CH647266A5 - Elektrolyse-zelle vom filterpressentyp. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrolyse-Zelle vom Filterpressentyp, insbesondere eine für die organische Elektrolyse geeignete Elektrolyse-Zelle.

Eine Elektrolyse-Zelle vom Filterpressentyp umfasst im allgemeinen eine Gruppe, bestehend aus parallel angeordneten einander gegenüberstehenden Elektrodenplatten, um den Umfang verlaufenden Dichtungen zum Absperren einer Elektrolytlösung und Distanzstücken zur Einhaltung eines bestimmten Abstandes zwischen den Elektrodenplatten und hierdurch zur Bildung von Räumen zwischen den Elektrodenplatten, wobei jede der Umfangsdichtungen und ein Satz der Distanzstücke zwischen den Elektrodenplatten vorgesehen sind, und zwei Pressenköpfen zum Festziehen der Gruppe der Elektrodenplatten an beiden Enden der Gruppe von Elektrodenplatten, wodurch die Zuführung und Abführung der Elektrolytlösung zu und von den Räumen zwischen den Elektrodenplatten durch Löcher erfolgen, die an den einzelnen Elektrodenplatten vorgesehen sind. Im Vergleich zu Elektrolyse-Zellen von anderer Bauart, die für organische Elektrolysen geeignet sind, beispielsweise einer Elektrolyse-Zelle mit zwei Zitterelektroden oder einer Elektrolyse-Zelle mit Kapillarspalt, sind die Elektrodenplatten der Elektrolyse-Zelle vom Filterpressentyp von so einfacher Konstruktion, dass Elektrodenplatten mit grösserer verfügbarer Elektrolysenfläche leicht herstellbar sind. Ferner unterliegt die Elektrolyse-Zelle vom Filterpressentyp im geringerem Masse Betriebsstörungen in der Zufuhr einer Elektrolytlösung zur Elektrolyse-Zelle, bedingt durch ein System zur getrennten Zuführung einer Elektrolytlösung in die einzelnen Räume zwischen den Elektrodenplatten von einer Aussenleitung für die Elektrolytlösung und ein System zur Zuführung einer Elektrolytlösung

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von den Pressenköpfen zu den einzelnen Räumen zwischen den Elektrodenplatten durch Löcher, die an der Innenseite jeder Umfangsdichtung zwischen den Elektrodenplatten vorgesehen sind. Diese Systeme haben jedoch die folgenden Nachteile: Eine Elektrolyse-Zelle des ersten Systems ist mit Elektroden versehen, wie sie in der japanischen Offenlegungsschrift 4410/72 beschrieben sind und die als geeignet für die elektrochemische Umsetzung von organischem Material, beispielsweise für die grosstechnische Durchführung der Kolbe-Reaktion angesehen werden, jedoch sind die einzelnen Elektroden mit einem Eintritt und einem Austritt für die Elektrolytlösung versehen, und im Innern der Elektroden sind Räume, die mit diesen Löchern verbunden sind, vorgesehen, so dass diese Elektroden zwangsläufig eine grössere Dicke haben müssen. Mit anderen Worten, die Elektroden haben ein hohes Gewicht und eine komplizierte Konstruktion. Ferner sind so zahlreiche Verbindungen und Anschlüsse zwischen den Elektroden und der äusseren Leitung für die Elektrolytlösung vorhanden, dass ein grosser Arbeitsaufwand für das Zusammensetzen oder das Auseinandernehmen der Elektrolyse-Zelle erforderlich ist. Ferner besteht die Gefahr einer Explosion, eines Brandes, einer Vergiftung usw. durch Flüssigkeit oder Gas, die an undichten Stellen an den Verbindungen austreten. Diese Gefahr ist erhöht, wenn die Elektro-lytösung eine organische Elektrolytlösung ist.

Im Falle einer Elektrolyse-Zelle des zweiten Systems liegen die Verbindungen und Anschlüsse zwischen der Elektrolyse-Zelle und der äusseren Leitung für die Elektrolytlösung nur am Eintritt und am Austritt für die Elektrolytlösung, die an den Pressenköpfen vorgesehen sind, so dass die Gefahr, dass Flüssigkeit oder Gas durch Undichtigkeiten austritt, geringer und die Konstruktion der Elektroden einfacher ist, jedoch besteht noch ein Problem hinsichtlich der galvanischen Korrosion der metallischen Pressenköpfe. Im allgemeinen ist ein Unterschied im Potential zwischen den Pressenköpfen und den Elektroden vorhanden, und ein weiterer Strom zusätzlich zu dem gewünschten elektrischen Strom zwischen den Elektroden fliesst durch die Elektrolytlösung von einer Elektrode, die ein höheres Potential hat als ein Pressenkopf, zum Pressenkopf und von einem Pressenkopf zu einer Elektrode, die ein niedrigeres Potential hat als der Pressenkopf. Als Folge findet galvanische Korrosion an den Pressenköpfen statt.

Als Ergebnis eingehender Untersuchungen mit dem Ziel, die vorstehend genannten Nachteile der üblichen Elektrolyse-Zelle vom Filterpressentyp auszuschalten, wurde nun gefunden, dass die galvanische Korrosion der Pressenköpfe an der Elektrolyse-Zelle vom Filterpressentyp ausgeschaltet werden kann, indem die Elektrolytlösung durch einen von zwei Pressenköpfen an beiden Enden zugeführt und abgeführt und eine Isolierplatte von spezieller Konstruktion zwischen dem Pressenkopf und der dem Pressenkopf am nächsten liegenden Elektrodenplatte eingefügt wird.

Der Erfindung liegt diese Feststellung zugrunde. Die Erfindung stellt sich demgemäss die Aufgabe, eine einfach konstruierte und leicht zu handhabende Elektrolyse-Zelle, die sich für organische elektrochemische Reaktionen, insbesondere für die grosstechnische Elektrolyse einer Elektrolytlösung mit verhältnismässig geringer elektrischer Leitfähigkeit eignet, verfügbar zu machen.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass nur einer der Pressenköpfe mit einem oder mehreren Eintritten und einem oder mehreren Austritten für die Elektrolytlösung versehen sind, die Eintritte und Austritte mit den Zulauföffnungen bzw. den Ablauföffnungen der einzelnen Elektrodenplatten in Verbindung stehen, eine dicke Isolierplatte zwischen dem mit dem Eintritt und dem Austritt versehenen Pressenkopf und der ihm nächstgelegenen Elektrodenplatte angeordnet und mit Zulauföffnungen und Ablauföffnungen versehen ist, die mit den Zulauföffnungen bzw. Ablauföffnungen der einzelnen Elektrodenplatten in Verbindung stehen, und verhindert, dass der Pressenkopf und die ihm nächstliegende Elektrodenplatte einander direkt gegenüberstehen.

Eine Ausführungsform der Elektrolyt-Zelle gemäss der Erfindung wird nachstehend ausführlich utner Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Elektrolyse-Zelle gemäss der Erfindung im auseinandergenommenem Zustand.

Fig. 2 zeigt ein Fliessschema für eine Ausführungsform einer Elektrolyse-Anlage unter Verwendung der Elektrolyse-Zelle gemäss der Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer zusammengebauten Elektrolyse-Zelle gemäss der Erfindung, wie sie bei den in Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 beschriebenen Versuchen verwendet wurde.

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf eine gemäss Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 verwendete Elektrodenplatte in ihrem plattierten Bereich.

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf ein Distanzstück und eine Dichtung, die bei den in den Beispielen 2 und 3 und Vergleichsbeispiel 2 beschriebenen Versuchen verwendet wurden.

Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht einer Elektrolyse-Zelle im zusammengebauten Zustand, wie sie bei dem im Beispiel 2 C beschriebenen Versuch verwendet wurde.

Fig. 7 ist eine Draufsicht auf eine Isolierplatte, die bei dem in Beispiel 2 C beschriebenen Versuch verwendet wurde.

