DE1093337B - Vorrichtung zur Elektrolyse von Alkalisalzloesungen nach dem Amalgamverfahren mit horizontal umlaufenden Quecksilberkathoden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Elektrolyse von Alkalisalzlösungen nach dem Amalgamverfahren mit mindestens einer in horizontaler Lage umlaufenden, eine die Kathode bildende dünne Schicht Quecksilber tragenden Scheibe und einer der Scheibe gegenüberstehenden Anode.

Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art wird das Quecksilber dem Rand der Scheibe zugeführt, um nach der Elektrolyse in Form von Amalgam die Elektrolysezelle am Scheibenzentrum durch in der die Scheibe tragenden Hohlwelle befindliche Löcher zu verlassen. Als besonders nachteilig bei dieser Vorrichtung hat sich die Tatsache herausgestellt, daß sich das der Scheibe zugeführte Quecksilber zwangläufig mit dem unter Umständen schon geraume Zeit auf der Scheibe befindlichen Amalgam vermischt, so daß zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden müssen, wie kegelförmige Ausbildung der Scheiben, Schrägstellung der Elektrolysezelle sowie Anordnung sogenannter Wischer, um ein einwandfreies Arbeiten sicherzustellen. Außerdem benötigt die bekannte Vorrichtung wegen der ungleichmäßigen Verteilung des Quecksilbers auf der Scheibe eine verhältnismäßig große Quecksilbermenge. Ferner läßt sich die Anode nicht so dicht an die von dem Quecksilber gebildete Kathode heranführen, wie es im Hinblick auf eine gedrungene Bauform bei gleichzeitigem günstigem Strom wirkungsgrad wünschenswert wäre. Noch ungünstiger liegen die Verhältnisse bei anderen herkömmlichen Elektrolysevorrichtungen, bei denen das Quecksilber auf dem ebenen, etwas geneigten Boden eines Behälters unter der Wirkung der Schwerkraft abwärts fließt. Die Fließgeschwindigkeit ist verhältnismäßig gering, außerdem ist die benötigte Quecksilbermenge sehr groß. Einen noch erheblicheren Quecksilberbedarf erfordert eine weiterhin bekannte Vorrichtung, bei der die Scheiben auf einer horizontal gelagerten Welle angeordnet sind und während ihres Umlaufes zeitweilig mit einem Teil ihrer Fläche in das Quecksilber eintauchen, so daß beim Austreten aus dem Quecksilber ein Quecksilberfilm auf der Scheibe entsteht. Die Amalgamabsonderung und Quecksilberrückgewinnung ist hierbei besonders schwierig.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die bei äußerst gedrungener und trotzdem einfacher Bauform ein einwandfreies Arbeiten mit günstigem Stromwirkungsgrad und geringem Quecksilberbedarf gewährleistet. ~

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung ein oberhalb und in der Nähe des Scheibenmittelpunktes oder über dem Scheibenmittelpunkt endendes Quecksilberzuführrohr aufweist. Das auf diese Weise einer dem Scheiben-Vorrichtung zur Elektrolyse

von Alkalisalzlösungen

nach dem Amalgamverfahren

mit horizontal umlaufenden

Quecksilberkathoden

Anmelder:
ASAHI GARASU Kabushiki Kaisha, Tokio

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Leinweber, Patentanwalt,
München 2, Rosental 7

_Xc Beanspruchte Priorität:

Japan vom 1. Juni 1957

Shogo Fujioka, Seiji Yoshida, Oyodo-ku, Osaka,
Shotaro Terasawa, Nishi-Tomimatsu, Amagasaki,
und Osamu Shiragami, Hozurai, Toyonaka (Japan), sind als Erfinder genannt worden

