[0001] Die Erfindung betrifft eine Dichtung für die aufeinandergepreßten Elektrodenrahmen
einer Membranelektrolyse zur Erzeugung von Natronlauge, Wasserstoff und Chlor aus
einer NaCl-Sole, wobei die Membran mit ihrem Rand zwischen der zweiteiligen Dichtung
liegt.
[0002] Die für diese Elektrolyse verwendete Membran hat im allgemeinen Ionenaustauscheigenschaften,
so daß neben dem durch die Membran wandernden Natrium auch Wasser hindurchtreten kann.
Die Wassertransporteigenschaft der Membran hat zur Folge, daß bei der Abdichtung der
Membranelektrolysevorrichtung Probleme auftreten können. Es muß insbesondere dafür
gesorgt werden, daß kein Wasser durch die Schmalseite der Membran nach außen tritt.
Um dies zu unterbinden, muß die Membran im Dichtungsbereich zusammengepreßt werden.
Verwendet man auf beiden Seiten der Membran Gummidichtungen, so dehnen sich die Dichtungen
unter dem Anpreßdruck parallel zur Membranfläche aus und führen durch diese Bewegung
zu Beschädigungen oder Zerstörungen der Membran.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dichtung zu finden, die senkrecht
auf die Membran wirkende, ausreichend hohe Kräfte übertragen kann, ohne daß dabei
aber eine solche Formänderung der Dichtung auftritt, welche große, parallel zur Membran
wirkende Kräfte überträgt. Die Dichtung muß gleichzeitig auch gegen die in den Elektrolyseuren
vorhandene Flüssigkeit beständig sein, da es sich hierbei um eine ungesättigte Kochsalzlösung
handelt, die neben Chlorat und chloriger Säure bei einem pH-Wert von etwa 4,5 gelöstes
und gasförmiges Chlor enthält. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß
mindestens ein Dichtungsteil aus einem Kernrahmen und mindestens einseitig auf den
Kernrahmen aufgesetztem Dichtungsrahmen aus Graphit besteht und der Kernrahmen und
der Dichtungsrahmen mit einer Folienhülle umgeben sind.
[0004] Bei der erfindungsgemäßen Dichtung dient der Kernrahmen, der z.B. aus Asbest besteht,
vor allem der besseren Handhabbarkeit des Dichtungsteils, da der Dichtungsrahmen aus
Graphit üblicherweise dünn und schmal ausgebildet ist. Die Folienhülle sorgt für die
Korrosionsbeständigkeit des Dichtungsteils, sie kann z.B. aus Polytetrafluorethylen
(PTFE) hergestellt sein.
[0005] Zum Abdichten werden Preßdrücke im Bereich von 700 bis 2000 N/cm² und vorzugsweise
900 bis 1500 N/cm² angewandt. Bei diesen nicht allzu hohen Preßdrücken genügt es zumeist,
nur ein Dichtungsteil der zweiteiligen, beiderseits der Membran befindlichen Dichtung
in der erfindungsgemäßen Weise auszubilden und für das andere Dichtungsteil eine Gummidichtung
zu verwenden. Der Dichtungsrahmen aus Graphit kann nämlich ziemlich schmal ausgebildet
werden, so daß der Dichtungsbereich der Gummidichtung ebenfalls schmal ist und nicht
nennenswert parallel zur Membranfläche verformt wird.
[0006] Einzelheiten der Dichtung werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung
zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Dichtungsbereich eines Membranelektrolyseurs,
wobei die Teile auseinandergezogen dargestellt sind.
[0007] Der Rahmen der Anode A und auch der Kathode K besteht aus einem Vierkantrohr, doch
ist z.B. auch ein Rundrohr möglich. Zwischen der Membran (1) und dem Kathodenrahmen
befindet sich eine Gummidichtung (2). Der Dichtungsteil (3) zwischen der Membran (1)
und dem Anodenrohr besteht aus einem flachen Kernrahmen (4) aus Asbest, den beiden
aufgesetzten Dichtungsrahmen (5,6) aus Graphit und der Folienhülle (7) aus PTFE. Auf
den der Anode A zugewandten Dichtungsrahmen (5) kann in manchen Fällen auch verzichtet
werden. Die Hülle (7) sorgt dafür, daß das an den Anodenplatten (10) gebildete Chlor
den Dichtungsteil (3) nicht zerstört. Der an der Kathodenplatte (11) gebildete Wasserstoff
und auch die dort entstehende Natronlauge sind viel weniger aggressiv, so daß in diesem
Bereich mit der Gummidichtung (2) gearbeitet werden kann. Die Gummidichtung (2) kann
aber auch durch eine dem Dichtungsteil (3) entsprechende Dichtung ersetzt werden.
[0008] In der Zeichnung sind die Teile auseinandergezogen dargestellt; sie werden im Betrieb
in Richtung der Pfeile (8) und (9) zusammengepreßt. Die Graphitdichtungsrahmen (5,6)
sorgen dafür, daß auf die Membran (1) im Dichtungsbereich keine nennenswerten Kräfte
senkrecht zum Anpreßdruck wirken, welche zu Beschädigungen der Membran führen könnten.
Durch die Gummidichtung (2) einerseits und das Dichtungsteil (3) andererseits wird
die Membran (1) im Dichtungsbereich so abgequetscht, daß keine Flüssigkeit durch die
Membran nach außen treten kann. Für die Dichtungsrahmen (5,6) aus Graphit kann man
vorzugsweise speziellen Graphit verwenden, der nur in Richtung der Pfeile (8) und
(9) eine gewisse Elastizität, jedoch nicht senkrecht dazu besitzt.
[0009] Für den Kernrahmen (4) aus Asbest kann man z.B. eine Stärke von etwa 2 mm wählen,
die Stärke der Graphitdichtungsrahmen (5,6) liegt zumeist im Bereich von 0,5 bis 2
mm. Die PTFE-Hülle (7) ist vorzugsweise 0,3 mm stark.
1. Dichtung für die aufeinandergepreßten Elektrodenrahmen einer Membranelektrolyse
zur Erzeugung von Natronlauge, Wasserstoff und Chlor aus einer NaCl-Sole, wobei die
Membran mit ihrem Rand zwischen der zweiteiligen Dichtung liegt, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein Dichtungsteil aus einem Kernrahmen und mindestens einseitig auf
den Kernrahmen aufgesetztem Dichtungsrahmen aus Graphit besteht und der Kernrahmen
und der Dichtungsrahmen mit einer Folienhülle umgeben sind.
2. Dichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernrahmen aus Asbest
besteht.
3. Dichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienhülle aus
Polytetrafluorethylen besteht.
