CS271453B2 - Method of sodium chlorate production and equipment for realization of this method - Google Patents

Description

Vynález ее týká způsobu výroby chlorečnanu sočného a zařízení к provádění tohoto způsobu.

Chloreěnan sodný je hodnotná průmyslová chemikálie, která se vyrábí elektrolyticky z vodných roztoků chloridu sodného*

Způsob výroby chlorečnanu sodného, stejně jako zařízení к provádění tohoto způsobu, jsou známé a směřují například ke zvýšení jakosti výrobku a snížení výrobních nákladů.

Článek otištěný v Chemische Industrie (Dusseldorf) 1970, 22, č. 5, str. 339, ss zabývá výlučně tak zvaným Krebsovým procesem· Při Krebsově procesu je každý článek spojen 8 vlastním reaktorem, acidifikátorem a výměníkem tepla/zářízením vytvářejícím páru· Z J. Elektrochem. 8oc. (1969), 116, č. 2, 68c - 69c, je znám obecný přehled elektrochemických procesů pro výrobu chlorečnanu sodného, při kterém se vychází 2 chloridu sodného· European Chem. News 17, č. 416, 13 (1970) se opět výlučně zabývají Krebsovým procesem a pozornost ae v tomto článku zaměřuje na diskusi vztahující se к provádění tohoto prooesu·

Zvláště dobrých výsledků se dosud dosahovalo při elektrolytické výrobě chlorečnanů alkalických kovů prováděné postupem, který popsal J. Pleck v kanadském patentu č. 850 080· Při tomto postupu se v elektrolýzám elektrolyticky rozkládá vodný roztok chloridu alkalického kovu a výsledný roztok se z článku cirkuluje první zónou, ve které se produkty elektrolýzy chemicky slučují, v přítomnosti vody a kyseliny chlorné, na chloreěnan a druhou zónou, ve které se chlornan a kyselina chlorná chemicky převedou na chloreěnan· Týž autor popsal elektrolyzér vhodný pro výrobu chlorečnanů v US patentu č· 3 785 951·

Autoři tohoto vynálezu zjistili, že významného přínosu při výrobě chlorečnanu sodného lze dosáhnout, pokud se elektrolýza provádí v paralelně spojených zónách, do kterých se dávkuje chlorid sodný z jediného zdroje a ze kterých se chlornan sodný odvádí jako jediný proud produktů· Přitom každá taková paralelně připojená zóna musí obsahovat množinu elektrolytických bezmembránových prostorů připojených к jedinému distribučně sběrnému prostoru, do kterého se dávkuje roztok chloridu sodného a odkud se odvádí rožtok ohlorečnanu sodného· Bále pak roztok chloridu sodného pro elektrolýzu se má zároveň tvořit přidáním čerstvého roztoku chloridu sodného к části jediného proudu chlorečnanu sodného upravením hodnoty pH na potřebnou výši pro elektrolýzu a vedením takto získaného roztoku do výměníku tepla·

Na rozdíl od Krebsova procesu popsaného na svrchu uvedených publikacích, se při způsobu podle tohoto vynálezu používá paralelně zapojených článků pro každý reaktor a množiny epojenýoh reaktorů s běžným způsobem dávkování a výměny tepla· Navržené řoftoní je také nové proti údajům zmíněným v J. Elektrochem· 8oc·, uvedeným v publikaci specifikované výše, protože podle publikovaných údajů se neuvažuje s paralelním zapojením, jako u způsobu podle tohoto vynálezu· Rovněž tak v European Chem· News citovaných svrchu, nejsou popsána řešení, která by měla shodné znaky s řešením tvořícím novost tohoto vynálezu.

Dosahované výtěžky u dosud popsaných řešení, zvláště β ohledem na spotřebu elektrické energie a ekonomiku výroby, jsou uspokojivé jen částečně a vyžadují dalšího zlepšení· Dosavadní nevýhody je možné významné omezit způsobem a zařízením podle tohoto vynálezu·

Způsob výroby chlorečnanu sodného podle vynálezu spočívá v tom, že se elektrolýza provádí v paralelné zapojených zónách, do kterých se z jediného zdroje dávkuje chlorid sodný a získaný chloreěnan sodný se odvádí za vzniku jediného proudu

CS 271453 В 2 chlorečnanu sodného, přičemž je každá z uvedených zón tvořena množinou elektrolytických bezroembrdnovýoh prostorů paralelně připojonýoh vždy к jedinému distribuční sběrnému prostoru, do kterého ee dávkuje roztok chloridu sodného a odkud ee odvádí roztok chlorečnanu sodného, přičemž dávkovaný roztok chloridu sodného vzniká zaváděním čerstvého roztoku chloridu sodného к části jediného proudu chlorečnanu sodného, upravením pH vzniklého smíšeného roztoku na hodnotu potřebnou pro elektrolýzu a vedením smířeného roztoku s upraveným pH do výměníku tepla, к jeho zahřátí na teplotu elektrolýzy.