Zentrum benachbarten Stelle zugeführte Quecksilber kann sich beim Umlauf der Scheibe infolge der auftretenden Zentrifugalkräfte gleichmäßig auf der Oberfläche der Scheibe verteilen. Dadurch wird eine besonders dünne Quecksilberschicht erzielt, was die Herstellung einer äußerst gedrungenen Elektrolysevorrichtung begünstigt. Die Schichtstärke des Quecksilbers ist durch Änderung der zugeführten Quecksilbermenge bzw. der Umlaufzeit der Scheibe auf einfache Weise möglich. Außerdem ist dadurch sichergestellt, daß das während der Elektrolyse gebildete Amalgam stetig zu den Scheibenrändern hin abgeführt wird. Die erforderliche Quecksilbermenge ist bei einer Elektrolysevorrichtung dieser Art sehr gering. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß auch die Elektrolyselösung gezwungen wird, sich bei Umlauf der Scheibe mit verhältnismäßig großer Geschwindigkeit auszubreiten, so daß sich das an der unteren Fläche der Anode bildende Gas, beispielsweise Chlor, schnell verteilt und abgeführt wird. Infolgedessen ist die Zunahme der elektrolytischen Spannung relativ gering, selbst bei einer mit hoher Stromdichte durchgeführten Elektrolyse. Der Stromwirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dementsprechend größer.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Zuführrohr koaxial zu der die Scheibe bzw. Scheiben tragenden Welle liegt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das Quecksilber genau dem Scheibenmittelpunkt zugeführt wird und

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sich besonders gleichmäßig beim Abfluß zu den Scheibenrändern auf der Scheibenoberfiäche verteilen kann.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht bei einer Vorrichtung der vorstehend behandelten Art in Verbindung mit einer Amalgamzersetzungszelle darin, daß sie aus zwei übereinander angeordneten, durch die umlaufende Scheibe voneinander getrennten Kammern, nämlich der Elektrolysekammer und der Amalgamzersetzungskammer, be- ίο steht. Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung sind die Scheiben an ihren Umfangen mit sich etwa vertikal nach unten erstreckenden Rändern versehen, die in am Umfang der Elektrolysekammer befindliche Amalgamrillen eintauchen.

Weitere wesentliche Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung sind drei Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Elektrolysezelle, die mit einer Amalgamzersetzungszelle eine bauliche Einheit bildet,

Fig. 2 eine Draufsicht auf diese Einheit, teilweise im Schnitt,

Fig. 3 schematisch einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung mit mehreren übereinander angeordneten Elektrolysezellen gemäß den Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Elektrolysezelle nach der Erfindung.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist in der Mitte einer horizontal angeordneten Eisenscheibe 1 eine kreisförmige öffnung 2 vorgesehen. Eine vertikale Hohlwelle 3, die mit einer Scheibe 4 versehen ist, ist mit der Umfangskante dieser kreisförmigen öffnung 2 auf geeignete Weise, z. B. mittels Schweißung oder Verbolzung od. dgl., derart befestigt, daß eine Mehrzahl von Löchern 5 an der Verbindungsstelle von Scheibe und Hohlwelle frei bleiben. Die Welle 3 wird durch ein nicht näher dargestelltes Lager getragen und durch ein geeignetes Antriebsmittel in Umdrehung versetzt, beispielsweise 20 bis 100 Umdrehungen pro Minute. Die Oberfläche der Eisenscheibe 1 kann etwas gegen den äußeren Umfang zu geneigt bzw. gewölbt ausgebildet sein. Gewöhnlich ist die Oberfläche glatt geschliffen, kann aber, falls notwendig, mit einer Nut oder mit aufgeschweißten Eisendrähten oder Netzgebilden versehen sein, um die wirksame Oberfläche zu erhöhen. Dies ist in den Fällen möglich, wenn keine Hindernisse existieren. Die vorerwähnte Eisenscheibe 1 ist mit einem nach abwärts gebogenen Rand 6 versehen, der sich über den gesamten Umfang der Scheibe erstreckt. Eine aus Graphit od. dgl. hergestellte Anode 7, vorzugsweise in Form einer Scheibe, ist über der Eisenscheibe 1 in einem gewissen Abstand zu ihr angeordnet. Sie kann aus einem Graphitstück oder aus einer Gruppe geeignet geformter Graphitblöcke gebildet sein und besitzt annähernd den gleichen Durchmesser wie die Scheibe 1. Die Anode 7 und die Scheibe 1 sind in der Kammer einer eisernen Elektrolysezelle 8 angeordnet.

