DE19700534A1 - Zellendeckel für Elektrolysezellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft korrosionsbeständige Apparatedeckel, insbesondere Zellen­ deckel für Elektrolysezellen, mit einer verbesserten Wandauskleidung. Die vorge­ schlagene, einfacher lösbare Auskleidung eignet sich besonders für den Einsatz an neuen oder gebrauchten Deckeln von Elektrolysezellen, die nach dem Amalgamver­ fahren arbeiten.

Für das Verkleiden von Elektrolysezellendeckeln aus Metall, die für den Einsatz im Amalgamverfahren geeignet sind, sind wenigstens drei verschiedene Verfahren be­ kannt:
Das Aufbringen einer nicht lösbaren Verkleidung von Gummi auf einen konventionellen Stahldeckel oder die innere Verkleidung des Deckels mit nicht lös­ baren Blechen aus Titan.

Desweiteren werden auch Kunststoffolien zur Abdeckung der Zellen verwendet (so­ genannte "Membrandeckel").

Der Nachteil von gummierten Deckeln ist, daß sich an gummierten Deckeln durch Reaktion mit Chlor dioxin- und furanhaltige Reaktionsprodukte bilden können. Ein weiterer Nachteil besteht in der aufwendigen Instandsetzung solcher Deckel. Soll ein gummierter Deckel neu beschichtet werden, so muß zunächst die Gummierung z. B. durch Kälte zum Sprödbruch gebracht werden und die am Deckel anhaftenden Gummireste müssen anschließend durch Abmeißeln entfernt werden.

Zellendeckel mit Titanauskleidung weisen folgende Nachteile auf. Die Verkleidung von Stahldeckeln mit Hilfe von Titanblechen ist vergleichsweise aufwendig und teuer wegen der vielen Schweißnähte an den Anodendurchfuhrungen im Zellendeckel. Bei einer geringfügigen Beschädigung der Titanauskleidung gelangt feuchtes Chlor an den Zellenstahldeckel, wonach eine starke Korrosion des Stahlteiles einsetzt. Eine fachge­ rechte Reparaturschweißung an der Titanauskleidung ist wegen mangelhafter Gasbe­ schleierung des Spaltes zwischen Titanauskleidung und korrodiertem Stahldeckel praktisch nicht möglich.

Der Austausch eines Stahldeckels gegen einen "Membrandeckel" aus Kunststoff ist sehr kostspielig und praktisch schwer durchführbar, da u. a. die Konstruktion für die Stromzuführung geändert werden müßte. Überdies erweisen sich Membrandeckel als nachteilig, da sie die Möglichkeit begrenzen die Anoden vertikal zu verstellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Apparatedeckel mit korrosionsbe­ ständiger Auskleidung zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Konstruktionen nicht aufweist, wobei der Deckel mit einer leichter lösbaren Auskleidung aus Kunst­ stoff oder Metall zu versehen ist. Insbesondere gilt es dabei Stromdurchführungen, beispielsweise bei der Verwendung als Elektrolysezellendeckel, zu berücksichtigen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf vorbereiteten d. h. zuge­ schnittenen, gebohrten oder angefasten Platten aus Kunststoff oder Blechen aus Metall, insbesondere aus Titan oder Titanlegierungen, die Durchführungen für die Anoden angebracht werden, z. B. durch Schweißen. Nach dem Auflegen auf die Stahl­ deckel wird ein Herausrutschen der Anodenhülsen aus den Bohrungen durch geeig­ nete Haltevorrichtungen verhindert, z. B. durch Haltebleche oder Verschraubungen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Apparatedeckel mit korrosionsbeständiger Aus­ kleidung und wenigstens einer elektrischen Stromdurchführung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auskleidung an der Stromdurchführung mit einer über die Deckel­ wand hinausragenden Hülse fest und gasdicht verbunden ist, daß die Hülse mit einem lösbaren Befestigungsmittel an der Deckelwand fixiert ist, und daß der Raum zwischen der Stromdurchführung und der Hülse mit Hilfe eines lösbaren Dichtmittels abgedichtet ist, wobei die Stromdurchführung gegenüber der Hülse und dem Deckel elektrisch isoliert ist.