Přitom je výhodné, když se sleduje teplota roztoku chlorečnanu sodného opouštějícího každou zónu a v závislosti na této teplotě se individuálně upravuje rychlost přivádění chloridu sodného do každé zóny к udržení požadované teploty elektrolýzy přiváděného roztoku chloridu sodného, s výhodou к udržení teploty 60 až 90

Při způsobu podle vynálezu je rovněž výhodné, pokud každý z elektrolytických prostorů zahrnuje množinu paralelních vertikálních kanálů pro průtok elektrolytu, které směřují kolmo ke směru elektriokého proudu v elektrickém prostoru, přičemž směr průtoku elektrolytu v uvedených kanálech vede od nižlího přítoku do elektrolytického prostoru к výře umístěnému výtoku z tohoto prostoru·

Jako účelné se ukazuje, když elektrolytické zóny jsou elektricky spojené v množinu, avřak jinak jsou fyzikálně navzájem oddělené·

Výře uvedené nedostatky nemá rovněž, zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že zahrnuje množinu elektrolytických jednotek, přičemž každá jednotka je tvořena množinou individuálních elektrolytických Článků, které jsou vzájemně elektricky sériově spojené ohebnými elektrickými spojkami, a které jsou připojené к reakčnímu zásobníku pro elektrolýzováný roztok chloridu sodného, přičemž každý článek je tvořen množinou vzájemně proložených anodových desek a katodových desek a průtokovými kanály, vedoucími od nižšího přívodního rozváděcího potrubí к hornímu odvodnímu sběrnému potrubí, přičemž potrubí к reakčním zásobníkům je paralelně připojeno přívodní a odvodní potrubí napojené na společné vedení, které je zase připojeno ke směšovací nádrži, která je spojena se vstupním potrubím pro přívod roztoku chloridu sodného a s dávkovacím potrubím pro přívod kyseliny chlorovodíkové, přičemž směšovací nádrž je také připojena.jednak přes solankové potrubí a výměník tepla к přívodnímu potrubí a jednak к finálnímu vedením pro odvod produkovaného chlorečnanu sodného.

Výhodné zařízení podle vynálezu se vyznačuje tím, že v každém odvodním potrubí je uspořádáno teplotní čidlo a na každém přívodním potrubí je uspořádán průtokový řídící ventil pro řízení toku kapaliny do reakčního zásobníku v závislosti na zjištěné toplotě kapaliny v odvodním potrubí·

U zařízení podle vynálezu je účelné, když směšovací nádrž je opatřena vnitřní přepážkou vedoucí ode dna uvedené nádrže a rozdělující vnitřek uvedené nádrže na dvě zóny, přičemž vstupní potrubí pro chlorid sodný, dávkovač^ potrubí pro kyselinu chlorovodíkovou a solankové potrubí jsou připojeny к jedné části uvedené nádrže a společné vedení a finální vedoní jsou připojeny к druhé části uvedené nádrže* výhodou zařízení zahrnuje množinu individuálních elektrolytických článků, které jsou vzájemně elektricky sóriově spojeny ohebnými eloktriokými spojkami, avšak jinak jsou fyzikálně navzájem spojené a které jsou přes kapalinu připojené к reakčnímu zásobníku pro elektrolýzovaný roztok chloridu sodného, přičemž každý článek je tvořen množinou vzájemně proložených anodových desek a katodových desek umístěných uvnitř prostoru za vzniku průtokových kanálů, které vedou od nižšího přívodního rozváděcího potrubí к hornímu odvodnímu sběrnému potrubí přičemž к reakčnímu zásobníku je připojeno přívodní potrubí pro dávkování roztoku chloridu sodného a odvodní potrubí je napojené к reakčníши zásobníku pro odvod roztoku chlorečnanu sodného·

Zařízení 8 výhodou je uspořádáno tak, že potrubí spojující reakční zásobník a každý článek je opatřeno množinou potrubních prvků, které jsou navzájem elektricky izolované·

Zařízení podle vynálezu se účelné vyznačuje tím, že Článek tvoří katodová koncová deska vyrobená z měkké oceli a titanová anodová koncová deska umístěná paralelně ke katodové koncové desce, množina paralelních elektrodových katodových desek z tenké měkké oceli přivařená к příslušným vertikálním zářezům vytvořeným v katodové koncové desce směrem к anodové koncové desce, množina paralelních tenkých elektrodových anodových desek vyrobených z titanu s elektricky vodivým povrchem je přivařena do příslušných paralelních vertikálních drážek v anodové koncové desce a od anodové koncové desky směrem ke katodové koncové desce jsou proloženy katodové desky, které tvoří množinu průtokových kanálů mezi nimi, přívodní rozváděči potrubí z měkké oceli je přivařeno ke katodové koncové desce а к rámu, který je přivařen ka katodové koncové desce a rám je připojen к anodové koncové desce přes ucpávku, izolační šroub, návlačky a podložky, ale je od anodové koncové desky izolován, a odvodní sběrné potrubí z měkké oceli je přivařeno к rámu a ke katodové koncové desce·

Také je výhodné, pokud katodová koncová deska a anodová koncová deska mají vnější katodovou desku a vnější anodovou desku z mědi nebo hliníku spojenou explozí s povrchem na straně proti vertikálním zářezům a vertikálním drážkám·

U zařízení podle vynálezu s výhodou katodová deska a anodová deska mají vždy tlouštku asi 0,16 až asi 0,32 cm a průtokové kanály mají šířku asi 0,16 až asi 0,32 cm·

Zařízení podle vynálezu se s výhodou vyznačuje tím, že sousední katodové desky a anodové desky mají vzdálenost vytvořenou distančními prvky, které mají elektricky izolační vlastnosti a jsou mezi ně namontovány· je rovněž tak výhodné, pokud v zařízení podle vynálezu distanční prvky vždy tvoří prodloužený válcový díl o délce poněkud větší než je tlouštka katodové desky nebo anodové desky a průchod prodlouženou drážkou je tvořen uvnitř prodloužení od jedné hrany desky a hlavové části formované z nedílného celku na každém konci válcového dílu a má plochý vnitřní povrch pro připojení к vnějšímu sousednímu povrchu katodové desky a anodové desky a ploohý vnější povrch paralelní к plochému vnitřnímu povrchu, hlavové části mají vždy maximální příčný rozměr větší než je příčný rozměr válcového dílu a šířky prodloužené drážky a maximální osová tlouštka odpovídá vzdálenosti požadované mezi katodovou deskou a anodovou deskou a prodloužená drážka je opatřena pojistkou zabraňující vysunutí distančního prvku z prodloužené drážky·

