Technisch-elektrochemische Herstellung von Wasserstoffperoxyd

phragmen. Der Energieverbrauch betrug in der Anfangs- zeit des Verfahrens teilweise uber 500 kWh und konnte im Laufe der Zeit wesentlich unter 400 kWh/lOO kg CrO, gesenkt werden.

Vergleichsweise sei angefiihrt, daD der Energiever- brauch beim diaphragmenlosen Regenerationsverfahren fur reine Chromsaure etwa 250 kWh/100 kg CrO, betragen soll. Dies diirfte vor allem durch den Wegfall der Dia- phragmen und die dadurch ermoglichte groRere Annahe- rung der Elektroden bedingt sein.

Eingegangen am 21. Februar 1963 [B 15911

Literatur

1) Regelsberger, Z. angew. Chem. 12, 1123 118991; Z. Elektro- chem. 6, 308 [1899].

2) DRP 103860 (1899).

3) M. Le Blanc, Z. Elektrochem. 7, 290 [1900]. 4) E . Miiller u. M. Soller, Z. Elektrochem. 12, 863 119051.

R. F . J. Gross u. A. Hickling, J. &em. SOC. 1937, 325. S. a. Diss. R. Schiitze, Berlin TU (1952); W. Breckheimer u. R. Schiitze, Z. Elektrochem. 57, 857 [1953]. P . Riietschi, R. T . Angstadt u. B. D. Cahan, J. electrochem. SOC. 106, 547 119591. R. T . Angstadt, C. J . Venuto u. P. Riietschi, J. electrochem. Sac. 109, 177 [1962]. Diss. D. Spahrbier, TH Stuttgart 1960.

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Technisch-elektrochemische Herstellung von Wasserstoffperoxyd Von Dr. JOSEPH MULLER

Degussa, W e r k Rheinfelden, RheinfeldeniBaden

Fur die Herstellung von Wasserstoffperoxyd durch Elektrolyse van Schwefelsaure k o n n e n heute Elektroly- seure mit einer Stromaufnahme von 5000 bis 10 000 A errichtet werden. Dieser Fartschritt gelang u. a . durch die Entwicklung sehr dunner und langer Diaphragmen-Rohrchen aus porosem Porzellan sowievon Mantel- drahten rnit Silber-Kern und Platin-Auflage als Anode. Der Verbrauch a n elektrischer Energie konnte dann

u m rund 35% und der a n Darnpf um rund 30% gegenuber den alteren Verfahren gesenkt werden.

Fur die elektrolytische Erzeugung von Wasserstoff- peroxyd sind drei Verfahren bekannt geworden’), die in der Literatur als Weissensteiner Verfahren, als Munchener Verfahren und als Riedel-de HaenILowenstein-Verfahren beschrieben sind. Von letzterem gibt es verschiedene Aus- fuhrungsformen, die sich aber im Prinzip nicht unter- scheiden.

1.) Das W e i s s e n s t e i n e r V e r f a h r e n , das von G. Teichner?] beim Consortium fur elektrochemische Indu- strie in Nurnberg von 1905 bis 1908 entwickelt wurde, elektrolysiert reine Schwefelsaure zu Perschwefelsaure und hydrolysiert diese uber Carosche Saure zu H,O,, das abdestilliert wird. Das Verfahren ist das eleganteste, weil es mit freier Schwefelsaure arbeitet, keine Ausscheidungen zu befurchten hat und die Betriebslosung durch einfache Destillation vollig gereinigt werden kann. Die technische Einrichtung kann sehr einfach sein. Die Schwierigkeiten des Verfahrens liegen in der Elektrolyse, weil bei der Herstellung freier Perschwefelsaure schlechte Stromaus- beuten erhalten werden, was hauptsachlich durch deren leichte Hydrolysierbarkeit zu Caroscher Saure bedingt ist. Die Carosche Saure depolarisiert die Anode unter Zer- setzung und verhindert die weitere Bildung von Per- schwefelsaure. Bei der folgenden Destillation ist die leichte Hydrolysierbarkeit aber ein wesentlicher Vorteil.

