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Elektrolytische Zelle mit Quecksilberkathode fiir die Chloralkalizersetzung.
Tm Stammpatent Nr. 108110 ist ein Verfahren zur Elektrolyse von Ch ! oralkalien in Quecksilberzellen beschrieben, bei welchem die Förderung des Quecksilbers vom Amalgamzersetzungsraum auf das höhere Niveau des Amalgambildungsraumes bei Gegenwart einer geeigneten Flüssigkeit, wie Wasser, verdünnter Alkalilauge oder Alkalichloridlösung bzw. von inerten Gasen in stossfreier Weise mittels einer senkrechten oder geneigten Voll-oder unterteilten Schnecke (Flügelsehraube) vorgenommen wird, die einen oberhalb des Förderelementes aufgesetzten, gegebenenfalls an der Rotation teilnehmenden, wagreehten. kurvenförmigen Teller besitzt.
Dadurch wird die sonst auftretende lästige Vermulmung des Quecksilbers, die bei Berührung des noch Amalgamreste enthaltenden Metalls mit Luft entsteht, mit Sicherheit vermieden.
Die nachstehend beschriebene Quecksilberzelle stellt eine besonders geeignete Ausführungsform dieses Verfahrens vor, welche hohe Produktion mit günstigem Wirkungsgrad und grosser Betriebssicher- heit vereinigt. Um in einer Quecksilberzelle von gegebener grundfläche möglichst hohe Produktion zu erzielen, ist es nötig, die Stromdichte durch gesteigerte Belastung zu erhöhen : es ist bekannt, dass die Zellen mit hoher Belastung betrieben werden können, ohne dass die Betriebsspannung über ein wirtschaftlich unzulässiges Mass ansteigt, wenn man den Elektrodenabstand möglichst weitgehend verringert.
Der Verringerung des Elektrodenabstandes ist jedoch dadurch eine Grenze gesetzt, dass ein Kurzschluss durch Berührung des zirkulierenden Quecksilbers mit dem Anodenmaterial vermieden werden muss.
Diese Kurzschlussgefahr wird umso geringer, je gleichmässiger die Förderung des Quecksilbers erfolgt. Bei den bisherigen mit mechanischen Fördermitteln ausgestatteten Quecksilberzellen wird dieser Forderung nicht in vollem Masse entsprochen, weil einerseits Unebenheiten der Zellenauskleidung und anderseits
Stosswirkungen der mechanischen Fördereinrichtungen die Möglichkeit eines Kurzschlusses schon bei relativ grösseren Elektrodenabständen ergeben. Diese Nachteile werden bei der den Gegenstand vorliegender Erfindung bildenden Zelle wirksam vermieden, so dass der Elektrodenabstand sehr gering, beispielsweise nur auf 5 mm gehalten werden kann.
Der Vorteil dieser Zelle besteht also darin, dass
1. die Vermulmung des Quecksilbers mit Sicherheit ausgeschlossen wird und gleichzeitig 2. der Elektrodenabstand auf ein Mindestmass herabgesetzt und dadurch die Produktion pro m2 Quecksilberfläche erheblich gesteigert werden kann.
Die neue Zelle besteht aus einem Amalgamzersetzungsraum und einem im Niveau höher gelegenen, getrennten Amalgambildungsraum, die gegebenenfalls in einem einzigen Trog vereinigt sein können.
Charakteristisch für den Bildungsraum ist, dass die Auskleidung mit geschliffenem Steinmaterial erfolgt und die Bodenfläche, auf welcher die Quecksilberkathode fliesst, mit grösster Ebenheit ausgestaltet wird.
Man kann hierfür beispielsweise eine Granitauskleidung wählen. die sorgfältig eben poliert wird. Der Amalgamzersetzungsraum. bei welchem das Erfordernis vollkommener Gleichmässigkeit der Auskleidungs- flächen nicht in gleichem Masse besteht, kann wie üblich ausgestattet sein ; in manchen Fällen kann man jedoch auch zweckmässig die ganze Zellenkonstruktion mit Auskleidungen von Granit oder andern geeigneten Steinmaterialien ausführen.
