ES2332671T3 - Caja de extremo para celda de electrolisis de cloruro alcalino con catodo de mercurio. - Google Patents
Caja de extremo para celda de electrolisis de cloruro alcalino con catodo de mercurio. Download PDFInfo
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Abstract
Caja de extremo para celda con cátodo de mercurio para la electrólisis de salmuera de cloruro alcalino, dispuesta en una condición operativa con un nivel de salmuera y un nivel de mercurio o amalgama, que comprende un dispositivo para poner en contacto con agua el mercurio o la amalgama, estando el mencionado dispositivo formado por un conducto interno para suministrar el mencionado agua y un conducto externo que tiene la extremidad inferior sumergida en el mercurio o en la amalgama, estableciendo de ese modo una carga hidráulica.
Description
Caja de extremo para celda de electrolisis de
cloruro alcalino con cátodo de mercurio.
La fabricación de cloro mediante la electrolisis
de soluciones de cloruro alcalino, con referencia en concreto al
cloruro de sodio y al cloruro de potasio (en adelante, salmuera) se
lleva a cabo actualmente según tres procesos diferentes, que son el
de la membrana de intercambio de iones, el del diafragma poroso y el
del cátodo de mercurio. El último tipo, basado en una tecnología
muy conocida, ha experimentado una mejora continua en la estructura
de la celda (Enciclopedia Ullmann de Química Industrial VCH, volumen
16, página 416), esencialmente dirigida a disminuir el consumo de
energía eléctrica y a reducir las emisiones de mercurio al medio
ambiente.
El problema de reducir el consumo de energía se
abordó con éxito por medio de sustituir los ánodos originales de
grafito con ánodos de titanio activados con un revestimiento
particularmente eficaz basado en óxidos de metales del grupo del
platino. Los ánodos de titanio activados están también
caracterizados por una larga vida útil de funcionamiento, que
permite reducir sustancialmente la cantidad de paradas de la celda,
muy frecuentes en el caso de ánodos de grafito corrosibles: puesto
que la parada de mantenimiento es una operación crucial en relación
con la emisión de mercurio al medio ambiente, el beneficio obtenido
bajo este punto de vista es evidente. También se obtuvo otra
reducción en las fugas de mercurio, por medio del uso rutinario de
sal recristalizada que permite minimizar la cantidad de lodos
contaminados con mercurio purgados desde la sección de purificación
de la salmuera, si bien introduciendo un coste adicional. Como
consecuencia de estas medidas, actualmente puede demostrarse que la
emisión de mercurio procedente de una planta bien diseñada y
correctamente manejada no asciende a más de 3 gramos por tonelada
de producto de cloro, frente a un valor de 10 gramos de hace unos
diez años (Enciclopedia Ullmann de Química Industrial VCH, volumen
A6, página 424).
Tal cantidad podría reducirse más si se
disminuyese más la frecuencia de las paradas de mantenimiento: en
el momento actual, tal frecuencia se impone tanto por la necesidad
de limpieza periódica como por la necesidad de sustituir las cajas
de los extremos de entrada y de salida de la celda.
El término caja de extremo de entrada indica la
sección conectada a la parte inicial del cuerpo de la celda: tal
sección está dedicada a asegurar la admisión no turbulenta y
uniforme de salmuera y mercurio en el cuerpo de la celda, como es
necesario para impedir cortocircuitos dañinos. Puede encontrarse
ejemplos de diseños de cajas de extremo de entrada, por ejemplo en
las patentes US 4 152 237 y US 4 440 614, de Olin Corp., EE. UU.
Según la técnica del arte previo, ambas cajas de
extremo están fabricadas de acero al carbón con varios tipos de
caucho sintéticos o naturales, usualmente vulcanizados por medio de
un tratamiento térmico final adecuado, en un autoclave.