2.) Das M i i n c h e n e r V e r f a h r e n ist von A . Pietzsch und G. AdoIph3’ 1911 entwickelt worden. Es elektrolysiert saure Ammoniumsulfat-Losungen, wodurch sich wesentlich hohere Stromausbeuten erzielen lassen als bei der Elektro- lyse von freier Schwefelsaure. Es gelang damals nicht, diese Losungen direkt zu destillieren. Daher setzte man das Ammoniumpersulfat mit Kaliumbisulfat zu Kaliumper- sulfat um und destillierte aus dieser Losung unter Zugabe von Schwefelsaure das H,O, in Retorten mit Dampf ab. Das Verfahren ist, da es z. T. mit festen Stoffen hantiert, tech- nisch bei weitem nicht so elegant wie das Weissensteiner Verfahren und erfordert wesentlich mehr Bedienung.

3.) Das R i e d e 1 / L o w e n s t e i n - V e r f a h r e n ist von 1925 bis 1930 von Lowenstein4) technisch entwickelt worden und galt lange Zeit als billigstes Verfahren fur die

elektrolytische Wasserstoffperoxyd-Fabrikation. Es arbei- tet mit sauren Ammoniumsulfat-Losungen, hat also die guten Stromausbeuten des Miinchener Verfahrens und de- stilliert diese Losungen direkt. Es kommt also im Verfah- rensgang dem Weissensteiner Verfahren nahe, kann aber nicht die Destillation der Arbeitslosung als einfache Reini- gungsoperation benutzen und ist in der Destillation schwierig, weil die Ammoniumpersulfat-Losungen schwer hydrolysieren.

Vergleich der Verfahren Wenn man vom Munchener Verfahren mit den kompli-

zierten Verfahrensgangen absieht, sind also das Weissen- steiner Verfahren und das Riedel/Lowenstein-Verfahren in apparativer Hinsicht gleichwertig, wobei das erstere in der Elektrolyse schwierig ist und das letztere im Destilla- tionsprozeD und in der Reinigung seinen EngpaR hat. In Landern mit hohen Lohnkosten, wie den USA, wurde das Munchener Verfahren schon vor dem letzten Kriege zugun- sten des RiedeliLowenstein-Verfahrens aufgegeben. Heute kann gesagt werden, daO das bei der Degussa uberarbeitete Weissensteiner Verfahren alle anderen elektrolytischen Verfahren uberrundet hat, da es am einfachsten und auch energetisch am billigsten arbeitet.

Die Perschwefelsaure und die Persulfate (Peroxodisul- fate) entstehen an einer blanken Platin-Anode, und, da sie sehr empfindlich gegeniiber reduktiven Einflussen sind, mussen Anodenraum und Kathodenraum durch ein Dia- phragma getrennt sein. Das Weissensteiner und das Riedeli Lowenstein-Verfahren verwenden Diaphragmen, wahrend das Miinchener Verfahren, das nur bis zu einer geringen Konzentration von Ammoniumpersulfat arbeitet, mit As- bestschnur abgedeckte Graphit-Kathoden benutzt. Die Zel- lenspannung lag s. 2. bei allen Verfahren bei 5,? bis 6V.

Der bei der Elektrolyse erreichte Zustand ist ein Zwangszustand, der durch das hohe Anodenpotential er- reicht wird. Vor allem muD die Verseifung der Perschwefel- saure in Carosche Saure, die das Anodenpotential ernied- rigt, sich an der Anode zersetzt und au& mit Wasserstoff- peroxyd unter Sauerstoff-Entwidtlung reagiert, vermieden werden (HzS05 + H,02 = H,S04 + H,O + 0, auch

Cbemie-Ing.-Teb. 35. Jahrg. 1963 I Nr. 5 389

(H2S05 + 0 + H,SO, -k O J . Es gelingt dies bei 15 bis 20°C durch Anwendung einer sehr hohen Stromkonzentra- tion im Anodenraum.

