unter der Kathode zirkulieren kann, wobei die Zirkulation mit Hilfe von Pumpen oder andern Förderaggregaten über außerhalb der Zelle liegende Ausgleichsbehälter erfolgt.

Die vorliegende Erfindung stellt eine wesentliche Verbesserung dieser bekannten Elektrolysevorrichtung zur Herstellung von Halogen-Oxysalzen dar und zeichnet sich durch einen verminderten Stromverbrauch und verbesserte Stromausbeute aus.

Durch die Erfindung wird eine Elektrolysevorrichtung zur Herstellung von Halogen-Oxysalzen ge- *5 schaffen, die eine Elektrolysezelle (A) mit einer oder mehreren zylindrischen Kathoden (2) enthält, die ihrerseits in ihren Innenräumen Anoden (3) enthalten, mit einem oberen (B) und einem unteren (C), oberhalb bzw. unterhalb der Elektrolysezelle (Λ) angeordneten *» Ausgleichsbehälter, die innerhalb der Zelle (A) miteinander über die zylindrischen Kathoden (2) und außerhalb der Zelle über einen Elektrolytausgleichsbehälter (D) miteinander verbunden sind, wobei jede zylindrische Kathode (2) an ihrem oberen Rand je ein *5 Steigrohr (4), das mindestens 300 mm hoch ist, zum Ableiten der entstandenen, elektrolysierten Lösung in den oberen Behälter (B) enthält, deren obere Enden mindestens 200 mm unterhalb des Elektrolytspiegels im oberen Behälter liegen. In der Nähe der oberen Enden der zylindrischen Kathoden befindet sich die Einmündung einer Leitung (7), die d|en Elektrolytaus- ; gleichsbehälter (D) mit dem oberen Behälter ver- ; bindet. Außerdem ist der Elektrolytausgleichsbehälter (D) über die Leitung (8) mit dem unteren Ausgleichsbehälter (C) verbunden.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel dient zur Erläuterung des Auf baus der Elektrolysevorrichtung und der Wirkungsweise der Erfindung.

In der Zeichnung sind eine Elektrolysezelle A, ein 4p oberer Behälter B, ein unterer Behälter C und ein Elektrolytausgleichsbehälter D dargestellt. Die Elektrolysezelle A besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 1 der Zelle, einem Verbindungsflansch 1', der die Verbindung zwischen der Zelle A und dem oberen Behälter B herstellt, einem Verbindungsflansch 1", der die Verbindung zwischen der ZeIIeA und dem unteren Behälter C darstellt, zylindrischen Kathoden 2 und Stab- bzw. Plattenanoden 3. Die Steigrohre 4 dienen zur Ableitung der elektrolysierten Lösung nach oben. Die Elektrolysezelle A ist gegen den oberen Behälter B mittels der oberen Trennplatte 5 und gegen den unteren Elektrolysevorrichtung zur Herstellung von
Halogen-Oxysalzen

Anmelder:

Daiki Engineering Company, Limited, Tokio

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Hoffmann, Dipl.-Ing. W. Eitle
und Dr. rer. nat. K. Hoffmann, Patentanwälte,
8000 München 8, Theresiastr. 6

Als Erfinder benannt:
Yoshiharu Nishiba, Yokohama;
Shigehiro Fujimori, Chiba-ken;
Tatsuo Itakura, Tokio (Japan)

Beanspruchte Priorität:

Japan vom 12. Dezember 1964 (69 797)

Behälter C mittels der unteren Trennplatte 5' abgetrennt. Der obere Behälter B ist mittels eines Deckels 6 abgeschlossen und steht über die Leitung 7 mit dem Elektrolytausgleichsbehälter D in Verbindung. Der untere Behälter C ist über die Leitung 8 mit dem Ausgleichsbehälter D verbunden, Der Boden des unteren Behälters C wird von einer Bodenplatte 9 und der daraufliegenden Leitung 10 zu den Anoden 3 gebildet. Die Elektroden 3 sind mittels der Schraubenmutter 11 im Boden 9 befestigt. Der Elektrolyt reicht im oberen Behälter B bis zum Spiegel 12. Der Elektrolytausgleichsbehälter D ist mit einem Deckel 13 versehen, dessen Rand in einen mit Sperrflüssigkeit gefüllten Kanal eintaucht. Der Elektrolyt gelangt über die Einlaßleitung 15 in den unteren Behälter C. Die elektrolysierte Lösung wird der Leitung 14 entnommen.