An der Abdeckplatte 9 der Zelle 8 ist die Anode 7 zwecks Nachstellung entsprechend der Abnutzung ihrer unteren Oberfläche in einer aus- und einfahrbaren Weise befestigt, und zwar mit Hilfe einer Anodenführung 10. Die Elektrolysezelle 8 besitzt einen zylindrischen Mantel, der in einen konischen Boden 11 übergeht. An der Übergangsstelle zwischen Mantel und Boden ist eine Amalgamrinne 12 vorgesehen, die sich über den gesamten inneren Umfang erstreckt. Diese Amalgamrinne 12 besitzt ein Überlaufwehr 12_r Der abgebogene Rand 6 der Scheibe 1 taucht in das in der Amalgamrinne 12 gesammelte Amalgam ein, wodurch zwischen dem zylindrischen Körper der Elektrolysezelle und dem konischen Boden 11 mit Hilfe des Amalgams eine Abdichtung erreicht wird. Auf diese Weise wird die Elektrolysezelle in eine Elektrolysekammer 13 und eine darunter befindliche Amalgamzersetzungskammer 14 geteilt. In der Abdeckplatte 9 der Elektrolysezelle 8 sind ein oder mehrere Einlaßrohre 15 für die zu elektrolysierende Salzlösung und Auslaßrohre 16 für das erzeugte Gas vorgesehen. Darüber hinaus ist in der Wandung des zylindrischen Mantels eine geeignete Anzahl von Auslaßrohren 17 für die elektrolysierte Alkali salzlösung befestigt. Die Innenwände der Elektrolysekammer 13 sind mit korrosionsfestem und elektrisch isolierendem Material, wie z. B. Polyäthylenchloridtrifluorid, ausgefüttert (nicht dargestellt). Die Ausfütterung erstreckt sich insbesondere auf die Amalgamrinne 12. Der konische Boden 11 der Amalgamzersetzungskammer 14 fällt zur Mitte hin ab, wo ein Quecksilbersammelbehälter Ie₁ in Form einer Ausnehmung vorgesehen ist. Eine Quecksilberpumpe 18 taucht an ihrem Bodenende in das in diesem Quecksilbersammelbehälter 18_a befindliche Quecksilber ein (s. Fig. 1). Die Quecksilberpumpe 18 wird über eine umlaufende Welle 19 angetrieben, die in der ebenfalls umlaufenden Hohlwelle 3 der Eisenplatte 1 angeordnet und an deren Ende der Rotor 20 der Pumpe 18 befestigt ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, besitzt diese Quecksilberpumpe die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes. Zwischen dem Gehäuse der Pumpe 18 und der äußeren Oberfläche des inneren Rotors 20 befindet sich ein schmaler konischer Zwischenraum. Der Rotor 20 kann, falls notwendig, mit Flügeln ausgestattet sein. Beim Umlauf des Rotors wird das Quecksilber in dem Zwischenraum angehoben und der Oberfläche der Eisenscheibe 1 durch die kleinen Löcher 5 zugeleitet. Die Oberfläche des Bodens 11 der Amalgamzersetzungskammer 14 ist auf geeignete Weise mit einer Anzahl von von Blöcken aus Amalgamzersetzungsmaterial 21 versehen, beispielsweise aus Graphit oder gesintertem Material aus Eisen und Graphit. Diese Blöcke sind z. B. radial in einem geeigneten Abstand voneinander um den Quecksilbersammelbehälter 18j als Mittelpunkt herum angeordnet und auf dem Boden 11 mittels Drahtgeweben od. dgl. befestigt. Das aus der Amalgamrinne 12 überfließende Amalgam fließt zwischen diesen Blöcken abwärts und wird dabei zersetzt. Ein Einlaßrohr 22 für das der Zersetzung des Amalgams dienende Wasser und ein Auslaßrohr 23 für den Austritt von Alakalilauge sowie Wasserstoff, das bei der Zersetzung von Amalgam entsteht, sind jeweils von unten durch den Boden 11 in die Amalgamzersetzungskammer 14 eingeführt. Diese Rohre 22 und 23 enden jeweils in der gewünschten Höhe in dieser Kammer. Die Alkalisalzlösung, die durch das Einlaßrohr 15 in die Elektrolysekammer 13 eintritt, wird zwischen der Anode und der aus der dünnen, sich auf der Oberfläche der Scheibe 1 unter der Wirkung der Zentrifugalkraft ausbreitenden Quecksilberschicht bestehenden Kathode elektrolysiert. Das entstehende Amalgam wird in der Amalgamrinne 12 gesammelt. Die elektrolysierte verbrauchte Lösung wird aus dem Auslaßrohr 17 ausgelassen, in ihr erneut Alkalisalz gelöst und wieder in die Elektrolysezelle zurückgeführt. Der Anschluß der erfindungsgemäßen Elek-