Zařízení podle vynálezu se s výhodou vyznačuje tím, že elektrodové desky v elektrodovém článku mají vzájemnou vzdálenost vytvořenou elektricky izolovaným prostorovým prvkem, který tvoří válcový díl a hlavová část integračně formovaná na každém jeho konci, válcový díl má délku nepatrně větší než je tlouštka katodové desky nebo anodové desky pro průchod prodlouženou drážkou dovnitř vedoucí od jedné hrany katodové desky nebo anodové desky a má popřípadě pojistku zabraňující posunutí distančního prvku, když je namontován v prodloužené drážce, každá hlavová část má plochý vnitřní povrch pro zapojení přiléhajícího sousedního vnějšího povrchu katodové desky nebo anodové desky a plochý vnější povrch je к tomu paralelní, přičemž každá hlavová část má maximální příčný rozměr větší než maximální příčný rozměr válcového dílu a šířka prodloužené drážky a maximální osová'tlouštka odpovídá vzdálenosti požadované mezi katodovou deskou a anodovou deskou·

Zařízení podle vynálezu je 8 výhodou uspořádáno tak, že válcový díl je válcového tvaru a má průměr slabá menší než je Šířka válcového dílu a každá hlavová část je kruhová se středem zakřivení umístěným v ose válcového dílu a 8' výhodou má ěikmý okraj okolo plochého vnějšího povrchu.

Rovněž tak je výhodné když vzájemně ovlivňující se prostředky jsou tvořeny šikmým okrajem zakřiveným dovnitř prodloužené drážky a jsou mezi prodlouženou a přiléhající kratší souběžnou pojistkou. .

Vynález je dále detailněji popsán s odkazy na připojené výkresy, kde: obr. 1 zobrazuje schematické blokové schéma zařízení pro výrobu chlorečnanu sodného; obr. 2 představuje rozložený perspektivní pohled na ělánek pro výrobu chlorečnanu, sestrojený podle jednoho z provedení vynálezu} obr· 3 představuje uzavřený perspektivní pohled na distanční prvek elektrodové desky, použitý v článku pro výrobu chlorečnanu z obr. 2 a namontovaný na elektrodové desky;

obr· 4 představuje řez článkem pro výrobu chlorečnanu podle roviny 4-4 z obr. 2;

□br. 5 představuje příčný řez článkem podle roviny 5-5 z obr. 4i obr. 6 představuje příčný řez článkem podle roviny 6-6 z obr· 5 a obr, 7 představuje pohled na potrubní spojení článku s reakčním zásobníkem.

Na obr. 1 je zobrazeno zařízení 10 pro výrobu chlorečnanu sodného podle vynálezu tvořeného množinou článkových jednotek. Zařízení 10 pro výrobu chlorečnanu sestává z řady jednotek 12 produkujících chlorečnan sodný, přičemž tyto jednotky 12 jsou navzájem paralelně spojeny. Na obrázku jsou zobrazeny dvě jednotky 12 produkující chlorečnan. V závislosti na požadované výrobní kapacitě je běžné používat každou jed-. notku 12 pro výrobu chlorečnanu sodného o velikosti například okolo 1200 tun chlorečnanu sodného za rok.

Každá jednotka 12 pro výrobu chlorečnanu zahrnuje reakční zásobník 14 obsahující hlavní část kapaliny, ve které probíhají reakce vedoucí ke vzniku chlorečnanu z produktů elektrolýzy. К reakčnímu zásobníku 14 je připojena množina článků 16 к provádění elektrolýzy, kde články neobsahují mezistěny a jsou zapojeny paralelně, vztaženo ke směru toku kapaliny, což umožňuje, aby kapalina pro elektrolýzu se pohybovala z reakčniho zásobníku 14 do každého článku 15 a elektrolyzovaná kapalina se z každého článku 16 recyklovala do reakčniho zásobníku 14»

Každý reakční zásobník 14 má přívodní potrubí 18 pro dávkování roztoku solanky určené к elektrolýze a odvodní potrubí 20 pro odvod roztoku chlorečnanu sodného ze zásobníku. Pro odvod plynných produktů elektrolýzy z reakčniho zásobníku 14 je určeno odvzdušňovací potrubí 22»

Rychlost toku roztoku solanky do každého reakčniho zásobníku 14 se může individuálně řídit ručně ventilem 23 podle požadované teploty kapaliny v reakčním zásobníku 14. Odvodní potrubí 20 roztoku chlorečnanu sodného může být rovněž opatřeno čidlem £5, které může sledovat teplotu roztoku a podle ni automaticky regulovat rychlost toku do reakčniho zásobníku 14.

Odvodní potrubí 20 pro roztok chlorečnanu sodného z jednotlivých jednotek 12 se spojuje a sloučené proudy roztoku chlorečnanu sodného ee odvádí společným vedením 21, které vede do směšovací nádrže 24, která je jediná pro celé zařízení. Roztok chlorečnanu sodného se odvádí ze směšovací nádrže 24 finálním vedením 26, jako produkt získaný v zařízení 10. Roztok chloridu sodného se dávkuje άο směšovací nádrže 24 vstupním potrubím 28 a kyselina chlorovodíková, potřebná pro okyselení roztoku na požadované pH pro elektrolýzu, například na asi 6,8, se dávkuje do směšovací nádrže 24 dávkovacím potrubím 30· Je-li žádoucí přidat jako katalyzátor elektrolýzy určité množství dvojchromanu, může být tento katalyzátor předem přidán к roztoku chloridu sodného, který se dávkuje vstupním potrubím 28.

