DE1905149A1 - Elektrolysezelle - Google Patents

Description

• ElektrolWsezelle.
• Die Erfindung betrifft eine Elektrolysezelle, vorzugsweise für die Alkalichloridelektrolyse nach dem Diaphragmave rf ahren, die aus einer beliebigen Anzahl von Zelleneinheiten besteht.
• Es wurden bereits eine Vielzahl Konstruktionen der Elektrolysezellen vorgeschlagen und ausgefüh,ft. Bei den hauptsächlichen Elektrolysezellen kann im Prinzip nach zwei Typen unterschieden werden0 Der erste Typ umfaßt alle Konstruktionen, bei denen der Rahmen mit der bipolaren Elektrode die Konstruktionseinheit bildet. Die Anode und Kathode dieser Elektrode gehören benachbarten Elektrolyträumen an. Das Diaphragma wird zwischen zwei bipolare Elektroden gespannt. Die Rahmen der Zell werden mittels Zuganker zusammengefaßt. Es entsteht die sogenannte Filterpressenzelle.
• Zum zweiten Typ gehören alle Konstruktionen, bei denen der abgeschlossene Elektrolytraum mit den dazugehörigen Elektroden die Konstruktionseinheit bildet. Die Elektroden s sind kammartig ausgebildet, so daß eine wesentlich größere aktive Elektrodenfläche entsteht. Das Diaphragma wiri auf die gelochte, hohle Kathode geklebt oder gesaugt. Diese Konstruktionen werden mit den herkömmlichen Materialien für Elektroden und Diaphragma, also Graphit und Asbest, als auch mit Metallanoden-und Ionenaustauschermembranen ausgeführt.
• Die Mängel des ersten Typs bestehen in der schwierigen Abdichtung der Filterpressenzelle. Ein weiterer Nachteil ist die relativ niedrige Gesamtstromstärke der Zelle, die durch die Stromdichte im Diaphragma bestimmt wird.
• Der Nachteil des zweiten Typs ist die durch das Trennen der bipolaren Elektroden geschaffene stromleitende Verbindung mittels Stromschienen. Damit fließt der Strom auch außerhalb der Zelle und es entsteht ein unproduktiver Energieaufwand in der Anlage. Dabei ist der Einsatz hochwertigen Materials erheblich. Der Ausweg, daß die bipolaren Elektroden mit gen falteter Oberfläche in einen Trog gesetzt werden, ist wenig verteilhaft. Durch den Verschleiß der Graphitanoden und des Asbest~ oder Ionenaustauscherdiaphragmes macht sich ein periodisches Regenerieren der Elektrolysesellen notwendig.
• Da die Elemente der Bipolarzelle nicht unabhängig voneinander ausgebaut werden können, dauert der Regenerierungsprozeß der gesamten Zelle länger als der für ein einzelnes Element Die Produktivität der Zelle wird außerdem noch durch den unterschiedlichen Verschleiß der einzelnen Elemente gesenkt. Das Überbrücken der vorzeitig verschlissenen Elemente mittels Stromschienen ist ein unbefriedigender Behelf.
• Zweck der Erfindung ist es, die Produktivität der Elektrolysezellen zu erhöhen, den unproduktiven Energieaufwand zu minimieren und die Voraussetzungen zu schaffen, Wartung und Pflege der Elektrolysezellen soweit, wie verfahrensbedingt möglich, zu vereinfachen.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, unabhängig voneinander arbeitende Zelleneinheiten zu entwickeln1 die so zu einer Elektrolysezelle zusammengefügt werden, daß ein minimaler unproduktiver Stromweg gegeben ist, wobei die einzelne Zelleneinheit als schnell auswechselbare Montageeinheit gestaltet ist.