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trolysezelle an eine Stromquelle (in den Zeichnungen führt. Jede der Amalgamzersetzungskammern 37, 43 nicht dargestellt) erfolgt in der Weise, daß die Anode und 52 ist jeweils mit Zuführrohren 55, 56 und 57 für über die Anodenzuführung und die Kathode über eine Wasser und Auslaßrohren 58, 59 und 60 für Alkali-Kathodenstromschiene an der Bodenplatte der Amal- lauge versehen. In die Elektrolysekammern der drei gamrinne 12 mit der Stromquelle verbunden sind. Die 5 Zellen reichen Zuführrohre 62, 63, 64 für Alkalisalz-Alkalisalzlösung kann der Zelle auch vom oberen ver- lösung. Ferner sind Auslaß rohre für die elektrobreiterten Teil 24 der umlaufenden Hohlwelle 3 aus lysierte verbrauchte Lösung sowie die in den Kamzugeführt werden. mern gebildeten Gase (in den Zeichnungen nicht näher

Wie in der Draufsicht der Fig. 2 dargestellt, ist die dargestellt) vorgesehen. Die Anoden 31, 32 und 33

Amalgamrinne 12 mit einem Amalgambuttergehäuse io sind mit seitlich der jeweiligen Zelle befindlichen An-

25 versehen, in dem sich das Ende dieser Rinne 12 in odenzuführungen 66, 67 und 68 verbunden. Die aus

tangentialer Richtung in bezug auf den zylindrischen der dünnen Quecksilberschicht bestehende Kathode ist

Teil der Elektrolysezelle erstreckt. Die sich in dem über eine Kathodenstromschiene (nicht dargestellt)

Gehäuse 25 sammelnde Amalgambutter oder die an- mit der Stromquelle verbunden.

odischen Zerfallsteile, die während der Elektrolyse 15 Die in Fig. 4 veranschaulichte Elektrolysevorrich-

gebildet werden, können durch eine öffnung 26 leicht tung besitzt einen verglichen mit derjenigen gemäß

