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"Cellule électrolytique appropriée à une utilisation dans la production de chlorate de sodium."
La présente invention se rapporte à une cellule élec- trolytique appropriée-en particulier à la production de chlorate de sodium à partir de chlorure de sodium.
L'invention se rapporte également à un système com- prenant une série de cellules électrolytiques et dans lequel le liquide provenant des cellules est amené a l'extérieur par un dégagement de gaz et recyclé au bas de ces cellules,
L'invention concerne également un procédé amélioré pour la production de chlorate de sodium a partir de chlorure de sodium par électrolyse et dans lequel la concentration en chlorure de sodium est réduite à un degré inférieur à celle ordinairement possible.
Un but de la présente invention est de prévoir une cellule améliorée pour la production de sels, tels que le chlo- rate de sodium, l'hypochlorite de sodium et le perchlorate de sodium.
Un autre but de la présente invention consiste à prévoir un système dans lequel une série de cellules électroly. tiques sont utilisées pour la production de sels, tels que le chlorate de sodium et l'hypochlorite de sodium, et dans lequel
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la circulation du fluide électrolytique est ré@lisée au moyen d'un dégagement de gaz dans les cellules électrolytiques, sans l'utilisation de pompes ou d'autres organes mécaniques.
Un autre but encore de, la présente invention consiste en la production de chlorate de sodium au départ de chlorure de sodium, au cours de laquelle la concentration en chlorure de sodium est rédutie à un faible niveau*
Les buts précités, ainsi que d'autres buts de l'inven- tion, sont atteints, d'une part, par l'utilisation d'une cellule métallique cylindrique présentant une anode cylindrique, cons- tituée de grapnite,sur laquelle du bioxyde de plomb a Été dépose par placée, conçue en détail et construite comme décrite ci-après, et en outre,d'autre part, par l'utilisation d'un conduit d'écoulement provenant du sommet de chacune des cellules connec- téos en série,
au moyen duquel le liquide électrolytique se trouvant dans la cellule est amené à l'extérieur par un dégage- ment de s et est ramena au bas des cellules par l'intermédiaire d'un réservoir collecteur. En liaison avec l'emploi du système et de la cellule mentionnés ci-avant, il est possible de produire du chlorate de sodium au départ de chlorure de sodium et de réaliser la réaction au moment où la concentration du chlorure de sodium est inférieure à 50 g/1 et même de préférence a 10 g/1 ou moins.
La présente invention est plus particulièrement repré- sentée sur les dessins annexes au présent mémoire.
Sur ces dessins, la figure 1 est une vue en élévation de la cellule électrolytique, dont les éléments sont séparés les uns des autres. La figure 2 est une coupe verticale partielle de la partie supérieure de la cellule électrolytique et montre les éléments mis en place, tandis que la figure 3 est une coupe verticale partielle de la partie inférieure de la cellule élec- trolytique et montre les éléments mis en place.
La figure 4 est une représentation schématique d'une partie d'un système électrolytique incorporant des cellules électrolytiques similaires
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à celles décrites ci-avant et montrant le recyclage du fluide électrolytique à partir des cellules au moyen d'un dégagement de gaz depuis le sommet des cellules jusqu'au bas de celles-ci
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par l'intermëdiaire d'un réservoir collecteur,
En se référant % la figura 1 des dessins annexés, il est représenté une enveloppa 1 de cellule métallique qui peut être composée d'acier inoxydable;
, de cuivre ou d'un autre métal
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approprié, et' ans laquelle est imnerfrëe une électrode 2 en graphite, sur laquelle est plaaué du bioxyde de plomb. Il est prévu un fond en plastique 3 qui est muni d'une rainure annu- laire, dans laquelle la cellule cylindrique 1 s'adapte et par laquelle elle est supportée. Le fond en plastique 3 est muni également d'une admission 12 et d'un bouchon d'écoulement
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13.