Směšovací nádrž 24 může být opatřena odtahem 31 к odstraňování určitého zbytku rozpuštěných plynů, které se dostaly do směšovací nádrže 24 s roztokem chlorečnanu sodného, přiváděným společným vedením 21.

Směšovací nádrž 24 je uvnitř rozdělena do dvou komor přepážkou 32, která vede směrem vzhůru pod hladinu kapaliny· Roztok chlorečnanu sodného ze společného vedení 21 se dávkuje do jedné komory pod úroveň hladiny a produkt se odvádí finálním vedením 26. Současně se vstupním potrubím 28 a dávkovacím potrubím 30 dávkuje roztok chloridu sodného a kyseliny chlorovodíkové do.druhé komory pod úroveň hladiny. Tímto způsobem ee eliminuje znečištění finálního chlorečnanu, odváděného finálním vedením 26 přidávanými výchozími materiály, i když je současně umožněno smíchání uvedených přidávaných materiálů s roztokem ohlorečnanu přetékáním přepážky 32.

Roztok chlorečnanu sodného obohacený přídavkem chloridu sodného a okyselený kyselinou chlorovodíkovou (osnačován dále jako rostok solanky nebo solanka) se odvádí z druhé komory směšovací nádrže 24 solankovým potrubím 34 a vede výměníkem tepla 36. Roztok solanky es potom dávkuje do paralelně zapojených jednotek 12 příslušnými přívodními potrubími 18.

Výměník tepla 36 ee chladí kapalinou recirkulujfcí v solankovém potrubí 34 na požadovanou teplotu, například asi na 40 °C, přičemž teplo uvolňované v článku 16 se odvádí e produktem odváděným odvodním potrubím 20. Jak již bylo uvedeno výše, teplota kapaliny vstupující do jednotky 12 se může upravit na požadovanou hodnotu, například v rozmezí asi od 60 do 90 °C, pomocí ventilu 23 uspořádaného na přítoku solanky do jednotky 12.

Články 16 jsou navzájem elektricky spojeny ohebnými elektrickými spojkami 38, které umožňují relativní pohyb článků 16·

Každý článek 16 je opatřen vypouštěeím potrubím 20 opatřeným vypouštěcím ventilem 41 a dále odstavným ventilem 42, které umožňují individuálně odstavit jeden až všechny články přerušením toku kapaliny a vypuštěním článků 16 za účelem provedení opravy.

Zařízení 10 pro výrobu chlorečnanu sodného využívá Jediného zařízení к přípravě solanky a jejímu okyselení a jediného výměníku tepla pro všechny jednotky 12 produkující chlorečnan sodný, které praoují vzájemně paralelně zapojené. Počet těchto jednotek 12 závisí na jejich individuální kapacitě a na celkové výrobní kapacitě zařízení 10. Směšovací nádrž 24 a výměník tepla 36 mají takové parametry, že jsou vhodné pro oelkovou kapacitu zařízení 10.

Uspořádání článkových jednotek 12 tak, jak jsou ilustrovány na obrázku 1, má značně výhody. Každá jednotlivá jednotka 12 produkuje proud produktu o požadované koncentraci chlorečnanu, a je výsledkem provozu většího počtu článku 16. Produkovaný proud v každém odvodním vedení 20 je takové jakosti, že není třeba provádět dodatkovou elektrolýzu. Každá jednotka 12 je uzavřená a tudíž se mohou jednotlivé výrobní problémy oddělit a poruchy odstranit bez přerušení výroby v jiných jednotkách 12.

Tím, že se zařízení 10 pro výrobu chlorečnanu sodného opatří jedinou přípravnou solanky a jejího okyselení a jediným výměníkem tepla, sníží se na minimum kapitálové náklady spojené s jejich pořízením a jednotné výrobní podmínky v zařízení 10 se docílí jednoduchým způsobem.

б

Při spojení většího počtu článků 16 do paralelního zapojení 8 jediným reakčním zásobníkem 14 v každé jednoto© 12 se účinek změn výrobního charakteru v článcích na jakost produktu sníží na minimum· Naběhnou také menší pořizovací náklady, než v případě, kdy každý článek 16 má vlastní reakční zásobník 14·

Ohebné elektrické spojky.38 instalované mezi jednotlivé články 16 umožňují požadované změny vzájemné relativní polohy článků 16 a umožňují vyhnout se určitým potížím, ke kterým dochází při použití článků pevně umíatěnýoh na nosné desoe.

Další údaj se týká obrázků 2 až 6, které ilustrují detaily konstrukce článků 16 pro výrobu chlorečnanu· Tyto články představují výhodnou konstrukci článku 16 z obrázku 1· Článek 16 pro výrobu chlorečnanu má obvykle tvar uzavřeného boxu, který je znázorněn ve formě rozloženého pohledu na obrázku 2 se spodním kapalinovým přívodním rozváděcím potrubím 50 a horním kapalinovým odvodním sběrným potrubím 52· Přívodní rozváděči potrubí 50 a odvodní sběrné potrubí 52 jsou připevněny navařením s přímou pravoúhlou katodou koncovou deskou 54· Přívodní rozváděoí potrubí 50 a odvodní sběrné potrubí 52 a katodová koncová deska jsou vytvořeny z měkké oceli· Katodové koncové desky 54 vede kolmo к ní a obvykle svisle řada tenkých ocelových katodových desek 56.