abgezogen werden. den Fig. 1 und 2 weiter vereinfachten Aufbau. Sie ist

Fig. 3 veranschaulicht beispielsweise eine Elektro- als eine besonders zweckmäßige, von der in Fig. 3 gelysevorrichtung, bei der drei Elektrolysezellen gemäß zeigten Bauform unabhängige Einheit anzusehen, obd'en Fig. 1 und 2 zwecks Verringerung der erforder- 20 wohl die Quecksilberpumpe ebenfalls außerhalb der liehen Bodenfläche übereinander angeordnet sind. Elektrolysezelle angeordnet ist. Der Zellenkörper be-Diese Vorrichtung unterscheidet sich von derjenigen steht ebenso wie in den Fig. 1 bis 3 aus einem zylingemäß Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß außer- drischen Mantel 69 und einem konischen Boden 70. halb der Elektrolysevorrichtung eine allen Zellen ge- Der zylindrische Mantel 69 bildet die Außenwand meinsame Pumpe angeordnet ist, die das Quecksilber 25 einer Elektrolysekammer 71 und der konische Boden von der untersten Zelle zur obersten Zelle zurück- 70 den Abschluß einer Amalgamzersetzungskammer führt. Jede der in Fig. 3 dargestellten Eisenscheiben 72. Wie in den Fällen gemäß den Fig. 1 bis 3 bildet 27, 28 und 29 ist auf einer gemeinsamen umlaufenden eine Eisenscheibe 73 den Boden der Elektrolysekam-Welle 30 befestigt. Diesen Scheiben sind jeweils die mer 71. Die Scheibe 73 wird durch die mit ihr verAnoden 31, 32 und 33 zugeordnet. Über einen Einlaß 30 bundene umlaufende Welle 74 getragen. Etwa in der 34 wird Quecksilber der Eisenscheibe 27 der oberen Mitte der Eisenscheibe 73 ist eine runde Ausnehmung Elektrolysezelle 41 durch ein Rohr 35 zugeführt, wel- 75 ausgebildet, die zur Aufnahme von Quecksilber beches die umlaufende Welle 30 umgibt. Das Quecksilber stimmt ist, welches der Zelle von oben zugeführt wird, fließt in Form einer dünnen Schicht über die Ober- Dazu dient ein Quecksilberzuführrohr 76, das von fläche der Scheibe 27, wobei die Elektrolyse der zu- 35 oben durch die Abdeckplatte 77 der Elektrolysezelle sammen mit dem Quecksilber oder gesondert einge- nach abwärts gerichtet ist und in geringer Entfernung führten Alkalisalzlösung stattfindet. Das dabei ent- von der Oberfläche der Ausnehmung 75 endet. Im stehende Amalgam, das in der Amalgamrinne 36 ge- Inneren des Quecksilberzuführrohres 76 ist eine Eisensammelt wird, tritt aus dieser Amalgamrinne in die platte eingepaßt, die eine Anzahl kleiner Löcher Amalgamzersetzungskammer 37 ein und fließt zwi- 40 (nicht dargestellt) besitzt. Nach dem Durchtritt durch sehen einer Anzahl von Blöcken aus Amalgamzerset- diese kleinen Löcher gelangt das Quecksilber zu der zungsmaterial 38 abwärts. Dabei wird es zersetzt. Ausnehmung 75 in der Eisenscheibe 73, in vorteil-Quecksilber sammelt sich in dem Quecksilbersammei- hafter Weise in Form kleiner Tropfen. Die