Verfahren zur Entchlorung des Anolyten einer Alkalichlorid-Elektrolysezelle

Abstract

 Man hat bereits die Elektrolyse wässriger Alkalichlorid-Lösungen unter Druck durchgeführt. Erfindungsgemäss wird nun bei einer solchen Elektrolyse ein Druck von mindestens 8 bar im Anodenraum (79) sowie ein spezielles Verfahren zur Aufarbeitung der Produkte des Anodenraums (79) angewandt. Das aus dem Anodenraum (79) strömende Gemisch von Gas und Anolyt wird zunächst mechanisch getrennt und dann der Anolyt in eine Stripkolonne (56) entspannt. Dabei findet eine Entchlorung und eine Abkühlung des Anolyten statt. Der Anolyt soll in das Entspannungsgefäss (56) mit einer Temperatur eintreten, die über der Siedetemperatur des Anolyten bei Atmosphärendruck liegt. Der Entspannungsdruck soll zwischen 2 bar und Atmosphärendruck liegen. Mit diesen Massnahmen lässt sich erreichen, dass der Anolyt in der Stripkolonne (56) zum Sieden kommt. Schliesslich wird das bei der Entspannung freigewordene Chlor vom Anolyten abgetrennt. Alternativ kann man in der Stripkolonne (56) den Anolyten im Gegenstrom mit Wasserdampf behandeln, bis er siedet; der durch die Entspannung und Wasserdampfbehandlung von Chlor befreite Anolyt wird sodann von der entstandenen Gasphase abgetrennt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur weitgehenden Befreiung des Anolyten einer Alkalichlorid-Elektrolyse, der heiß und chlorgesättigt eine bei einem Druck von über 7 bar durchgeführte Druckelektrolyse verläßt, von Chlor.

[0002] Bei den großtechnisch angewandten Verfahren zur Entchlorung des Anolyten von Elektrolysezellen, die unter Normaldruck arbeiten, wird der Anolyt dadurch entchlort, daß er in einem unter Vakuum gehaltenen Behälter entspannt wird. Bei dieser spontanen Entspannung findet eine Verdampfung des gelösten Chlors statt, so daß im Vakuumbehälter ein entchlorter Anolyt zurückbleibt. Der bei der Verdampfung entstehende chlorhaltige Brüden wird gekühlt, das dabei anfallende chlorhaltige Kondensat in den Anolyten zurückgepumpt und der bei der Kühlung nicht kondensierte Anteil, im wesentlichen aus Chlor und Wasserdampf bestehend, wieder auf Normaldruck gebracht und dann getrocknet. Eine vollständige Entchlorung des Anolyts ist jedoch nur gewährleistet, wenn bei vorgegebener Temperatur des Anolyten das Vakuum so tief gewählt wird, daß der Anolyt bei der Entspannung zum Sieden kommt. In der Praxis findet jedoch die Entspannung oft in einen einfachen Behälter hinein statt, so daß infolge des Vermischungseffektes keine vollständige Entchlorung erfolgt. Die Restentchlorung wird dann in der Weise vorgenommen, daß man das verbliebene Chlor mittels Luft ausbläst und die mit Chlor und Wasserdampf beladene Luft kühlt, und mittels eines Gebläses in die Anlage zur Chlorvernichtung einführt.

[0003] Die Nachteile dieser in vielen Varianten unter Normaldruck betriebenen Elektrolyse-Verfahren sind offenkundig:

Da bei steigender Temperatur zusammen mit dem Chlor auch überproportional wachsende Mengen an Wasserdampf aus den Zellen ausgetragen werden, die anschließend aus dem Chlorstrom durch Kühlung und Trocknung entfernt werden müssen, ist die Temperatur des Anolyten auf max. etwa 85°C begrenzt. Wenn eine niedrigere Temperatur vorliegt, dann muß, damit der Anolyt zum Sieden kommt, dieser in ein entsprechend höheres Vakuum entspannt werden. Damit wächst aber das Volumen des Brüdendampfes, welches größere Apparate- und Leitungsguerschnitte erfordert. Insbesondere muß der Chlorkompressor für ein großes Ansaugvolumen und für höhere Leistung ausgelegt werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die mit feuchtem Chlor in Berührung kommenden Teile der Apparatur wegen der Korrosionsgefahr aus teuren Sondermaterialien gefertigt sein müssen. Außerdem steigt mit sinkender Anolyttemperatur der Energieaufwand in der Elektrolysezelle.

[0004] Die oben erwähnte Restentchlorung des Anolyten durch Einblasen von Luft hat den Nachteil, daß die mit Chlor beladene Luft in der Chlorvernichtungsanlage entchlort werden muß, was zu großem Zwangsanfall von Hypochlorit führt.