• Erfindungsgemäß besteht die Elektrolysezelle aus zwischen stromleitenden, als Tragelemente gestalteten Stützen, angeordneten Zelleneinheiten, die gleichzeitig Montageeinheiten sind, wobei die Zelleneinheiteh mit ihrem ganzen Gewicht auf den Stützen aufliegen. Eine Zelleneinheit besteht erfindungsgemäß aus einem abgeschlossenen mehrteiligen Behälter, bei dem zwei gegenüberliegende Seitenteile an ihren Innenseiten Blektrodentrger und an ihren Außenseiten stromleitende Tragpratzen aufweisen, die stromleitend mit den Elektrodenträgern verbunden sind. Die beiden Seitenteile des Behälters sind gegeneinander isoliert angeordnet. Die Isolierung ist gleichzeitig Dichtung für die Brennflächen der Behälterteile. In besonderer Ausgestaltung der, Erfindung sind die Seitenteile selbst als Elektrodenträger ausgebildet, wobei das eine Teil den Anodenträger und das andere Teil den Kathodenträger darstellt. Die an den gegenüberliegenden Innenseiten des Behälters angebrachten Elektrodezl sind wie bekannt ausgeführt. Der Behälter hat geeignete Öffnungen für die Produktsu- und -ableitugen und seine Innenflächen sind gegen den Angriff aggressiver Medien geschützt. Über die Tragpratzen wird der Strom auf kürzestem Weg den Elektroden zugeführt Die Kontaktflächen der Stromanschlüsse sind gegeneinander geneigt und bilden in ihrer Verlängerung einen vertikalen Keil, dessen Keilwinkel größer als der entsprechende Reibwinkel der Materialpaarung ist.
• Dementspreahend sind die Kontaktflächen der Stützen zwischen den einzelnen Zelleneinheiten ebenfalls keilförmig ausgebildet. Die Stützen weisen vorzugsweise eine starre und eine bewegliche, durch Stromleiter verbundene Kontaktfläche auf und stellen somit eine stromleitende Verbindung zwischen den einzelnen Zelleneinheiten dar, wobei sie gleichzeitig deren gesamtes Gewicht tragen. Zur stromleitenden über brückung einer Zelleneinheit sind an den Stützen noch Strom anschlußflächen für Stromschienen vorgesehen. Die Stromschienen sind so gestaltet, daß sie die Seitenkräfte der Stützen ohne wesentliche Verformung aufnehmen. Am Behälter sind Tragösen für das Anschlagen von Transporthilfsmitteln angebracht.
• Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist das Ausbauen einer kompletten Zelleneinheit möglich Unmittelbar anschließend kann eine vorbereitete Zelleneinheit wieder eingebaut werden, so daß die Zeit für die Regenerierung nicht zu Lasten des Produktionszeitraumes geht.
• Da es zur Zeit noch keine Materialien für die Elektroden und das Diaphragma gibt, die nicht regeneriert werden müßten, ist die Anwendung der Erfindung für alle bekannten Xaterialausrüstungen gegeben.
• Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen Fig. 1 Teil einer Elektrolysezelle Fig. 2 Längs schnitt e iner Zelleneinheit Fig. 3 Querschnitt einer Zelleneinheit.
• Die Elektrolysezelle nach Fig. 1 besteht aus mehreren Zelleneinheiten 19 An den Außenseiten jeder Zelleneinheit sind Tragpratzen 10 angeordnet, die auf zwischen den Zelleneinheiten 1 befindlichen keilförmigen Stützen 2 lagern, wobei das gesamte Gewicht der Zelleneinheiten auf die Stützen übertragen wird. An Stelle einer ausgehobenen Zelleneinheit 1 leiten parallelgeschaltete Stromschienen 3 den Strom.
• Die Elektrolysezelle wird durch in der Zeichnung nicht dargestellte Endstützen begrenzt, die ständig die aus den Kontaktkräften resultierenden beitenkräfte aufnehmen.
• Die Zelleneinheiten 1 liegen mit den Tragpratzen 10 auf den Sützen 2 auf und stellen so den elektrischen Kontakt her.
• Sie können mittels Stromschienen 3 überbrückt werden.
