DE1197861B - Verfahren zur Einstellung des optimalen Elektrodenabstandes in Elektrolysezellen zur Zerlegung von Chlor-Alkali-Loesungen mittels Graphit-Anoden und Quecksilber-Kathoden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

COId

Deutsche Kl.: 121-1/14

Nummer: 1197 861

Aktenzeichen: U 8190IV a/121

Anmeldetag: 17. Juli 1961

Auslegetag: 5. August 1965

Es ist eines der wichtigsten Ziele in der Entwicklung der Chlor-Alkali-Elektrolyse, mit Hufe geeigneter Vorrichtungen den Elektrodenabstand auf ein Minimum einzuschränken und damit die Spannung, mit der die Zellen arbeiten, zu reduzieren, d. h. den spezifischen Bedarf an elektrischer Energie zu verringern.

Die Durchführung entsprechender Maßnahmen wird jedoch vor allem dadurch erschwert, daß bei einer zu weiten Annäherung der Anoden an die Quecksilber-Kathoden ein elektrischer Kurzschluß zwischen dem Graphit und dem Quecksilber auftritt, der zwar — wenn er nur kurze Zeit andauert, nicht zu unzulässigen Erwärmungen oder Beschädigungen der Zellen führt, durch den aber der Elektrolyse-Vorgang in jedem Fall unterbrochen wird und unerwünschte oder infolge der Summierung sogar gefährliche Mengen Wasserstoff erzeugt werden.

Man versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu umgehen, daß man auf dem Boden der Elektrolyse- so zellen Distanzkörper anbringt, die um einen bestimmten Betrag über das Quecksilber hinausragen und als Bezugspunkt für den einzustellenden Elektrodenabstand dienen bzw. die Elektroden tragen, muß aber andere Nachteile, wie ungleichmäßigen Elektrodenabbrand und Behinderung des Quecksilberumlaufs, dabei in Kauf nehmen.

Es sind auch Maßnahmen bekannt, nach welchen die Anoden bis zum elektrischen Kurzschluß an das Quecksilber herangebracht und dann wieder abgehoben werden, um einen definitiven Elektrodenabstand einzustellen. Aber auch dieses Verfahren kann nicht zu einer genauen Einstellung des optimalen Elektrodenabstandes führen, da der Kurzschlußpunkt von verschiedenen, in ihrer Auswirkung nicht eindeutig zu bestimmenden Faktoren beeinflußt wird, wie sie z. B. die Verunreinigungen im Quecksilber, das Abreißen des unter der Elektrode befindlichen Solefilms und die Stärke des Gaspolsters an der Anodenunterseite darstellen. Auf der anderen Seite wird nach erfolgtem Kurzschluß und anschließendem Wiederanheben der Anoden das Quecksilber zunächst an der Anodenunterseite haftenbleiben und erst dann von den Anoden abreißen, wenn diese wieder einen Abstand von der Quecksilberoberfläche haben, der bereits außerhalb des optimalen Bereiches liegen kann. Aus allem ergibt sich, daß der Kurzschluß keinen eindeutigen Bezugspunkt ergibt, von dem aus die Anoden um einen definierten Abstand abgehoben werden können, sondern Abweichungen von dem gewünschten Abstand von mehr als 100% verursachen kann.

Verfahren zur Einstellung des

optimalen Elektrodenabstandes

in Elektrolysezellen zur Zerlegung von "

Chlor-Alkali-Lösungen mittels Graphit-Anoden

und Quecksilber-Kathoden

Anmelder:

Friedrich Uhde G. m. b. H.,
Dortmund, Deggingstr. 10-12

Als Erfinder benannt:

Dr. ehem. Josef Schücker, Dortmund

. Es ist schließlich bekannt, die Anoden so weit an die Quecksilber-Kathoden anzunähern, bis die Stromstärke einen von der in der Zelle herrschenden Spannung abhängigen Wert erreicht. Da die Anoden einer Zelle hinsichtlich des Stromdurchganges parallel geschaltet sind, verursacht die Abstandsänderung einer Anode jedoch gleichzeitig eine Änderung der Stromstärke der anderen Anoden. Es ist daher nicht möglich, mit diesem Verfahren zu einem einheitlichen optimalen Elektroden-Abstand bei den einzelnen Anoden zu kommen.

Es wurde nun gefunden, daß man den optimalen Elektrodenabstand mit Sicherheit einstellen kann, wenn man die Anoden ohne Herbeiführung eines Kurzschlusses so weit an die Quecksilber-Kathoden annähert, bis daß der Stromanstieg bei einer kleinen Abstandsverminderung eine erhebliche Steigerung erfährt, d.h. bis daß die Gerade, die vom Betrag des Stromes in Abhängigkeit vom Abstand der Eelektrode dargestellt wird, eine unvermittelte und mittels geeigter Meßmethoden eindeutig zu bestimmende Knikkung erfährt. In diesem Punkt ist noch kein Kurzschluß zwischen den Elektroden erfolgt.

Der so gefundene Abstand ist optimal in bezug auf die zu erreichende Zellenspannung. Er stellt jedoch nicht in jedem Fall einen optimalen Abstandswert für die faradaysche Ausbeute der Elektrolysezellen dar, da in diesem Zustand eine die Ausbeute vermin-

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demde Rückbildung von Alkalichlorid auftreten kann. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Anoden von dem gefundenen Bezugspunkt aus um eine durch die Erfahrung gegebene Strecke anzuheben, um die faradaysche Ausbeute den optimalen Wert annehmen zu lassen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann eine der bekannten Vorrichtungen benutzt werden, die eine Annäherung der Elektroden bzw. ein Zurückziehen der Anoden gestatten. Dies kann z. B. mit der Vorrichtung gemäß der deutschen Patentschrift 1010 955 erfolgen.

Die Messung der Stromstärke in Abhängigkeit vom Elektrodenabstand kann mit einem Zangenamperemeter oder durch eine Shunt-Messung an der eigentliehen Anodenzuführung ausgeführt werden, wobei es selbstverständlich auch möglich ist, diese Messung und in Abhängigkeit davon die Einstellung selbst mit Hilfe gebräuchlicher Steuer- und Regelinstrumente automatisch vorzunehmen. ao

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Einstellung des optimalen Elektrodenabstandes in Elektrolysezellen zur Zerlegung von Chlor-Alkali-Lösungen mittels Graphit-Anoden und Quecksilber-Kathoden, dadurch gekennzeichnet, daß die Graphit-Anoden an die Quecksilber-Kathoden ohne Herbeiführung eines Kurzschlusses so weit angenähert werden, bis der Stromanstieg nicht mehr linear in Abhängigkeit von der Abstandsverminderung erfolgt, sondern sprunghaft größer wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden nach Erreichen des plötzlichen Stromanstiegs um einen definierten, in bezug auf die faradaysche Ausbeute der Zellen optimalen Abstand zurückgezogen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1065 819.