Entre le fond de la cellule 1 ,..A: le fond en plastique 3, il est interposa un séparateur 4 qui consiste en un anneau annulaire Ci% plastique contenant des fines verticales conçues
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pour positionner l'anor''"! 2 une certaine distance de la cellule 1 qui est la cl.1hode" Une haque de scellement 5 coenposée de plastique est interposée 6galm1\ont entre le eSparataur 4 et la cellule 1, te sommet de la cillulo nrespnte un 816mont en plan- tiquo 6 qui contient une tubulure de ddoharqa 11 pour la fluide éloctrolytiaue so trouvant dans la cellule et qui est eupportê par la cellule 1 en interposant une ba ue de ocellamont 7 en plastique., L'anode ut supmort6o au moyen d'une baaue fondât lUmulaj.re 90 laquell' est soutenue à son tour dans une rainure annulaire pratîmude dans le commet de l'element 6.
Cotte baquo annulaire fendue 0 pr(-Dentn uns bride annulaire conçue pour clontfaler dans une rainure annulaire 0 nratinuet dans l'anode 2. Au sommet et au bas de la cellule, des joints étancha. à l'eau peuvent être fabriquas car l'emploi de tout adhésif approprié, comme par exemple des polysulfures d'é[oxy ou des caoutchoucs à base de silicone,
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Si besoin est, les bagues de scellement 5 et 9 peuvent être supprimées et:
des crampons extérieurs peuvent tire ajoutes pour'maintenir les éléments étroitement serres les uns sur les ' autres,
Il est prévu une connexion à une source négative d'électricité pour la cathode par un organe métallique fixé à la cellule 1,notamment l'élément 14. Il est prévu également une connexion à une source positive d'électricité pour l'anode ',' par un organe métallique 10.
Quelques cellules connectées les unes aux autres sont représentées schématiquement sur la figure 4. Un système appro- prié est un système qui comprend 80 unités connectées en série, au point de vue électrique, chaque unité comprenant 12 cellules reliées en parallèle. Ces cellules sont opportunément montées en groupes présentant deux cellules de chaque cote,d'une charpente de soutien.
Sur la figure 4, une série de cellules 101 sont reliées de la manière décrite ci-avant. Elles sont représentées comme si elles étaient toutes reliées en série à l'anode 102 de la première cellule, connectée à une. source positive d'électricité .
103 et à une cathode de la dernière cellule connectée à une gour- ce négative d'électricité 104. Le conduit d'écoulement 105 pro- venant du bas de chaque cellule est raccordé à un autre conduit' d'écoulement 106, qui est relié & son tour & un conduit collecteur,
107 aboutissant à un'réservoir 108. Le conduit 107 présente des collecteurs 109 qui se raccordent au conduit d'écoulement de gaz 110 aboutissant dans l'atmosphère.
Le réservoir collecteur
108 se raccorde au.conduit 111 qui est relié aux conduits 105 raccordés à leur tour aux admissions 12 prévues dans le bas des cellules électrolytiques,
Lors du fonctionnement du système électrolytique pour la production de chlorate de sodium, une solution aqueuse de chlorure de sodium est introduite dans le système. Celui-ci peut contenir toute concentration désirée de chlorure de sodium,
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mais 250 à 300 @ sont souhaitables. De l'acide chlorhydrique dilué est ajoutt pour régler le pH à environ 6,2 - 6,8.
Il est également désirable d'ajoutée à la solution d'alimentation environ 1/2 à 2 qul de fluorure de sodium, L'hydrogène, qui est
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dégagé, contraint l'électrolyte h sortir à partir des sommets des cellules et ! pénétrer dans le réservoir collecteur 108, A partir de ce dénier, l'hydrogène est ramené dans le bas des
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cellules. Cas oeJLu18s sont de préférence mise en action à environ ois ampStt/pouoe carre -{0,8 ampêre/ 6',45 cm2) pour la production de chlorate.