Fig. 8 ist eine Draufsicht, die einen plattierten Bereich auf der Elektrodenplatte zeigt, die bei dem in Beispiel 3 beschriebenen Versuch verwendet wurde.

Die in Fig. 1 dargestellten wesentlichen Teile, die die Elektrolyse-Zelle bilden, sind die Elektrodenplatten 1,2 und 3, die Umfangsdichtungen 4 für die Abdichtung der Umfangsränder zwischen den Elektrodenplatten, die Isolierplatten 5 und 6, die Pressenköpfe 7 und 8 zum Festziehen der vorstehend genannten Teile von beiden Enden beim Zusammenbauen und Distanzstücke zur genauen Einhaltung eines vorbestimmten Abstandes zwischen den Elektrodenplatten.

Die Zahl der Elektrodenplatten 2 hängt vom gewünschten Produktionsmassstab ab. Wenn die Elektrodenplatten klein sind oder ein genauer Abstand zwischen den Elektrodenplatten nicht erforderlich ist, können die Umfangsdichtungen 4 verwendet werden, um die Rolle der Distanzstücke 9 zu spielen. Wenn die Isolierplatte 5 aus einem schlecht abdichtenden Werkstoff besteht, sind Dichtungen 10 an beiden Seiten der Isolierplatten 5 angeordnet. Die Elektrodenplatten können beliebig senkrecht oder waagrecht angeordnet sein, jedoch wird die waagrechte Lage aus dem folgenden Grund bevorzugt:

In der waagrechten Lage können die Elektrodenplatten 1, 2 und 3 in der vorbestimmten Lage leicht befestigt werden, indem die Elektrodenplatten lediglich übereinandergelegt werden, so dass keine besonderen tragenden Teile erforderlich sind. Auch wenn die Pressenköpfe 7 und 8 beim Zusammenbauen oder Auseinandernehmen gelöst werden, weichen die Umfangsdichtungen 4 und Distanzstücke 9 nie aus ihren ursprünglichen Lagen ab.

Die Form und Grösse der Elektrodenplatten 1, 2 und 3 können nach Belieben frei gewählt werden, jedoch ist im Hinblick auf leichte Handhabung und Produktionsleistung eine im wesentlichen rechteckige oder quadratische Form mit einer Kantenlänge von 0,2 bis 2,5 m vorzuziehen.

Die Elektrodenplatten 1 und 2 sind mit Zuflusslöchern 11 und Auslauflöchern 12 für die Elektrolytlösung versehen.

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Diese Löcher sind in die Elektrodenpladen an Stellen in der Nähe der Innenkanten der Umfangsdichtungen 4 gebohrt. Die Elektrodenplatte 3, die von dem Pressenkopf mit dem Eintritt 13 und dem Austritt 14 für die Elektrolytlösung am weitesten entfernt ist, braucht nicht mit Zufluss- und Ablauflöchern versehen zu werden. In diesem Fall ist die Umfangs-dichtung 10 A für die Elektrode 3 an der Seite des Pressenkopfes 8 nicht erforderlich.

Die bevorzugten Ausführungsformen und Anordnungen der Zuflusslöcher 11 und der Abflusslöcher 12 werden nachstehend beschrieben.

a) Löcher von gleicher Form und Grösse werden an geometrisch gleichen Stellen durch jede Elektrodenplatte gebohrt.

b) Wenigstens je eines der Zulauflöcher 11 und Abflusslöcher 12 ist an Stellen möglichst nahe an den Umfangsrändern der parallelen Seiten der im wesentlichen rechteckigen Elektrodenplatte und im wesentlichen über die gesamte Länge dieser Ränder gebohrt.

Die an der geometrisch gleichen Stelle der einzelnen Elektrodenplatten gebohrten Zulauflöcher 11 und Abflusslöcher 12 stellen Einlauf- bzw. Ablaufsammelleitungen an Stellen in der Nähe des Innenrandes der Umfangsdichtungen 4 dar, und die Elektrolytlösung fliesst im Gleichstrom durch die Räume zwischen den Elektrodenplatten.

Bei elektrochemischen Reaktionen, beispielsweise bei der Kolbe-Reaktion, wird häufig eine grosse.Gasmenge an den Elektrodenplatten gebildet. Hierbei ist es notwendig, das Verhältnis von Gas zu Flüssigkeit in den Räumen zwischen den Elektrodenplatten unter einem vorbestimmten Wert und ferner die Zellenspannung möglichst niedrig und möglichst beständig zu halten, um die Reaktion fortzusetzen.

In einer Elektrolyse-Zelle, in der eine Elektrolytlösung vom Pressenkopf zugeführt und der elektrochemischen Reaktion im ersten Raum zwischen dem ersten Paar der Elektrodenplatten und dann einer elektrochemischen Folgereaktion in den anschliessenden Räumen zwischen aufeinanderfolgenden Paaren der Elektrodenplatten durch Zuführung der Elektrolytlösung zu den hintereinander verbundenen Räumen unterworfen wird, ist die Anzahl der Elektrodenplatten begrenzt, um das Verhältnis von Gas zu Flüssigkeit unter einem vorbestimmten Wert zu halten. Wenn andererseits die Einlauflöcher 11 und die Abflusslöcher 12 durch die Elektrodenplatten so gebohrt sind, dass die Elektrolytlösung im Gleichstrom durch die Räume zwischen den Elektrodenplatten fliessen kann, ist die Anzahl der Elektrodenplatten nicht begrenzt, soweit es das Verhältnis von Gas zu Flüssigkeit anbelangt.

Wenn die Formen oder Grössen entsprechender Löcher in den einzelnen Paaren von Elektrodenplatten einander geometrisch nicht gleich sind, steigt nicht nur der Strömungswiderstand für die Elektrolytlösung durch den durch die Löcher gebildeten Durchgang, sondern es findet auch ein Übergang von Strom zwischen dem in den Durchgang ragenden Teil und dem anderen Teil der benachbarten Elektrodenplatten statt, wodurch ein erhöhter Elektrolyse-Stromverlust oder galvanische Korrosion der Pressenköpfe verursacht wird.

Stillstand der Elektrolytlösung zwischen den Elektrodenplatten kann verhindert werden, indem die Zulauflöcher 11 und Ablauflöcher 12 an Stellen, die möglichst nahe an den Ränden der parallelen Seiten der Elektrodenplatten liegen, das heisst an Stellen, die möglichst nahe an den Innenrändern der Umfangsdichtungen 4 liegen, gebohrt werden. Ferner kann der Abstand zwischen den Zulauflöchern 11 und den Ablauflöchern 12 hierdurch grösser gehalten werden, d.h. die verfügbare Elektrodenfläche kann wirksamer ausgenutzt werden. Ausser bei verhältnismässig kleinen Elektrodenplatten kann die Elektrolytlösung gleichmässiger über die volle Breite des Durchgangs für die Elektrolytlösung im Raum zwischen den Elektrodenplatten strömen, in dem kleine Zulauflöcher 11 und Ablauflöcher 12 im wesentlichen über die gesamte Länge der parallelen Seiten der Elektrodenplatten gebohrt werden, als wenn ein grösseres Zulaufloch 11 und ein Ablaufloch 12 darin gebohrt werden. Ferner kann hierdurch die Festigkeit der Elektrodenplatten sichergestellt werden.

Für die Elektrodenplatten 1,2 und 3 muss der Werkstoff gewählt werden, der für die gewünschte elektrochemische Reaktion geeignet ist. Beispielsweise können im Falle der elektrolytischen Kondensationsreaktion des Monomethyl-esters von Adipinsäure durch anodische Oxidation, die eine Art der vorstehend genannten Kolbe-Reaktion ist, Platin, Rhodium, Ruthenium, Iridium usw. allein oder in einer Legierung als Anode und gewöhnlich in galvanisierter Form verwendet werden. Hierbei können Titan, Tantal usw. als Substratmaterial für die Galvanisierung verwendet werden.