Con el diseño utilizado actualmente para las
cajas de extremo de entrada y de salida, la acumulación de materia
extraña tal como por ejemplo polvos de óxidos u otros productos
insolubles, escamas de sal y las denominadas mantequillas de
mercurio, tiene lugar en correspondencia con las zonas muertas, con
efectos negativos sobre la regularidad de los flujos de mercurio y
salmuera y el deterioro relativamente rápido del revestimiento como
consecuencia de la combinación de la agresividad de los fluidos, en
concreto el cloro, con la temperatura, que puede fácilmente a
alcanzar máximos superiores a 100ºC. Otra fuente de deterioro está
dada por la fragilización progresiva que hace al revestimiento muy
sensible a los transitorios térmicos de arranque y parada. Todo esto
fuerza a los operadores a llevar a cabo paradas periódicas para
proceder a la sustitución de la caja de extremo o a operaciones
difíciles de limpieza manual, durante las cuales el vapor de
mercurio emitido al ambiente de trabajo es prácticamente
inevitable. A su vez, la sustitución introduce un problema adicional
que hace esta operación costosa e incluso más onerosa puesto que el
forro de caucho vulcanizado de la caja de extremo desmontada
contiene cantidades no despreciables de mercurio y productos
altamente tóxicos tales como dioxinas y compuestos furánicos
generados por la reacción con cloro, cuya eliminación implica un
coste digno de mención.
Para superar estas dificultades, se ha propuesto
varios tipos de revestimientos dotados de inercia química superior
y aplicados con diferentes procedimientos: Se proporciona un ejemplo
en el documento US 6 200 437, de Bayer AG, Alemania, en el que se
da a conocer el uso de polímeros fluorados tales como polifluoruro
de vinilideno (PVDF, polyvinylidenfluoride),
policlorotrifluoretileno (CTFE, polychlorotrifluoroethylene) y
tetrafluoroetileno-hexafluoropropileno (FEP,
tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene).
La utilización de los procedimientos de
aplicación del documento US 6 200 437 puede, por ejemplo, ponerse
en práctica para forrar las paredes laterales del cuerpo de la
celda, si bien esto es prácticamente imposible para las cajas de
extremo debido a su muy complicada estructura que implica la
presencia de varias aristas.
Una innovación que encontró una buena aceptación
de los usuarios consiste en cajas de extremo de entrada y de salida
fabricadas integralmente de un material plástico, opcionalmente
reforzado con un vidrio, Kevlar® o fibras de carbono. Un polímero
de interés a este respecto es el policiclopentadieno, comercializado
por ejemplo por BF Goodrich con la marca registrada Telene®, y
caracterizado por una elevada resistencia química al cloro incluso
a alta temperatura, y por la ventaja de no generar productos tóxicos
clorados como ocurre con los varios tipos de caucho de aplicación
industrial común. El inconveniente de esta solución (caracterizada
por vidas útiles operativas de unos 6-7 años,
mientras que la duración de los forros de caucho no excede los 3 o
4 años) está asociado a las temperaturas operativas que, como se ha
mencionado antes, pueden también exceder los 100ºC. En estas
condiciones, son muy pobres las características mecánicas de los
polímeros, incluso de tipo reforzado, y por otra parte son elevadas
las demandas mecánicas debidas tanto al peso del mercurio y la
salmuera contenidos en las cajas de extremo durante el
funcionamiento, como a la expansión térmica: se sigue que, para
impedir deformaciones nocivas y en los peores casos fisuras
peligrosas, las cajas de extremo fabricadas de material polimérico
deben ser adecuadamente sobredimensionadas en términos del grosor, y
además estar diseñadas para incorporar elementos de refuerzo
adecuados con una complejidad asociada en los moldes. La
consecuencia obvia consiste en un coste destacable, que hasta la
fecha ha limitado el éxito de su comercialización.
La presente invención está dirigida a superar
las limitaciones anteriores de las cajas de extremo de entrada y de
salida de celdas con cátodo de mercurio, de la técnica anterior.
Bajo un primer aspecto, es un objetivo de la
presente invención proporcionar cajas de extremo de entrada y de
salida, para la celda de electrolisis con cátodo de mercurio,
caracterizadas por una vida útil operativa superior con respecto a
las cajas de extremo de la técnica anterior.