Une caractéristique importante de l'inven- tion consiste en le maintien continu de lé action êlaotrolyt:l.- que, jusqu'h ce Mie la teneur en chlorure de sodium soit 1ntA. rieure a 50 bzz, et de préférence plus petite que loq/1 et soit m8Ma de pr6:f6rence d'environ 3.q/l. il n' a pas lit. possible prg* o6dMtm<Mtt de mettre en action des cellules de chlorate z des concentrations en allaruro da sodium inférieures 60 ex/1, car ceci entraînerait la destruction des anodes. En utilisant des anodes en grabhite recouvertes de bioxyde de plomb, cette dif- ficulté est vite,
Les exemples suivants, dans lesquels les proportions sont en grammes par litre, sont donnés à titre d'exemple, mais ne sont pas limitatives.
EXEMPLE 1
Une cellule cylindrique en cuivre ou en acier inoxyda- ble est utilisée, dans laquelle est immergée une anode ronde d'un diamètre de 3" 3/16 (80,9 mm) composée de graphite présen- tant un revêtement de bioxyde de plomb.
La cellule a un diamètre de 4" (101,6 mm) et une lon- gueur de 11" (279,4 mm) et l'anode est immergée dans la solution
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électrolytique sur une distance de 9" ( 22 i 6 mm ) . La solution électrolytique contient au d6marrage environ 300 g/1 de chlorure de sciium. La solution éleatrolytique est ciroulde depuis le sommet de la cellule jusqu'au bas de celle-ci. Le volume actif de la cellule est approximativement de 8,8litres.
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De l'acide chlorhydrique dilué est ajouté en vue de maintenir un pH d'environ 6,5, La cellule est mise en action' à une température d'environ 55 C et à une densité de courant
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inférieure à 1/2 ampère/pouce carre ampère/6#45 cm2).
La cellule est mise en action à environ 3,7 volte et 65 ampères. APras 7 ;ours, la teneur en chlorure de sodium à été adulte a environ 1 g/1 et la teneur en chlorate de
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sodium a 4td port6o e environ 500 g/1. Si besoin est, le chlorure an sodium reoîduaîre peut tire élimine par cristalm liston du chlorate de sodium et la liqueur mère peut être s'est'*euc EXr 11'flX')tliii* 1 est répéta; saut que la dansitd de courant est. iiiçxni>itôoo tit>r<Ba une période de 4 jour., l'augmentation de la tenl3i<:'1 est d'environ 4,1.
A la fin d'une période de 6 jouri, la solution contient $nv1ron 300 g/1 do chlorate de eodima et a'*c'x:im<. 'temant 275 p/1 de perchlorate de sodium, Î; Xié111PLE 3 1,L at utilise une batterie de cellules dlectrolyti- ,:tues d'acier inoxydables, dans lesquelles sont immer- gées 29 anodes constituées de graphite et plaquées de bioxyde de plomba La cellule a une largeur de 18 1/2" (469,9 mm), une
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longueur do 37" (939,8 mm) et une profondeur de 420 (1*066#8 zm).
Les cathodes sont placées entre les anodes à une distance de 2 1/4 " (57,1 mm) et présentent les dimensions suivantes 1/16" x 18 1/2" x 34" (1,6 mm x 469,9 mm x 863,6 mm), tandis que les anodes ont les dimensions ci-après 1 3/8" x 6 1/4" x 38" (34,92 mm x 158,7 mm x 965,2 mm). Le volume de la cellule est de 80 gallons (302,8 litres) avec 1,200 gallons d'électro- lyte (4.542,4 1.) dans le circuit. La liqueur de la cellule est circulée depuis les sommets des cellules jusqu'à un réservoir de rétention qui alimente le bas des cellules, la circulation
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dtnnt realis6o par l'hydrogène dégage.
En partant avec 300 g/1
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de chlorure de sodium et en opérant à une température de 55 à 60 C. l'électrolyse est poursuivie pendant 10 jours, temps au cours duquel la teneur en chlorate est portée à environ 450 g/1.