Bevorzugt als Kathode wird ein Metall mit niedriger Was-serstoffüberspannung, jedoch ist die Kathode nicht hierauf begrenzt. Beispielsweise können auch Platin, Eisen, nicht rostender Stahl, Titan usw. verwendet werden. Besonders bevorzugt wird die Verwendung von nicht rostendem Stahl als Werkstoff für die Elektrodenplatte, die unmittelbar an den negativen Pol der Elektrolysenstromquelle angeschlossen wird, und von Titan als Werkstoff für die anderen Elektrodenplatten, die auf einer Seite mit Platin beschichtet sind, wobei die mit Platin beschichtete Oberfläche als Anode dient, während die andere Seite, d.h. die Titanoberfläche, als Kathode dient. Mit anderen Worten, die Elektrodenplatten können in Form von dipolaren Elektrodenplatten verwendet werden.

Bei den dipolaren Elektrodenplatten aus Titan oder Tantal als Elektrodenwerkstoff mit einem Überzug aus einem Edelmetall wie Platin, Rhodium, Ruthenium, Iridium usw. allein oder in ihren Legierungen kann der mit dem Edelmetall beschichtete Bereich gewöhnlich auf nur eine Seite der Elektrodenplatte begrenzt werden, wobei ausserdem auf dieser Seite die Aussparung des äusseren Bereichs, der durch die Umfangsdichtung 4 eingenommen wird, und der Umfangsteile der Zulauflöcher 11 und der Ablauflöcher 12 besonders bevorzugt wird. Wie das Beispiel 3 veranschaulicht, dient dies dazu, die Neigung eines Stroms, von den Umfangsteilen der Einlauflöcher 11 und der Ablauflöcher 12 über die benachbarte Elektrodenplatte zu anderen Elektrodenplatten mit niedrigerem Potential und/oder Pressenkopf 7 zu fliessen, zu unterdrücken und hierdurch den Elektrolysestromverlust und/oder galvanische Korrosion des Pressenkopfes zu verringern und ausserdem teures Edelmetall einzusparen.

Die Dicke des aufzutragenden Edelmetalls hängt von der Zuverlässigkeit und der Verbrauchsrate des Überzugsfilms ab. Wenn beispielsweise die Elektrodenplatte mit Platin durch Galvanisieren beschichtet wird, entstehen zahlreiche Poren im Falle einer Dicke von weniger als 1 (im, während eine zu grosse Dicke vom Standpunkt der Gleichmässigkeit des Überzugsfilms und der Wirtschaftlichkeit nicht bevorzugt wird. Geeignet ist eine Dicke von 2 bis 10 ji,m. ^

Die Dicke der dipolaren Elektrodenplatte unterliegt keiner besonderen Begrenzung, jedoch wird die mechanische Festigkeit im Falle einer Dicke von weniger als 1 mm schlechter, wobei die Gefahr einer Deformierung während der Handhabung besteht. Eine zu grosse Dicke erhöht nicht nur die Materialkosten, sondern auch das Gewicht, so dass die Handhabung beschwerlicher wird. Die Dicke beträgt somit praktisch 1,5 bis 5 mm.

Umfangsdichtungen 4 werden zwischen der Elektrodenplatte und der benachbarten Elektrodenplatte, die der erste-ren gegenüber steht, eingefügt, um die Umfangsränder der Elektrodenplatten abzudichten. Die Dichtung kann aus

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einem Werkstoff mit hohem spezifischem Durchgangswiderstand, gutem Dichtungsvermögen und guter Korrosionsbeständigkeit gegen die zu handhabende Elektrolytlösung bestehen. Geeignet als Werkstoff sind beispielsweise Naturkautschuk, Synthesekautschuk und weiche Kunststoffe.

Die Distanzstücke 9 bestehen aus einem Werkstoff mit geeigneter Festigkeit, Masshaltigkeit und Isolierfähigkeit unter den Bedingungen der Handhabung der Elektrolytlösung bei der gewünschten Temperatur. Sie können beispielsweise aus Polyolefinen, Polyamiden oder Polyestern in Mischung mit einem anorganischen Füllstoff bestehen. Vorzugsweise werden Distanzstücke in einer Form, mit der ein geringerer Strömungswiderstand auf den Elektrodenplatten erreicht wird, ohne die verfügbare elektrolytische Fläche der Elektrodenplatten zu verkleinern, beispielsweise Distanzstücke in Bandform verwendet, die parallel zur Strömung der Elektrolytlösung angeordnet sind, wie in Fig.l durch die Bezugsziffer 9 dargestellt.

Der Spann- und Anziehmechanismus der Pressenköpfe kann in üblicher Weise ausgeführt sein. Geeignet ist beispielsweise ein ölhydraulischer Mechanismus.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform von waagrecht angeordneten Pressenköpfen ist der feststehende Pressenkopf 7 am Boden eines Gebäudes befestigt, während der bewegliche Pressenkopf 8 längs der Führungsstäbe 23 durch einen ölhydraulischen Zylinder 22, der am oberen Kopf 21 befestigt ist, senkrecht frei beweglich ist.

Als Werkstoff für die Pressenköpfe 7 und 8 kann ein verhältnismässig billiges Metall mit guter mechanischer Festigkeit verwendet werden. Beispielsweise kann der Pressenkopf 8 aus Kohlenstoffstahl und der feststehende Pressenkopf 7 in Abhängigkeit von der Korrosionswirkung der Elektrolytlösung aus Kohlenstoffstahl oder nicht rostendem Stahl bestehen.

Der Eintritt 13 und der Austritt 14 für die der Elektrolyse-Zelle zuzuführende Elektrolytlösung, die mit einer Zuführungsleitung bzw. einer Austrittsleitung für die Elektrolytlösung, die ausserhalb der Elektrolyse-Zelle vorgesehen sind, verbunden sind, sind nur an einem der Pressenköpfe, vorzugsweise am feststehenden Pressenkopf 7 angeordnet.

Im Falle einer Elektrolyse-Zelle, in der der Eintritt an einem Pressenkopf und der Austritt am anderen Pressenkopf angeordnet ist, wird ein Stromkreis mit hoher elektrischer Leitfähigkeit zwischen beiden Pressenköpfen durch die mit den Pressenköpfen verbundenen oder duch den Boden des Gebäudes geführten äusseren Leitungen für die Elektrolytlösung gebildet, obwohl eine Isolierplatte, die später beschrieben wird, zwischen der Elektrodenplatte und dem Pressenkopf vorhanden ist, so dass die galvanische Korrosion der Pressenköpfe nicht wirksam verhindert werden kann.

Wenn der Eintritt 13 und der Austritt 14 für die Elektrolytlösung am beweglichen Pressenkopf 8 angeordnet sind, müssen die äusseren Leitungen für die Elektrolytlösung im Falle eines Ausbaues der Elektrodenplatten aus der Elektrolyse-Zelle von den Anschlussteilen des beweglichen Pressenkopfes gelöst werden. Dies ist ein grosser Nachteil.

Eine entsprechende Anzahl von Eintrittsöffnungen 13 und Austrittsöffnungen 14 kann durch den Pressenkopf so gebohrt werden, dass jede Öffnung mit den entsprechenden Zuflusslöchern 15 und den entsprechenden Abflusslöchern 16 der Isolierplatte, die später beschrieben wird, in Verbindung stehen, jedoch wird die folgende Ausführungsform des Eintritts 13 und des Austritts 14 zur gleichmässigen Zuführung und Abführung der Elektrolytlösung zu und von den Räumen zwischen den Elektrodenplatten bevorzugt:

An der Innenseite des feststehenden Pressenkopfes 7 sind eine mit dem Eintritt 13 für die Elektrolytlösung verbundene Zulaufkammer 17 für die Elektrolytlösung und eine mit dem

Austritt 14 verbundene Ausflusskammer 18 in einer Grösse vorgesehen, die der Breite des Durchgangs für die Elektrolytlösung zwischen den Elektrodenplatten entspricht.