Abdeckbehälter 39. Eine Abdeckung 40, deren äußerer Rand platte 77 der Elektrolysezelle ist mit einem Zuführin das Quecksilber dieses Quecksilbersammelbehälters 45 rohr 78 für Alkalisalzlösung versehen. An der Seiteneintaucht, dichtet die Amalgamzersetzungskammer 37 wand 69 der Elektrolysekammer 71 ist ein Auslaßrohr der Zelle 41 gegen die Elektrolysezelle ab. Die Ab- 79 für die elektrolysierte verbrauchte Lösung bedeckung 40 kann auf der umlaufenden Welle 30 oder festigt. Auf der Abdeckplatte 77 ist ein Auslaßrohr 80 an der Bodenwand der Amalgamzersetzungskammer für in der Elektrolysekammer 77 erzeugtes Gas vorge-37 befestigt sein. Das Quecksilber fließt über die 50 sehen. Unterhalb der Umfangskante der Eisenscheibe Wand 44 abwärts auf die Eisenscheibe 28 der zweiten 73 ist eine Amalgamrinne 81 entlang dem gesamten mittleren Zelle, die den gleichen Aufbau wie die Zelle Umfang des zylindrischen Körpers 69 der Elektro-41 besitzt. Das Quecksilber wird auf der Eisenscheibe lysezelle vorgesehen. Eine innere Wand 82 der Amal-28 zu Amalgam. Dieses sammelt sich in der Amalgam- gamrinne 81 ist mit Überfließnuten 93 versehen, die rinne 45. Von dort fließt es in die Amalgamzersetz- 55 die Höhe bestimmen, bis zu der Amalgam gesammelt zungskammer 43, in der sich ebenfalls Blöcke aus werden kann. Der abgebogene Rand 83 der Eisen-Amalgamzersetzungsmaterial 46 befinden. In einem scheibe 73 taucht ähnlich wie bei der Vorrichtung ge-Quecksilbersammelbehälter 47 sammelt sich wieder maß Fig. 1 bis 3 in das in der Amalgamrinne 81 bedas Quecksilber, von wo es über eine Wand der findliche Amalgam ein und dichtet auf diese Weise Eisenscheibe 29 in einer Elektrolysekammer einer 60 die Elektrolysekammer 71 gegen die Amalgamzersetweiteren, unteren Zelle 48 zugeführt wird. Das über zungskammer 72 ab, so daß ein Abfließen der Elektrodie Scheibe 29 fließende Quecksilber wird zu Amal- lytlösung aus der Elektrolysekammer 71 in die Amalgam und in einer Amalgamrinne 49 gesammelt. Das gamzersetzungskammer 72 verhindert wird. Die AnAmalgam fließt von dort in eine mit Blöcken aus ode 85 ist in ihrer Mitte mit einer runden öffnung 84 Amalgamzersetzungsmaterial 50 versehene Amalgam- 65 versehen, durch welche sich das Quecksilberzuführzersetzungskammer 52, wird zersetzt und dann in dem rohr 76 zentral erstreckt. Eine bzw. mehrere Zufühletzten Quecksilbersammelbehälter 51 der unteren rungen 86 dienen sowohl der Halterung der Anode 85 Zelle 48 gesammelt. Von hier wird das Quecksilber als auch der Verbindung mit der Stromquelle. Für den dem Einlaß 34 der oberen Zelle 41 über eine Queck- Kathodenstrom ist eine Kathodenstromschiene 94 mit silberpumpe 53 durch ein Zuführrohr 54 zurückge- 70 der Bodenplatte der Amalgamrinne 81 verbunden.

