AT226257B - Verfahren zur Elektrolyse von Sole - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Elektrolyse von Sole 
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 gehen, dass sie sich auf bestimmte Bauteile der Zelle, z. B. auf mit Ebonit überzogenen   Flussstahl,   schäd- lich auswirkt ; so kann es erforderlich werden, eine bestimmte Wärmemenge aus der umlaufenden Sole, bevor diese der Zelle wieder zugeführt wird, zu entfernen, obwohl die zur Herstellung einer bestimmten
Menge von Chlor oder Alkali erforderliche Energie geringer ist, je höher die Temperatur liegt. 



   Es wurden schon für diesen Zweck verschiedene Arten von Kühlern verwendet, z. B. aus Glasrohren bestehende oder mit Graphit imprägnierte Kühler. Da die umlaufende Sole gelöstes Chlor enthalten kann, ist die Auswahl möglicher metallischer Materialien sehr beschränkt. 



   In einer Abhandlung von W. G. Renshaw und Perry   R. Bish über"Bedeutende Vorteile   von Titan in der chemischen Industrie" in der   Zeitschrift "Corrosion" Ir, Nr. 1 [1955], S. 57-63, wirdz. B.   angegeben, dass Titan ein ausgezeichnetes Material für alle Arten von Vorrichtungen ist, in denen mit Chlor gear- beitet wird, wobei eine grosse Restspannung entsteht, die eine Rissbildung verursachen kann, und ferner, dass Titan in Wärmeaustauschern bei der Herstellung von Salpetersäure verwendbar sein soll. Mittels Kur- ven wird   z. B.   die Passivität von Titan gegenüber n/100 Natriumchlorid aufgezeigt. 



   Jedoch wurde von einer Anzahl von Forschern auf diesem Gebiet angegeben, dass, wenn bestimmte
Metalle, beispielsweise Vanadium, Eisen, Titan und Chrom, in reiner Sole vorliegen, auch wenn deren
Gehalt weniger als 1 Teil pro Million der Sole beträgt, eine beträchtliche Vermehrung der Wasserstoff- abgabe an der Kathode einer Quecksilberzelle verursacht wird, wodurch das in dieser entwickelte Chlor verunreinigt werden kann. Dies ist sehr gefährlich, da auf diese Weise explosive Mischungen von Wasser- stoff und Chlor entstehen können. Es wird insbesondere mit Sicherheit angenommen, dass schon Spuren von Titan obige schädliche Auswirkung haben.

   Dies wird darauf zurückgeführt, dass Titan mit Natrium- amalgam nicht amalgamiert und es daher das Äquivalent von einer Anzahl kleiner Zellen mit dem
Amalgam als Anode und den auf der Amalgamoberfläche niedergeschlagenen Titankernen als Kathode bildet. Dies bedingt eine Wasserstoffbildung bei den Titankernen. 



   Es wurde nun gefunden, dass eine Sole, die Kalziumionen und Spuren von Titan enthält, in einer
Quecksilberzelle gefahrlos einer Elektrolyse unterworfen werden kann. So wurde   z. B.   festgestellt, dass rohe Solen, die aus den Bohrlöchern austretend mit Kalziumsulfat gesättigt sind und daher das Äquivalent von 1400 Teilen pro Million Kalzium enthalten, nach Entfernung von zumindest im wesentlichen ihres ganzen Magnesiumgehaltes mittels aus Titan bestehenden Wärmeaustauschern durch aus Quecksilberzellen austretende Sole erwärmt werden können, um dann in die Quecksilberzellen eingeführt und in diesen der Elektrolyse unterworfen zu werden. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren zur Elektrolyse von Sole in einer Quecksilberzelle, nach welchem die Sole, bevor sie in die Quecksilberzelle eintritt, durch einen Wärmeaustauscher geleitet wird, besteht darin, dass der Wärmeaustauscher aus Titan hergestellt ist und dass die Sole Kalziumionen in Mengen von
600 bis 1400 Teilen pro Million   Gew./Gew.   enthält. 



   Gewünschtenfalls wird die Sole, die mit dem erforderlichen Gehalt an Kalziumionen in eine Quecksilberzelle eintritt, in dem Wärmeaustauscher mittels einer die Quecksilberzelle verlassenden Sole erhitzt. 



   Die aus einer Quecksilberzelle kommende, verbrauchte Sole kann anderseits auch, wenn gewünscht, durch Zusatz von Natriumchlorid auf die gewünschte Stärke und erforderlichenfalls auf den notwendigen Kalziumgehalt aufgesättigt werden und in dem aus Titan bestehenden Wärmeaustauscher mittels einer durch diesen durchgeleiteten Kühlflüssigkeit, bevor sie in die Quecksilberzelle eingeführt und in dieser der Elektrolyse unterworfen wird, abgekühlt werden. 



   Die Verwendung von Titan als Baumaterial für Wärmeaustauscher, die bei der Sole-Elektrolyse in Quecksilberzellen eingesetzt werden, ist vorteilhaft, da Titan als Metall eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und da es eines der wenigen Metalle ist, das chlorhaltiger Sole gegenüber sehr widerstandsfähig ist. Andere Metalle, wie z. B. Platin und Tantal, welche die entsprechende Korrosionswiderstandsfähigkeit aufweisen, sind für vorstehenden Zweck viel zu kostspielig, wobei noch hinzukommt, dass auf Grund der hohen Dichte von Platin, die bei 21, 4 liegt, und der hohen Dichte von Tantal, die bei 16, 6 liegt, gewichtsmässig   verhältnismässig   sehr viel Metall zu verwenden wäre.