Bei allen Verfahren wird als sog. potentialerhohender Zusatz Ammoniumrhodanid benutzt, das die Stromaus- beute urn fast 20°/0 erhoht. Eine ahnliche Wirkung haben Cyanide, Thioharnstoff, auch Fluoride und Chloride.

Technische Schwierigkeiten bei der H,O,-Herstellung Anfanglich arbeitete auch das Weissensteiner Verfahren

bei etwa 300A Stromaufnahme mit Elektrolyseuren aus Steinzeug, in welchen abwechselnd Diaphragmaplatten aus Ton oder porosem Porzellan und dichte, glasierte Por- zellanplatten zur Trennung der Einzelzellen mittels Dich- tungsmassen eingebettet waren. (Das Riedel/Lowenstein- Verfahren verwendet noch heute solche Zellen mit zwei Diaphragmaplatten.) An der Anodenseite wird mit Kuhl- schlangen aus Glas und an der Kathodenseite mit solchen aus Blei gekuhlt, die mit der Kathode verbunden sind. Die aus der Destillation in die Elektrolyse zuruckflieDende Saure durchstromt zuerst die Kathodenraume, wobei der restliche aktive Sauerstoff, der in der Hauptsache in der Caroschen Saure vorliegt, zerstort wird, und auch Metall- katalysatoren an der Kathode abgeschieden werden. Diese kathodische Reinigung ist sehr wiht ig . weil die Carosche Saure die Stromausbeute erniedrigt und die Anode depo- larisiert.

Verbesserungen beim Weissensteiner Verfahren

Saure und Schwefelsaure hydrolysiert Da die freie Perschwefelsaure sehr leicht in Carosche

H,S,O, + H,O = H,SO, -t H,SO, muD man entweder sehr schnell eine sehr hohe H,S,O,- Konzentration von etwa 20°/0 erzielen, wenn man mit Was- serkuhlung arbeiten will, oder man muD mit Sole kuhlen. Beim Weissensteiner Verfahren, das mit Kuhlsole kuhlt, wurde die Endkonzentration von etwa 20°/0 H,S,O, in eini- gen Stunden erreicht, und die Stromausbeute betragt be- stenfalls 60°/o. (Diese Schwierigkeiten sind bei der Elektro- lyse von Ammoniumpersulfat-Losungen vie1 geringer, so daR beim RiedeliLowenstein-Verfahren Wasserkuhlung ausreicht bei einer Stromaufnahme von 300 bis 600 A).

S c h n e l l e l e k t r o l y s e G. Teichner und G . Baum entwidcelten die sog.

S c h n e 11 e 1 e k t r o 1 y s e5), bei der die Stromkonzentration auf 200 Ail Anodeninhalt gesteigert wurde. Die Endkon- zentration wurde in etwa 30 min erreicht. Die einzelne Zelle bestand aus einem D i a p h r a g m a - Z y l i n d e r , der 50 mm Dmr. und 500 mm Hohe hatte und von einem Tauchkorper aus Glas, der von Kuhlwasser durchstromt war, bis auf einen Ringraum von 5 mm Weite ausgefullt war. Dieser Ringraum bildete den Anodenraum mit 11 bzw. 18 Anoden aus Tantal/Platin bzw. Reinplatin. Eine solche Zelle konnte 90 bis 100A aufnehmen. In einer schmalen Wanne aus Steinzeug mit einer Kuhleinrichtung aus Blei waren 10 solcher Einheiten untergebracht, die ins- gesamt 900 bis 1000 A aufnehmen konnten. 24 bis 26 Elek- trolyseure dieser Art waren in Kaskadenanordnung so hintereinandergeschaltet, daD zuerst die Kathodenraume und dann nacheinander die Anodenraume durchflossen wurden. Man konnte die freie Perschwefelsaure mit ?Oo/o Stromausbeute bei Wasserkuhlung herstellen und er- reichte eine Endkonzentration von 25O/o H2S,0,. Die Zellen- spannung betrug 5,? V. Welche Verbesserung sich dadurch damals (1926) ergab, zeigt Tab. 1.