Přívodní rozváděči potrubí 50 a odvodní sběrné potrubí 50 uzavírají horní a spodní dno článku 16, zatímco katodová koncová deska 54 a dvě vnější katodové desky 56 uzavírají tři boční stěny článku 16· Čtvrtá struna článku 16 je tvořena anodovou koncovou deskou 66.

Použití přívodního rozváděciho potrubí 50 a odvodního sběrného potrubí 52 a měkké oceli umožňuje snadno spojit tyto části se zbytkem článku 16 svařením namísto použití nýtů nebo jiných spojovacích prostředků. Jinak by bylo nutné·použít jako konstrukčního materiálu polymerniho materiálu, který je odolný proti'korozi.

Podobně použití elektrod jakožto vnějších stěn článku 16 zjednodušuje jeho konstrukci, protože není zapotřebí použiti nýtů a těsnicích ucpávek.

Katodová koncová deska 54 zahrnuje ocelovou vnitřní katodovou desku 58, která je připevněna explozí měděné nebo hliníkové vnější katodové desce 60» Tato struktura tvořená dvěma částmi usnadňuje účinné elektrické napojení к článku 16 a snižuje na minimum ztrátu napětí na vnitřních konektorech článků 16·

V ocelové vnitřní katodové desoe 58 jeou vytvořeny vertikální zářezy 62, ve kterých jsou zasazeny a převařeny konce katodových desek 56·

Dvě nejkrajnější katodové desky 56 tvořící bočnice článku 16, jsou přivařeny к vnějšímu rámu 64, ke kterému je také přivařeno přívodní rozváděči potrubí 5Q a odvodní sběrné potrubí 52· Vnější ochranné desky 65 jsou přivařeny к rámu 64 z vnější strany proti nejkrajnějším katodovým deskám 56.

Rovná pravoúhlá anodová koncová (Jeska 66 je uspořádána paralelně ke katodové koncové desce 54 a tvoří čtvrtou stěnu článku 16· Anodová koncová deska 66 nese vertikálně seřazené tenké anodové desky 68, které jeou uspořádány mozi katodovými deskami 56. Anodovou koncovou desku 66 tvoří vnitřní titanové folie 70 připevněné explosí к měděné nebo hliníkové vnější anodové desce 72; tímto uspořádáním se docílí účinného elektrického spojení a snížení ztrát napětí na minimum na spojích uvnitř článků. Ve vnitřní titanové folii 70 jsou vytvořeny vertikální drážky 74, ve kterých jsou zasazeny a přivařeny anodové desky 68. Tenké anodové desky 68 Jsou s výhodou konstruovány z titanu 8 elektricky vodivým povrchem; povrch Je například potažen kovem ze skupiny platiny nebo slitinou kovu ze skupiny platiny a nebo jiným elektricky vodivým povlakem, jako kysličníkem kovu ze skupiny platinových kovů.

CS 271453 В2

Tenké anodové desky 68 jsou proloženy tenkými katodovými deskami 56 ve smontovaném článku 16 a vyměšují paralelní vertikální průtokové kanály 75» co umožňuje průchod elektrolytu článkem 16 směrem nahoru mezi elektrodovými deskami od přívodního rozváděcího potrubí 50 к odvodnímu sběrnému potrubí $2» Distanční prvky 76 umožňují udržet katodové desky 56 a anodové desky 68 v požadované vzájemné vzdálenosti.

Jak je zřejmé z obrázků 2 až 6, zabírají elektrody celý prostor mezi bočními stěnami článku 16 a rozdělují prostor do vertikálních průtokových kanálů 75 tak, že článek 16 má velmi vysokou elektrolytickou kapacitu.

Použití vertikálních zářezů 62 ve vnitřní katodové desce 58 a vertikálních drážek ve vnitřní titanové folii 70, ve kterých jsou upevněny katodové desky 56 a anodové desky 68, jakož i použití distančních prvků 76 umožní maximálně využít celý prostor článku 16, protože katodové desky 56 a anodové desky 68 mohou být velmi tenké, například mohou mít tlouštku asi 0,16 až 0,32 cm.

Toto uspořádání se zřetelně odlišuje od dřívějších systémů, kde anodové desky byly nýtované ke koncové desce a kde byl tudíž omezen počet anodových desek, které mohly být nýtováním namontovány a kde tlouštka katodových desek byla obvykle asi 1,27 cm, aby se udržela požadovaná mezera mezi elektrodami, běžně přibližně 0,16 až asi 0,32 cm.

Další výhoda konstrukce 8 přivařovanými anodovými deskami spočívá v tom, že se vyloučí vyšší ztráta napětí mezi nýtovanými deskami a anodovou koncovou deskou 66.

Tenké katodové desky 56, které se mohou v článku 16 používat také umožňují konstruovat mnohem menší a lehčí Články 16 při zachování stejné kapacity článku 16. Ohebný charakter katod umožňuje rychlou montáž svazku anodových desek 68 se svazkem katodových desek 56 >. na rozdíl od poměrně neohebného katodového svazku, kdé se používají tlustá katodové desky v nýtované anodové konstrukci.

Jak je zřejmé z detailního vyobrazení na obrázku 3 umožňují distanční prvky 76 udržovat katodové desky 56 a anodové desky 68 v požadované vzájemné polozo. Distanční člen 76 je především tvořen cívkou 78, která je formována monolitně z v podstatě, pevného nevodivého materiálu odolného proti korozi, jako polytetrafluorethylenu. Cívka 78 má krátký válcový díl 80 dimenzovaný, aby právě přesahoval tlouštku katodové desky 56 nebo anodové desky 68» a dvě hlavové části 82 s větším průměrem než jaký má válcový díl 80. Hlavové části 82 jsou umístěny na opačných koncích válcového dílu 80.