Les anodes sont disposées en deux rangées dans la cellule et le circuit est mis en action sous 4,000 à 5.000 ampères environ, A la fin de la période de 10 jours, la teneur en chlorure de sodium est en substance égale à zéro et le chlorate de sodium est cristallisé, la liqueur mre étant circulée pour une autre op6ration discontinue.
Conformément à la pr6sente invention, la teneur en chlorate au cours de l'éléctrolvse peut être augmentée par l'ad- dit ion de chlorure de sodium pendant le déroulement de cette électrolyse. Ainsi, un fonctionnement continu peut être obtenu en ajoutant continuellement du chlorure de sodium au début du circuit et en soutirant le chlorate de sodium à la fin du circuit.
Le chlorate de sodium peut 8tre récupéré par cristal- lisation ou peut encore être davantage oxydé en perchlorate de sodium dans un autre circuit. Si le chlorate de sodium ne doit pas être récupéré tel quel, il est-désirable que la densité du courant soit augmentée au-deld de 1/2 ampère/pouce carré (1/2 ampère/6,45 cm2) , de fanon qu'une certaine quantité de chlorate soit oxydée en perchlorate. Ceci augmente le rendement de l'opé- ration, pour autant qu'il n'y ait pas do chlorure résiduaire.
D'autre part, l'ox ation du chlorate en perchlorate est plus efficacement réalité dans une cellule séparée, sauf pour la formation d'une petrie quantité de perchlorate 5 la fin d'un cycle, au cours duquel le chlorate est formé, EXEMPLE 4¯
Une solution d'alimentation contenant 250g/1 de chlorure de sodium est introduite dans un système comprenant plusieurs cellules. Cette solution contient également 1 à 2g/1 de fluorure de sodium et suffisamment d'acide chlorhydrique pour ajuster le pH à 6,2 - 6,8.
De temns en temps, de l'acide
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chlorhydrique supplémentaire est ajouté pour maintenir l'afflux au circuit à un ph inférieur à 7, de préférence a 6,2 - 6,8 approximativement,
Un système approptié est un système comprenant 80 unités en série, chacune de celles-ci contenant 12 cellules reliées en parallèles et mises en action sous 3.500 à 5.000 ampères. La cathode métallique est cylindrique et entoure, avec un diamètre intérieur de 5" (127 mm), une anode cylindrique re- vêtue de bioxyde de plomb, dont le diamètre est de 4 1/4 " (107,9 mm). L'anode s'étend dans la cellule sur 39 1/2" (1003,3 mm) et l'épaisseur du bioxyde de plomb est d'environ 1/16" (1,58 mm).
L'électrolyte maintient une température non supérieure à 55 C, par le fait qu'il circule à travers un réservoir conte- nant des serpentins de refroidissement. Bien que des tempéra- tures supérieures à 55 C, par exemple jusqu'à 65 C environ, peuvent Etre utilisées, ceci n'est quère désirable, en raison de l'effet adverse sur les matières plastiques et peut être moins efficace, . Il est préférable d'opérer au-dessus de 35 C pour éviter la possibilité de formation de matières explosives.
Après une période de 10 jours, la teneur en chlorure de sodium de l'électrolyte est inférieure à 1g/1, 4'50g/1 de chlorate de sodium et 300 g/1 de perchlccate de sodium sont obtenus, le chlorate pouvant être transira dans un autre circuit'* pour une transformation en perchlorate ae sodium, EXEMPLE 5
Le procédé de l'exemple 4 est répété, sauf que l'êleo- trolyte est soutiré continuellement du système, dès que la teneur en chlorure de sodium atteint 60g/1. Equité, une solution saturée de sel est ajontée pour mainte@ir la teneur en chlorure de sodium à ce niveau.