Tab. 1. Stromausbeute und Stromverbrauch

Stromausbeute Stromverbrau&/ kg H,O, (l0OOlo)

1911 - 1925 1926- 1945

50 - 6Ooh 68 - 70°/o

50-60 kWh 20 - 23 kWh

D e s t i l l a t i o n Auch die Destillation wurde um 1930 verbessert. Bis

dahin wurde in flieoender Schicht in senkrechten Quarz- rohren von 4 m Lange und 40 mm 1.W. im Gegenstrom de- stilliert, wahrend dann auf ein Gleichstromverfahren in Bleispiralen (70/110 mm Dmr. und 30 m Lange) ubergegan- gen wurde. Ausbeuten und Dampfverbrauch sind dadurch erheblich verbessert worden, vgl. Tab. 2.

Tabelle 2. Destillationsausdeute und Dampfverbrauch

Dest.-Ausbeute Dampfverbrauchl kg H,O, (lOOO/a)

1911 - 1930 70 - 75Oh 60 - 80 k g 1930- 1945 77 - 78O/a 28 ka

Zu Beginn des 2. Weltkrieges konnte man also nach dem Weissensteiner Verfahren 1 kg H,O, ( lOOo/o) mit einem Aufwand von etwa 20 k w h und 30 kg Dampf herstellen, wahrend das RiedelILowenstein-Verfahren etwa 17 kWh und etwa 45 kg Dampf benotigte.

D i a p h r a g m e n Da die Elektrolyseure maximal 1000 A aufnehmen

konnten, glich die Anlage weitgehend einer Pilotanlage. Bei den Bestrebungen, die Kapazitat zu vergroaern, er- kannten wir, da5 es notwendig ist, die Zelleneinheiten sehr klein zu halten, um moglichst hohe Stromkonzentra- tionen (Ah Anodeninhalt) zu erzielen und aus Wider- standsgrunden mit moglichst dunnen Wanddicken des Diaphragmas auszukommene). AuRerdem sollten die ein- zelnen Elemente leicht und einfach sowie moglichst flexibel zu verbinden sein.

Diese Uberlegungen fuhrten zur Entwidclung von R o h r d i a p h r a g m e n aus porosem Porzellan von 1 m Lange und 2 bis 6 mm 1.W.'). Diese Diaphragma-Rohrchen konnten leicht hergestellt werden") und hatten nur 1 bis 1,5 mm Wanddicke, also erheblich weniger als alle bisher benutzten Diaphragmen. Dadurch konnte die Zellenspan- nung auf etwa 4 V herabgesetzt werden, und es konnten Konzentrationen von 350 g H&O, pro 1 bei Stromausbeu- ten von 70 bis 75'/0 erhalten werden. Diese Zellen konn- ten bei gleichbleibender spezifischer Diaphragmen-Bela- stung von 0,14 A/cmz 25 bis 29 A aufnehmen. RaummaDig ist dies bedeutend gunstiger als eine Stromaufnahme von 100 A bei den bisherigen Diaphragmen rnit 50 mm l.W. und 50 cm Lange und dem groRen toten Innenraum.

A n o d e n Die Anoden waren damals entweder Platin-Streifen

(5 . 0,04 . 300 mm) oder Tantal-Streifen (5 . 0,4 . 200 mm). an welche Platin-Streifen (5 . 0,04 . 200 mm) zur Halfte uberlappend angeschweiDt oder angenietet waren. Die Stromverteilung im Ringraum des Diaphragmas war in keiner Weise ideal.

Ein Anodendraht in dem engen Diaphragma-Rohr sollte eine ideale Verteilung auf die Diaphragmawand ergeben. Die Schwierigkeit lag in der gleichmaDigen Stromzufuh- rung uber die groDe Lange, welche nur bei sehr guter Leit- fahigkeit des Drahtes gewahrleistet ist. AuDerdem sollte die anodische Stromdichte bei 0,5 bis 0,7 A/cm2 liegen, bei der der Platinverlust minimal und die Stromausbeute gunstig ist (kath. Stromdichte etwa 0,Ol A/cm2).