Bajo un segundo aspecto, es un objetivo de la
presente invención proporcionar cajas de extremo de entrada y de
salida, para una celda de electrolisis con cátodo de mercurio, que
permitan la eliminación periódica de las impurezas acumuladas sin
necesidad de abrir las cajas, con la consiguiente eliminación de la
típica emisión de vapores de mercurio en las operaciones de
limpieza llevadas a cabo en las celdas equipadas con cajas de
extremo de la técnica anterior.
Estos y otros aspectos se aclararán por medio de
la siguiente descripción, que no pretende limitar al alcance de la
invención, cuya extensión está definida por las reivindicaciones
anexas.
Los objetivos de la presente invención se
consiguen por medio de la caja de extremo de celda con cátodo de
mercurio que se define en la reivindicación 1. Como será evidente
para un experto en la materia, los elementos característicos de la
caja de extremo acorde con la invención son comunes para su uso como
caja de extremo tanto de entrada como de salida, de una celda
electrolítica con cátodo de mercurio.
Las cajas de extremo de entrada y de salida
acordes con la invención, están dotadas de dispositivos que permiten
llevar a cabo el lavado de mercurio y amalgama por medio de un
contacto adecuado con agua desmineralizada que las evita
respectivamente los cáusticos y de la salmuera arrastrados en los
fluidos relativos durante el proceso.
En una realización preferida, tales dispositivos
tienen la forma de tubos cilíndricos o paralelepípedos fabricados
de titanio o de material polimérico resistente al álcali y al cloro,
y pueden manejarse de forma externa.
En una realización particularmente preferida, la
estructura de la caja de extremo de la invención es una estructura
compuesta, que comprende un fondo de aluminio al carbón, liso, y una
cubierta de material polimérico, donde el fondo de aluminio al
carbón soporta por completo las demandas mecánicas, y la cubierta de
material polimérico tiene la función exclusiva de contener los
fluidos del proceso.
La cubierta de material polimérico está
preferentemente fabricada por moldeo y tiene un grosor reducido, que
la hace competitiva económicamente en comparación con las cajas de
extremo fabricadas de acero al carbón formado con caucho o bien de
materiales poliméricos.
Para facilitar su comprensión, a continuación se
describirá la invención haciendo referencia a los dibujos anexos,
que tienen un alcance meramente ejemplar:
- Figura 1, representación esquemática de la
sección longitudinal de una celda de electrolisis con cátodo de
mercurio.
- Figura 2, vista lateral de una sección
longitudinal parcial de una realización de caja de extremo de
entrada de celda, según la invención.
- Figura 3, vista lateral de una sección
longitudinal parcial de una realización de caja de extremo de salida
de celda, según la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
La sección longitudinal la figura 1 es relativa
a una celda con cátodo de mercurio que comprende, como se sabe, los
siguientes componentes principales: ánodos planos 1 conectados al
polo positivo de un rectificador de corriente (no mostrado en la
figura) fabricado de titanio provisto con una película
electrocatalítica para la evolución del cloro, basada en óxidos de
metales del grupo del platino, como es sabido en el arte, boquilla
de salida para el producto de cloro 5, película móvil de mercurio 2
que fluye sobre el fondo de la celda conectado al polo negativo del
rectificador, procediendo desde la caja de extremo de entrada 13
hasta la caja de extremo de salida 14 en virtud de la inclinación
(no mostrada) de la celda con respecto al plano horizontal, boquilla
3 de alimentación para la salmuera que fluye a lo largo de la celda
con la formación de un nivel 4 y saliendo de la boquilla 6,
elemento 7 de descomposición de la amalgama en el cual se hace
reaccionar la amalgama producida por la electrolisis con agua
desmineralizada 10 sobre un relleno formado por fragmentos de
grafito activado, con la formación de hidrógeno 8 y álcali cáustico
9, bomba de reciclaje 11 de mercurio 12.