Die Isolierplatte 5 wird zwischen dem feststehenden Pressenkopf 7 und der dem feststehenden Pressenkopf 7 nächstliegenden Elektrodenplatte 2 eingefügt und ist mit Zulauflöchern 15 und Ausflusslöchern 16 entsprechend den Zulauflöchern 11 bzw. den Abflusslöchern 12 der Elektrodenplatte 2 versehen.

Der stationäre Pressenkopf 7 ist an der der Isolierplatte zugewandten Seite mit Zulauflöchern 19, die den Zulauflöchern 15 der Isolierplatte entsprechen und mit der Zulaufkammer 17 des Pressenkopfes 7 in Verbindung stehen, und Ablauflöchern 20 versehen, die den Ausflusslöchern 16 der Isolierplatte entsprechen und mit der Ausflusskammer 18 des Pressenkopfes 7 in Verbindung stehen. Die Elektrolytlösung wird somit der Einlaufkammer 17 aus einer ausserhalb der Elektrolyse-Zelle liegenden Leitung durch den Eintritt 13 des Pressenkopfes 7 zugeführt, auf die volle Breite, die derjenigen des Durchgangs zwischen den Elektrodenplatten entspricht, ausgebreitet und dann durch die Einlauflöcher 19 in die . durch die Einlauflöcher 15 und 11 der Isolierplatte und der Elektrodenplatten bestehenden inneren Sammelrohre geführt und auf die Räume zwischen den Elektrodenplatten gleich-mässig verteilt. Andererseits wird die Elektrolytlösung, die der Reaktion auf den Oberflächen der Elektrodenplatten unterworfen worden ist, in der gleichen Weise zu einer Leitung ausserhalb der Elektrolyse-Zelle durch die durch die Ausflusslöcher 12 und 16 der Elektrodenplatten 1 und 2 und der Isolierplatte 5 und die Ausflusslöcher 20 gebildeten inneren Sammelrohre, die Ablaufkammer 18 und den Austritt des feststehenden Pressenkopfes 7 zurückgeführt.

Bei dem Pressenkopf 7, der in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist, genügen gewöhnlich ein Eintritt 13 und ein Austritt 14, jedoch können mehrere Eintritte und Austritte verwendet werden, besonders wenn ein grosses Volumen der Elektrolytlösung gehandhabt werden muss. In jedem Fall haben die einzelnen Elektrodenplatten keine Verbindungsteile mit der Aussenseite, so dass die Gefahr einer Explosion, eines Brandes, einer Vergiftung usw. durch Flüssigkeit oder Gas, die durch Undichtigkeit austreten, verringert ist. Ferner kann die Elektrolytlösung gleichmässig über die volle Breite des Durchgangs für die Elektrolytlösung zwischen den Elektrodenplatten zugeführt werden.

Für den Pressenkopf 8, der nicht mit einem Eintritt und einem Austritt für die Elektrolytlösung versehen ist, besteht funktionell keine Notwendigkeit einer Berührung mit der Elektrolytlösung. Er darf daher keinen Teil aufweisen, der in direkter Berührung mit der dem Pressenkopf nächstgelegenen Elektrodenplatte 3 steht. Daher wird eine Isolierplatte 6 aus einem Werkstoff, der keine elektrische Leitfähigkeit aufweist, zwischen dem Pressenkopf 8 und der nächsten Elektrodenplatte eingefügt. Eine Isolierplatte 6, die beispielsweise aus Gummi oder Kunststoff besteht, kann verwendet werden.

Dagegen ist der mit dem Eintritt 13 und dem Austritt 14 für die Elektrolytlösung versehene Pressenkopf mit den Elektrodenplatten 1,2 und 3 durch die Elektrolytlösung elektrisch verbunden, so dass galvanische Korrosion des Pressenkopfes nicht durch die gewöhnliche Isolierung, die einen direkten Kontakt des Pressenkopfes mit den Elektrodenplatten aus-schliesst, verhindert werden.

In der Elektrolyse-Zelle gemäss der Erfindung ist die Isolierplatte 5, die dazu dient, nicht nur eine direkte physikalische Berührung zwischen Pressenkopf und Elektrodenplatte zu verhindern, sondern auch den Durchfluss von Strom durch die Elektrolytlösung zum Pressenkopf zu vermeiden, zwischen dem Pressenkopf 7 und der Elektrodenplatte 2 eingefügt.

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Um den Stromfluss zwischen dem Pressenkopf 7 und den Elektrodenplatten 1,2 und 3 zu verhindern, erscheint es vorteilhafter, den elektrischen Widerstand der Elektrolytlösung in der Nähe der den Stromkreis bildenden Umfangskanten der einzelnen Löcher zu steigern. Das spezifische Leitvermögen einer Elektrolytlösung ist von eigener, unveränderlicher Natur, aber im Falle eines geringen spezifischen elektrischen Leitvermögens beispielsweise einer organischen Elektrolytlösung besteht eine sehr enge Abhängigkeit des Grades der galvanischen Korrosion eines Pressenkopfes von der Dicke der Isolierplatte, den Beziehungen der Lochgrössen zwischen der entsprechenden Isolierplatte und dem Pressenkopf so wie der Elektrodenplatten, der Lochform der Isolierplatte usw., wie die Werte in Tabelle 1 von Beispiel 2 erkennen lassen.

Die Isolierplatte gemäss der Erfindung hat eine grosse Dicke und besteht aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff und ist mit Zuflusslöchern 15 und Abflusslöchern 16 für die Elektrolytlösung versehen, so dass der Pressenkopf 7 und die Elektrodenplatte 2 einander nicht durch die zwischen ihnen vorhandene Elektrolytlösung direkt gegenüberliegen. Die Zulauflöcher 15 und die Ablauflöcher 16 der Isolierplatte 5 sind so gebohrt, dass die Umfangskanten der entsprechenden Löcher der Elektrodenplatten 2 oder des Pressenkopfes 7, vorzugsweise die Umfangskanten der entsprechenden Löcher sowohl der Elektrodenplatten als auch des Pressenkopfes von den Umfangskanten der Löcher der Isolierplatte 5 nicht einwärts ragen, falls nicht die Löcher der Isolierplatte 5 an der Innenseite der Isolierplatte 5 gebogen sind.

Im Falle einer solchen Isolierplatte muss die notwendige Mindestdicke der Isolierplatte nach der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit der Elektrolytlösung, der Betriebsstromdichte und der Begrenzung der zulässigen galvanischen Korrosion experimentell bestimmt werden und kann nicht verallgemeinert werden. Bei der gewöhnlichen organischen elektrolytischen Reaktion wird jedoch eine Isolierplatte mit einer Dicke von 4 bis 60 mm verwendet. Eine Dicke von 10 bis 40 mm wird vom Standpunkt der Festigkeit und leichten Handhabung besonders bevorzugt. Bei einer Dicke unterhalb von 3 mm wird der Effekt der Verhinderung der galvanischen Korrosion verschlechtert, während bei einer Dicke von mehr als 60 mm das Gewicht erhöht und der Nachteil der beschwerlichen Handhabung den Effekt der Verhinderung der galvanischen Korrosion überwiegt. Isolierplatten von geringer Dicke beispielsweise von weniger als 4 mm können verwendet werden, indem sie bis zu einer Gesamtdicke von 4 bis 60 mm übereinandergelegt werden. Die galvanische Korrosion des Pressenkopfes kann auch durch eine andere, nachstehend beschriebene Ausführungsform der Isolierplatte wirksam verhindert werden. Wenn mit einem Anstieg der galvanischen Korrosion des Pressenkopfes 7 auf Grund eines hohen spezifischen elektrischen Leitvermögens der Elektrolytlösung gerechnet wird, kann eine Isolierplatte 5, deren Zulauflöcher 15 und Ablauflöcher 16 im Querschnitt so abgeknickt sind, dass keine fluchtende Verbindung zwischen den Öffnungen 15 A und 16 A an der der Elektrode zugewandten Seite der Isolierplatten mit Öffnungen 15 B und 16 B an der dem Pressenkopf zugewandten Seite besteht, wie in Fig. 6 dargestellt, verwendet werden, anstatt die Dicke der Isolierplatte zu steigern. In einer solchen Isolierplatte fliesst ein elektrischer Strom, der von einer Elektrodenplatte, die ein höheres Potential als der Pressenkopf hat, zum Pressenkopf fliesst, und ein Strom, der vom Pressenkopf zur Elektroden- • platte fliesst, die ein niedrigeres Potential als der Pressenkopf hat, durch die abgeknickten Öffnungen in der Isolierplatte, aber der elektrische Durchgang ist wesentlich verengt und der Weg des Stromflusses ist verlängert. Hierdurch kann ein bemerkenswerter Effekt hinsichtlich der Verhinderung der galvanischen Korrosion erreicht werden.