[0005] Die Gewinnung von chlor- und salzfreiem Kondensat ist bei den unter Normaldruck betriebenen Elektrolysen nur begrenzt möglich, da mit den üblichen zur Verfügung stehenden Vakuumanlagen bei der Entspannung die Temperatur des Anolyten nur wenig abgesenkt wird. Ein größerer Teil des Wärmeinhalts des Anolyten kann nur dann zur Verdampfung von Wasser benutzt werden, wenn das angewandte Vakuum erheblich verbessert wird. Dies bedeutet aber einmal höheren technischen Aufwand für die Vakuumerzeugung und führt ferner zu einer Vergrößerung des Brüdenvolumens. Das Kondensat aus den Brüden ist außerdem chlorhaltig und müßte, damit es weiter verwendet werden kann, mit Hilfe einer zweiten Entspannung nach einer Aufwärmung oder durch Strippung entchlort werden. Dies ist aber mit unverhältnismäßig großem Aufwand verbunden.

[0006] Einige dieser Nachteile lassen sich dadurch beheben, daß man die Elektrolyse unter Druck durchführt, da sich damit höhere Anolyt-Temperaturen erreichen lassen. So ist es z.B. aus der DE-OS 27 29 589 bereits bekannt, die Elektrolyse unter Verwendung einer Kationenaustauscher-Membran und bei einem Druck von 1 - 5 ata durchzuführen. Als Vorteile werden angegeben, daß die Zellenspannung gesenkt werden kann und daß die Zellentemperatur erhöht werden kann, ohne die Zellenspannung zu erhöhen. Ferner kann - bei Verwendung einer Kationenaustauschermembran - die Elektrolyse bei hoher Stromdichte durchgeführt werden, ohne daß die Membran geschädigt wird. Ferner kann für die Verflüssigung des Chlors die zur Komprimierung notwendige Antriebsenergie verringert oder völlig eingespart werden. Die in der Elektrolysezelle erzeugte Joulesche Wärme des Anolyten kann als Wärmequelle für die Konzentrierung des Alkalihydroxids ausgenutzt werden.

[0007] In der DE-OS 27 29 589 wird jedoch davor gewarnt, Drucke von 7 bar oder mehr anzuwenden, da sonst die Gefahr bestehe, daß die Membran-Zellen die Kationenaustauscher- Membran dem hohen Betriebsdruck nicht mehr standhält. Nach den Angaben der genannten Patentanmeldung erfolgt die Kühlung des erzeugten heißen Chlors durch direkten Wärmeaustausch mit kalter Alkalichlorid-Lösung und kaltem Wasser. Das gelöste Chlor muß schließlich aus dem Wasser durch Vakuumbehandlung abgetrennt werden. Da der Arbeitsdruck der Elektrolyse unter dem Verflüssigungsdruck von Chlor bei Raumtemperatur liegt, ist eine Verflüssigung nur mit Hilfe eines Kompressors oder durch Einsatz von Kühlaggregaten möglich.

[0008] Es bestand daher die Aufgabe, ein wirtschaftliches Verfahren zur Aufarbeitung der Produkte, die im Anodenraum einer Alkalichlorid-Elektrolysezelle entstehen, anzugeben. Dabei sollte die elektrische Verlustwärme möglichst weitgehend nutzbringend angewandt werden und die Verflüssigung des Chlors besonders leicht möglich sein.

[0009] Es wurde nun ein Verfahren zur Entchlorung und Kühlung des Anolyten einer Alkalichlorid-Elektrolysezelle mittels Druckabsenkung gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Elektrolyse unter einem Druck von mindestens 8 bar im Anodenraum betreibt, man mechanisch in einem Abscheider die aus dem Anodenraum strömenden Produkte (Anolyt und entstandene Gase) trennt, man den abgetrennten Anolyt mit einer Temperatur, die über der Siedetemperatur bei Atmosphärendruck liegt, in einer Stripkolonne auf einen Druck entspannt, der zwischen Atmosphärendruck und 2 bar liegt, mit der Maßgabe, daß unter diesen Bedingungen der Anolyt siedet, und man anschließend den durch die Entspannung von Chlor befreiten Anolyt von der in der Stripkolonne entstandenen Gasphase abtrennt.

[0010] Bevorzugt sind Drucke im Anodenraum von 8 - 20 bar, insbesondere 8-12 bar. Bei Drucken über etwa 50 bar steigen Investitions- und Betriebskosten stark an.

[0011] Die Siedetemperatur des Anolyten bei der Entspannung hängt natürlich etwas vom augenblicklichen Barometerstand ("Atmosphärendruck") ab. Bei den in der Alkalichlorid-Elektrolyse üblicherweise verwendeten Solekonzentrationen des verbrauchten Anolyten reichen im allgemeinen aber Einspeisungstemperaturen in die Stripkolonne von mindestens 103°C, vorzugsweise mindestens 105°C, insbesondere mindestens 110°C aus, um den verbrauchten Anolyt durch Druckentspannung zum Sieden zu bringen. Vorzugsweise beträgt die Einspeisungstemperatur max. 140°C, insbesondere max. 130°C.