Die Förderung des Quecksilbers vom Amalgamzersetzungs-zum Amalgambildungsraum bei
Gegenwart von Flüssigkeiten, wie Wasser usw. ist völlig stossfrei auszuführen. Hierzu eignet sich ins-
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besondere die im Stammpatente 108110 beschriebene Vorricl tung. Diese Vorrichtung besteht aus einer senkrechten oder geneigten Voll-oder unterteilten Schnecke (Flügebclraube), mit einem oberhalb des Förderelementes ausgesetzten, gegebenenfalls an der Rotation teilnehmenden, horizontalen, kurvenförmigen Teller, welcher das geförderte Metall unter der Oberfläche der DeekRüssigkeit verteilt.
Diese Fördervorrichtung gestattet es nunmehr, im Verein mit der besonders gleichmässigen Ausführung der Flächen des Amalgambildungsraumes, den Elektrodenabstand auf ein Mindestmass herunterzusetzen. Man kann z. B. mit plattenförmigen Kohlenanoden auf einen Abstand zwischen 10 und 5 mm herabgehen, ohne Störungen befürchten zu müssen. Die so erzielte Verringerung des Elektrodenabstandes gestattet, die bekannten Vorteile dieser Massnahme voll auszunützen. Man kann also, ohne dass die Spannung über das sonst übliche Mass erheblich hinausgeht, mit grösseren Strombelastungen arbeiten und damit die Produktion der Zelle in der Zeiteinheit wesentlich vergrössern.
Die Fig. 1-5 geben beispielsweise Ausführungsfonnen der Erfindung wieder, u. zw. Fig. 1 und 4 den Querschnitt und die Aufsicht auf eine Zweitrogzelle, Fig. 2,3 und 5 Querschnitt, Längsschnitt und Aufsicht einer Eintrogzelle. In Fig. 1 und 4 bedeutet A den aus einem eisernen Kasten angefertigten Amalgambildungsraum, B den Amalgamzersetzungsraum, die beide ein Betonfutter C besitzen. Der Amalgambildungsraum ist mit der geschliffenen Granitauskleidung ri versehen. Die Konstruktion des Amalgambildungsraumes ist ohne weiteres aus der Zeichnung ersichtlich.
Es bedeutet B die von oben durch Steinzeugdeekel eingeführte Anode aus Graphitplatten, F die von unten erfolgende Stromzuführung zur Kathode in Form eines kupfernen Tellers, (l einen Rohrstutzen zur Ableitung des Chlors, J die zur Queeksilberförderung dienende Vorrichtung, und N"die Umlauftröge für das zirkulierende Quecksilber. Die Amalgamzersetzungszelle ist in üblicher Weise ausgestaltet. Zur Gewinnung des Wasserstoffes
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keitsverschluss eintaucht ; die Ableitung des Wasserstoffes erfolgt durch den Rohrstutzen H.
Die Zersetzung des Amalgams kann auf bekannte Weise durch Eintauchen von Rosten aus Eisen, Graphit oder Legierungen von Vanadin, Molybdän usw. beschleunigt werden.
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mit einer Längstrennungswand K, welche die Zelle in einen Amalgambildungs- und Amalga. mzersetzungs- raum teilt. Beide besitzen das Betonfutter C, der Bildungsraum ausserdem eine Auskleidung aus poliertem Granit. Die Zirkulation des Quecksilbers erfolgt mittes der Quecksilberfördervorriehtung J.
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Electrolytic cell with a mercury cathode for the decomposition of chlor-alkali.
The parent patent no. 108110 is a process for the electrolysis of Ch! Oral alkalis in mercury cells are described in which the conveyance of the mercury from the amalgam decomposition space to the higher level of the amalgam formation space in the presence of a suitable liquid such as water, dilute alkali or alkali chloride solution or of inert gases in a shock-free manner by means of a vertical or inclined full or subdivided screw (Flügelsehraube) is made, which wagreehten a placed above the conveying element, possibly participating in the rotation. owns curved plate.