Für die Isolierplatte können Werkstoffe mit guter Beständigkeit gegen die Elektrolytlösung, gutem Isoliervermögen und einer Druckfestigkeit, die hoch genug ist, um dem Druck des Zusammenpressens zu widerstehen, verwendet werden. Beispielsweise können Naturkautschuk, Synthesekautschuk, Polyolefine, Polyamide oder Polyester verwendet werden, wobei diese Polymerisate ausserdem einen anorganischen Füllstoff enthalten können.

Gemäss der Erfindung kann die galvanische Korrosion der Pressenköpfe bei einer Elektrolyse-Zelle vom Filterpressentyp wesentlich verringert werden, indem der Eintritt und der Austritt für die Elektrolytlösung nur an einem der beiden Pressenköpfe angeordnet und eine Isolierplatte von grosser Dicke und spezieller Konstruktion zwischen Pressenkopf und der dem Pressenkopf nächstgelegenen Elektrodenplatte eingefügt wird, wie vorstehend beschrieben. Als Ergebnis sind keine Eintritts- und Austrittsöffnungen für die Elektrolytlösung an den einzelnen Elektrodenplatten erforderlich. Dem-gemäss kann die Konstruktion der Elektrodenplatten vereinfacht und gleichzeitig der Zusammenbau und der Ausbau der Elektrodenplatten auf Grund der geringeren Anzahl von Anschlüssen an äussere Sammelrohre leicht durchgeführt werden. Ferner wird die Gefahr einer Explosion, eines Brandes, einer Vergiftung usw. durch Flüssigkeit oder Gase, die durch Undichtigkeiten auftreten, verringert. Da die Wirkung der Isolierplatte im Falle einer Elektrolytlösung mit niedrigerem spezifischem elektrischem Leitvermögen stärker ist, ist die Elektrolyse-Zelle gemäss der Erfindung für organische Elektrolysereaktionen, beispielsweise für die grosstechnische Durchführung der Kolbe-Reaktion besonders gut geeignet.

Die Elektrolyse-Zelle gemäss der Erfindung wird, um ihre Wirkungen zu veranschaulichen, in den folgenden Beispielen im Zusammenhang mit der Synthese des Dimethylesters von Sebacinsäure durch die elektrolytische Kondensationsreaktion des Monomethylesters von Adipinsäure ausführlich beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht hierauf begrenzt.

Beispiel 1

Der Dimethylester von Sebacinsäure wurde aus dem Monomethylester von Adipinsäure durch elektrochemische Reaktion in der in Fig. 1 dargestellten Elektrolyse-Zelle hergestellt.

Die Elektrodenplatten 1,2 und 3 bestanden aus Titan.

Ihre Aussenabmessung betrug 1000 x 1000 mm und ihre Dicke 3 mm. Die Elektrodenplatten 2 und 3 waren mit je einem verlängerten Anschluss versehen, wobei der Anschluss der Elektrodenplatte 2 mit dem positiven Pol der Elektrolysenstromquelle und der Anschluss der Elektrodenplatte 3 mit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden war.

Durch die Elektrodenplatten 1 und 2 waren eine Reihe von acht Zulauflöchern 11 und eine Reihe von acht Abflusslöchern 12 einer Grösse von je 105 x 40 mm parallel im Abstand von 850 mm zwischen den Reihen gebohrt. Die Fläche zwischen der Reihe der Zulauflöcher 11 und der Reihe der Ablauflöcher 12 von 940 x 850 mm war mit Platin in einer Dicke von 3,0 jj.m nur an einer Seite der Elektrodenplatten beschichtet. Die in Fig. I dargestellten Zulauflöcher und Ablauflöcher der Elektrodenplatte 3 waren bei dem hier beschriebenen Versuch nicht erforderlich, so dass die Elektrodenplatte 3 nicht mit Zulauflöchern und Abflusslöchern für die Elektrolytlösung und ferner nicht mit Platin beschichtet war. Daher wurde bei diesem Versuch auch keine Dichtung 10 A, die in Fig. 1 dargestellt ist, verwendet. Drei Elektrodenplatten 1 waren parallel zwischen den Elektrodenplatten 2 und der Elektrodenplatte 3 angeordnet. Fünfzehn Distanzstücke 9 aus Talkum enthaltendem Polypropylen, die 1,0 mm dick, 9 mm breit und 840 mm lang waren, waren bei diesem Versuch im Abstand von 58 mm zwischen den Elektroden5

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platten angeordnet, obwohl bei der in Fig. 1 dargestellten Elektrolyse-Zelle sieben Distanzstücke vorhanden sind. Vier aus Naturkautschuk bestehende Dichtungen, die 2,5 mm dick und 8 mm breit waren, waren in Nuten von 1 mm Tiefe und 13 mm Breite, die um die Umfangsränder an beiden Seiten der einzelnen Elektrodenplatte vorgesehen waren, eingelegt. Eine Isolierplatte 5, die aus Talkum enthaltendem Polypropylen bestand, eine Dicke von 40 mm hatte und mit Zulauflöchern 15 und Abflusslöchern 16 für die Elektrolytlösung in gleicher Grösse und an den gleichen Stellen wie an der Elektrodenplatte 2 versehen war, war zwischen dem Pressenkopf 7 und der Elektrodenplatte 2 eingefügt. Die Umfangsränder an beiden Seiten der Isolierplatte waren durch Dichtungen 10 abgedichtet, die aus Naturkautschuk bestanden und eine Dicke von 2,5 mm und eine Breite von 8 mm hatten. Der Pressenkopf 7 bestand aus nicht rostendem Stahl, hatte die Aus-senabmessungen 1000 x 1000 x 100 mm und war waagrecht auf dem Boden des Gebäudes befestigt. Der Pressenkopf hatte zwei Eintritte 13 und zwei Austritte 14 für die Elektrolytlösung an zwei parallelen Seiten, wobei die Nenngrösse der Eintritte und der Austritte 7,62 cm betrug, eine Zulaufkammer 17 und eine Ablaufkammer 18 im Innern des Pressenkopfes, wobei jede Kammer eine Grösse von 980 x 80 x 50 mm hatte. Ferner war der Pressenkopf an der der Isolierplatte zugewandten Seite mit acht Zulauflöchern 19 und acht Abflusslöchern 20 versehen. Diese Löcher hatten die gleiche Grösse wie die Löcher in der Isolierplatte, nämlich 105 x 40 mm.

Der bewegliche Pressenkopf 8 ohne Eintritt und ohne Austritt für die Elektrolytlösung bestand aus Kohlenstoffstahl. Eine 3 mm dicke Naturkautschukplatte ohne Löcher war zwischen dem beweglichen Pressenkopf 8 und der Elektrodenplatte 3 eingefügt.

Die vorstehend genannten Teile wurden in der in Fig. 1 dargestellten Weise zusammengesetzt, und die Pressenköpfe an beiden Enden wurden ölhydraulisch festgezogen. Die verfügbare elektrolytische Fläche einer Elektrodenplatte der in dieser Weise zusammengesetzten Elektrolyse-Zelle betrug 64,4 dm2, und die insgesamt verfügbare elektrolytische Fläche sämtlicher Elektrodenplatten betrug 273,6 dm2.

