EP1259658B1 - Procede et appareil pour la generation sur site d'un gaz - Google Patents

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EP1259658B1
EP1259658B1 EP01908028A EP01908028A EP1259658B1 EP 1259658 B1 EP1259658 B1 EP 1259658B1 EP 01908028 A EP01908028 A EP 01908028A EP 01908028 A EP01908028 A EP 01908028A EP 1259658 B1 EP1259658 B1 EP 1259658B1
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EP
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gas
electrolyte
site generation
electrolyte solution
electrolysis cell
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Ullrich Klamm
John Kohler
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Global Patents Development Corp
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes

Definitions

  • This invention relates to a method and an apparatus for the on-site generation of a gas, particularly, but not exclusively, chlorine gas.
  • Chlorine gas is considered to be a hazardous substance and strict controls govern its storage and transport. In addition and because of its hazardous status, it is expensive to transport pressurised vessels containing liquid chlorine. This increases the costs of production facilities using the gas.
  • Apparatuses which generate chlorine gas by means of electrolysis are well known. These apparatuses generate chlorine gas from the anode of an electrolytic cell through which a solution of sodium chloride is passed. At the cathode hydrogen gas and sodium hydroxide are produced.
  • the method includes the production of sodium hypochlorite, alternatively potassium hypochlorite by mixing chlorine and sodium hydroxide, alternatively chlorine and potassium hydroxide, produced by the method of the invention.
  • anolyte and catholyte sections of the or each electrolytic cell to be separated from one another by an ion selective membrane, preferably a perfluoropolymer membrane, which allows the passage of sodium, alternatively potassium, ions therethrough but which is impermeable to chlorine and hydrogen gas.
  • an ion selective membrane preferably a perfluoropolymer membrane, which allows the passage of sodium, alternatively potassium, ions therethrough but which is impermeable to chlorine and hydrogen gas.
  • an apparatus (20) for the on-site generation of chlorine gas comprises at least one electrolysis cell (21) having an anolyte section and a catholyte section. At least one section which, in this embodiment, is the anolyte section, is connected by a conduit (22) to a fluid heater (23) which, in use, heats an electrolyte solution prior to its ingress into said section of the electrolysis cell (21) and facilitates circulation of the electrolyte solution through the apparatus by means of a thermosyphon effect.

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  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Claims (16)

