DK151902B - Fremgangsmaade ved fremstilling af alkalimetalchlorater ved elektrolyse af alkalimetalchlorider - Google Patents

Description

DK 151902 B

i

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde ved fremstilling af alkalimetalchlorater ved elektrolyse af alkali-metalchlorider under anvendelse af metalanoder, og opfindelsen angår særligt en fremgangsmåde til at afhjælpe de ulem-5 per, der er forårsaget ved tilstedeværelse i elektrolytten af jordalkalimetal-kationer.

Den industrielle fremstilling af natriumchlorat sker hovedsagelig ved elektrolyse af en natriumchloridopløsning. Industrielt natriumchlorid, industrielt råvand og de råmate-10 rialer, som anvendes ved fremstillingen, indeholder praktisk taget altid kationer af jordalkalimetaller såsom kalcium og magnesium. Sådanne kationer aflejres på katoden i fom af karbonat i de tilfælde, hvor man anvender grafitanoder, og hovedsagelig i fom af hydroxid i de tilfælde, hvor man an-15 vender metalanoder. Dannelsen af katode-skaller sker desto hurtigere, jo højere arbejdstemperaturen og den elektriske strømtæthed er, hvilket er karakteristisk ved anvendelsen af metalanoder.

Disse aflejringer, som udviser en kompakt struktur, sidder 20 særdeles godt fast på katoden, de har en tilbøjelighed til at elektrisk isolere katoden, og de medfører som følge deraf en forhøjelse af den totale elektriske spænding imellem cellens klemskruer til opretholdelse af en konstant elektrisk intensitet.

25 Tilstedeværelsen af jordalkalimetal-kationer i elektrolyt ten til fremstilling af natriumchlorat fører således på den ene side til en forøgelse af det specifikke energiforbrug og på den andne side til nødvendigheden af at udføre periodiske rensninger af katoderne og af cellerne, hvilket bli-30 ver desto hyppigere, jo højere arbejdstemperaturen og den elektriske strømtæthed er.

Sådanne rensninger bør udføres meget hyppigt i de tilfælde,

DK 151902 B

2 hvor man anvender anoder bestående af en metallisk bæredel og et overfladelag, i hvilket tilfælde hovedinteressen netop er at tillade en elektrolyse ved høj temperatur og under anvendelse af stor strømtæthed.

5 Den ved den kendte teknik anvendte fremgangsmåde til at udføre sådan periodisk rensning af katoderne består i, at man afbryder elektrolysen, at man tømmer cellerne, at man afskaller katoderne ved en syrebehandling, at man skyller cellen, at man tilbagefører elektrolytten og 10 starter cellen påny. Den er således kostbar i særlig grad som følge af den afbrydelse i udnyttelsen, som den medfører.

Den i almindelighed anvendte syrebehandling er en saltsyrebehandling, som udføres med saltsyre fortyndet ned 15 til koncentrationer under 10 vægt %. For at undgå korro sion af stålkatoder og af andre stålelementer i cellerne anbefales det at tilsætte en korrosionsinhibitor til saltsyrebadet.

I forbindelse med studiet af forbedring af fremgangs-20 måder til fremstilling af alkalimetalchlorater og her særligt af natriumchlorat ved elektrolyse af chlorider under anvendelse af metalanoder har man nu udarbejdet en fremgangsmåde, som tillader at forlænge i særdeles betydelig grad den tidsperiode, som forløber imellem rens-25 ningeme af cellerne.

I arbejdende anlæg til fremstilling af natriumchlorat ved elektrolyse af natriumchlorid med metalanoder er arbejdsbetingelserne i almindelighed som følger:

Koncentration af vandige opløsninger NaClO^ g/l 0 til 700

NaCl g/l 320 til 120 3

DK 151902B

Driftstemperatur 55 °C - 85 °C

pH under driften 6 - 6,5 i almindelighed opnået ved tilsætning af HC1 5 Strømtæthed A/m^ 1500 til 6000

Cellespænding Volt 2,8 til 3,9

Anoder Titanbæreelement med beklæd ning pt/lr, eller ædelmetal eller ædelmetaloxid.

10 Driften af elektrolyseenhederne foretages under anvendelse af kendte fremgangsmåder, som så er automatiserede, til regulering af temperaturen og af pH, idet de elektriske kendetal hovedsagelig er afhængige af den anvendte celletype.