Eine Elektrolyse-Anlage bestand aus einer Elektrolyse-Zelle A, einem Behälter B, einer Pumpe C, einem Kühler D, einem Kondensator E und einer Stromquelle F, wie in Figur 2 dargestellt. Die Elektrodenplatte 2 war an den positiven Pol H und die Elektrodenplatte 3 an den negativen Pol G der Stromquelle F angeschlossen.

Als Elektrolytlösung wurde eine Methanollösung verwendet, die zu Beginn der Elektrolyse 35,7 Gew.-% Monomethyl-ester von Adipinsäure, 5,0 Gew.-% Kaliumsalz des Monome-thylesters von Adipinsäure und 1,8 Gew.-% Wasser enthielt. 500 kg Elektrolytlösung der vorstehend genannten Zusammensetzung wurden aus einer Zuführungsleitung I in den Behälter B gefüllt. Die Elektrolytlösung wurde vom Behälter B zum Kühler D, zur Elektrolyse-Zelle A und wieder zum Behälter B umgewälzt, indem die Ausflussmenge der Pumpe C auf 23,2 mVh eingestellt wurde. Hierdurch ergab sich eine Strömungsgeschwindigkeit der Elektrolytlösung durch die Räume zwischen den Elektrodenplatten von 2 m/s. Die Elektrolyse wurde 13,7 Stunden durchgeführt, während die Elektrolyse-Stromquelle F so eingestellt war, dass sich eine Stromdichte von 10,3 A/dm2 ergab. Die Temperatur des Kühlers D wurde so geregelt, dass die Temperatur der Elektrolytlösung im Behälter B bei 55 °C gehalten wurde. Kohlendioxidgas und Wasserstoffgas, die in der Elektrolyse-Zelle gebildet wurden, wurden zusammen mit der zurückgeführten Elektrolytlösung in den Behälter B eingeführt und darin von der Elektrolytlösung abgetrennt. Das abgetrennte Gas wurde in die Atmosphäre abgeblasen, nachdem die mitgeführten Methanoldämpfe vom Gas durch Kondensation im Kondensator E abgetrennt worden waren. Der Eintrittsdruck der Elektrolyse-Zelle betrug 1,18 bis 1,37 bar und der Austrittsdruck 0,1 bis 0,196 bar. Die Spannung pro Elektrodenplatte wurde von 7,5 bis 5,7 V variiert.

Die Menge der Elektrolytlösung nach Beendigung der Elektrolyse betrug 455 kg. Die Konzentrationen der einzelnen Komponenten in der Lösung wurden durch Gaschromatographie gemessen. Hierbei wurde gefunden, dass die erhaltene Lösung 23,0 Gew.-% Dimethylester von Sebacinsäure und 0,01 Gew.-% Monomethylester von Adipinsäure enthielt. Die Stromausbeute für den Dimethylester von Sebacinsäure betrug 62,2% und die Produktausbeute 79,8%. Nachdem sechs Chargen der Elektrolyse unter den vorstehend genannten Elektrolysebedingungen unterworfen worden waren, wurde die Elektrolyse-Zelle auseinander genommen und der Pressenkopf untersucht. Keinerlei galvanische Korrosion wurde festgestellt. Die eingesetzte Gesamtmenge an elektrischem Strom betrug 57911 Ah.

Vergleichsbeispiel 1

Drei Chargen wurden der Elektrolyse in der gleichen Weise und unter den gleichen Bedingungen in der gleichen Elektrolyse-Zelle, wie in Beispiel 1 beschrieben, unterworfen, wobei jedoch eine Naturkautschukplatte, die eine Dicke von 3 mm und die gleiche Form wie die Isolierplatte in Beispiel 1 hatte, zwischen der Elektrodenplatte 2 und dem Pressenkopf 7 anstelle der 40 mm dicken Isolierplatte eingefügt wurde. Dichtungen 10 wurden nicht verwendet. Die aufgewendete Gesamtmenge des elektrischen Stroms betrug 28 893 Ah.

Nach Beendigung der Elektrolysen wurde die Elektrolyse-Zelle auseinandergenommen und der Pressenkopf 7 untersucht. An den Umfangsrändern der Zulauflöcher 19 und der Ablauflöcher 20 für die Elektrolytlösung wurde deutlich Korrosion festgestellt.

Beispiel 2

Die in Figur 3 dargestellte Elektrolyse-Zelle wurde verwendet. Die Elektrodenplatten bestanden aus Titan und hatten ein Aussenmass von 300 x 80 x 3 mm. Die Elektrodenplatten 1 und 2 waren beide mit einer Zulauföffnung 11 und einer Ablussöffnung 12 mit einem Durchmesser von je 40 mm versehen, wobei der Abstand der Zulauföffnung und der Abflussöffnung 220 mm von Mitte zu Mitte betrug, wie in Fig. 4 dargestellt. Die in Fig. 4 dargestellte schraffierte Fläche von 180 x 10 mm zwischen der Zulauföffnung und der Abflussöffnung an einer Seite der Elektrodenplatten und die Seitenwände der Zulauföffnung 11 und der Ablauföffnung 12 waren mit Platin in einer Dicke von 3,0 (im beschichtet. Die Elektrodenplatte 3 war nicht mit Löchern und einer Platinschicht versehen. Die Elektrodenplatten 2 und 3 waren mit je einem verlängerten Anschluss versehen. Der Anschluss der Elektrodenplatte 2 war mit dem positiven Pol der Stromquelle und der Anschluss der Elektrodenplatte 3 mit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden. Vier Elektrodenplatten 1 waren parallel zwischen der Elektrodenplatte 2 und der Elektrodenplatte 3 angeordnet. Distanzstücke 9 aus Polypropylen mit einem Aussenmass von 280 x 60 mm und einer Dicke von 1,0 mm und einer Öffnung in dem Bereich, der den Lochteilen und der mit Platin beschichteten Fläche der Elektrodenplatte entsprach, wie in Fig. 5 dargestellt, und Dichtungen 4 aus Naturkautschuk mit einer Dicke von 1,5 mm und einer Breite von 10 mm rings um die Distanzstücke 9 waren zwischen den Elektrodenplatten angeordnet. Eine Isolierplatte 5 aus Polypropylen mit dem Aussenmass 300 x 80 mm und der in Tabelle 1 genannten Dicke war zwischen der Elektrodenplatte 2 und dem Pressenkopf 7 eingesetzt. Die Zulauföffnung und die Ablauföffnung in der Isolierplatte waren an den

5

lu

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

647 266

8

gleichen Stellen in der gleichen Grösse wie die Zulauföffnung und die Ablauföffnung in der Elektrodenplatte 2 im Falle der Beispiele 2 A, 2 B und 2 D gebohrt, während im Falle von Beispiel 2 C die Zulauföffnung und die Ablauföffnung im Innern der Isolierplatte geknickt waren, wie in Fig. 6 dargestellt.

Die Öffnungen 15 A und 16 A an der der Elektrode 2 zugewandten Seite der Isolierplatte und die Öffnungen 15 B und 16 B an der dem Pressenkopf 7 zugewandten Seite der im Falle von Beispiel 2 C verwendeten Isolierplatte hatten sämtlich eine quadratische Form mit gleicher Kantenlänge von 40 mm. Die Mittelpunkte der Öffnungen 15 A und 16 A waren auf die Mittelpunkte der Zulauföffnung 11 bzw. der Ablauföffnung 12 der Elektrodenplatte F ausgerichtet. Die Öffnungen 15 B und 16 B waren an Stellen gebohrt, die parallel und um 40 mm einwärts von den Stellen der Öffnungen

15 A bzw. 16 A lagen. Sämtliche Öffnungen hatten eine Tiefe von 7 mm, und die kleinste Querschnittsfläche der gewinkelten Durchgänge betrug 40 x 4 mm.

Dichtungen 10 in Form von Naturkautschukrahmen einer Dicke von 2,5 mm, einer Breite von 15 mm und einer Aussen-abmessung von 300 x 80 mm waren zu beiden Seiten der Isolierplatte 5 angeordnet.