Die beste Losung brachten M a n t e 1 d r a h t e rnit Silber-Kern, die von 50 pm Platin-Auflage an garantiert porenfrei sind"'). Wir wahlten erst eine Platin-Auflage von 60 ,pm und spater eine von 85 pm Dicke. Die ersten Elektrolyseure laufen jetzt 10 Jahre, und auch die Drahte mit 60 pm Platin-Auflage sind noch voll verwendbar. Spater gingen wir, um Platin zu sparen, auf Drahte mit Silber-Kern (1,2 mm Dmr.) und Tantal-Mantel von 150 ,um D i k e uber, auf die als wirksame Auflage ein Platindraht

**) Herstellung bei der Staatl. Porzellanmanufaktur in Selb. "') Hersteller: Degussa, Hanau.

Chemie-Ing.-Te&n. 35. Jahrg. 1963 I Nr. 5

von 0,12 mm Dmr. und 10 m Lange aufgeschweiot war. Besser ist no& ein entsprechendes Platinbands). Diese Spar-Anoden erfordern nur etwa 250 g Platin fur die Inve- stition pro t H,O, (lOOo/o) und Monat gegenuber 1000 g bei den fruheren Anoden.

Oben sind die Drahte in verbleite Kupferschienen am vorstehenden Silber-Kern eingelotet. Die Stromkonzentra- tion, auf die Flussigkeit bezogen, liegt bei den Diaphrag- men mit 6 mm 1.W. bei etwa 100OA/1, und die Elektrolyse- dauer betragt fur eine Endkonzentration von 330 bis 340 g H&O, pro 1 etwa 6 min. Am wichtigsten war jedoch die Erniedrigung der Zellenspannung von etwa 5,7 auf 4,3 V, die allein schon eine Stromeinsparung von 25Oio gegenuber fruher bedeutete.

K u h l u n g Uberraschenderweise ergab sich, daR in diesen engen

Rohrchen die dunnwandige Rohrwand des Diaphragmas kaum weniger Kuhlflache bot als beim fruheren' Model1 die Diaphragmawand zusammen mit dem Kuhleinsatz aus Glas. So waren fruher fur 1 ml Anodeninhalt 7,30 cmz Kuhlflache erforderlich, dagegen jetzt nur 6,70 cm2, ob- gleich die Wanddidce des Diaphragmas um 1 mm geringer war. Bei diesen engen Diaphragmen ist also eine innere Kuhlung uberflussig.

E l e k t r o l y s e u r Der Elektrolyseur, Abb. 1 , ist einfach und robust, aller-

dings hat erst die Entwicklung der Kunststoffe den Bau so kleiner Konstruktionselemente ermoglicht. So waren z. B. die Gummisd-dauche infolge der Ozon-Einwirkung nur einige Tage bestandig. Die Schlauchverbindungen fur die Diaphragma-Rohrchen bestehen jetzt aus Polyvinylchlorid.

Wahrend bei den Diaphragma-Platten deren GroDe sowie deren D i k e die Kapazitat der Elektrolyseure be- grenzte, kann man bei Verwendung von Diaphragma- Rohrchen S t r o m k a p a z i t a t e n von 7000 bis 8000 A bei 4,3 V Zellenspannung erreichen. Man konnte aber auch Elektrolyseure fur 10000 A bauen.

Fur die Wahl der D i a p h r a g m a r 6 h r c h e n von 6 mm 1. W. und 9 mm Dmr. (619 mm) war entscheidend, daR bei gegebener anodischer Stromdichte, Dicke der Anoden- drahte und anodischer Stromkonzentration die Bedingun- gen bei 6 mm 1.W. optimal waren. Wurde man die Rohr- chen noch dunner machen, so wurde zwar die Stromkon- zentration no& gunstiger, aber die Anzahl der Konstruk- tionselemente wurde unnotig vermehrt. Bei Diaphragmen von 10114 mm und 12/16 mm wurden nur eine anodische Stromkonzentration von 600A1l bzw. 200 Ail gegeben sein,

Abb. 1. Elektrolyseur der Versucbsanlage

Chemie-Ing.-Te&n. 35. Jahrg. 1963 / Nr. 5

und die erforderliche Kuhlflache fur 1 ml wurde von 4,O cm2 auf 3,37 cme zuruckgehen.