L'effluent @otenu ci-dessus eit introduit dans un système similaire à celui décrit dans ;'exemple 4, mais est
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mie en action comme une opération discontinue semblable à l'exemple 4,jusqu'à ce que la teneur en sel soit d'environ 1g/1 ou moins, ce qui nécessite approximativement 4 jours, EXEMPLE 6 Lors d'une production d'hypochlorite de sodium, un système semblable à celui précédemment décrit est mis en action dans des conditions alcalines, c'est-à-dire à un pH de 8 à 8,5 et de prférence à une température de 30 à 40 C. L'alimen- tation en chlorure de sodium doit être d'environ 20 à 22 g/1.
Les conditions suivantes peuvent être appliquées,
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<tb> Température <SEP> de <SEP> décharge <SEP> de <SEP> la <SEP> cellule, <SEP> en <SEP> C <SEP> 33 <SEP> à <SEP> 37
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Solution <SEP> d'alimentation, <SEP> en <SEP> g/1 <SEP> de <SEP> NaCl <SEP> 21,35
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Débita <SEP> en <SEP> gallons <SEP> /m <SEP> 1,17
<tb>
<tb>
<tb> (4,431/m)
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb> Durée <SEP> de <SEP> l'essai, <SEP> en <SEP> heures <SEP> 24
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> concentration <SEP> en <SEP> NaOCl <SEP> à <SEP> la <SEP> fin <SEP> de <SEP> l'essai, <SEP> en <SEP> g/1 <SEP> 9,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Densité <SEP> de <SEP> courant, <SEP> en <SEP> ampères <SEP> par <SEP> pouce <SEP> carré
<tb>
<tb> (en <SEP> ampères <SEP> par <SEP> 6,45 <SEP> cm2) <SEP> 0,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Chute <SEP> de <SEP> tension,
<SEP> en <SEP> volts <SEP> 6,5 <SEP> à <SEP> 6,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Efficacité <SEP> du <SEP> courant, <SEP> en <SEP> % <SEP> 52
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Consommation <SEP> électrique, <SEP> en <SEP> KWH/1b <SEP> (en <SEP> KWH/0,454 <SEP> g) <SEP> 4,32
<tb>
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Electrolytic cell suitable for use in the production of sodium chlorate."
The present invention relates to an electolytic cell suitable-in particular for the production of sodium chlorate from sodium chloride.
The invention also relates to a system comprising a series of electrolytic cells and in which the liquid coming from the cells is brought to the outside by an evolution of gas and recycled to the bottom of these cells,
The invention also relates to an improved process for the production of sodium chlorate from sodium chloride by electrolysis and in which the concentration of sodium chloride is reduced to a lower degree than ordinarily possible.
An object of the present invention is to provide an improved cell for the production of salts, such as sodium chlorate, sodium hypochlorite and sodium perchlorate.
Another object of the present invention is to provide a system in which a series of electrolyte cells. ticks are used for the production of salts, such as sodium chlorate and sodium hypochlorite, and in which
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the circulation of the electrolytic fluid is achieved by means of gas evolution in the electrolytic cells, without the use of pumps or other mechanical devices.
Yet another object of the present invention is the production of sodium chlorate from sodium chloride, during which the sodium chloride concentration is reduced to a low level *
The aforementioned objects, as well as other objects of the invention, are achieved, on the one hand, by the use of a cylindrical metal cell having a cylindrical anode, consisting of granules, on which the dioxide of lead was deposited by placed, designed in detail and constructed as described below, and furthermore, on the other hand, by the use of a flow duct coming from the top of each of the cells connected in series,
by means of which the electrolytic liquid in the cell is brought to the outside by a release of s and is returned to the bottom of the cells by means of a collecting reservoir. In connection with the use of the above-mentioned system and cell, it is possible to produce sodium chlorate from sodium chloride and to carry out the reaction when the concentration of sodium chloride is less than 50 g / l and even preferably 10 g / l or less.
The present invention is more particularly represented in the drawings appended hereto.