La figura 2 representa la vista lateral de una
sección longitudinal parcial esquemática, de una realización de la
caja de extremo de entrada 13 de la figura 1 que comprende, de
acuerdo con la invención, un dispositivo de lavado de mercurio en
el que las flechas indican las direcciones del flujo de los diversos
fluidos de proceso (salmuera, mercurio, agua, cloro).
La salmuera 15 es suministrada a través de la
boquilla 3 con la formación de un nivel interno 4: la boquilla está
conectada a un distribuidor interno formado, en la realización
ilustrada, por un conducto horizontal perforado a lo largo de la
generatriz y fabricado de titanio o de material polimérico inerte
tal como por ejemplo polipropileno, cloruro de polivinilo o
polímeros fluorados, pero es evidente para un técnico en la materia
que puede utilizarse otras formas, tal como por ejemplo dispositivos
de derrame unidos a la pared vertical de la caja de extremo, en
correspondencia con la sujeción de la boquilla. En la salmuera que
fluye en el cuerpo 30 de la celda están sumergidos los ánodos 1 (de
los que se muestra un fragmento en la figura), sobre cuya
superficie tiene lugar la evolución del cloro 16 en la forma de
burbujas que ascienden hasta el nivel 4 de la salmuera y forman un
volumen de gas de cloro comprendido entre el nivel de la salmuera y
la superficie superior de la celda. El mercurio 12 reciclado
procedente del dispositivo de descomposición de la amalgama, es
suministrado a la caja de extremo de entrada a través de la boquilla
o conducto 22, cuya parte terminal constituye el punto de inyección
del mercurio en el interior de la caja de extremo. En su parte
superior, la boquilla 22 está opcionalmente dotada de una virola 23
cuya posición es ajustable por simple rotación, permitiendo
predeterminar de manera precisa y certera la posición del punto de
inyección de mercurio. La caja de extremo acorde con la invención
comprende además un conducto interno 17 y un conducto externo 18 que
se extiende en el interior de la caja de extremo. El conducto 17 se
utiliza para suministrar agua 19, preferentemente agua
desmineralizada, hasta alcanzar la proximidad de la superficie 24
del mercurio. El conducto externo 18 tiene una parte terminal
sumergida en el mercurio 24, actuando de ese modo como una carga
hidráulica: por lo tanto el agua, que fluye a lo largo del conducto
17, una vez que alcanza la proximidad de la superficie de mercurio
se mantiene separada de la salmuera y solo puede dirigirse a la
separación entre la superficie externa del conducto 17 y la
superficie interna del conducto 18, hasta alcanzar la boquilla de
descarga 20. El ajuste tanto de la separación entre el punto de
inyección de mercurio y el nivel de este dentro de la caja de
extremo, como del caudal y opcionalmente de la temperatura del agua
19, permite conseguir una flexibilidad operativa ventajosa de
acuerdo con las tres condiciones posibles resumidas a
continuación:
continuación:
- -
- funcionamiento en seco (cero caudal de agua y punto de inyección de mercurio al mismo nivel de su superficie en el interior de la caja de extremo)
- -
- lavado solo dirigido a retirar los residuos cáusticos arrastrados por el mercurio procedente del dispositivo de descomposición de la amalgama, y no eliminados por dispositivos externos opcionales (suministro de una cantidad adecuada de agua 19 con el punto de inyección de mercurio ligeramente por encima de su superficie interior de la caja de extremo)
- -
- lavado dirigido a retirar los residuos de álcali cáustico arrastrados por el mercurio procedente del dispositivo de descomposición de la amalgama, con enfriamiento simultáneo del mercurio (suministro de agua 19 con caudal significativamente mayor que el necesario para un simple lavado, y con la separación entre el punto de inyección del mercurio y su nivel en el interior de la caja de extremo, por encima del caso de un simple lavado, por ejemplo entre 5 y 10 cm).