Da enge Diaphragmarohrchen eine Pumpwirkung zei- gen, die 150 mm WS entspricht, konnte die bisher ubliche kaskadenformige A n o r d n u n g der Zellen verlassen werden, und die Elektrolyseure lieOen sich in einer Ebene aufstellen. Somit wurde der Flussigkeitstransport sehr ver- einfacht. Es ist nur dafur zu sorgen, daO der Elektrolyt von unten in die Diaphragmarohrchen eintreten und nach oben abstromen kann. Mit Rucksicht auf eine rasche Stromung in den Rohrchen wurde die Konstruktion so gewahlt, daR 7 Rohrchen von 1 m Lange hintereinander durchstromt werden, bis die Endkonzentration erreicht ist. Man konnte ebensogut auch nur in einem Diaphragma auf Endkonzen- tration arbeiten; um aber den Elektrolysenraum voll aus- zunutzen (quadratischer Querschnitt) ist es zweckmaRig, Parallel- und Hintereinanderschaltung anzuwenden.

Wir haben in einem Elektrolyseur 7 Z e 11 e n s y s t e m e hintereinandergeschaltet und verwenden pro System 40 Diaphragmen zu 25 A, entsprechend 7 . 1000 A. Man kann die Konstruktion aucb so auffassen, daO Anodendraht und Diaphragma eine Anode bilden, dann enthalt ein Elektro- lyseur 280 Anoden fur je 25 bis 29A, entsprechend 7000 bis 8000 A.

Die K ii h 1 u n g bilden Spiralen aus Bleirohr, die aus- schliefilich auRen im Kathodenraum liegen und rnit den Kathoden gekoppelt sind.

Die Diaphragmen werden von einer K u n s t s t o f f - G 1 o c k e getragen, Abb. 2, die gleichzeitig den kathodisch erzeugten Wasserstoff zu 100°/o auffangt. Auf dem Glok- kenrand sind Rinnen, in denen sich der Elektrolyt sammelt und in Rohren zum nachsten Zellensystem flie0t. Rechen aus Kunststoffrohrchen verteilen die Flussigkeit auf die einzelnen Diaphragmen, bis vom Zellensystem 7 die er- zeugte Perschwefelsaure nach au5en abgeleitet wird. Jeder Elektrolyseur arbeitet fur sich und liefert den Anolyten mit der gewunschten Endkonzentration.

Wir haben Elektrolyseure, die ohne Reparatur bereits uber 10 Jahre in Betrieb sind. Die Diaphragmen sind sehr bestandig; es wurden im ganzen weniger als 10 Stuck in 10 Jahren ausgewechselt.

Der Z u s a m m e n b a u eines Elektrolyseurs ist sehr einfach. In die Steinzeugwannen (1200 . 1100 . 1150 mm) werden zuerst die Kathoden eingesetzt, worauf die Glas- Glocke mit den Diaphragmen eingebaut wird. SchlieBlich werden die Anodendrahte in die Rohrchen eingezogen.

Abb. 2 Diaphragmen. aufgehangt in der Kunststoff-Glocke

39 1

Die Anodendrahte sind fur ein System fur 1000 A auf einer verbleiten Kupfer-Schiene eingelotet, es sind also 7 Ano- denschienen und 7 Kathodenschienen fur die Stromzulei- tung vorhanden.