  1. Procédé pour la génération sur site d'un gaz, comprenant les étapes suivantes:
    a) on forme une solution d'électrolyte dissociable non épuisée, qui se dissocie en cours d'utilisation en ions de charge positive et de charge négative dont au moins l'un d'eux est un ion d'un élément gazeux;
    b) on chauffe la solution d'électrolyte non épuisée en amont d'au moins une cellule électrolytique, ce qui permet de la faire circuler et re-circuler à travers les conduites et à travers la ou chaque cellule électrolytique au moyen d'un effet de thermosiphon;
    c) on libère de la solution, au moins au niveau d'une électrode de la ou de chaque cellule électrolytique, un gaz;
    d) on fait passer le gaz libéré et la solution d'électrolyte à travers au moins un séparateur de gaz pour séparer le gaz de la solution d'électrolyte avant de faire circuler à nouveau la solution d'électrolyte à travers la cellule électrolytique; et
    e) on ne stocke à aucun moment l'électrolyte dans un réservoir.
  2. Procédé pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 1, dans lequel la circulation de la solution d'électrolyte est facilitée en entraînant les bulles de gaz produites dans la ou dans chaque cellule électrolytique et en orientant, de manière sensiblement verticale, les conduites menant de la ou de chaque cellule électrolytique au ou à chaque séparateur de gaz, ce qui fournit de la sorte un effet d'élévation de gaz (effet gas lift).
  3. Procédé pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 1, dans lequel l'électrolyte en solution est concentré, si nécessaire, et toute eau d'appoint est saturée en faisant passer l'électrolyte et l'eau d'appoint à travers un tube de dissolution de sel d'électrolyte monté de façon sensiblement horizontale.
  4. Procédé pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 1, dans lequel la solution d'électrolyte est un halogénure de métal et le gaz généré du côté de l'anolyte de la cellule électrolytique est un halogène.
  5. Procédé pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 4, dans lequel le sel d'halogénure de métal est le chlorure de sodium ou le chlorure de potassium et le gaz généré du côté de l'anolyte de la cellule électrolytique est le chlore.
  6. Procédé pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 5, dans lequel du gaz d'hydrogène et de l'hydroxyde de sodium ou de l'hydroxyde de potassium sont générés du côté du catholyte de la cellule électrolytique.
  7. Procédé pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 1, dans lequel les sections d'anolyte et de catholyte de la ou de chaque cellule électrolytique sont séparées l'une de l'autre par une membrane perfluoropolymère sélective d'ions, qui permet le passage des ions sodium ou potassium à travers elle, mais qui est imperméable à un halogène, au gaz d'hydrogène et aux ions hydroxyle.
  8. Procédé pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 6, dans lequel de l'hypochlorite de sodium ou de l'hypochlorite de potassium est également produit en mélangeant du chlore à de l'hydroxyde de sodium ou du chlore à de l'hydroxyde de potassium.
  9. Appareil pour la génération sur site d'un gaz, comprenant au moins une cellule électrolytique ayant une section d'anolyte et une section de catholyte, une section au moins étant raccordée par le biais de conduites de fluide à un dispositif de chauffage de fluide qui, en cours d'utilisation, chauffe une solution d'électrolyte non épuisée avant qu'elle n'entre dans ladite section et facilite la circulation de la solution d'électrolyte à travers l'appareil au moyen d'un effet de thermosiphon, la solution d'électrolyte pouvant être dissociée en ions de charge positive et de charge négative dont au moins l'un d'eux est un ion d'un élément gazeux, l'élément de chauffage pouvant être à son tour raccordé via des conduites de fluide à un dispositif de réapprovisionnement en électrolyte; au moins un séparateur de gaz qui, en cours d'utilisation, sépare le gaz produit dans la cellule électrolytique de la solution d'électrolyte; l'appareil ne disposant pas d'un réservoir pour le stockage de la solution d'électrolyte.
  10. Appareil pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 9, dans lequel le ou chaque séparateur de gaz est positionné de manière opérationnelle au-dessus de la ou de chaque cellule électrolytique et dans lequel les conduites raccordant la ou chaque cellule électrolytique sont orientées de manière opérationnelle sensiblement verticalement, ce qui facilite de la sorte la circulation de la solution d'électrolyte au moyen d'un effet d'élévation de gaz.
  11. Appareil pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 10, dans lequel le dispositif de réapprovisionnement est un tube de dissolution de sel d'électrolyte orienté sensiblement horizontalement, à travers lequel s'écoule la solution d'électrolyte provenant du ou de chaque séparateur de gaz avant de s'écouler à travers l'élément de chauffage, et qui contient un filtre qui, lorsqu'il est utilisé, élimine le sel particulaire de l'électrolyte avant qu'il n'entre dans l'élément de chauffage.
  12. Appareil pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 9, dans lequel le tube de dissolution de sel est raccordé à un dispositif à trémie de réapprovisionnement de sel d'électrolyte, qui contient un sel souhaité, et est également raccordé à un séparateur de sel qui est raccordé à l'élément de chauffage, le séparateur de sel éliminant le sel particulaire de l'électrolyte avant son introduction dans l'élément de chauffage.
  13. Appareil pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 12, dans lequel l'électrolyte est une solution d'halogénure de métal, le gaz généré du côté de l'anolyte de la cellule d'électrolyse est un halogène, et du gaz d'hydrogène et un hydroxyde d'halogénure de métal sont générés du côté du catholyte de la cellule d'électrolyse.
  14. Appareil pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 13, dans lequel l'halogénure de métal est le chlorure de sodium ou le chlorure de potassium, le gaz généré du côté de l'anolyte de la cellule d'électrolyse est le chlore, et du gaz d'hydrogène et de l'hydroxyde de sodium ou de l'hydroxyde de potassium sont générés du côté du catholyte de la cellule d'électrolyse.
  15. Appareil pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 9, dans lequel les sections d'anolyte et de catholyte de la ou de chaque cellule électrolytique sont séparées l'une de l'autre par une membrane perfluoropolymère sélective d'ions, qui permet le passage des ions sodium ou potassium à travers elle, mais qui est imperméable au chlore et au gaz d'hydrogène.
  16. Appareil pour la génération sur site d'un gaz selon la revendication 14, l'appareil produisant également de l'hypochlorite de sodium ou de l'hypochlorite de potassium en mélangeant du chlore à de l'hydroxyde de sodium ou en mélangeant du chlore à de l'hydroxyde de potassium produits par l'appareil.
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