La primera condición operativa corresponde a la
práctica común de las plantas industriales. En virtud de la
operación en seco, el mercurio no es sometido a una significativa
reducción de temperatura y por lo tanto los materiales utilizados
para la fabricación de la caja de extremo están sometidos a
condiciones operativas severas. Además, por no eliminar las cargas
de álcali cáustico, se experimenta una pérdida sensible de
eficiencia en la producción de cloro debido a la formación de
hipoclorito y a la evolución parásita de oxígeno.
La mencionada pérdida de eficiencia se evita
completamente con la segunda condición operativa en la que, con un
caudal de agua adecuado, puede obtenerse la eliminación completa de
residuos de álcali cáustico, retirados en una mezcla con agua 19 a
través de la boquilla de descarga 20. Sin embargo, permanecen
inalterados los inconvenientes asociados con la alta temperatura
del mercurio.
Finalmente, la tercera condición operativa
permite conseguir tanto los objetivos de eliminación de los residuos
de álcali cáustico como de control de temperatura del mercurio: en
relación con este último, el intercambio térmico conseguido
mediante incrementar la separación entre el punto de inyección de
mercurio y el nivel de este en el interior de la caja de extremo,
permite reducir la temperatura operativa de la caja de extremo
incluso a temperaturas operativas especialmente elevadas del
dispositivo de descomposición de amalgama, con la evidente ventaja
de una vida útil prolongada para la caja de extremo. Puesto que al
proseguir con la operación las impurezas siempre presentes en los
procesos industriales, tales como la mantequilla de mercurio, se
acumulan en la zona de entrada del mercurio dificultando el flujo,
en una realización preferida el conducto externo 18 es parcialmente
extraíble y los operadores de la planta pueden elevarlo y
descenderlo periódicamente, haciendo que se deslice a lo largo de
su eje vertical mediante tiradores 25: para este propósito, el
conducto 18 está ventajosamente dotado de un fuelle 21, por ejemplo
fabricado de politetrafluoretileno totalmente inerte al cloro,
asegurando el sellado independientemente de la posición del conducto
con respecto a la caja de extremo, impidiendo de ese modo que el
producto de cloro sea liberado al medio ambiente. Tras esta simple
operación el conducto 18 pierde la función de carga hidráulica y la
materia extraña acumulada en su interior es eliminada por los
flujos de agua 19 y salmuera 15, que eventualmente se mezclan: así,
se forma una suspensión que es extraída desde la celda a través de
la boquilla de salida 6 y enviada a sistemas externos de
tratamiento. Una vez completado el procedimiento de limpieza, la
carga hidráulica se restablece junto con la separación entre la
salmuera 15 y el agua 19. En las celdas del arte previo, las
operaciones de limpieza de materia extraña, en cualquier cantidad
acumulada en las cajas de extremo de entrada, se llevan a cabo
manualmente a través de trampillas en las cajas de extremo (no
mostradas en los dibujos) que deben abrirse necesariamente: como es
evidente, esto es una intervención aparatosa que conlleva una
dispersión perjudicial de vapores de cloro y mercurio en el
ambiente de trabajo.
Los elementos característicos que se acaba de
describir para las cajas de extremos de entrada son ventajosamente
aplicables igualmente a las cajas de extremo de salida, de las que
la figura 3 muestra una vista lateral de una sección longitudinal
parcial esquemática, con las flechas indicando las direcciones del
flujo de varios fluidos de proceso (salmuera, mercurio, agua,
cloro), estando los componentes comunes con las figuras previas
identificados con los mismos números de referencia. La salmuera 15
procedente del cuerpo 30 de la celda es descargada través de la
boquilla 6: en la salmuera están sumergidos los ánodos 1 (de los que
se muestra un fragmento en la figura) sobre cuya superficie tiene
lugar la evolución de cloro 16 en forma de burbujas que ascienden
hasta el nivel 4 de salmuera, formando un volumen de cloro gaseoso
comprendido entre el nivel de la salmuera y la superficie superior
de la celda. La amalgama 36 formada durante el paso de mercurio a
través del cuerpo 30 de la celda se recoge sobre el fondo de la
celda y después es descargada través de la boquilla o conducto 35.