[0012] Bei der Druckentspannung verdampft das gelöste Chlor sowie Wasser. Gleichzeitig kühlt sich der Anolyt ab.

[0013] Soweit für die Alkalichlorid-Elektrolyse Membranzellen eingesetzt werden, läßt sich das in der DE-OS 27 29 589 angesprochene Problem der mechanischen Beständigkeit der Kationenaustauschermembran auch bei Arbeitsdrücken von über 8 bar lösen. Man kann beispielsweise die Membran direkt an eine Elektrode, vorzugsweise aber die Anode, andrücken. Diese Elektrode wird dann vorzugsweise durchbrochen gestaltet, z.B. aus Streckmetall hergestellt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Membran durch die Elektrodenoberfläche gestüzt wird, aber die Zirkulation des Elektrolyten noch ausreichend ist.

[0014] Man kann auch mit Hilfe einer an sich bekannten automatischen Druckregelung erreichen, daß die Druckdifferenz zwischen Kathoden- und Anodenraum eine bestimmte Größe nicht überschreitet und ggf. zusätzliche Ventile zur Entnahme von Chlor oder Anolyt, bzw. Wasserstoff oder Katholyt geöffnet werden.

[0015] Diese Druckdifferenz soll maximal 5 bar, besser maximal 3 bar, noch besser maximal 1 bar, noch besser maximal 0,5 bar, vorzugsweise maximal 0,1 bar betragen. Damit die Membran an die Elektrode angepreßt wird, soll die Druckdifferenz jedoch mindestens 5 mbar, vorzugsweise mindestens 10 mbar groß sein.

[0016] Bei der Herstellung der Elektrolysezelle, die bei einem Druck von über 8 bar arbeitet, können die gleichen Materialien benutzt werden, die auch zur Konstruktion von Normaldruck-Elektrolysezellen eingesetzt werden, beispielsweise Titan für die Innenseite des Anodenraums und Stahl für die Innenseite des Kathodenraumes.

[0017] Eine Druckelektrolyse-Zelle, die sich besonders gut für Arbeitsdrucke von mindestens 8 bar eignet, ist Gegenstand einer Parallelanmeldung* der Anmelderin ("Elektrolyseapparat"). Sie ist kurz in Beispiel 2 (mit den zugehörigen Figuren 1 und 2a, 2b) beschrieben. ^* mit gleicher Priorität (HOE 79/F093) Es ist nicht unbedingt nötig, die gesamte Menge an Anolyt, die im Abscheider von Chlor befreit wurde, in die Strip- kolonne einzuspeisen. Man kann auch, beispielsweise um den inneren Soleumlauf zu erhöhen und um die Abfuhr der Verlustwärme der Zellen zu verbessern, einen Teil der im Abscheider entchlorten Sole direkt oder über einen Kühler in den Anodenraum zurückpumpen.

[0018] Die Stripkolonne wird im allgemeinen als stehender zylindrischer Behälter ausgeführt werden, der verschiedene Einbauten (z.B. Böden oder Füllkörperschichten) enthalten kann. Ebensogut kann die Stripkolonne aber auch als liegender Behälter gestaltet sein. Wesentlich ist nur, daß zwischen der eingehenden und der abgehenden Sole keine Rückvermischung stattfinden kann und daß der Sole ausreichend Ausdampffläche zur Verfügung steht. Ausdampffläche und Verweilzeit der Sole in der Stripkolonne müssen so bemessen sein, daß die Hauptmenge des Chlors in der Kolonne entfernt wird. Es ist vorteilhaft, aber nicht notwendig, am Kopf der Kolonne einen Tropfenabscheider anzubringen um mitgerissene flüssige Bestandteile zurückzuhalten.

[0019] Wenn die Temperatur mit der der Anolyt den Anodenraum verläßt unter dem Siedepunkt bei Atmosphärendruck liegt, so muß er, bevor er in die Stripkolonne eingespeist wird, aufgeheizt werden.

[0020] Zur Verbesserung der Entchlorung kann man zusätzlich in die Stripkolonne von unten Dampf einblasen. Dabei sind Einbauten (z.B. Böden oder Füllkörper) zur Verbesserung des Gasaustausches zwischen siedendem Anolyt und Dampf vorteilhaft.

[0021] Im Prinzip ist es auch möglich, die Stripkolonne bei Unterdruck zu betreiben, z. B. dann, wenn die Temperatur des zu entchlorenden Anolyten noch unter dem Siedepunkt bei Atmosphärendruck liegt. Der technische Aufwand zur Erzeugung des Vakuums und zur Behandlung der entstehenden großen Gasvolumina ist jedoch beträchtlich.