Durch die konische Bodenwand 70 der Amalgamzersetzungskammer 72 ragt ein Einlaßrohr 87 für Wasser und ein Auslaßrohr 88 für die sich bildende Alkalihydroxydlösung. Auf der Oberfläche dieser geneigten Bodenwand 70 sind Blöcke aus Amalgamzersetzungsmaterial 89 angeordnet, die jeweils beispielsweise durch ein auf dem Boden befestigtes Paßstück gehalten werden. Ein in der Mitte des Bodens befindlicher Quecksilbersammelbehälter 90 ist mit einem Quecksilberauslaßrohr 91 verbunden, durch das das Quecksilber der Elektrolysekammer mittels einer Pumpe (nicht dargestellt) im Kreislauf über das Quecksilberzuführrohr 76 zurückgeleitet wird. An der Unterseite der Eisenscheibe 73 sind einige Umrührflügel 92 befestigt, um die Zersetzungswirkung zu beschleunigen. Auch bei dieser Elektrolysezelle erstreckt sich die Amalgamrinne 81 tangential von dem zylindrischen Körper 69 der Zelle fort, um ein Amalgambuttergehäuse zu bilden, aus dem das in der Zelle gebildete Amalgam auf bequeme Weise abgezogen werden kann.

Die Anzahl der Umdrehungen der Eisenscheibe in der Elektrolysezelle der vorerwähnten Ausführungen ist verschieden und hängt von dem Durchmesser der Scheiben und anderen Bedingungen ab. Im allgemeinen sind 20 bis 100 U/min vorteilhaft. Es hat sich beispielsweise als Ergebnis von Versuchen mit der Elektrolysevorrichtung der Bauform entsprechend Fig. 4 herausgestellt, daß bei Verwendung einer Scheibe mit einem Durchmesser von 530 mm und einer Stärke von 10 mm, die an der Mitte der Bodenwandung eine Ausnehmung mit einem Durchmesser von 70 mm und eine Tiefe von 3 mm besitzt und der 3 l/min Quecksilber zugeführt werden, zum Elektrolysieren einer Chlornatriumlösung ein zufriedenstellendes Ergebnis bei ungefähr 20 bis 100 U/min, vorzugsweise 40 bis 60 U/min, erreicht wird.

Dabei kann das auf der Eisenscheibe entlanglaufende Quecksilber die Gestalt einer gleichförmig dünnen Schicht von unter 0,5 mm einnehmen. Der Zwischenraum zwischen der Anode und der Kathode kann dementsprechend außerordentlich klein gewählt werden, so daß sogar ein minimaler Abstand von 1,3 mm eine zufriedenstellende Elektrolyse erlaubt. Praktisch wird jedoch bei einem Abstand von etwa 3 mm gearbeitet, wobei außerordentlich günstige Ergebnisse erhalten werden. Zusätzlich zu der obenerwähnten Möglichkeit, kleine Abstände zu wählen, kann die elektrolytische Spannung bemerkenswert gering gehalten werden. Folglich kann die Elektrolyse bei einer hohen Stromdichte stattfinden. Dadurch wird der Strom wirkungsgrad erheblich erhöht.

Das Ergebnis der in der Elektrolysezelle mit einer Eisenscheibe mit einem Durchmesser von 530 mm durchgeführten Elektrolyse ergibt sich beispielsweise aus folgenden Daten:

Drehzahl der Eisenscheibe 40 U/min

Zersetzte Salzwassermenge .... 60 g/l/min

Der Eisenscheibe zugeführte

Quecksilbermenge 3 l/min

Abstand zwischen beiden Elektroden 3 mm

Amalgamkonzentration 0,05 bis 0,1 %

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet auch die Elektrolyse von unreinen Chlornatriumlösungen mit 1 g/l CaO und 500 mg/1 MgO, ohne daß irgendwelche Störungen auftreten. Das aus der Elektrolysezelle abgeführte Chlor enthält weniger als 0,5 °/o Wasserstoff. In einer 25 OOO-Ampere-Elektrolysezelle kann die Eisenscheibe einen Durchmesser von 1800 mm und eine Stärke von 15 mm besitzen. In diesem Fall reicht eine Quecksilbergesamtmenge in der

ίο Elektrolysekammer, der Amalgamzersetzungskammer und den Rohrleitungen von 250 kg aus. Als Bodenfläche der Elektrolysezelle genügen 9 qm für die Herstellung von einer Tagestonne Ätznatron. Beide Werte sind bemerkenswert gering, verglichen mit denjenigen in herkömmlichen Elektrolysevorrichtungen.

Die Elektrolysevorrichtung gemäß der Erfindung

ist keineswegs durch die vorstehende Beschreibung auf die behandelten Ausführungsformen beschränkt.

So kann die Elektrolysezelle beispielsweise mit einer

ao geeigneten Rühreinrichtung für den Elektrolyten versehen sein. Darüber hinaus kann die Anode so ausgebildet sein, daß sie entweder in der gleichen oder in der entgegengesetzten Richtung zu der Eisenscheibe umläuft. Die in Fig. 4 dargestellte Amalgamzersetzungskammer kann ferner lediglich als Durchgang für das Amalgam verwendet werden, so daß das Amalgam nach Ablauf auf der konischen Bodenwand aus der elektrolytischen Zelle ausgeführt werden kann, um in eine Amalgamzersetzungszelle, eine sogenannte Vertikaltyp-Amalgamzersetzungszelle eingeleitet und dann darin zersetzt zu werden.