La caja de extremo está dotada de un dispositivo para lavar la
amalgama con agua 34, preferentemente agua desmineralizada, que
comprende un conducto de inyección interno 32 y un conducto externo
33 cuya parte terminal inferior está sumergida en el volumen de
amalgama contenido en la caja de extremo: así se forma una carga
hidráulica, que impide que el agua 34 se mezcle con la salmuera 15.
Frente a lo que se explicó para los dos conductos equivalentes 17 y
18 de la caja de extremo de entrada, el conducto 33 no está dotado
de una boquilla de descarga y por consiguiente el agua 34 puede ser
descargada solo a través del conducto 35 de descarga de la
amalgama. La mezcla de gotas de agua 37 y amalgama es enviada a
separador 38 dotado con un diafragma interno 39 cuya extremidad
está sumergida en la amalgama: el agua separada es descargada través
de la boquilla 40, mientras que la amalgama es suministrada al
dispositivo (7 en la figura 1) de descomposición de la amalgama a
través de la boquilla o del conducto 41. El sistema permite llevar a
cabo un lavado eficaz de la amalgama, puesto que toda la salmuera
arrastrada es disuelta en el agua 34 y eliminada a través de la
boquilla 40: además, mediante sumergir una parte adecuada del
diafragma 39 en la amalgama, se impide cualquier posible paso del
agua 34 hacia la amalgama enviada al dispositivo de descomposición
de la amalgama, de ese modo reduciendo a cero el contenido de cloro
en el producto de sosa cáustica. La presión interna del separador
38 se ajusta a través del tubo 41 de compensación conectado el
conducto 33.
Como se ha descrito para la caja de extremo de
entrada, también en este caso las impurezas acumuladas durante la
operación dentro del conducto 33 son eliminadas periódicamente
mediante elevar y descender externamente varias veces el conducto
33, parcialmente extraíble a través de tiradores 42: para este
propósito, el conducto 33 está dotado de un fuelle 43, por ejemplo
fabricado de politetrafluoretileno totalmente inerte al cloro, que
asegura el sellado independientemente de la posición del conducto
con respecto a la caja de extremo, impidiendo de ese modo que el
producto de cloro sea liberado al medio ambiente. La interrupción de
la carga hidráulica inducida por el deslizamiento del conducto 33
determina la dispersión de las impurezas acumuladas como suspensión
en el flujo de agua y salmuera mezcladas, que abandona la caja de
extremo a través de la boquilla de salida 6. Opcionalmente, el
sistema de lavado puede completarse mediante una funda 44, unida a
la pared superior de la caja de extremo, que lleva a cabo la
raspadura de las posibles escamas adheridas a la superficie extrema
del conducto 33 durante la operación de subida y bajada. Las
ventajas del dispositivo de lavado no se limitan a la calidad
superior de los productos cáusticos sino que se extienden también a
las condiciones de trabajo mejoradas de los operadores, puesto que
en la práctica actual la limpieza de las cajas de extremo de salida
se lleva a cabo manualmente, igual que para las cajas de extremo de
entrada, mediante abrir una trampilla con la consiguiente emisión
al medio ambiente de vapores de cloro y sobretodo de mercurio.
Los dispositivos de lavado de mercurio y
amalgama ilustrados anteriormente, así como las boquillas o
conductos para suministrar el mercurio y extraer la amalgama,
pueden consistir en tubos (en este caso, los conductos 17, 18, 22 y
32, 33, 35, 44 son coaxiales) o paralelepípedos. Los conductos 17,
18, 33 y 44 están fabricados de titanio o preferentemente de un
material polimérico resistente a la acción agresiva del cloro, tal
como por ejemplo polipropileno, cloruro de polivinilo e incluso
mejor polímeros fluorados tales como politetrafluoretileno,
policlorotrifluoretileno y copolímeros de estos.