[0022] Es ist daher besser, die Elektrolyse so zu betreiben, daß bereits der den Anodenraum verlassende Anolyt eine Temperatur aufweist, die über dem Siedepunkt bei Atmosphärendruck liegt. Vorzugsweise beträgt die Temperatur des Anolyten in der Zelle mindestens 90 °C, vorzugsweise 105 - 140 °C, insbesondere 110 - 130 °C.

[0023] In der Stripkolonne werden Arbeitsdrucke von ma. 1.5 insbesondere von max. 1.1 bar bevorzugt.

[0024] Beim Sieden des Anolyten in der

tripkolonne entsteht ein Gas, das in der Hauptsache aus Chlor und Wasserdampf besteht. Um die weitere Aufarbeitung dieses Gasstroms zu vereinfachen, ist es vorteilhaft, durch Abkühlen die Hauptmenge an Wasser zu kondensieren. Dabei entsteht ein chlorhaltiges Kondensat, das beispielsweise durch Zumischen zur Speisesole wieder in den Anodenraum der Elektrolysezelle zurückgepumpt werden kann. Die Kondensation des Wasserdampfs erfolgt vorteilhafterweise an kalten Oberflächen, d. h. durch indirekte Kühlung.

[0025] Die weitere Aufarbeitung besteht vorzugsweise darin auf den Kopf der Stripkolonne kalte (d. h. kältere als der Temperatur der Gasphase entspricht) flüssig- wäßrige Phase aufzugeben und so den Hauptteil des verbleibenden Wasserdampfes aus der Gasphase zu entfernen.

[0026] Als Kühlmedium kann beispielsweise kalter, unter vermindertem Druck stehender Katholyt benutzt werden, der durch Entspannung und nachfolgende Vakuumbehandlung aus heißem Katholyt erhältlich ist. Während so der Wasserdampf teilkondensiert und das Chlor abgekühlt wird, kommt der Kqtholyt zum Sieden. Auf diese Weise kann die Kondensationswärme des Wasserdrampfs zum Eindampfen des Kotholyten benutzt werden.

[0027] Das gewonnene chlorhaltige Kondensat kann unter anderem dazu benutzt werden, die Einbauten der Stripkolonne (Füllkörper,Böden) von oben zu berieseln und so feucht zu halten. Auf diese Weise werden die Salznebel, die bei der Entspannung des heißen Anolyten auftreten, besser zurückgehalten.

[0028] Man kann aber auch aus dem Kondensat durch Einblasen von Inertgasen, z.B. von Luft, die Hauptmenge an Chlor entfernen. Wegen der geringen Kondensatmengen und des apparativen Mehraufwandes ist diese Variante bei kleinen Anlagen jedoch nicht vorteilhaft.

[0029] Die bei der Kondensation nicht verflüssigten Anteile (Chlor, Wasserdampf) können komprimiert und z.B. wieder in den Abscheider zurückgeführt werden.

[0030] Die in der Stripkolonne entstandene Gasphase muß nicht durch Kondensation von der Hauptmenge an Wasser befreit werden. Man kann sie auch unmittelbar einer Neutralisationskolonne zuführen, in der Hypochlorit erzeugt wird, oder - bei kleineren Anlagen - einer Chlorvernichtung zuführen.

[0031] Der in der Stripkolonne weitgehend von Chlor befreite Anolyt kann in einen Vakuumbehälter eingeleitet und dort weiter entspannt werden. Die dabei anfallenden Brüden können durch weiteres Abkühlen kondensiert werden. Bereits bei der Entspannung des Anolyten im Vakuumbehälter findet eine Abkühlung statt. Der Grad der Abkühlung hängt von der Höhe des Vakuums-ab.

[0032] Der Vakuumbehälter kann liegend oder stehend ausgeführt werden. Wesentlich ist, daß eine genügend große Ausdampfoberfläche vorhanden ist und eine Rückvermischung zwischen frisch eintretender, warmer und abgekühlter Sole vermieden wird.

[0033] Das bei der Kondensation der Brüden des Vakuumbehälters anfallende chlor- und salzfreie Kondensat kann für viele Zwecke eingesetzt werden. Sofern die Alkalichlorid-Elektrolyse nach dem Membranzellenverfahren betrieben wird, ist es vorteilhaft, das chlor- und salzfreie Kondensat dem Katholyt der Membranzelle zuzugeben, beispielsweise direkt in den Kathodenraum einzuleiten. Man kann das Kondensat auch bei der Salzlöserei zugeben. In beiden Fällen wird dabei die anderweitig zu beschaffende Weichwassermenge verringert.

[0034] Wenn auf die Gewinnung von chlor- und salzfreiem Kondensat verzichtet werden kann, d.h. wenn genügend salzfreies Wasser zur Verfügung steht, ist die zweite Entspannung in dem Vakuumbehälter entbehrlich.