In these drawings, Figure 1 is an elevational view of the electrolytic cell, the elements of which are separated from each other. Figure 2 is a partial vertical section of the top of the electrolytic cell and shows the elements in place, while Figure 3 is a partial vertical section of the bottom of the electrolytic cell and shows the elements in place. square.
Figure 4 is a schematic representation of part of an electrolytic system incorporating similar electrolytic cells
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to those described above and showing the recycling of the electrolytic fluid from the cells by means of an evolution of gas from the top of the cells to the bottom of the latter
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through a collecting tank,
Referring to Figure 1 of the accompanying drawings, there is shown a metal cell casing 1 which may be made of stainless steel;
, copper or another metal
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suitable, and 'years which is imnerfrëe a graphite electrode 2, on which is plaaué lead dioxide. A plastic bottom 3 is provided which is provided with an annular groove, into which the cylindrical cell 1 fits and by which it is supported. The plastic bottom 3 is also provided with an inlet 12 and a drain plug
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13.
Between the bottom of the cell 1, .. A: the plastic bottom 3, there is interposed a separator 4 which consists of an annular Ci% plastic ring containing vertical fines designed
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to position the anor '' "! 2 a certain distance from cell 1 which is the method" A joint seal 5 coenposed of plastic is interposed 6galm1 \ have between eSparataur 4 and cell 1, the top of the cillulo nrespnte a 816mont in plan- tiquo 6 which contains a tubing of ddoharqa 11 for the electrolytic fluid located in the cell and which is brought by the cell 1 by interposing a ba ue of ocellamont 7 in plastic., The anode ut supmort6o by means of a baaue fondat lUmulaj.re 90 which is supported in turn in an annular groove practical in the commet of the element 6.
0 pr split annular baquo cap (-Dentn uns annular flange designed to clontfal in an annular groove 0 nratinuet in the anode 2. At the top and bottom of the cell, watertight gaskets can be made because the use of any suitable adhesive, such as, for example, oxy polysulphides or silicone-based rubbers,
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If necessary, sealing rings 5 and 9 can be omitted and:
external studs can be added to 'keep the elements tightly tightened to each other,
There is provided a connection to a negative source of electricity for the cathode by a metal member fixed to the cell 1, in particular the element 14. There is also provided a connection to a positive source of electricity for the anode ', 'by a metal member 10.
Some cells connected to each other are shown schematically in Figure 4. A suitable system is one which comprises 80 units connected in series, electrically, each unit comprising 12 cells connected in parallel. These cells are conveniently assembled in groups with two cells on each side, of a support frame.
In Figure 4, a series of cells 101 are connected in the manner described above. They are represented as if they were all connected in series to the anode 102 of the first cell, connected to one. positive source of electricity.
103 and to a cathode of the last cell connected to a negative stream of electricity 104. The flow conduit 105 from the bottom of each cell is connected to another flow conduit 106, which is connected. & in turn & a collector duct,
107 terminating in a reservoir 108. Conduit 107 has manifolds 109 which connect to gas flow conduit 110 terminating in the atmosphere.
The collecting tank
108 is connected to the conduit 111 which is connected to the conduits 105 connected in turn to the inlets 12 provided in the bottom of the electrolytic cells,
During the operation of the electrolytic system for the production of sodium chlorate, an aqueous solution of sodium chloride is introduced into the system. This can contain any desired concentration of sodium chloride,
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but 250 to 300 @ are desirable. Dilute hydrochloric acid is added to adjust the pH to about 6.2 - 6.8.
It is also desirable to add to the feed solution about 1/2 to 2 qul of sodium fluoride, hydrogen, which is
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released, forces the electrolyte h out from the tops of the cells and! enter the collecting tank 108, From this denier, the hydrogen is returned to the bottom of the
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cells. Preferably, cases are activated at about 10 amps / square inch - (0.8 amps / 6 ', 45 cm 2) for chlorate production.