In this way, the annoying mulling of the mercury that occurs when the metal still containing amalgam residues comes into contact with air is reliably avoided.
The mercury cell described below represents a particularly suitable embodiment of this method, which combines high production with favorable efficiency and high operational reliability. In order to achieve the highest possible production in a mercury cell with a given base area, it is necessary to increase the current density by increasing the load: it is known that the cells can be operated with a high load without the operating voltage rising above an economically unacceptable level, if the electrode spacing is reduced as much as possible.
However, there is a limit to the reduction in the distance between the electrodes because a short circuit caused by contact between the circulating mercury and the anode material must be avoided.
This risk of short-circuits is less, the more evenly the mercury is conveyed. In the previous mercury cells equipped with mechanical conveying means, this requirement is not fully met because on the one hand unevenness in the cell lining and on the other hand
Impact effects of the mechanical conveying devices result in the possibility of a short circuit even with relatively large electrode spacings. These disadvantages are effectively avoided in the cell forming the subject of the present invention, so that the electrode spacing can be kept very small, for example only to 5 mm.
So the advantage of this cell is that
1. the mulling of the mercury is definitely ruled out and at the same time 2. the electrode spacing is reduced to a minimum, thereby considerably increasing the production per m2 of mercury surface.
The new cell consists of an amalgam decomposition space and a separate amalgam formation space located at a higher level, which can optionally be combined in a single trough.
It is characteristic of the educational space that the lining is made with ground stone material and the floor surface on which the mercury cathode flows is designed with the greatest possible evenness.
You can choose a granite lining for this, for example. which is carefully polished. The amalgam decomposition room. In which the requirement of perfect uniformity of the lining surfaces does not exist to the same extent, can be equipped as usual; In some cases, however, the entire cell construction can also be expediently carried out with linings of granite or other suitable stone materials.
The promotion of mercury from the amalgam decomposition to the amalgam formation area
The presence of liquids such as water etc. must be carried out completely without impact. This is particularly suitable
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in particular the device described in the parent patent 108110. This device consists of a vertical or inclined full or subdivided screw (winged screw), with a horizontal, curved plate exposed above the conveying element, possibly participating in the rotation, which distributes the conveyed metal below the surface of the liquid.
This conveying device now makes it possible, in conjunction with the particularly uniform design of the surfaces of the amalgam formation space, to reduce the electrode spacing to a minimum. You can z. B. go down with plate-shaped carbon anodes to a distance between 10 and 5 mm without fear of interference. The reduction in the electrode spacing thus achieved allows the known advantages of this measure to be fully exploited. So you can work with greater current loads without the voltage going significantly above the usual level and thus significantly increase the production of the cell in the unit of time.
Figs. 1-5 exemplify embodiments of the invention, u. Between FIGS. 1 and 4 the cross section and the top view of a two trough cell, FIGS. 2, 3 and 5 cross section, longitudinal section and top view of a single trough cell. In Figs. 1 and 4, A denotes the amalgam formation room made from an iron box, B denotes the amalgam decomposition room, both of which have a concrete lining C. The amalgam formation space is provided with the polished granite lining ri. The construction of the amalgam formation space is readily apparent from the drawing.
It means B the anode made of graphite plates inserted from above through stoneware, F the power supply to the cathode in the form of a copper plate, Circulating mercury The amalgam decomposition cell is designed in the usual way for the production of hydrogen
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fastener immersed; the hydrogen is discharged through the pipe socket H.
The decomposition of the amalgam can be accelerated in a known manner by dipping grates made of iron, graphite or alloys of vanadium, molybdenum, etc.
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with a longitudinal partition K, which divides the cell into an amalgamation and amalga. mdecomposition space divides. Both have concrete lining C, and the education room also has a polished granite lining. The mercury is circulated by means of the mercury delivery device J.