[0035] Die bei der Kondensation der Brüden, die bei der Entspannung im Vakuumbehälter entstehen, freiwerdende latente Verdampfungswärme kann ebenfalls für die Eindampfung des Katholyten benutzt werden.

[0036] Es wurde festgestellt, daß man durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen, insbesondere durch die Erhöhung der Anolyt-Temperatur in der Zelle, auf sehr wirtschaftliche Weise, d.h. mit sehr geringem elektrischem und thermischem Energieaufwand zu einem Chlorstrom gelangt, der sich leicht verflüssigen läßt. Diese Verflüssigung gelingt ohne Kompressions-Arbeit, lediglich durch Wasserkühlung, ohne Anwendung von zusätzlicher Kälte. Da verflüssigtes Chlor bei Raumtemperatur nur sehr wenig Wasser gelöst enthält, ist auch der Aufwand für die Trocknung des Chlors gering. Das erfindungsgemäße Verfahren erweist sich als besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit einer Membranzellen-Elektrolyse.

[0037] Bei der Inbetriebnahme von Zellen wird der Anolyt, der die Zelle mit einem Druck von mindestens 8 bar verläßt, im allgemeinen noch nicht die Siedetemperatur bei Atmosphärendruck erreicht haben. In diesem Fall kann man den Anolyten beispielsweise in einem Wärmeaustauscher aufheizen oder die Entspannung des Anolyten in der Strip- kolonne durch Zugabe von Wasserdampf unterstützen. Dieses Verfahren zur Entchlorung des Anolyten der Alkalichlorid-Elektrolyse mittels Druckabsenkung ist also dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrolyse unter einem Druck von mindestens 8 bar im Anodenraum betreibt, man mechanisch in einem Abscheider die aus dem Anodenraum der Elektrolysezelle strömenden Produkte (Anolyt und entstandene Gase) trennt, man den abgetrennten Anolyt mit einer Temperatur, die unter der Siedetemperatur des Anolyten bei Atmosphärendruck liegt, in einer Strip- Kolonne auf einen Druck entspannt, der zwischen Atmosphärendruck und 2 bar liegt, man in der Strip-Kolonne den Anolyten im Gegenstrom mit Wasserdampf behandelt, bis er siedet und man den durch die Entspannung und Wasserdampfbehandlung von Chlor befreiten Anolyten von der entstandenen Gasphase abtrennt. Das Einführen von Dampf in die Strip-Kolonne bewirkt eine gewisse Verdünnung des Anolyten. Diese Maßnahme kann jedoch erwünscht sein, weil dem Anolyt in einer Membran-Elektrolysezelle Wasser entzogen wird.

[0038] Eine spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich dem Fließbild der Figur (3) entnehmen. Die dort wiedergegebene Kombination von Apparaten hat nur beispielhafte Bedeutung, so daß im Einzelfall eine andere Schaltung und eine andere Ausführung von Apparaten je nach den gegebenen Verhältnissen durchaus möglich ist.

[0039] Die Druckelektrolyse-Zelle (4) ist in Anodenraum (79) mit Anode (12) und Kathodenraum (89) mit Kathode (16) durch eine Membran (14) unterteilt. Durch Leitung (21 A) wird aufgestärkte Sole in den Anodenraum (79) eingedrückt. Durch Leitung (21 C) wird ein Gemisch von H₂ und Katholyt aus dem Kathodenraum (89) entnommen.

[0040] Das vom Anodenraum (79) kommende Gemisch aus verarmter Sole, Chlor und Wasserdampf, das eine Temperatur von z.B. 110°C aufweist, wird über die Leitung (21 D) in den Abscheider (50) mit der Tropfenfängerschicht (51) eingeführt. Dabei trennen sich die flüssigen von den dampfförmigen Anteilen. Das Chlor-Wasserdampfgemisch, das noch einen geringen Gehalt an Sauerstoff und Inertgasen besitzt, passiert die Tropfenfängerschicht (51) und gelangt unter Elektrolysedruck über die Leitung (52) zur weiteren Aufarbeitung, beispielsweise zu einer Trocknung und Verflüssigung. Der in (50) anfallende entspannte Anolyt (53)(entsprechend Druck und Temperatur mit Chlor ^ge-sättigt) wird aus dem Abscheider (50) abgezogen und über die Leitung (54) und das Entspannungsventil (55) in der Strip-Kolonne (56) auf einen niedrigeren Druck (hier: Atmosphärendruck) entspannt. Dabei kommt der Anolyt zum Sieden. Er wird so in der Strip-Kolonne vollständig entchlort.