Wirtschaftlichkeit Die wichtigste Erkenntnis fur die Verbesserung des

Verfahrens war, daD es nur mit kleinen elektrochemischen Einheiten gelingen kann, einen vollwertigen groRen Elek- trolyseur zu schaffen, wobei der Abstand zwischen den Elektroden optimal und die Diaphragmawand moglichst dunn sein sollen. Ferner muDte die Stromkonzentra- tion [Ail] unter guten Kuhlbedingungen moglichst hoch sein, um eine vorzeitige Hydrolyse, die den Anodenpro- zeD beeintrachtigt, zu vermeiden. Wir konnten durch Ver- meidung der Hydrolyse von der Spannungsseite her eine Stromeinsparung von 25Oio erreichen und konnten die Stromausbeute fur die bisher ublichen Konzentrationen von 25O/o H,S,08 um fast 10°/o steigern, so daR die Strom- einsparung fast 35O/o erreicht.

Die Erhohung der Strornausbeute wurde indessen nicht als solche ausgenutzt, sondern es wurde die Endkonzen- tration auf 330 g H,S,08 pro 1 erhoht, wodurch sich Destil- lationsausbeuten urn 97O/o erzielen lassen und der Dampf- verbrauch um 113 zuruckgeht. Wir benotigen heute fur 1 kg H,O, (lOOo/o) etwa 20 kg Dampf fur die Destillation gegen- uber fruher 28 bis 30 kg. (Beim Riedel-Lowenstein-Verfah- ren liegt der Dampfverbrauch bei 40 bis 45 kg). Selbstver- standlich stieg auch die H,O,-Konzentration, die direkt in der Kolonne erhalten werden kann, auf 45 Gew.J/o durch die Erhohung der Elektrolytkonzentration@~.

An Energie brauchen wir heute fur die Herstellung von 1 kg H,O, (lOOo/o) 12 bis 13 kWh einschlieBlich Umformung, Antriebsaggregaten und Schwefelsaure-Reinigung durch Destillation. Alle anderen Verfahren brauchen um 17 kWh.

Das Elektrolyseverfahren 1aRt sich naturlich auch fur die Herstellung von sauren Ammoniumpersulfat-Losungen

verwenden, doch bildet hier die Loslichkeit eine gewisse Grenze, die auf Perschwefelsaure gerechnet bei 250 g/l liegt. Auch liegt die Zellenspannung merklich hoher, weil das Kathodenpotential fur Ammoniumpersulfat hoher ist. Daher kann infolge der besseren Stromausbeute zwar der Elektrolyseprozefi auf etwa gleiche Leistung gebracht wer- den, aber die Destillation verbraucht mehr Dampf.

Es ist also das reine Perschwefelsaure-Verfahren das energetisch billigste elektrochemische geworden. Es ist in seiner technischene Durchfuhrung auch das eleganteste Verfahren bei gleichzeitiger Gewinnung des kathodischen Wasserstoffs. Auch ist der Platzbedarf beim neuen Verfah- ren auf die Halfte zuruckgegangen.

Ein wirtschaftlicher Vergleich unseres elektrolytischen Verfahrens zum Anthrachinon-Verfahren ist heute no& ni&t moglich, da dieser sehr von der Kapazitat abhangig ist. Im allgemeinen wird es immer so sein, daR kleinere Anlagen gunstiger als elektrolytische Anlagen erstellt werden, wahrend sehr groDe Anlagen billiger nach dem Anthrachinon-Verfahren arbeiten werden. Es hangt dies mit der moglichen Querschnittserweiterung beim letzteren Verfahren zusammen, wahrend eine solche bei den elek- trolytischen Zellen nicht mogli& ist. Naturlich spielt auch der Strompreis eine groDe Rolle.

Eingegangen am 20. Dezember 1962 [B 15723

W. Machu, Wasserstoffperoxyd, 2. Auflage 1951. G. Teichner, DRP 217539; Dtsch. Pat.-Anmeldg. D 170311, D 173 977, D 205 068. A. Pietzsch u. G. Adolph, DRP 257276, DRP 241702, DRP 243 366, DRP 256 148, DRP 293 087.

L. Lowenstein u. J. D. Riedel, DRP 510064 (1929/1930). G . Teichner u. G. Baurn, DRP 560 583, DRP 567 542, DRP 386 514. DBP 922 945 (1943), Degussa. DBP 975825 (1951), Degussa. DBP 913768 (1952), Degussa. DBP 918443 (1951), Degussa.