Nach Einstellung des pH-Wertes wird eine rohe Kochsalzlösung durch die Einlaßleitung 15 so lange eingebracht, bis der Elektrolytspiegel 12 erreicht ist. Der in der rohen Kochsalzlösung enthaltene Elektrolyt gelangt dabei von unten aus dem Behälter C in die Elektrolysezelle^ und wird dort elektrolysiert. Die entstandene elektrolysierte Lösung strömt durch die Steigrohre 4 in den oberen Behälter B ein, gelangt durch die Leitung 7 in den Elektrolytausgleichsbehälter D und wird von diesem durch die Leitung 8 in den unteren Behälter zurückgeleitet, Dieser Kreislauf ist durch den Dichteunterschied zwischen der Flüssigkeit

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im oberen Behälter B und der Flüssigkeit im unteren Behälter C bedingt. Dieser Unterschied entsteht durch die Dispersion der Gase (Chlorgas und Wasserstoff) des elektrolysierten Produktes innerhalb der Steigrohre 4 sowie durch die innerhalb dieser Rohre 4 durch die Hypochloritbildung befreiten Wärmemenge.

Als Anoden 3 der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle A zur Herstellung von Halogen-Oxysalzen dienen mit Titan verkleidete, platinierte Eisenstangen oder -platten. Als Kathoden 2 dienen runde oder rechteckige Stahlrohre mit einer Chrom-Schwefel-Deckschicht auf der inneren Mantelfläche. Der Verbindungsflansch Γ zwischen der Zelle A und dem oberen Behälter B sowie der Flansch 1" zwischen der Zelle A und dem unteren Behälter C sind mit Gummidichtungen versehen. Der obere Behälter B, der untere Behälter C, der Elektrolytausgleichsbehälter D und der Deckel 6 des oberen Behälters B werden auf ihren Innenflächen vorzugsweise mit einer geeigneten korrosionsfesten Schicht versehen. Auch die Leitungen 7 ao und 8 werden innen mit einer korrosionsbeständigen Schicht überzogen. Die Steigrohre 4 für die elektrolysierte Lösung bestehen zweckmäßigerweise aus elektrisch nichtleitendem Material.

Die erfindungsgemäßen Kathoden 2 tragen eine as Chrom-Schwefel-Deckschicht, weil nur mit Chrom überzogene Kathoden den Nachteil hätten, daß ihr Potential höher als das von Eisenkathoden wäre, obwohl sie ausreichen würden, um die Reduktion des Hypochlorits zu vermeiden. Andererseits kann eine Chrom-Schwefel-Platierte Kathode 2 ein niedriges Potential wegen ihrer vergrößerten, für die Elektrolyse wirksamen Oberfläche infolge der rauhen Platierung beibehalten.

Bei dieser Erfindung werden über 300 mm hohe Steigrohre 4 für die elektrolysierte Lösung verwendet, da bei einer geringeren Rohrhöhe der erfindungsgemäße ungestörte Kreislauf der Flüssigkeit unmöglich wird. Ebenso liegt das obere Ende jedes Steigrohres 4 für die elektrolysierte Lösung mindestens 20 mm unter dem Elektrolytspiegel 12 im oberen Behälter B. Wenn nämlich die oberen Enden dieser Rohre weniger als 20 mm unter dem Spiegel 12 liegen, wird nicht nur der ungestörte Flüssigkeitskreislauf verhindert, sondern es wird auch die Flüssigkeitsbewegung im oberen Behälter B schwach.