Las cajas de extremo de entrada y de salida de
las celdas del arte previo están fabricadas de una estructura de
acero al carbono formada con caucho vulcanizado, o de una estructura
integral de material plástico opcionalmente reforzado, tal como por
ejemplo policiclopentadieno, comercializado por BF Goodrich bajo la
marca registrada Telene®. Ambas soluciones no son satisfactorias,
la primera debido a la vida útil reducida, a los problemas
asociados con la emisión de mercurio al medio ambiente durante las
operaciones de sustitución y a los costes de retirada de los
materiales de escape que contienen mercurio y de compuestos nocivos
tales como dioxinas y furanos generados durante la operación, y la
última esencialmente por el alto coste derivado de los elevados
grosores y el complejo diseño necesarios para resistir sin padecer
deformaciones las demandas mecánicas provocadas por las
dilataciones y por el peso de la salmuera y el mercurio, si bien la
duración y las condiciones de eliminación podrían en este caso ser
satisfactorias.
Para superar estos problemas, la presente
invención proporciona la incorporación de los dispositivos
ajustables revelados anteriormente, para el lavado de mercurio y
amalgama en cajas de extremo del nuevo diseño. De acuerdo con tal
diseño, las cajas de extremo están caracterizadas por una nueva
estructura compuesta que comprende dos partes, que consisten
respectivamente en un fondo 26, 45 de acero al carbono dotado con
una brida 27, 46 que tiene un grosor adecuado para soportar el peso
global, y una cubierta (o protección) 28, 47 de material plástico
reforzado opcionalmente, por ejemplo del material Telene® mencionado
anteriormente, unido al fondo por medio del empernado adecuado 26,
45 y también dotado con una brida 29, 48. Cuando tales cajas de
extremo de entrada y salida compuestas, son instaladas por medio
del empernado de las bridas 27, 46 y 29, 48 a las bridas terminales
31, 49 del cuerpo 30 de celda, el peso de toda la caja de extremo
está soportado completamente por el fondo de acero 26, 45 y por lo
tanto la demanda mecánica ejercida sobre la cubierta del material
plástico es totalmente despreciable. Esta situación permite reducir
el grosor del material plástico y simplificar la forma de la
cubierta con la consiguiente reducción sustancial de los costes de
fabricación.
Las cajas de extremo compuestas, de la
invención, están caracterizadas por una serie de ventajas, en
concreto una larga vida útil operativa, garantizada por la inercia
química renovada de plásticos adecuados, por la cubierta del acero
al carbono asegurada por mercurio durante el funcionamiento, y por
las condiciones de protección catódicas establecidas en la
situación transitoria del típico descubrimiento parcial en las
paradas (a modo indicativo, la duración de las cajas de extremo
acordes con la invención se estima de al menos 8 años, en
comparación con los 3-4 años típicos de las cajas de
extremo convencionales forradas con caucho). Otra ventaja está
representada por la facilidad de eliminación de las cubiertas
gastadas - puesto que se ha encontrado que los plásticos
seleccionados adecuadamente están virtualmente libres de mercurio y
productos nocivos tales como dioxinas y furanos, incluso después de
años de funcionamiento - y por la reducción sustancial de los
costes de fabricación que se derivan de los reducidos grosores
necesarios para las cubiertas.
Como es evidente para un técnico en la materia,
la invención puede llevarse a la práctica introduciendo otras
variaciones o modificaciones a los ejemplos citados.
La descripción anterior no pretende limitar la
invención, que puede ser utilizada según diferentes realizaciones
sin apartarse de los alcances de esta, y cuya extensión está
definida de forma unívoca por las reivindicaciones anexas.
A través de la toda la descripción y las
reivindicaciones de la presente solicitud, el término
"comprender" y variaciones de este tales como "que
comprende" y "comprende", no pretenden excluir la presencia
de otros elementos o añadidos.