Weiterhin können auch die Amalgamzersetzungszellen mit umlaufenden Eisenscheiben versehen werden, auf denen sich das Amalgam nach Zuführung unter der Wirkung der Zentrifugalkraft ausbreitet und während des Fließens zersetzt wird. Die Amalgamzersetzungszelle kann zu diesem Zweck mit einer oder mehreren Eisenscheiben versehen sein, die an einer umlaufenden Welle befestigt sind.

Stromdichte (Amp./dm2)	Spannung (Volt)	Stromwirkungsgrad (·/·)
40 100	3,49 4,31	95 bis 96,5 97 bis 98,5

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Elektrolyse von Alkalisalzlösungen nach dem Amalgamverfahren mit mindestens einer in horizontaler Lage umlaufenden, eine die Kathode bildende dünne Schicht Quecksilber tragenden Scheibe und einer der Scheibe gegenüberstehenden Anode, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein oberhalb und in der Nähe des Scheibenmittelpunktes oder über dem Scheibenmittelpunkt (75) endendes Quecksilberzuführrohr (3, 35, 76) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführrohr (3, 35 oder 76) koaxial zu der die Scheibe bzw. Scheiben (1, 27, 28, 29 oder 73) tragenden Welle (19, 30 oder 74) liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 in Verbindung mit einer Amalgamzersetzungszelle, gekennzeichnet durch mindestens eine Einheit, die aus zwei übereinander angeordneten, durch die umlaufende Scheibe (1, 27, 28, 29, 73) voneinander getrennten Kammern, nämlich der Elektrolysekammer (13, 41, 42, 48, 71) und der Amalgamzersetzungskammer (14, 37, 43, 52, 72), besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (1, 27, 28, 29 und 73) an ihren Umfangen mit sich etwa vertikal nach unten erstreckenden Rändern (6, 83) ver-

sehen sind, die in am Umfang der Elektrolysekammer befindliche Amalgamrinnen (12, 36, 45, 49, 81) eintauchen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Amalgamrinnen als Überfließ rinnen ausgebildet sind, die das Amalgam zu der unterhalb der Elektrolysekammer befindlichen, vorzugsweise konisch ausgestalteten und in bekannter Weise die Zersetzung des Amalgams förderndes Material (21, 38, 46, 50, 89) enthaltenden Amalgamzersetzungskammer leiten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch im Zentrum der Amalgamzersetzungskammern befindliche Quecksilbersammelbehälter (18_1; 39, 47, 51, 90).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben tragende Welle (19) mit einer mit ihrer Ansaugseite in das im Sammelbehälter (Ie₁) befindliche Quecksilber eintauchenden Pumpe (18) verbunden ao ist, deren Abgabeseite etwa in Höhe der Scheibe (1) liegt, und daß sich in der Scheibe Löcher (5) befinden, durch die das Quecksilber der Oberfläche der Scheibe zugeführt wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere aus Elektrolyse- und Zersetzungskammer bestehende Zelleneinheiten vertikal übereinander angeordnet sind, wobei die jede Zelleneinheit in zwei Kammern unterteilenden Scheiben vorzugsweise auf einer gemeinsamen Welle (30) angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle entsprechend der Anzahl der Zelleneinheiten Ringe (40) trägt, die an ihrem Umfang einen vertikalen, abwärts gerichteten Rand aufweisen, der jeweils in den entsprechenden Quecksilbersammelbehälter (39, 47) eintaucht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Quecksilbersammelbehälter (39, 47) der einen Zelleneinheit mit einer die Welle (30) mit Abstand koaxial umschließenden Überfließwand (44) versehen ist, die für die folgende Zelleneinheit das Quecksilberzuführrohr gemäß Anspruch 1 bildet.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 020 965.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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