   Titan hat eine Dichte von 4,   6 ;   daher enthält eine beliebige Dicke eines solchen Materials nur ein Viertel oder ein Fünftel des Gewichts eines Materials, welches aus Tantal oder Platin besteht. Werden nichtmetallische Materialien eingesetzt, die entweder eine bedeutend geringere Wärmeleitfähigkeit oder schlechte mechanische Eigenschaften aufweisen, so werden die Austauscher unhandlich und teuer. 



   Es wurde gefunden, dass in Wärmeaustauschern derjenigen Art, die hohe Strömungsgeschwindigkeiten erlauben, bei Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung, die dem Wärmeaustausch dienenden Teile aus pressgeformten Titanblechen bestehen können. 

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   Demgemäss sind erfindungsgemässe Wärmeaustauscher derjenigen Art, die hohe Strömungsgeschwin- digkeiten erlauben, dadurch gekennzeichnet, dass die dem   Wärme austausch   dienenden Teile aus pressge- formtem Titanblech bestehen. In einem erfindungsgemässen Wärmeaustauscher kann das pressgeformte
Titanblech verhältnismässig dünn sein, wodurch Titan eingespart werden kann ; ferner ermöglicht die ho- he Strömungsgeschwindigkeit eine hohe Geschwindigkeit der Sole über die Wärmeaustauschflächen mit dementsprechend hohen Wärmeübertragungskoeffizienten, wodurch wiederum an Titan eingespart werden kann. Die einzelnen Teile des Wärmeaustauschers können leicht gereinigt werden ; schliesslich kann das
Titanblech leicht hergestellt und bearbeitet werden. 



   Eine Ausführungsform eines Wärmeaustauschers gemäss der Erfindung wird als Beispiel an Hand der schematischen Zeichnung beschrieben, die eine perspektivische Ansicht dieser Ausführungsform darstellt, in welcher auch die Arbeitswege der Sole zwischen den Wärmeaustauschplatten aufgezeigt werden. 



   In der Figur sind gerillte, pressgeformte Titanplatten zwischen dem ortsfest angebrachten Kopf eines
Stützrahmens und einer beweglichen Druckplatte (nicht gezeigt) angeordnet. Die Platten 1 werden mit zwischenliegenden dünnen Gummidichtungen 2,3 in der Art einer Filterpresse fest zusammengepresst, wobei die Dichtungen 2, 3 die Ränder der Platte 1 abschliessen und zwischen den Platten 1 Abteilungen bilden. Jede Platte 1 weist an jeder ihrer vier Ecken eine Öffnung 4 auf, wobei eine geeignete Anordnung der Dichtungen 2,3 wie bei 5,6, 7,8 einen Strom 9 der zugeleiteten Sole ermöglicht, wogegen die
Abfallsole, ohne Vermischung, dem Arbeitsweg 10 folgt und die beiden Ströme im wesentlichen im Ge- genstrom fliessen. 



   Andere,   d. h.   nicht die Platten 1 und die Dichtungen 2,3 vorstellende Teile des Wärmeaustauschers, die mit Sole in Kontakt kommen, können aus Titan oder einem andern geeigneten Material bestehen,   z. B.   aus mit Ebonit überzogenem Flussstahl. 



   Bei Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung und bei Verwendung erfindungsgemässer Wär- meaustauscher in einer Serie von Quecksilberzellen in   einem"waste brine process"wurde   festgestellt, dass durch Erhöhung der Temperatur von 9 auf 35, 70C die Einsparung an Spannung pro Zelle 134 mV bei
2 kA/m betrug, was 112 Wh/t Chlor oder   30/0   der Gesamtenergie entspricht, die erforderlich wäre, wenn das erfindungsgemässe Verfahren und der erfindungsgemässe Wärmeaustauscher nicht verwendet werden würden. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Elektrolyse von Sole in einer Quecksilberzelle, nach welchem die Sole vor Eintre- ten in die Quecksilberzelle durch einen Wärmeaustauscher geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher aus Titan besteht und dass die Sole Kalziumionen in Menge von 600 bis 1400 Teilen pro Million   Gew./Gew. enthält.   
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Claims (1)

1. de Sole im Wärmeaustauscher mittels aus einer Quecksilberzelle kommender Sole erhitzt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass verbrauchte, aus einer Quecksilberzelle kommende Sole durch Zusatz von Natriumchlorid und Kalziumionen auf die gewünschte Stärke und den gewünschten Gehalt an Kalziumionen gebracht und hierauf in dem Wärmeaustauscher mittels einer durch diesen geleiteten Kühlflüssigkeit abgekühlt wird, bevor sie in die Quecksilberzelle eingeführt und in dieser der Elektrolyse unterworfen wird.

   4. Wärmeaustauscher zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Wärmeaustausch dienenden Teile aus pressgeformtem Titanblech bestehen.