[0041] Die Austreibung des Chlors in (56) kann unterstützt werden durch Wasserdampf, der mittels Leitung (57) zugeführt wird. Dabei wird durch die Füllkörperschicht (58) ein besonders guter Kontakt zwischen entspanntem Anolyt und Wasserdampf erreicht. Diese Zugabe von Wasserdampf ist - wie oben ausgeführt - besonders sinnvoll wenn beim Anfahren einer Anlage die Anolyttemperatur noch nicht den Siedepunkt erreicht hat. Die obere Füllkörperschicht (59) befreit dabei das Chlor/Wasserdampf-Genisch von Soletröpfchen. Das Chlor-Wasserdampf-Gemisch verläßt die Kolonne (56) über die Leitung (60). Im Kondensator (61) wird ein Teil des Dampfes niedergeschlagen und das Kondensat (62) in dem Sammelgefäß (63) aufgefangen. Durch Leitung (64) wird ein Kühlmedium (z.B. Kühlwasser oder entspannter und durch Vakuumverdampfung weiter abgekühlter Katholyt) eingeführt, das durch Leitung (65) den Kondensator aufgewärmt verläßt.

[0042] Über die Leitung (66), die Pumpe (67) und die Leitung (68) wird dieses chlorhaltige Kondensat wieder in die Elektrolyse zurückgeführt, wobei ein Teil über Leitung (69) der Strip-Kolonne (56) zugeführt werden kann. Damit kann erreicht werden, daß die Füllkörperschicht (59) der Strip-Kolonne (56) feucht bleibt und so die Zurückhaltung von Soletröpfchen verbessert wird.

[0043] Das in (63) nicht kondensierte Chlor-Wasser-Dampfgemisch wird über Leitung (70), in die der Kompressor (71) eingefügt ist, in den Abscheider (50) geleitet. Andere Teile können über Leitung (72) zur Hypochloritherstellung oder eine Verflüssungsanlage für Chlor geleitet werden.

[0044] Die in der Strip-Kolonne (56) vollständig entchlorte Sole wird über Leitung (73) abgezogen und über das Entspannungsventil (74) in den Vakuumbehälter (75) entspannt. Die Höhe des Vakuums im Behälter (75) richtet sich nach der Temperatur, mit der die dort eingeengte Sole (76) den Behälter (75) verlassen soll, bzw. nach der Menge an chlor- und salzfreiem Kondensat, das bei der Einengung der Sole gewonnen werden soll. Die im Behälter (75) abgekühlte Sole verläßt diesen über die Leitung (77). Sie wird mit Hilfe der Pumpe (78) in die Salzlöserei und die Solereinigung (nicht gezeichnet) und schließlich den Anodenraum (79) zurückgepumpt. Der in dem Behälter (75) entwickelte Wasserdampf wird in der Tropfenfängerschicht (80) von mitgerissenen Soletröpfchen befreit und über die Leitung (81) zum Kondensator (82) geführt, wo sich Wasserdampf niederschlägt. Der Kondensator (82) kann über die Leitung (83) mit Kühlwasser beaufschlagt werden, das erwärmt über Leitung (84) den Kondensator wieder verläßt; es ist aber auch möglich, wenigstens einen Teil der anfallenden großen Wärmemenge für die Katholyt-Eindampfung zu nutzen, d.h. für die Kühlung in (82) Lauge als Kühlmittel einzusetzen. Das in (82) erzeugte Kondensat wird über die Leitung (85) zum Kondensatbehälter (86) geleitet und dort aufgefangen. Über die Leitung (92), in die die Pumpe (88) eingefügt ist, kann das Kondensat (87) in die Leitung (21 B) eingespeist werden, durch die zirkulierender Katholyt in den Kathodenraum (89) zurückgeführt wird. Auf diese Weise läßt sich die Konzentration des Katholyten konstant halten.Ebenso_'kann das Kondensat (87) der Salzlöserei (nicht gezeichnet) zugeführt werden. Durch die Vakuumpumpe (90) die über die Leitung (91) mit dem Kondensatbehälter (86) verbunden ist, wird das Vakuum in dem Kondensatbehälter (86) und im Behälter (75) erzeugt.

Beispiel 1

[0045] Bei einem gewählten Zellendruck von 10 bar, einer Zellentemperatur von 115°C, einer geplanten Chlorerzeugung von 170 000 jato, einer angenommenen Verarmung der Sole von 260 kg auf 220 kg NaCl/t Sole errechnet sich ein Soleumlauf von 825 t/Std., eine Chlorerzeugung von 20 t/Std und ein Salzverbrauch von 33 t NaCl /Stunde. Im Anolyt, der den Abscheider noch mit Zellentemperatur verläßt, sind 1,2 bis 1,6 t /Std. Chlor gelöst; dies entspricht ca. 6 bis 8 % der erzeugten Chlormenge. Nach der Kondensation der Brüden aus der Strip-Kolonne verbleiben in der Gasphase die genannten 1,2 bis 1,6 t/Std. Chlor zusammen mit etwa 0,035 t/Std. Wasserdampf. Das-Kondensat der Brüden der Strip-Kolonne (z.B. 0,5 t/Std.) enthält nur wenig Chlor gelöst und kann in die Salzlösestation gepumpt werden. Die Sole selbst verläßt mit Siedetemperatur, d.h. mit ca. 107°C, die Stripkolonne. Hält man bei der Entspannung der Strip-Kolonne in den Vakuumbehälter hinein einen Druck von 400 mbar aufrecht, so kühlt sich die entchlorte Sole durch Verdampfung auf etwa 83°C ab. Hierbei werden 29 t/Std. Dampf freigesetzt; wenn der Druck im Vakuumbehälter nur 520 mbar beträgt, so kühlt sich die Sole nur auf 90°C ab und es verdampfen 20 t/Std. Wasserdampf. Die bei der Kondensation der Brüden anfallende Wärmemenge reicht aus, um die Zellenlauge beispielsweise von 25 Gew.-% auf 50 Gew.-% einzudampfen. Insoweit wird der Einsatz von Fremddampf für die Konzentration entbehr-lich gemacht.

