DE2033802A1 - Verfahren zur elektrolytischen Wiedergewinnung von Chlor aus wäßriger Salzsäure - Google Patents
Verfahren zur elektrolytischen Wiedergewinnung von Chlor aus wäßriger SalzsäureInfo
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-
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Description
Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG .
Unser Zeichen: Ö.Z. 26 855 Ki/Hu
6700 Ludwigshafen, 7.7.1970
wäßriger Salzsäure
Bei der chlorierenden Substitution organischer Verbindungen fällt
die Hälfte des ursprünglich eingesetzten Chlors als Chlorwasserstoff
an. Da dieser nicht immer verwendet werden kann und heutzutage eine Beseitigung mit den Abwässern sich häufig von selbst
verbietet, gewinnt die Notwendigkeit der Rückgewinnung von Chlor
aus Chlorwasserstoff immer mehr an Bedeutung. Hierfür haben sich zwei Methoden durchgesetzt: Die Oxydation von Chlorwasserstoff
mit Luft oder Sauerstoff in Gegenwart von Katalysatoren, oder m
man stellt aus dem gasförmig anfallenden Chlorwasserstoff durch Absorption zunächst Salzsäure her und unterwirft die so gewonnene
Säure einer elektrolystischen Zerlegung unter Gewinnung von Chlor und Wasserstoff. Diese Methoden zur Gewinnung bzw. Wiedergewinnung
von Chlor zeichnen sich gegenüber der weit verbreiteten Herstellung von Chlor durch Alkalielektrolyse dadurch aus,
daß es möglich ist, Chlor ohne gleichzeitigen Anfall von Alkali
zu erzeugen und dadurch die häufig gestörte Alkali-Chlor-Bilanz nicht, belastet wird. d
Bei der elektrolytischen Wiedergewinnung von Chlor aus wäßriger
Salzsäure, die vorzugsweise in Diaphragmenzellen durchgeführt ^w
wird, kommt dem erforderlichen Energieaufwand wie bei allen elek- H
trochemischen Prozessen e^ine ent scheidende Rolle zu. Es hat daher
im Verlauf der Jahre nicht an Bemühungen gefehlt, diesen Energieaufwand durch Verminderung der erzielbaren Zellenspannung
möglichst weit herabzusetzen.
Dieses Ziel läßt sich beispielsweise durch geeignete Wahl des
Diaphragmas erreichen, das ein Vermischen der auf Kathoden- bzw. Anodenseite gebildeten Gase verhindert, aber den Stromtransport
nicht erschweren soll. Andere Möglichkeiten sind gegeben durch
Verminderung des Widerstandes im Elektrolyt, indem man die Elektrolyse im Bereich "der maximalen Leitfähigkeit der Salzsäure
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öl
durchführt, oder durch Herabsetzen der Wasserstoffüberspannung
an den üblicherweise verwendeten Graphitkathoden. Die Wasserstoffüberspannung kann z.B. in bekannter Weise durch Zusatz bestimmter
Metalle zum Elektrolyten gesenkt werden. Dabei werden die zugegebenen Metall-Kationen im Verlauf der Elektrolyse auf
den Kathoden abgeschieden und die elektrolytische Zerlegung erfolgt an den so aktivierten Schichten der Elektroden unter Herabsetzung
der Überspannung. Als Metalle werden vorzugsweise Metalle der Platingruppe, Kupfer, Nickel, Antimon, Silber, Molybdän und
Kobalt genannt, die man teils diskontinuierlich teils kontinuierlich dem Elektrolyten zusetzt.