An important feature of the invention is the continued maintenance of the action of alaotrolyt: 1. until the sodium chloride content is 1ntA. greater than 50 bzz, and preferably smaller than loq / 1 and preferably m8Ma: about 3.q / l. he has not read. possible prg * o6dMtm <Mtt to activate chlorate cells z concentrations of sodium allaruro lower than 60 ex / 1, as this would destroy the anodes. By using grabhite anodes coated with lead dioxide, this difficulty is quickly,
The following examples, in which the proportions are in grams per liter, are given by way of example, but are not limiting.
EXAMPLE 1
A cylindrical copper or stainless steel cell is used in which a 3 "3/16 (80.9 mm) diameter round anode made of graphite coated with lead dioxide is immersed.
The cell has a diameter of 4 "(101.6 mm) and a length of 11" (279.4 mm) and the anode is immersed in the solution.
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electrolyte over a distance of 9 "(22 to 6 mm). The electrolyte solution contains at start-up about 300 g / L of sciium chloride. The electrolytic solution is circulated from the top of the cell to the bottom of the cell. The active volume of the cell is approximately 8.8 liters.
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Dilute hydrochloric acid is added in order to maintain a pH of about 6.5. The cell is activated at a temperature of about 55 ° C and current density.
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less than 1/2 ampere / square inch ampere / 6 # 45 cm2).
The cell is activated at approximately 3.7 volts and 65 amps. APras 7; bear, the sodium chloride content in adult summer is about 1 g / l and the chlorate content of
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sodium has brought about 500 g / l. If necessary, the redohydrated sodium chloride can be crystallized out of sodium chlorate and the mother liquor can be repeated; jump as the current dance is. iiiçxni> itôoo tit> r <Ba a period of 4 days., the increase in tenl3i <: '1 is approximately 4.1.
At the end of a 6 day period, the solution contains $ nv1ron 300 g / l of eodima chlorate and a '* c'x: im <. temant 275 w / l sodium perchlorate, Î; Xié111PLE 3 1, L at uses a battery of electrolytic cells: made of stainless steel, in which are immersed 29 anodes made of graphite and plated with lead dioxide The cell has a width of 18 1/2 "( 469.9 mm), a
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length of 37 "(939.8 mm) and depth of 420 (1 * 066 # 8 zm).
The cathodes are placed between the anodes at a distance of 2 1/4 "(57.1 mm) and have the following dimensions 1/16" x 18 1/2 "x 34" (1.6 mm x 469.9 mm x 863.6 mm), while the anodes have the following dimensions 1 3/8 "x 6 1/4" x 38 "(34.92 mm x 158.7 mm x 965.2 mm). of the cell is 80 gallons (302.8 liters) with 1,200 gallons of electrolyte (4,542.4 l.) in the circuit. Cell liquor is circulated from the tops of the cells to a storage tank. retention that feeds the bottom of the cells, the circulation
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dtnnt realized by the hydrogen released.
Starting with 300 g / 1
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of sodium chloride and operating at a temperature of 55 to 60 C. electrolysis is continued for 10 days, during which time the chlorate content is brought to approximately 450 g / l.
The anodes are arranged in two rows in the cell and the circuit is activated at approximately 4,000 to 5,000 amperes. At the end of the 10 day period, the sodium chloride content is substantially zero and the chlorate of sodium is crystallized, the mother liquor being circulated for another batch operation.
In accordance with the present invention, the chlorate content during the electrolysis can be increased by the addition of sodium chloride ion during the course of this electrolysis. Thus, continuous operation can be obtained by continuously adding sodium chloride at the start of the circuit and withdrawing sodium chlorate at the end of the circuit.
The sodium chlorate can be recovered by crystallization or can be further oxidized to sodium perchlorate in another circuit. If the sodium chlorate is not to be recovered as is, it is desirable that the current density be increased beyond 1/2 ampere / square inch (1/2 ampere / 6.45 cm2), dewlap qu 'a certain amount of chlorate is oxidized to perchlorate. This increases the efficiency of the operation, as long as there is no residual chloride.