Beispiel 2

[0046] Der für Drucke von mehr als 10 bar beständige Elektrolyseapparat zur Herstellung von Chlor aus wässriger Alkalichloridlösung weist mindestens eine Elektrolysezelle auf, deren Anode und Kathode durch eine Trennwand voneinander getrennt in einem Gehäuse aus zwei Halbschalen angeordnet sind, wobei das Gehäuse mit Einrichtungen zum Zuführen der Elektrolyseausgangsstoffe und zum Abführen der Elektrolyseprodukte versehen ist, und die Trennwand mittels Dichtelementen zwischen den Rändern der Halbschalen eingeklemmt und zwischen sich jeweils bis zu den Elektroden erstreckenden Kraftübertragungselementen aus elektrisch nicht leitendem Material gehalten ist. Dieser Elektrolyseapparat ist dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden über Distanzstücke, die an Halbschalen mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt befestigt sind und über ihre Ränder mit den Halbschalen mechanisch und elektrisch leitend verbunden sind, die Halbschalen benachbarter Zellen sich flach gegeneinander abstützen, und die endständigen Halbschalen des Elektrolyseapparates durch druckaufnehmende Organe unterstützt sind.

Figur 1 zeigt eine Ansicht des Elektrolyseapparates teilweise geschnitten.

Figur 2a zeigt eine Aufsicht auf die druckaufnehmenden Organe des Elektrolyseapparates.

Figur 2 b die Ansicht II b - II b der Figur 2 a.

[0047] Der Elektrolyseapparat weist mindestens eine Elektrolysezelle 4 auf. Jede einzelne Elektrolysezelle 4 besteht im wesentlichen aus den beiden Flanschteilen 1 und 2, zwischen denen die Membran 14 eingedichtet ist, und die mit den Schrauben 6 zusammengehalten werden. Die Flanschteile 1 und 2 sind gegeneinander elektrisch isoliert, z.B. mittels Isolierbüchsen 3. In die Flansche 1 und 2 sind die Halbschalen 9 und 11 eingeschoben, die die Flansche 1 und 2 von innen auskleiden und mit ihren Krempen über die Dichtflächen der Flansche 1 und 2 hinweggezogen sind. Die Dichtringe 13 und 15 sorgen für eine Abdichtung gegen die Membran 14. An die Halbschalen 9 und 11 sind die Anode 12 und die Kathode 16 befestigt. Die Böden der Halbschalen 9 und 11 benachbarter Zellen pressen sich unter dem Innendruck der Zellen aufeinander; sie können durch eine Folie 10 (Kunststoff oder Metall) voneinander getrennt sein. Umlaufende Sicken in den Halbschalen 9 und 11 bewirken ein membranartiges Verhalten (nicht dargestellt). Die Distanzstücke 17 und 18 (elektrisch leitende Bolzen), die der Stromzuführung und der Kraftübertragung dienen, besitzen an ihrer Stirnseite im Zelleninnern Kraftübertragungselemente 19 und 20, z.B. Scheiben aus isolierendem Material, zwischen denen die Membran 14 eingeklemmt ist. An den Distanzstücken 17 bzw. 18 sind die Anode 12 bzw. die Kathode 16 befestigt. Die Zuführung und Abführung des Anolyten und des Katholyten erfolgt über Leitungen 21, die radial durch die Flanschen 1 und 2 geführt sind.