Bevorzugt ist im Apparatedeckel ein zusätzliches die Hülse umlaufendes Dichtmittel vorgesehen, das ein Ausdringen korrosiver Gase verhindert.

In einer besonderen Ausführung ist das Befestigungsmittel für die Befestigung der Hülse am Deckel ein Spannring, der in eine Nut an der Hülse eingreift, oder eine Überwurfmutter, die in ein Gewinde an der Hülse eingreift.

In einer weiteren bevorzugten Variante ist das Dichtmittel an der Stromdurchführung so weit heruntergezogen, daß es die Stromdurchführung auch im Innenbereich der Hülse umschließt und elektrisch isoliert.

Bevorzugt ist zwischen der Auskleidung und der Deckelwand eine zusätzliche Isolierschicht aus einem geschlossenporigen Polymerschaum, insbesondere aus Poly­ urethanschaum, z. B. in Plattenform, vorgesehen.

Die Auskleidung des Apparatedeckels kann aus Kunstoff, insbesondere Polyvinyliden­ fluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen-co-hexafluorpropylen (FEP), Perfluoralkoxy­ polymeren (PFA) oder (PVC, PVC-HT) oder aus Metall bestehen, insbesondere aus Titan oder seinen Legierungen. Besonders bevorzugt besteht sie aus Titan.

Außer mit Metallblechen, z. B. aus Titan, können Zellendeckel wie beschrieben auch mit Kunststoffen, z. B. PVDF, FEP, PFA, PVC, verkleidet werden. Die großflächigen Platten der Auskleidung und die Hülsen für die Anodendurchführungen können unter optimalen Bedingungen miteinander verbunden werden, z. B. durch Schweißen. Die Oberfläche des Zellendeckels aus Metall kann mit einem zusätzlichen Überzug als Korrosionsschutz versehen werden. Als Material für einen Überzug kommen insbe­ sondere DD-Lacke oder Epoxidharze in Frage.

Bei Beschädigung der Auskleidung ist nach ihrer Entfernung vom Zellendeckel eine Reparatur der Auskleidung unter vereinfachten Bedingungen möglich, da die Auskleidung vom Zellendeckel leicht lösbar ist. Der konstruktiv beeinflußbare Spalt zwischen Auskleidung und Deckel erlaubt zudem eine Überprüfung der Auskleidung auf Dichtigkeit.

Die Deckel können zusätzlich allseitig mit einem geeigneten Anstrich als Korrosions­ schutz versehen werden.

Versuche mit losen Kunststoffverkleidungen zeigten, daß auch sie trotz des hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Kunststoffes gut für Auskleidungen von Deckeln geeignet sind. Bei lösbaren Verkleidungen aus Metall können alle Schwei­ ßungen unter optimalen Bedingungen durchgeführt werden.

Die vorgeschlagenen lösbaren Verbindungen sind insbesondere zur Verkleidung von metallischen Deckeln von Elektrolysezellen zur Herstellung von Chlor nach dem Amalgamverfahren geeignet.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Appara­ tedeckels als Gehäusedeckel für Elektrolyseure, insbesondere für die Chlor-Alkali- Elektrolyse, z. B. nach dem Amalgamverfahren.

Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft anhand der Fig. näher erläutert, ohne daß die Erfindung im einzelnen eingeschränkt ist.

Fig. 1 zeigt in einer seitlichen Aufsicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Apparatedeckels.

Fig. 2 zeigt ein Detail entsprechend einem Schnitt A-A' in Fig. 1 im Bereich der Hülse 5 und der Stromdurchführung 12.

Fig. 3 zeigt ein alternatives Detail entsprechend einem Schnitt A-A' in Fig. 1 im Bereich der Hülse 5.