On the other hand, ox ation of chlorate to perchlorate is more efficiently carried out in a separate cell, except for the formation of a small amount of perchlorate at the end of a cycle, during which chlorate is formed. 4¯
A feed solution containing 250g / 1 of sodium chloride is introduced into a system comprising several cells. This solution also contains 1 to 2g / 1 of sodium fluoride and enough hydrochloric acid to adjust the pH to 6.2 - 6.8.
From time to time, acid
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Additional hydrochloric acid is added to maintain the flow to the circuit at a ph below 7, preferably at 6.2 - 6.8 approximately,
A suitable system is a system comprising 80 units in series, each of these containing 12 cells connected in parallel and operated at 3,500 to 5,000 amps. The metal cathode is cylindrical and surrounds, with an internal diameter of 5 "(127 mm), a cylindrical anode coated with lead dioxide, the diameter of which is 4 1/4" (107.9 mm). The anode extends into the cell for 39 1/2 "(1003.3 mm) and the thickness of the lead dioxide is approximately 1/16" (1.58 mm).
The electrolyte maintains a temperature not higher than 55 ° C, by the fact that it circulates through a reservoir containing cooling coils. Although temperatures above 55 ° C, eg up to about 65 ° C, can be used, this is only desirable, due to the adverse effect on plastics and may be less effective. It is preferable to operate above 35 C to avoid the possibility of formation of explosive materials.
After a period of 10 days, the sodium chloride content of the electrolyte is less than 1g / 1, 4'50g / 1 of sodium chlorate and 300 g / 1 of sodium perchlccate are obtained, the chlorate being able to be transira in another circuit '* for a transformation into sodium perchlorate, EXAMPLE 5
The process of Example 4 is repeated, except that the electrotrolyte is continuously withdrawn from the system, as soon as the sodium chloride content reaches 60 g / l. Equity, a saturated salt solution is added to keep the sodium chloride content at this level.
The effluent @otenu above was introduced into a system similar to that described in Example 4, but is
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works as a batch operation similar to Example 4, until the salt content is about 1g / 1 or less, which requires approximately 4 days, EXAMPLE 6 When producing hypochlorite sodium, a system similar to that described above is put into action under alkaline conditions, that is to say at a pH of 8 to 8.5 and preferably at a temperature of 30 to 40 C. - sodium chloride content should be about 20 to 22 g / 1.
The following conditions may be applied,
EMI9.1
<tb> Temperature <SEP> of <SEP> discharge <SEP> of <SEP> the <SEP> cell, <SEP> in <SEP> C <SEP> 33 <SEP> to <SEP> 37
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Supply <SEP> solution, <SEP> in <SEP> g / 1 <SEP> of <SEP> NaCl <SEP> 21.35
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Flow rate <SEP> in <SEP> gallons <SEP> / m <SEP> 1.17
<tb>
<tb>
<tb> (4.431 / m)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Duration <SEP> of <SEP> test, <SEP> in <SEP> hours <SEP> 24
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> concentration <SEP> in <SEP> NaOCl <SEP> at <SEP> the <SEP> end <SEP> of <SEP> the test, <SEP> in <SEP> g / 1 <SEP> 9, 3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Density <SEP> of <SEP> current, <SEP> in <SEP> amperes <SEP> per <SEP> inch <SEP> square
<tb>
<tb> (in <SEP> amps <SEP> by <SEP> 6.45 <SEP> cm2) <SEP> 0.8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> <SEP> drop in <SEP> voltage,
<SEP> in <SEP> volts <SEP> 6.5 <SEP> to <SEP> 6.9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Efficiency <SEP> of the current <SEP>, <SEP> in <SEP>% <SEP> 52
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Power consumption <SEP>, <SEP> in <SEP> KWH / 1b <SEP> (in <SEP> KWH / 0.454 <SEP> g) <SEP> 4.32
<tb>
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