\vskip1.000000\baselineskip
\bullet US 4 152 237 A [0004]
\bullet US 4 440 614 A [0004]
\bullet US 6 200 437 B [0007] [0008]
\bullet Ullmann's Encyclopaedia of Industrial
Chemistry. VCH, vol. A6, 416 [0001]
\bullet Ullmann's Encyclopaedia of Industrial
Chemistry. VCH,vol. A6, 424 [0002]
Claims (18)
1. Caja de extremo para celda con cátodo de
mercurio para la electrólisis de salmuera de cloruro alcalino,
dispuesta en una condición operativa con un nivel de salmuera y un
nivel de mercurio o amalgama, que comprende un dispositivo para
poner en contacto con agua el mercurio o la amalgama, estando el
mencionado dispositivo formado por un conducto interno para
suministrar el mencionado agua y un conducto externo que tiene la
extremidad inferior sumergida en el mercurio o en la amalgama,
estableciendo de ese modo una carga hidráulica.
2. La caja de extremo de la reivindicación 1, en
la que el mencionado conducto externo está dotado de tiradores.
3. La caja de extremo de la reivindicación 1 o
2, en la que el mencionado conducto externo está equipado con un
fuelle y es parcialmente extraíble.
4. La caja de extremo de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende boquillas de entrada para
el mencionado agua y para el mercurio, y por lo menos una boquilla
de salida del mencionado agua.
5. La caja de extremo de la reivindicación 4, en
la que la altura de la extremidad superior de la mencionada
boquilla de entrada de mercurio es ajustable con respecto al nivel
de mercurio contenido en la mencionada caja de extremo.
6. La caja de extremo de la reivindicación 5, en
la que el ajuste de la mencionada altura se lleva a cabo mediante
rotar una virola.
7. La caja de extremo de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, que comprende boquillas de salida para la
amalgama producida y para el mencionado agua.
8. La caja de extremo de la reivindicación 7, en
la que el mencionado conducto externo está insertado en una
funda.
9. La caja de extremo de cualquiera de las
reivindicaciones previas, en la que los mencionados conductos
interno y externo están fabricados y titanio o de material
polimérico.
10. La caja de extremo de la reivindicación 8,
en la que la mencionada funda está fabricada de titanio o de
material polimérico.
11. La caja de extremo de la reivindicación 9 o
10, en la que el mencionado material polimérico está seleccionado
entre el grupo que consiste en polipropileno, cloruro de polivinilo,
polímeros fluorados y copolímeros de estos.
12. La caja de extremo de cualquiera de las
reivindicaciones previas, que comprende una estructura compuesta
formada por un fondo de acero al carbono liso, provista con una
primera brida, y una cubierta de material polimérico provista con
una segunda brida.
13. La caja de extremo de la reivindicación 12,
en la que el mencionado fondo tiene un grosor adecuado para soportar
todo el peso de la caja de extremo en funcionamiento, incluyendo el
peso de los fluidos contenidos en su interior.
14. Celda con cátodo de mercurio para la
electrólisis de salmuera de cloruro alcalino, que comprende un
cuerpo de celda provisto con bridas terminales, una caja extremo de
entrada y una caja de extremo de salida, donde al menos una de las
mencionadas cajas de extremo de entrada y de salida es una caja de
extremo de las reivindicaciones previas, que tiene las bridas
primera y segunda aseguradas mediante empernado a una de las
mencionadas las bridas terminales.
15. Proceso de producción de cloro y álcali, que
comprende la electrólisis de salmuera alcalina en la celda de la
reivindicación 14.
16. El proceso de la reivindicación 15, que
comprende el ascenso y descenso periódicos del mencionado conducto
externo con la interrupción temporal de la mencionada carga
hidráulica para eliminar los depósitos de materia extraña acumulada
durante el funcionamiento en el interior de la salmuera en forma de
suspensión.
17. El proceso de la reivindicación 15 o 16, en
el que se suministra mercurio a tal distancia desde el nivel
superficial del mercurio, que permite de forma simultánea lavar las
trazas del producto de álcali y refrigerar el mercurio.
18. El proceso de la reivindicación 17, en el
que la mencionada distancia está comprendida entre 5 y 10 cm.
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