[0048] Die endständigen Halbschalen des Elektrolyseapparates werden durch druckaufnehmende Organe abgestützt. Die Organe bestehen aus den beiden Platten 7 und den Zugankern 8. Statt der Zuganker können die beiden Platten 7 mit Hydraulikeinrichtungen verbunden sein (nicht dargestellt). Die nach außen zeigende Halbschale 9 bzw. 11 der jeweils letzten Zelle 4 wird gegen den Innendruck der Zelle durch die Platte 7 abgestützt, die gegebenenfalls mit einer Feder 22 in den Flansch 2 bzw. 1 einrastet. Die beiden Endplatten 7 werden über die Zuganker 8 zusammengezogen, so daß der Flüssigkeitsdruck auf die Halbschalen über die Zuganker kompensiert wird. Sie ruhen auf Fußelementen 5. In den Platten 7 sind Gewindebolzen 23 angeordnet, die beim Eindrehen Druck auf die Distanzstücke 17 und 18 ausüben. Die Gewindebolzen 23 sind mit den Stromzuführungen 24 mittels entsprechender Einrichtungen 25 verbunden. An diese Stromzuführungen 24 werden die Zuleitungskabel (nicht dargestellt) angeschlossen. Vor Inbetriebnahme des Elektrolyseapparates werden die einzelnen Elektrolysezellen 4 mit dem druckaufnehmenden Organ aufeinandergepreßt und dann die Gewindebolzen 23 angezogen, so daß die elektrischen Kontakte über die Distanzstücke 17 und 18 durch alle Zellen hindurch hergestellt sind. Die einzelnen Elektrolysezellen haben im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, d.h. der Querschnitt in der Elektrodenebene ist kreisförmig, ellipsenförmig, oval oder dergleichen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Entchlorung und Kühlung des Anolyten einer Alkalichlorid-Elektrolyse mittels Druckabsenkung, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrolyse unter einem Druck von mindestens 8 bar im Anodenraum betreibt, man mechanisch mit einem Abscheider die aus dem Anodenraum der Elektrolysezelle strömenden Produkte (Anolyt und entstandene Gase) trennt, man den abgetrennten Anolyt mit einer Temperatur, die über der Siedetemperatur des Anolyten bei Atmosphärendruck liegt, in eine Strip-Kolonne auf einen Druck entspannt, der zwischen Atmosphärendruck und 2 bar liegt, mit der Maßgabe, daß unter diesen Bedingungen der Anolyt siedet und man abschließend den durch die Entspannung von Chlor befreiten Anolyten von der in der Strip- Kolonne entstandenen Gasphase abtrennt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strip-Kolonne oberflächenreiche Einbauten enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Sole nach Verlassen der Strip-Kolonne in einen Vakuumbehälter weiter entspannt und man die dabei entstehenden Brüden durch Abkühlen kondensiert.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrolyse bei einem Druck von 8 bis 20 bar durchführt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Strip-Kolonne der Druck auf max. 1,5, vorzugsweise auf max. 1,1 bar, abgesenkt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Erleichterung der Entchlorung des Anolyten in die Strip-Kolonne von unten Dampf einbläst.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrolyse so betreibt, daß der Anolyt eine Temperatur von mindestens90°C erreicht.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Anolyten 105 - 140°C, vorzugsweise 110 - 130°C beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man aus der Gasphase, die in der Strip-Kolonne entstanden ist, durch Abkühlen die Hauptmenge an Wasser kondensiert.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die beim Abkühlen mit Wasser nicht kondensierte, im wesentlichen aus Chlor und Wasserdampf bestehende, Gasphase komprimiert und in den Abscheider zurückführt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man mit einem Teil des chlorhaltigen Kondensats die Strip-Kolonne berieselt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alkalichlorid-Elektrolyse nach dem MembranZellenverfahren betreibt.

13. Verfahren nach Ansprüchen 3 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß man das bei der Kondensation der Brüden des Vakuumbehälters anfallende chlor- und salzfreie Kondensat dem Katholyten der Membranzelle zugibt.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck im Anodenraum und Kathodenraum der Elektrolysezelle so bemißt, daß der Druckunterschied max. bar beträgt.

15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man im Kathodenraum einen größeren Druck aufrecht hält als im Anodenraum und die Membran an die Anode angedrückt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streckmetall-Anode eingesetzt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 3 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Kondensation des Wasserdampfs oder der Brüden freiwerdende Wärme für die Eindampfung des Katholyten benutzt wird.

18.Verfahren zur Entchlorung des Anolyten der Alkalichlorid-Elektrolyse mittels Druckabsenkung, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektrolyse unter einem Druck von mindestens 8 bar im Anodenraum betreibt, man mechanisch in einem Abscheider die aus dem Anodenraum der Elektrolysezelle strömenden Produkte (Anolyt und entstandene Gase) trennt, man den abgetrennten Anolyt mit einer Temperatur, die unter der Siedetemperatur des Anolyten bei Atmosphärendruck liegt, in eine Strip-Kolonne auf einen Druck entspannt, der zwischen Atmosphärendruck und 2 bar liegt, man in die Strip-Kolonne den Anolyten im Gegenstrom mit Wasserdampf behandelt, bis er siedet und man den durch die Entspannung und Wasserdampfbehandlung von Chlor befreiten Anolyten von der entstandenen Gasphase abtrennt.

Zeichnung