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Versarnmlunasberichte

Polypropylen im chemischen Apparatebau 104. Dechema-Kolloquium in Frankfurt a. M.

Das sehr gut besuchte 104. Dechema-Kolloquium am 5. April 1963 wurde van Prof. Dr. E . Rabald, Mannheim, geleitet. Zwei Vor- trage, die sich gut erganzten, basierten auf mehrjahrigen Erfah- rungen mit dem jungsten Polyolefin.

Eigenschaften von Polypropylen unter besonderer Beriicksichtigung des chemischen Apparatewesens')

Dr. W. Miiller, Frankfurt a. M.-Hochst Das isotaktische Polypropylen weist im Gegensatz zu radika-

lisch oder auf anderem Wege ionisch polymerisiertem Propylen eine hohere Dichte sowie eine relativ hohe Harte und Steifigkeit auf. Isotaktisches Polypropylen ist mit einer Dichte van 0,9 der leichteste thermoplastische Kunststoff. Es 1aDt sich auf Extrudern und SpritzguBmaschinen verarbeiten. Daruber hinaus ist das thermostabile Material ahnlich gut verschweiflbar wie Polyathy- len.

Als Polyolefin weist es eine ausgezeidmete Chemikalien- bestandigkeit auf, wodurch es fur den chemischen Apparatebau gut geeignet ist. Fur dieses Gehiet ist besonders die Warme- stabilitat wichtig. Derzeit kann Polypropylen bis zu Tempera- turen van etwa 100°C im chemischen Apparatebau verwendet werden, so z. B. als Produktenleitung fur Absaugeanlagen, He%- gasreiniger, Ventilatoren usw.

Man hat nunmehr fur das Material Zeitstandfestigkeitsdia- gramme ermittelt, die der Berechnung van Rohrleitungen und Apparateteilen zugrunde gelegt werden konnen.

Bauteile des chemischen Apparatebaues aus Polypropylen. Berechnungs- und Konstruktionsbeispiele

Dr.-lng. G. Menges, Freiburg i . Br. An Hand eines Zeitstandfestigkeitsdiagrammes fur Hostalen

PPH 2265 wurde eine Rohrleitung fur intermittierenden Betrieb bei verschiedenen Temperaturen zwischen 50 und 100 'C berech- net sowie die Gebrauchsdauer geschatzt. Ahnliche Berechnungen muD man fur alle unter Zugbelastung stehenden Bauteile an- stellen. Bauteile, die Drudcbelastungen ausgesetzt sind, mussen gegen Knicken oder Beulen berechnet werden. Bei geschweiDten Bauteilen unter Dauer-Zugbelastungen sind SchweiDfaktoren van 0.5 einzusetzen. Im Kurzzeit-Zerreioversuch haben SchweiDungen allerdings mindestens die Festigkeit des Grundwerkstoffes er- reicht2).

Rohrleitungen werden einschlieDlich der Formstudce geschweiRt. Die Formstudce sind dabei aus Rohrsegmenten zusammengesetzt. Formanderungen, die durch Warmedehnung des Rohrleitungs- systemes entstehen konnen, mussen durch Versteifungen van den Formstucken ferngehalten und auf die flexibleren Rohrschenkel ubertragen werden. Es ist daher wichtig, daD Fixpunkte bzw. starre Anflanschungen an Behaltern usw. fur die auftretenden Dehnungen ausreichende Shenkellangen zu den Formstucken aufweisen. Bei einer GroDrohrleitung mit 1600 mm Dmr. aus 5 mm dicken Platten hat man die Warmedehnung bei entsprechender Fixierung dur& die Flexibilitat der Rohre ohne zusatzliche Deh- nungsmuffen aufgenommen. Die zur Leitung gehorenden horizon- talen Strange wurden in Abstanden van 2 m auf Rollen gelagert.

392 Chemie-1ng.-Te&n. 35. Jahrg. 1963 I Nr. 5