In der Praxis der Salzsäure-Elektrolyse setzt man Säuren mit einer HCl-Konzentration von oberhalb 20 bis etwa 26 Gewichtsprozent
ein. Die Strömungsgeschwindigkeit der Säure wird so eingestellt, daß ein Konzentrationsgefälle zwischen der in den
Elektrolyseur eingeführten und der abgegangenen Säure von mehr als 3 Gewichtsprozent, z.B. von 5 Gewichtsprozent eingehalten
wird. Da man aber hinsichtlich der Temperatur der die Zelle verlassenden
Säure aufgrund ihres HCl-Partialdruckes nicht frei beweglich ist - im allgemeinen darf eine Temperatur der ablaufenden
Säure von 8O0C nicht Überschriften werden - muß man die
Säure vor dem Eintritt in die Zelle stark kühlen. Auf diese Weise wird aber die mittlere Temperatur in der Zelle relativ niedrig
gehalten. Man arbeitet daher in einem Temperaturgebiet in dem die Salzsäure eine geringere Leitfähigkeit besitzt, so daß man ei-
nen erhöhten Energiebetrag aufwenden muß.
Es wurde nun gefunden, daß man die Elektrolyse von Salzsäure auch
ohne den Zusatz überspannungssenkender Zusätze mit wirtschaftlich günstigem Stromverbrauch und geringer Spannung durchführen kann,
wenn die zu elektrolysierende Säure eine Konzentration von 18 bis 28 Gewichtsprozent HCl aufweist, die zu elektrolysierende Säure
um höchstens 2 Gewichtsprozent HCl abgebaut wird und die mittlere Temperatur der Säure in der Zelle auf 75 bis 900C gehalten wird.
Vorzugsweise baut man die zu elektrolysierende Säure um 0,5 bis 1,6 Gewichtsprozent an HCl ab. - 3 -
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-W- γ Ο.Z. 26 855
Der geringe Abbau der Salzsäure wird dadurch erzielt, daß man
die zu elektrolysierende Säure bei an sich bekannten und üblichen Stromdichten von 2000 bis 5000 A/m mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit
durch die Kathoden- und Anodenräume führt. Dabei
gelingt es, den Widerstand, den die an den Elektroden gebildeten Gasblasen rasch von der Kathode bzw. der Anode abgelöst
und fortgeführt werden. Man erreicht damit mit einfachen Mitteln eine erhebliche Verminderung der Zellenspannung.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise liegt
darin begründet, daß man bei höheren mittleren Zellentemperaturen arbeiten kann. Durch den erhöhten Säuredurchsatz ist es
nämlich möglich, die Säure mit einer relativ hohen Temperatur eintreten zu lassen und man erzielt infolge der höheren Leitfähigkeit
der Salzsäure bei zunehmenden Temperaturen einen weiteren Spannungsgewinn. .
A) Durch eine Diaphragmenzelle mit einer Anodenfläche von 2,32 m
bestehend aus 30 hintereinandergeschalteten Einzelzellen wird eine 25 gewichtsprozentige S .lzsäure mit einer solchen Strömungsgeschwindigkeit
geführt, daß die Konzentration der abgebauten, die Zelle verlassende Säure 21,5 Gewichtsprozent
beträgt. Bei einer Stromstärke von 9 400 A wird dabei eine Zeilenspannung von 2,25 V gemessen. Die mittlere Temperatur
der Säure in der Zelle liegt bei 650C.
B) Wird hingegen die zu elektrolysierende Säure von einer Anfangskonzentration
von 25 Gewichtspro-zent auf nur 23,5 Gewichtsprozent
abgebaut, so beträgt die Zeilenspannung bei
einer m:
2,03 V.
einer m:
2,03 V.
einer mittleren Temperatur der Säure in der Zelle von 77°C
_ 4 _
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Claims (2)
1. Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Chlor und Wasserstoff
aus wäßriger Salzsäure, in Diaphragmenzeilen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu elektrolysierende Säure
eine Konzentration von 18 bis 28 Gewichtsprozent HCl aufweist, die zu elektrolysierende Säure um höchstens 2 Gewichtsprozent
HCl abgebaut und die mittlere Temperatur der Säure in der Zelle auf 75 bis 9O0C gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
zu elektrolysierende Säure um 0,5 bis 1,6 Gewichtsprozent an
HCl abgebaut wird.
Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG
BAD
1 09884/1529
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