Beispiel

Fig. 1 zeigt ein Segment eines Deckels einer Elektrolysezelle, in der Chlor nach dem Amalgamverfahren hergestellt wird, mit einer losen Verkleidung 2 aus Kunststoff und einer üblichen Anodendurchführung 12 durch den Deckel 1. Praktischerweise wird i. a. die plattenförmige Verkleidung 2, z. B. aus PVDF, FEP, PVC, mit der Hülse 5 für die Anodendurchführung 12 (siehe Fig. 2) vor der Montage auf den Zellendeckel 1 miteinander gasdicht verbunden, z. B. durch Verschweißen. Anschließend wird der Zellendeckel 1 auf die Auskleidung 2 gelegt, wobei die Hülsen 5 durch Bohrungen 3 in der Deckelwand 1 reichen. Zwischen Zellendeckel 1 und Verkleidung 2 ist zusätz­ lich eine Isolierung 4 als Barriere für Schadgase vorgesehen.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Hülse 5 mit Anodendurchführung 12. Durch ge­ teilte Halterungen, beispielsweise Spannringe 6 aus Kunststoff oder Metall eingreifend in eine Nut 13 in der Hülse 5, wird verhindert, daß die Hülsen 5 aus den Bohrungen 3 im Deckel 1 herausrutschen. Das Herausrutschen kann alternativ z. B. auch durch eine Schraubverbindung 16, 17 verhindert werden (siehe Fig. 3). Die Abdichtung der Anoden 12 erfolgt beispielsweise durch eine Gummischeibe 8, die mit Hilfe des Flansches 9 und der Schraubverbindungen 10 auf die Oberkante der Hülse 5 gepreßt wird, z. B. zwecks Abdichtung des Reaktionsraumes von der Umgebung. Die weitere Dichtung 7 soll verhindern, daß z. B. bei der Reinigung der Oberseite des Deckels Feuchtigkeit zwischen Auskleidung 2 und Zellendeckel 1 gelangt. Zur Vermeidung von Korrosion an der Unterseite des Deckels 1 wird dieser mit einem geeigneten Korrosionsschutz 11 versehen.

Die gleiche Konstruktion ist auch für eine Auskleidung auf Basis von metallischen Werkstoffen, z. B. mit Titan, geeignet.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine Hülse 5 mit Anodendurchführung 12, bei der die Hülse mit Hilfe einer Überwurfmutter 17 fixiert ist. In diesem Beispiel ist die Gummi­ dichtung im Innenbereich 15 der Hülse 5 heruntergezogen um die Durchführung 12 vor einem Kurzschluß mit der Hülse 5 zu sichern, wenn diese aus Metall gefertigt ist.

Claims (9)

1. Apparatedeckel mit korrosionsbeständiger Auskleidung (2) und wenigstens einer elektrischen Stromdurchfuhrung (12), dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (2) an der Stromdurchführung (12) mit einer über die Deckel­ wand (1) hinausragenden Hülse (5) fest und gasdicht verbunden ist, daß die Hülse (5) mit einem lösbaren Befestigungsmittel (6) an der Deckelwand (1) fixiert ist, und daß der Raum zwischen der Stromdurchführung (12) und der Hülse (5) mit Hilfe eines lösbaren Dichtmittels (8) abgedichtet ist, wobei die Stromdurchführung (12) gegenüber der Hülse (5) und dem Deckel elektrisch isoliert ist.

2. Apparatedeckel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätz­ liches die Hülse umlaufendes Dichtmittel (7) vorgesehen ist.

3. Apparatedeckel nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (6) ein Spannring ist, der in eine Nut (13) an der Hülse (5) eingreift.

4. Apparatedeckel nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (6) eine Überwurfmutter (16) ist, die in ein Gewinde (17) an der Hülse (5) eingreift.

5. Apparatedeckel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtmittel (8) die Stromdurchführung (12) auch im Innenbereich (15) der Hülse umschließt und elektrisch isoliert.

6. Apparatedeckel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Auskleidung (2) und der Deckelwand (1) eine zusätzliche Isolier­ schicht (4) aus geschlossenporigen Polymerschaum, insbesondere Polyurethan­ schaum vorgesehen ist.

7. Apparatedeckel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (2) aus Kunststoff, insbesondere PVDF, FEP, PFA, oder PVC, oder aus Metall, insbesondere Titan oder seinen Legierungen, bevorzugt aus Titan besteht

8. Apparatedeckel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Deckels (1) mit einer zusätzlichen Korrosionsschutzschicht (11) versehen ist.

9. Verwendung des Apparatedeckels nach einem der Ansprüche 1 bis 8 als Ge­ häusedeckel für Elektrolyseure, insbesondere für die Chlor-Alkali-Elektrolyse, z. B. nach dem Amalgamverfahren.