In der folgenden Tabelle sind die Arbeitsbedingungen und die Leistungen bei Betrieb der erfindungsgemäßen Elektrolysezelle im Vergleich mit bekannten Elektrolysezellen ohne oberen und unteren Behälter angegeben. In diesem Beispiel war der Elektrolyt eine gesättigte Kochsalzlösung pH 6,2,- die Anoden bestanden aus platiniertem Titan, die Kathoden waren Eisenrohre mit einer Chrom-Schwefel-Deckschicht, der Abstand zwischen den Anoden und den Kathoden betrug 13 mm, die Steigrohrhöhe für die elektrolysierte Lösung betrug 300 mm, und die Oberenden der Steigrohre befanden sich 50 mm unter dem Spiegel der elektrolysierten Lösung im oberen Behälter B. Die Elektrolysetemperatur betrug 75 bis 8O⁰C.

Vergleichstabelle: Arbeitsbedingungen und Leistungen

Erfindungsgemäße
ZeUe

Bekannte Zelle

Arbeitsbedingungen

Stromdichte (Amp/1)

anodische Stromdichte (Amp/dm²)

Kathodische Stromdichte (Amp/dm²) ,

Temperatur (⁰C)

pH-Wert

Leistungen

Spannung

Stromverbrauch (kWh)

NaClO₃-Gehalt in der Flüssigkeit (g/l)

NaC10₃-Erzeugung (kg)

Stromausbeute in °/o> errechnet aus

Produkt

Gasanalyse

Stromverbrauch pro Tonne des Produktes (kWh/t) Anodenverbrauch (g) pro Tonne des Produktes

Pt

Graphit ,..,.,..

20
15,7
75 bis 80

6,2

3,45
569,8
350
105

96,18
97,8

5427

5,88
10,24

6,84
35
5,9 bis 6,5

3,5

85 bis 88
6238

5,88
10,24

6,84
60
5,9 bis 6,5

3,15

80 bis 84
5965

20

Claims

Patentansprüche: 60

1. Elektrolysevorrichtung für die Herstellung von Halogen-Oxysalzen, die eine Elektrolysezelle (A) mit einer oder mehreren zylindrischen Kathoden (2) enthält, die ihrerseits in ihren Innenräumen Anoden (3) enthalten, mit einem oberen (B) und einem unteren (C), oberhalb bzw. unterhalb der Elektrolysezelle (A) angeordneten Ausgleichsbehälter, die innerhalb der Zelle (A) miteinander über die zylindrischen Kathoden (2) und außerhalb der Zelle über einen Elektrolytausgleichsbehälter (D) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede zylindrische Kathode (2) an ihrem oberen Rand je ein Steigrohr (4) zum Ableiten der elektrolysierten Lösung in den oberen Behälter (B) enthält, dessen oberes Ende sich bis unter den Spiegel (12) des Elektrolyten im oberen

Behälter (B) erstreckt, und daß der Elektrolytausgleichsbehälter (D) mit einer Ablaßleitung (14) für das elektrolysierte Produkt sowie zur Verbindung mit dem oberen und unteren Behälter mit einer oberen Verbindungsleitung (7) und einer unteren Verbindungsleitung (8) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigrohre (4) eine Höhe von mindestens 300 mm aufweisen und daß die oberen Enden der Steigrohre (4) mindestens 20 mm unterhalb des Elektrolytspiegels (12) im oberen Behälter (B) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Verbindungsleitung (7) in den oberen Ausgleichsbehälter (B) in der Nähe des oberen Randes der zylindrischen Kathoden (2) einmündet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Behälter (C) eine Zufuhrleitung (15) für frischen Elektrolyten aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 051 449.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 620/567 9.68 θ Bundesdruckerei Berlin