Obě hlavové části 82 mají plochý vnitřní povrch 81 a plochý vnější povrch 83, který je paralelně s plochým vnitřním povrchem 81, šikmý okraj 85 a válcovou část 87, vytvořenou mezi plochým vnitřním povrchem 81 a šikmým okrajem 85.

Ploché vnitřní povrchy 81 jsou určeny к dosednutí na vnější povrchy katodové desky 56 nebo anodové desky 68, .zatímco ploché vnější povrchy 83 jsou určeny к dosednutí na povrchy sousedních anodových desek 68 nebo katodových desek 56 za účelem udržení požadované vzájemné vzdálenosti.

Kulaté hlavové části 82 jeou umístěny v ose krátkého válcového dílu 80_t co umožňuje dosáhnout symetrické struktury.

Zatímco válcový díl 60 má в výhodou válcový tvar a tento tvar je vhodný vzhledem ke snadné výrobě a použití, může mít válcový díl 80 například i Čtvercový, šestihranný nebo jiný průřez.

Podobně hlavová část 82 může výhodně mít válcový průřez, který je zobrazen na ribnUku 1, ais mů№ iu<b l jiný průřes e ptHmXnkmi, že john nejvlUM příčný rnwnftr převyšuje největší příčný rozměr válcového dílu 80. Například hlavová část 82 může mí: čtvercový, oválný, šestihranný nebo pravoúhlý tvar průřezu.

Distanční prvky 76 se mohou tvarovat z v podstatě nevodivého materiálu odolného proti korozi libovolným běžným způsobem, jako mechanickým obráběním, odléváním nebo podobně.

Distanční prvky 76 se montují do hrany katodové desky 56 nebo anodové desky 68. které jsou upevněny v katodové koncové desce 54 nebo anodové koncové desce 66 v počtu zajištujícím požadovanou vzdálenost desek, s podmínkou že prodloužená drážka 84 je protažena směrem od hrany elektrodové desky, β výhodou kolmo к ní, přičemž její vertikální rozměr je v troohu větší než průměr válcového dílu 80. Distanční prvek 76 přitom sedí v prodloužené drážce 84, ploché vnitřní povrchy 81 hlavových části 82 doaodují nu vnější povrchy elektrodové došky. Aby 00 zabránilo pohybu distančního prvku 76, je prodloužená drážka 84 opatřena pojistkou 86, vzniklou mezi ní a krátkou drážkou 88, vedenou zpravidla paralelně к drážce 84.

Každá katodová deska 56 nebo anodová deska 68 je opatřena větším počtem takovýchto distančních prvků 76 a jejich počet závisí na rozměrech elektrodových desek. Obvykle Je deska opatřena alespoň třemi distančními prvky 76, jedním blízko horního konce elektrodové desky, druhým poblíž spodního konce a dalším přibližně uprostřed.

Distanční prvky se již dříve používaly v elektrolytických článcích, ale obvykle obsahovaly dvě části, které byly navzájem slisované nebo jinak spojené přes otvory vytvořené v desce článku. Tyto dvoudílné distanční prvky se obvykle ukázaly jako nevyhovující v tom ohledu_b že měly snahu se během montáže Článku oddělit a tak so stávaly nevhodné.

Použití monolitního tvarovaného distančního prvku 76 nemá uvedené nedostatky a umožňuje spolehlivý dlouhotrvající neměnný prostor mezi elektrodami.

Izolační a těsnicí ucpávka 90 zajišťuje kolem obvodu anodové koncové desky 66 jají elektrickou isolaci od přiléhajícího katodového rámu 64. Anodová koncová deska 66 se montuje к rámu 64 pomocí vhodných izolačních šroubů 92, které procházejí otvory 94.

Při spojení izolačními šrouby 92 se používá hladkých návlaček 93 a podložek 95 o dostatečné síle, aby odolaly tlaku nezbytném к zajištění těsnosti okolo ucpávky 90, která musí být nepropustná pro tekutiny. Vhodným materiálem pro podložky 95 je melamin, pro hladké návláčky 93 polypropylen.

К vnějšímu povrchu katodové koncové desky 54 jsou přivařeny elektricky vodivé katodové konektorové desky 96, přičemž podobné elektricky vodivé anodové konektorové desky 98 jsou přivařeny к vnějšímu povrchu anodové koncové desky 66. Katodové konektorové desky 96 a anodové konektorové desky 98 jsou připojeny к vhodnému vedení elektrické energie, což není zakresleno.

Článek 16 je opatřen také horizontálně: vybíhající upevňovací deskou 100, pomocí které je možné upevnit článek 16 v přímé poloze na vhodný nosný rám.

Na obrázku 7 je znázorněno potrubní spojení článku 16 к reakčnímu zásobníku 14. Potrubní prvky 102 jsou zhotovené z elektricky vodivého materiálu odolného proti korozi, Jako Je například titan; jsou ve formě krátkých sekcí, které jsou navzájem elektricky izolované pomocí vhodných izolačních celků 104, aby se snížily na minimum ztráty proudu potrubím a jeho koroze, která Je výsledkem rozdílu potenciálu mezi potrubím a kapalinou, která jím protéká.

Průměr potrubek prvků 102 je obvykle mnohem menší než u potrubí používaného u .jiných článkových systémů se vzhůru se pohybujícím proudem, což je výsledkem nižší rychlosti toku kapaliny přes povrch elektrod. Typické hodnoty průměru jsou okolo 10 cm pro 35 000. A v článku na rozdíl od dřívějších řešení, kde se obvykle používá průměru 20 až 25 cm; a rychlost toku je okolo 10 cm/s, na rozdíl od dřívější hodnoty okolo 40 cm/o.