Als Werkstoffe für den Pressenkopf 7 wurde eine 3 mm dicke Platte aus nicht rostendem Stahl für den mit der Elek-trolytlösung in Berührung kommenden Teil verwendet. Die Rückseite der Platte aus nicht rostendem Stahl war mit einer

16 mm dicken Platte 7 B aus Kohlenstoffstahl verstärkt.

Der Eintritt 13 und der Austritt 14 des Pressenkopfes 7 waren kreisrund und hatten den in Tabelle 1 genannten Durchmesser. Ihre Lage stimmte mit der Lage der entsprechenden Öffnungen in der dem Pressenkopf zugewandten Seite der Isolierplatte überein. Kurze geflanschte Rohre 7 A aus 0,5 mm dickem Blech aus nicht rostendem Stahl waren in den Eintritt 13 und in den Austritt 14 des Pressenkopfes eingesetzt. Der Gewichtsverlust der kurzen geflanschten Rohre wurde gemessen und galt als Verlust durch galvanische Korrosion. Der Flanschteil des geflanschten kurzen Rohres 7 A hatte einen Aussendurchmesser von 60 mm und der kurze Rohrabschnitt hatte einen Innendurchmesser von 15 mm im Falle der Beispiele 2 A bis 2 C und einen Innendurchmesser von 40 mm im Falle von Beispiel 2 D, während die Länge des kurzen Rohres im Falle aller Beispiele 2 A bis 2 D 50 mm betrug.

Als Werkstoff für den Pressenkopf 8 wurde eine 16 mm dicke Kohlenstoffstahlplatte verwendet. Eine 3 mm dicke Naturkautschukplatte 10 A ohne Löcher wurde zwischen Pressenkopf A und Elektrodenplatte 3 eingefügt.

Die vorstehend genannten Bauteile wurden auf die in Fig. 3 dargestellte Weise zusammengesetzt, und die Pressenköpfe 7 und 8 an beiden Enden wurden durch Festziehen der Schraubenbolzen 24 dicht angezogen.

In dieser Elektrolyse-Zelle betrug die verfügbare elektro-lytische Fläche pro Elektrodenplatte 0,18 dm2 und die ingesamt verfügbare elektrolytische Fläche 0,90 dm2.

Die Elektrolyse-Apparatur hatte den gleichen Aufbau, wie in Fig. 2 dargestellt, ausser dass der Pressenkopf 7 mit dem Eintritt 13 und dem Austritt 14 über den Elektrodenplatten angeordnet war.

Der Dimethylester von Sebacinsäure wurde aus dem Monomethylester von Adipinsäure durch elektrochemische Reaktion in der vorstehend beschriebenen Apparatur hergestellt.

Als Elektrolytlösung für die jeweiligen Beispiele diente eine Methanollösung, die zu Beginn der Elektrolyse 36+1,0 Gew.-% Monomethylester von Adipinsäure, 4,9 ± 0,2 Gew.-% Kaliumsalz des Monomethylesters von Adipinsäure 1,8 ± 0,2 Gew.-% Wasser enthielt. 1400 g der

Elektrolytlösung der vorstehend genannten Zusammensetzung wurden in den Behälter B gefüllt und 7,25 Stunden der Elektrolyse unterworfen, während die Strömungsgeschwindigkeit der Elektrolytlösung zwischen den Elektrodenplatten auf 2,9 m/s, die Temperatur der Elektrolytlösung auf 55 °C und die Stromdichte auf 20 A/dm2 eingestellt wurden. Im Falle aller Beispiele wurde die vorstehend beschriebene Elektrolyse dreimal durchgeführt, worauf die Elektrolyse-Appara-tur auseinandergenommen wurde, um die Gewichtsänderung der kurzen geflanschten Rohre 7 A zu messen. Der Wert der Gewichtsänderung wurde durch den Wert der Gesamtmenge des aufgewendeten elektrischen Stroms dividiert, wobei der galvanische Korrosionsverlust pro Stromeinheit erhalten wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 genannt.

Vergleichsbeispiel 2

Im Falle der Vergleichsbeispiele 2 A und 2 B wurde die gleiche Apparatur wie in Beispiel 2 A verwendet mit dem Unterschied, dass die Isolierplatte 5 eine andere Form und andere Abmessungen hatte. Im Falle von Vergleichsbeispiel 2 C wurde die gleiche Apparatur wie in Beispiel 2 A verwendet, wobei jedoch eine 2,5 mm dicke Naturkautschukplatte anstelle der Isolierplatte 5 und keine Dichtung 10 verwendet wurde.

Die im Falle der Vergleichsbeispiele 2 A und 2 B verwendete Isolierplatte bestand aus Polypropylen und hatte ein Aussenmass von 300 x 80 mm und die in Tabelle 2 genannte Dicke. Die Zulauföffnung und die Abflussöffnung wurden kreisend mit einem Durchmesser von 50 mm an Stellen gebohrt, die den Stellen der entsprechenden Zulauföffnung und Ablauföffnung der Elektrodenplatte 2 entsprachen.

Im Falle von Vergleichsbeispiel 2 C wurde eine 300 x 80 mm grosse Naturkautschukplatte verwendet, die mit Löchern der gleichen Grösse an den gleichen Stellen wie in der Elektrodenplatte 2 versehen war; sie wurde zwischen der Elektrodenplatte und dem Pressenkopf 7 angeordnet. Diese Apparaturen wurden auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise zusammengebaut, worauf die Elektrolyse mit der gleichen Elektrolytlösung unter den gleichen Arbeitsbedingungen wie in Beispiel 2 durchgeführt wurde, wobei jedoch im Falle aller Vergleichsbeispiele nur eine Elektrolyse vorgenommen wurde. Der auf die in Beispiel 2 beschriebene Weise ermittelte galvanische Korrosionsverlust pro Mengeneinheit des Stroms ist in Tabelle 2 genannt.

Ein Vergleich der Beispiele 2 A und 2 B mit Vergleichsbeispiel 2 C zeigt, dass mit zunehmender Dicke der Isolierplatte der galvanische Korrosionsverlust des Pressenkopfes stärker verringert werden kann. Ein Vergleich von Beispiel 2 A mit Vergleichsbeispiel 2 A und ein Vergleich von Beispiel 2 B mit Vergleichsbeispiel 2 B zeigt jedoch, dass, wenn die Löcher in der Isolierplatte grösser sind als die entsprechenden Löcher in den Elektrodenplatten und im Pressenkopf die Umfangsränder der Löcher der Elektrodenplatten den Umfangsrän-dern der Löcher im Pressenkopf direkt zugewandt sind, die galvanische Korrosion des Pressenkopfes stärker ist.

Ein Vergleich von Beispiel 2 B mit Beispiel 2 C zeigt ferner, dass bei gleicher Dicke der Isolierplatten die abgewinkelten Durchgänge der Zuflussöffnung und der Ablauföffnung im Innern der Isolierplatte zur Vermeidung einer durchgehenden fluchtenden Verbindung zwischen der Elektrodenplatte und dem Pressenkopf sehr wirksam die galvanische Korrosion des Pressenkopfes unterdrücken.

Im Falle von Beispiel 2 D, bei dem der Umfang der Öffnungen in den Elektrodenplatten und im Pressenkopf nicht von den Umfangsrändern der Bohrungen in der Isolierplatte einwärts ragten, wurde eine bemerkenswerte Wirkung hinsichtlich der Verhinderung der galvanischen Korrosion auch dann erzielt, wenn die Isolierplatte verhältnismässig dünn war.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Tabelle 1

Beispiel Nr.

2A

2B

2C

2D

Dicke der Isolierplatte,

mm

40

10

10

4

Löcher in der

40

40

40x40

40

Isolierplatte, mm

(Durch

(Durch gewin

(Durch

messer)

messer)

kelt messer)

Innendurchmesser des

kurzen gepflanschten

Rohres 7a (mm)

15

15

15

40

Gesamte Strommenge,

Ah

77,4

78,6

79,6

76,5

Gewichtsänderung des weniger

-4,2

-0,7

weniger kurzen geflanschten als

als

Rohres 7A, mg

-0,1

-0,1

Verlust durch

galvanische weniger

0,053

0,0088

weniger

Korrosion/Einheit der als

als

Strommenge (mg/Ah)

0,001

0,001

Tabelle 2

Vergleichsbeispiel Nr.