• Die defekte ausgehobene Zelleneinheit 1 wird zu einem zentralen Platz transportiert und dort mit Hilfe von Spezial~ vorrichtungen regeneriert. Da in einer großen Anlage ständig Zelloneinheiten überholt werden müssen, ist die Ausrüätzung dieses Platzes mit hchproduktiven Vorrichtungen möglich und vorteilhaft für die Steigerung der Rentaöilität der Elektrolyseanlage und der Erleichterung der Arbeit.
• Die, Zelleneinheit 1 der Fig. 2 und Fig. 3, die als dreiteiliger Behälter ausgebildet ist, besteht aus einem Anodenträger 4 einem Kathodenträger 5 und einem Zwischenteil 6.
• Die Anoden 7 weisen an ihren Enden Winkel 8 auf, die mit o s Anodenträger 4 verbunden sind. Diese Verbindung ist durch eine Beton-Bitumen-Schicht 21 gegen Korrosion geschützt.
• Die Kathoden 9 sind am Kathodenträger 5 angeschweißt. Sie sind mit einem stromleitenden Gewebe überzogen, welohes das Diaphragma 11 trägt. Die Anoden 7 und Kathoden 9 sind kammartig ausgebildet und mit ihren aktiven Oberflächen vertikal und längs zur Stromrichtung angeordnet. Das Zwischenteil 6 umschließt den Elektrolytraum, den Chlorgasraum 12 und den Schlammraum 13 für das verbrauchte Anodenmaterial. Es besitzt Tragösen 14 zum Anschlagen der Transporthilfsmittel.
• Die mit dem aggressiven Chlorgas in Berührung kommenden Flächen der Zelleneinheiten 1 sind mit einer isolierenden, resistenten Schutzschicht 19 überzogen. Die Zelleneinheit 1 besitzt im oberen Teil geeignete Stutzen 15; 16; 17 und 18 für die Sole zufuhr, den Chlorabzug, den Wasserstoffabzug und im unteren Teil den Lauge auslauf. Die Dichtungen 20 varhindern das Lecken der Zelleneinheiten 1 und dienen gleichzeitig zur Isolation der Behälterteile.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Elektrolysezelle, bestehend aus einer beliebigen Anzahl von Zelleneinheiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelleneinheiten (1) zwischen stromleitenden, als Tragelemente gestalteten Stützen (2) so angeordnet sind, daß die Stützen (2) das gesamte Gewicht der Zelleneinheiten (1) aufnehmen, wobei jede Zelleneinheit (1) aus einem mehrteiligen Behälter besteht, dessen zwei gegenüberliegende Seitenteile (4; 5) an ihren Innenseiten Elektrodenträger und an ihren Außenseiten stromleitende Tragpratzen (10) aufweisen, wobei die Elektrodenträger stromleitend mit don Tragpratzen (10) verbunden sind und die beiden Seitenteile (4; 5) gegeneinander isoliert angeordnet sind.

2. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seintenteile (4; 5) einer Zelleneinheit (1) selbst als Elektrodenträger ausgebildet sind, wobei eine Seite den Anodenträger (4) und die andere Seite den Kathodenträger (5)darstellt und an dem Anodenträger (4) kammartige Anoden (7) und an den Kathodenträger (5) kammartige Kathoden (9) angeordnet sind, deren aktive Elektrodenflächen vertikal und längs zur Stromrichtung verlaufen.

3. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Inneuflächen der einzelnen Zelleneinheiten (1) gegen den Angriff aggressiver Medien geschützt sind.

4. Elektrolysezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (2) keilförmig ausgebildet sind und vorzugsweise eine starre und eine bewegliohe Kontaktfläche besitzen, die durch Stromleiter verbunden sind.

5. Elektrolyse zelle nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (2) Stro#abschlüsse für Stromschienen (3) besitzen, die zur Überbrückung einer Zelleneinheit (1) parallel zur Stromrichtung angebracht werden können.

6. Elektrolysezelle nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zelleneinheiten (1) Tragösen (14) zum Anschlagen von Transporthilfsmitteln angeordnet sind.

L e e r s e i t e