Bylo zjištěno, že tato porovnatelně nízká rychlost toku kapaliny má zanedbatelný účinek na vývoj kyslíku· Uvolnění plynu závisí na podmínkách toku spíSe než na zadržovaném objemu. Mnohem menší průměr potrubí způsobuje dsporu kapitálovýoh nákladů a pokles ztrát proudu·

Claims (17)

1. Způsob výroby chlorečnanu sodného elektrolýzou roztoku chloridu sodného, vyznačující se tím, že se elektrolýza provádí v paralelně zapojených zónách, do kterých se z jediného zdroje dávkuje chlorid sodný a získaný chlorečnan sodný se odvádí za vzniku jediného proudu chlorečnanu sodného, přičemž je každá z uvedených žon tvořena množinou elektrolytických bezmembránových prostorů parcelně připojených vždy к jedinému distribučně sběrnému prostoru, do kterého se dávkuje roztok chloridu sodného a odkud se odvádí roztok chlorečnanu sodného, přičemž dávkovaný roztok chloridu sodného vzniká zaváděním čerstvého roztoku chloridu sodného к části jediného proudu chlorečnanu sodného upravením pH vzniklého smíšeného roztoku na hodnotu potřebnou pro elektrolýzu a vedením smíšeného roztoku s upraveným pH do výměníku tepla, к jeho zahřátí na teplotu, elektrolýzy.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačující se tím, že se sleduje teplota roztoku chlorečnanu sodného opouštějícího každou zónu a v závislosti na této teplotě ee individuálně upravuje rychlost přivádění chloridu sodného do každé zóny к udržení požadované teploty elektrolýzy přiváděného roztoku chloridu sodného, в výhodou udržení teploty 60 až 90 °C.

3. Způsob podle bodu 1 nebo 2, vyznačující se tím, že každý z elektrolytických prostorů zahrnuje množinu paralelních vertikálních kanálů pro průtok elektrolytu, které směřují kolmo ke směru elektrického proudu v elektrickém prostoru, přičemž směr průtoku elektrolytu v uvedených kanálech vede od nižšího přítoku do elektrolytického prostoru к výše umístěnému výtoku z tohoto prostoru.

4. Zařízení к provádění způsobu podle bodu 1, vyznačující se tím,že zahrnuje množinu elektrolytických jednotek (12), přičemž každá jednotka (12) je tvořena množinou individuálních elektrolytických článků (16), které jsou vzájemně elektricky sériově spojené ohebnými elektrickými spojkami (38) a které jsou připojené к reakčnímu zásobníku (14) pro elektrolyzovaný roztok chloridu sodného, přičemž každý článek (16) je tvořen množinou vzájemně proložených anodových desek (68) a katodových desek (56) a průtokovými kanály (75), vedouoími od nižšího přívodního rozváděcího potrubí (50) к hornímu odvodnímu sběrnému potrubí (52), přičemž к reakčním zásobníkům (14) je paralelně připojeno přívodní potrubí (1Θ) a odvodní potrubí (20) napojené na společné vedení (21), které je zase připojeno ke směšovací nádrži (24), která je spojena se vstupním potrubím (2$) pro přívod roztoku chloridu sodného a s dávkovacím potrubím (30) pro přívod kyseliny chlorovodíkové, přičemž směšovací nádrž (24) je také připojena jednak přes solankové potrubí (34) a výměník tepla (36) к přívodnímu potrubí í18) a jednak к finálnímu vedením (26) pro odvod produkovaného chlorečnanu sodného.

5. Zařízení podle bodu 4 vyznačující se tím, že v každém odvodním potrubí (20) je uspořádáno teplotní čidlo (25) a na každém přívodním potrubí (18) je uspořádán průtokový řídící ventil (23) pro řízení toku kapaliny do reakčního zásobníku (14) v závislosti na zjištěné teplotě kapaliny v odvodním potrubí (20).

6. Zařízení podle bodu 4 nebo 5 vyznačující se tím, že směšovací nádrž (24) je opatřena vnitřní přepážkou (32) vedoucí ode dna uvedené nádrže a rozdělující vnitřek uvedené nádrže na dvě zóny, přičemž vstupní potrubí (28) pro chlorid sodný, dávkovači potrubí (30) pro kyselinu chlorovodíkovou a solankové potrubí (34) jsou připojeny к jedné Části uvedené nádrže a společné vedení (21) a finální vedení (26) jsou připojeny к druhé části uvedené nádrže.

7. Zařízení podle některého z bodů 4 až 6 pro výrobu chlorečnanu sodného, vyznačující se tím, že zařízení zahrnuje množinu individuálních elektrolytických článků (16), které jsou vzájemně elektricky sériově spojené ohebnými elektrickými spojkami (38), avšak jinak jsou fyzikálně navzájem spojené a které jsou přes kapalinu připojené к reakčnímu zásobníku (14) pro elektrolýzováný roztok chloridu sodného, přičemž každý článek (16) je tvořen množinou vzájemně proložených anodových desek (68) a katodových desek (56) umístěných uvnitř prostoru za vzniku průtokových kanálů (75), které vedou od nižšího přívodního rozváděcího potrubí (50) к hornímu odvodnímu sběrnému potrubí (52), přičemž к reakčnímu zásobníku (14) je připojeno přívodní potrubí (18) pro dávkování roztoku chloridu sodného a odvodní potrubí (20) je napojené к reakčnímu zásobníku (14) pro odvod roztoku chlorečnanu sodného.