Den foreliggende fremgangsmåde er ejendommelig ved, at man, 15 når elektrolysespændingen har nået et niveau, der medfører et for højt elektrisk energiforbrug, under den igangværende elektrolyse sænker elektrolysetemperaturen fra normal driftstemperatur, så at temperatursænkningen udgør fra 30 °C til 50 °C, og at man derefter fortsætter elektrolysen ved normal 20 driftstemperatur. Disse ændringer i elektrolysebetingelserne sker uden standsning af fabrikationen, idet man indvirker på temperatur-reguleringsudstyr.

Valget af den spænding, ved hvilken man bestemmer sig til at gå i gang med denne behandling, afhænger af de for anlæg-25 get specielle økonomiske forhold, såsom prisen på elektrisk energi, omkostningerne ved produktionsstop og elektrolyttens renhedsgrad.

Det nye driftssystem kan umiddelbart derefter forlades for at genoptage de oprindelige driftsforhold, eller det kan 30 opretholdes i en vis tid, især igennem 1-2 timer. Dersom som følge af driftsbetingelserne i et anlæg virkningen af behandlingen formindskes med tiden, hvilket fører til, at

DK 151902 B

4 man konstaterer, at efter et vist antal behandlinger det opnåede spændingsfald ikke er tilstrækkeligt, så kan det være nyttigt at standse anlægget for at foretage en fjernelse af sten på kendt måde.

5 Anvendelsen af den foreliggende fremgangsmåde udviser j to væsentlige fordele. For det første tillader den at undgå eller i det mindste at reducere til et minimum produktionsstop til fjernelse af sten fra cellerne, stop hvis længde kan nå op på 24 timer, hvilket medfører et 10 betydeligt produktionstab? dernæst begrænser den og re ducerer periodisk spændingsstigningen, som skyldes belægninger på katoden, hvorved man nedbringer det elektriske energif orbrug.

Denne fremgangsmåde er særlig velegnet til moderne anlæg 15 til fremstilling af natriumchlorat ved elektrolyse i elek trolyseceller, som indeholder metalanoder beklædt med elektrisk aktive lag f.eks. af platin, iridium eller af ruthe-niumoxid, men den er ligeledes velegnet til elektrolytisk fremstilling af kaliumchlorat og af alkalimetalchlorater i 20 almindelighed.

Det efterfølgende eksempel beskriver fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

EKSEMPEL

Man gennemfører en elektrolytisk fremstilling af natrium- i 25 chlorat i en industriel celle under følgende betingelser:

Sammensætning af badet: natriumchlorid 120 g/1 natriumchlorat 520 g/1 natriumhypochlorit 1,5 g/1 30 natriumdichromat 7 g/1

DK 151902 B

5 badets pH 6,3 elektrolyse temperatur 70 °C under 2 500 ampere/m2.

Titananode med beklædning baseret på rutheniumdioxid. Indhold af urenheder i elektrolytten, som tilføres cellen: 5 calcium 30 ppm magnesium 5 ppm.

Ved starten af den forinden rensede celle er den elektriske spænding 3,15 volt, spændingen stiger regelmæssigt, efterhånden som katoden belægges med sten, og efter 60 dage når 10 den værdien 3,60 volt.

Ved den hidtil anvendte teknik ville man så standse fremstillingen, tømme cellen og fylde den igen med en saltsyreopløsning indeholdende 20 g/1 tilsat en korrosionsinhibitor.

Man ville lade den være i kontakt med cellen i 8 timer, man 15 ville tømme og vaske cellen med vand, før man igen startede anlægget, og alle disse behandlinger ville vare fra 12 til 14 timer.

Ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse forbliver anlægget i drift, man sænker elektrolysetemperaturen 20 fra 70 °C til 35 °C, idet man aktiverer temperaturregule ringen, hvilket varer 45 minutter. Man går derpå umiddelbart efter tilbage til de ovenfor anførte oprindelige driftsbetingelser, hvilket varer 45 minutter, og man iagttager derpå, at cellespændingen er faldet til 3,20 volt, en spænding 25 der ligger tæt ved den oprindelige spænding, og at cellen påny kan anvendes i en normal driftsperiode.

Claims (1)

1. DK 151902 B Fremgangsmåde ved fremstilling af alkalimetalchlorater ved elektrolyse af alkalimetalchlorider under anvendelse af metalanoder, kendetegnet ved, at man, når elektrolysespændingen har nået et niveau, der medfører et for højt 5 elektrisk energiforbrug, under den igangværende elektrolyse sænker elektrolysetemperaturen fra normal driftstemperatur, så at temperatursænkningen udgør fra 30 °C til 50 °C, og at man derefter fortsætter elektrolysen ved normal driftstemperatur .