2A

2B

2C

Dicke der Isolierplatte, :

mm

40

10

• 25

Löcher in der Isolierplatte,

mm (Durchmesser)

50

50

40

Innendurchmesser des kurzen

geflanschten Rohres 7A (mm)

15

15

15

Gesamte Strommenge, Ah

26,1

26,4

26,1

Gewichtsänderung des kurzen

geflanschten Rohres 7A, mg

-1,6

-6,9

-8,7

Verlust durch galvanische

Korrosion/Einheit der

Strommenge (mg/Ah)

0,062

0,26

0,33

647 266

Beispiel 3

Die gleiche Apparatur wie in Beispiel 2 D wurde verwendet mit dem Unterschied, dass die Elektrodenplatten 1 und 2 in dem Bereich zwischen der Zulau'föffnung 11 und der Ablauföffnung 12 ausschliesslich 3 mm langer Teile von den Innenkanten der Öffnungen, d.h. über eine Stärke von 174 mm und in einer Breite von 10 mm nur an einer Seite mit Platin beschichtet und die Seitenwände der Löcher nicht beschichtet waren. Die verfügbare elektrolytische Fläche pro Elektrodenplatte betrug 0,174 dm2 und die insgesamt verfügbare elektrolytische Fläche 0,87 dm2 • 1400 g einer Elektrolytlösung der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wurden hergestellt und 6,5 Stunden der Elektrolyse unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 2 unterworfen. Die Gewichtsänderung der kurzen geflanschten Rohre 7 A war geringer als -0,1 mg. Nach beendeter Elektrolyse betrug die aus der Ausbeute ermittelte Stromausbeute für den Dimethylester von Sebacinsäure 59,2%.

Dagegen betrug die ebenfalls ermittelte Stromausbeute für den Dimethylester von Sebacinsäure im Beispiel 2 D 51,1%.

G

4 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

647 266 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrolyse-Zelle vom Filterpressentyp mit parallelen Elektrodenplatten mit Zulauföffnungen und Ablauföffnungen zur Durchleitung einer Elektrolytlösung, Dichtungen, die zwischen den Elektrodenplatten angeordnet sind, um ihre Umfangsränder abzudichten, Distanzstücke, die auf eine Seite der Elektrodenplatten gelegt sind, um einen bestimmten Abstand zwischen ihnen zu halten, und zwei metallischen Pressenköpfen, die an beiden Enden der Gruppe der Elektrodenplatten angeordnet sind, um sie festzuziehen, wobei die Zufuhr und der Ablauf der Elektrolytlösung zu und von den Räumen zwischen den Elektrodenplatten durch die Zulauföffnungen und die Ablauföffnungen der einzelnen Elektrodenplatten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass nur einer der Pressenköpfe (7, 8) mit einem oder mehreren Eintritten (13) und einem oder mehreren Austritten (14) für die Elektrolytlösung versehen sind, die Eintritte und Austritte (13,14) .mit den Zulauföffnungen (11) bzw. den Ablauföffnungen (12) der einzelnen Elektrodenplatten in Verbindung stehen, eine dicke Isolierplatte (5) zwischen dem mit dem Eintritt (13) und dem Austritt (14a) versehenen Pressenkopf (7) und der ihm nächstgelegenen Elektrodenplatte (1) angeordnet und mit Zulauföffnungen (15) und Ablauföffnungen (16) versehen ist, die mit den Zulauföffnungen (11) bzw. Ablauföffnungen (12) der einzelnen Elektrodenplatten (1) in Verbindung stehen, und verhindert, dass der Pressenkopf (7) und die ihm nächstliegende Elektrodenplatte (1) einander direkt gegenüberstehen.

2. Elektrolyse-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintritt (13) und der Austritt (14) für die Elektrolytlösung an einem feststehenden Pressenkopf (7) angeordnet sind.

3. Elektrolyse-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenplatten (1,2,3) und die Isolierplatten (5) im wesentlichen rechteckförmig sind, wobei mindestens eine Zulauföffnung (15) und mindestens eine Ablauföffnung (16) in den einzelnen Elektrodenplatten an Stellen in der Nähe der peripheren Kantenteilen der parallen Seite der rechteckigen Form im wesentlichen auf der ganzen Länge der Seiten angeordnet sind und eine entsprechende Zahl von Zulauföffnungen (15) und Ablauföffnungen (16) in der Isolierplatte an Stellen vorhanden sind, welche den Zulauf- und Ablauföffnungen (11,12) der einzelnen Elektrodenplatten (1, 2,3) entsprechen, wobei eine entsprechende Zahl von Zulauf-und Ablauföffnungen in den Pressenkopf (7) angeordnet sind, welcher den Zu- und Ablauf für die elektrolytische Lösung an der der isolierenden Platte gegenüberliegenden Seite an Stellen, welche denjenigen der Zulauf- und Ablauföffnungen (15, 16) der Isolierplatte (5) entsprechend aufweist und eine Zuflusskammer (17) mit dem Eintritt (13) und allen Zulauföffnungen (19) des Pressenkopfes (7) und eine Abflusskammer (18) mit dem Austritt (14) und allen Ablauföffnungen (20) des Pressenkopfes (7) an der Innenseite des Pressenkopfes (7) verbunden sind.

4. Elektrolyse-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierplatte (5) eine Dicke von 4 bis 60 mm aufweist und die Randteile der Öffnungen der benachbarten Elektrodenplatte (1) und des benachbarten Pressenkopfes (7) vom Rand der Öffnungen (15,16) der Isolierplatte (5) nach dem Übereinanderlegen der Isolierplatte der benachbarten Elektrodenplatte (1) und des benachbarten Presskopfes in normaler Betriebsstellung nicht einwärtsragen.

5. Elektrolyse-Zelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierplatte (5) eine Dicke von 10 bis 40 mm aufweist.

6. Elektrolyse-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Zulauf- und Ablauföffnungen (15,16) der Isolierplatte (5) an der Innenseite der Isolierplatte gebogen sind und Öffnungen (15,16) der Isolierplatte (5) an der Elek-trodenplattenseite nicht mit Öffnungen der Isolierplatte (5) an der Pressenkopfseite ausgerichtet sind.

7. Elektrolyse-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierplatte (5) aus natürlichem Gummi, synthetischem Gummi, Polyolefin, Polyamid, Polyester oder solchen die zusätzlich einen anorganischen Füllstoff enthalten, besteht.

8". Elektrolyse-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulauf- und Ablauföffnungen (11,12) an entsprechenden geometrischen Stellen in gleicher Form mit gleicher Dimension in die einzelnen Elektrodenplatten (1,2, 3) angeordnet sind.

9. Elektrolyse-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppen von Elektrodenplatten (1,2) horizontal und die Pressenköpfe (7) an beiden Enden der Gruppe der Elektrodenplatten (1,2) angeordnet sind.

10. Elektrolyse-Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenplatten (1,2,3) doppelte Elektrodenplatten (1,2) mit einer Dicke von 1,5 bis 5 mm sind.

11. Elektrolyse-Zelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenplatten (1,2,3) aus Titan oder Tantal hergestellt sind, und dass mit Ausnahme jener Elektrodenplatten, die zum Anschliessen an den negativen Pol einer Spannungsquelle bestimmt sind, alle anderen Elektrodenplatten auf mindestens einer Seite mit Platin, Rhodium, Ruthenium oder Iridium, allein oder ihrer Legierung in einem im wesentlichen gesamten Oberflächenbereich beschichtet sind.

12. Elektrolyse-Zelle nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulauf- und Ablauföffnungen (11,12) der Elektrodenplatten (1,2,3) umgebende Randbereiche frei von der Beschichtung mit den genannten Metallen oder ihrer Legierung sind.