8. Zařízení podle bodu 7 vyznačující se tím, že v odvodním potrubí (20) je uspořádáno teplotní čidlo (25) a v přívodním potrubí (18) je uspořádán průtokový řídicí ventil (23) pro řízení toku kapaliny do reakčního zásobníku (14) v závislosti na zjištěné teplotě kapaliny v odvodním potrubí (20). .

9. Zařízení podle bodu 7 nebo 8 vyznačující se tím, že potrubí spojující reakční zásobník (14) a každý článek (16) je opatřeno množinou potrubních prvků (102), které jsou navzájem elektricky izolované.

10. Zařízení podle některého z bodů 4 až 9 vyznačující se tím,.že článek tvoří katodová koncová deska (54) vyrobená z měkké oceli a titanová anodová koncová deska (66) umístěná paralelně ke katodové koncové desce (54), množina paralelních elektrodových katodových desek (56) z tenké měkké oceli přivařená к příslušným vertikálním zářezům (62) vytvořeným v katodové koncové desce (54) směrem к anodové koncové desce (66), množina paralelních tenkých elektrodových anodových desek (68) vyrobených z titanu s elektricky vodivým povrchem je přivařena do příslušných paralelních vertikálních drážek (74) v anodové koncové desce (66) a od anodové koncové desky (66) směrem ke katodové koncové desce (54) jsou proloženy katodové desky (56), které rr/oří množinu průtokových kanálů (75) mezi nimi, přívodní rozváděči potrubí (50) z měkké oceli je přivařeno ke katodové koncové desce (54) а к rámu (64), který je přivařen ke katodové koncové desce (54) a rám (64) je připojen к anodové koncové desce (66) přes ucpávku (90), izolační šroub (92), návlačky (93) a podložky (95) a je od anodové koncové desky (66) izolován, a odvodní sběrné potrubí (52) z měkké oceli je přivařeno к rámů (64) a ke katodové koncové desce (54).

11. Zařízení podle bodu 10 vyznačující se tím, že katodové koncová deska (54) a anodová koncová deska (66) mají vnější katodovou desku (60) a vnější anodovou desku (72) z mědi nebo hliníku spojenou explozí s povrchem na straně proti vertikálním zářezům (62) a vertikálním drážkám (74). ’ ·

12. Zařízení podle bodu 10 nebo 11 vyznačující se tím, že katodová deska (56) a anodová deska (68) mají tlouštku 0,16 až 0,32 cm a průtokové kanály (75) mají sirku ú,16 až 0,32 cm

CS 271453 32

13. Zařízení podle bodu 10, 11 nebo 12 vyznačující se tím, že sousední katodové desky (56) a anodová desky (68) mají vzdálenost vytvořenou distančními prvky (76), které mají elektricky izolační vlastnosti a jsou mezi ně namontovány.

14. Zařízení podle bodu 13 vyznačující se tím, že distanční prvky (76)~vždy tvoří prodloužený válcový díl (80) o délce větší než je tlouštka katodové desky (56) nebo anodové desky (68) a průchod prodlouženou drážkou (84) je tvořen uvnitř prodloužení od jedné hrany desky a hlavové Části (62) formované z nedílného celku na každém konci válcového dílu (80) a má plochý vnitřní povrch (81), pro připojení к vnějšímu sousednímu povrchu katodové desky (56) a anodové desky (68) a plochý vnější povrch (83) paralelní к plochému vnitřnímu povrchu (81), hlavové části (82) mají vždy maximální příčný rozměr větší než je příčný rozměr válcového dílu (80) a šířky prodloužené drážky (84) a maximální osová tlouštka odpovídá vzdálenosti požadované mezi katodovou deskou (56) a anodovou deskou (68) a prodloužená drážka (84) je opatřena pojistkou (86) zabraňující vysunutí distančního prvku (76) z prodloužené drážky (84).

15. Zařízení podle některého z bodů 4 až 14, vyznačující se tím, že elektrodové desky v elektrodovém článku mají vzájemnou vzdálenost vytvořenou elektricky izolovaným prostorovým prvkem, který tvoří válcový díl (80) a hlavová část (82) integrálně formovaná na každém jeho konci, válcový díl (80) má délku větší než je tlouštka katodové desky (56) nebo anodové desky (68) pro průchod prodlouženou drážkou (84) dovnitř vedoucí od jedné hrany katodové desky (56) nebo anodové desky (68) a má popřípadě pojistku (86) zabraňující posunutí distančního prvku (76), když je namontován v prodloužené drážce (84), každá hlavová část (82) má plochý vnitřní povrch (81) pro zapojení přiléhajícího sousedního vnějšího povrchu katodové desky (56) nebo anodové desky (68) a plochý vnější povrch (83) je к tomu paralelní, přičemž každá hlavová část (82) má maximální příčný rozměr větší než maximální příčný rozměr válcového dílu (80) a šířky prodloužené drážky (84) a maximální osová tlouštka odpovídá vzdálenosti požadovaně mezi katodovou deskou (56) a anodovou deskou (68).

16. Zařízení podle bodu 15 vyznačující se tím, že válcový díl (80) je válcového tvaru a má průměr menší než je šířka válcového dílu (84) a každá hlavová část (82) je kruhová se středem zakřivení umístěným v ose válcového dílu (80) a s výhodou má Šikmý okraj (85) okolo plochého vnějšího povrchu (83).

17. Zařízení podle bodu 15 nebo 16, vyznačující se tím, že vzájemně ovlivňující se prostředky jsou tvořeny šikmým okrajem (85) zakřiveným dovnitř prodloužené drážky (84) a jsou mezi prodlouženou drážkou (84) a přiléhající kratší souběžnou pojistkou (86).