ES2355353T3 - Celda unitaria para utilizar en una celda electrolítica con solución acuosa de cloruro de metal alcalino. - Google Patents

Abstract

Celda unitaria para utilizar en una celda electrolítica con solución acuosa de cloruro de metal alcalino de tipo filtro prensa bipolar que comprende una serie de celdas unitarias que están dispuestas en serie a través de una membrana de intercambio catiónico dispuesta entre las celdas unitarias adyacentes respectivas, comprendiendo cada celda unitaria: un cuerpo en forma de placa del lado del ánodo que tiene un compartimiento del ánodo y una cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo que está dispuesta en un espacio sin flujo de corriente del lado del ánodo que queda por encima de dicho compartimiento del ánodo y se extiende por toda la longitud del lado superior de dicho compartimiento del ánodo, y un cuerpo en forma de placa del lado del cátodo que tiene un compartimiento del cátodo y una cámara de separación gas-líquido del lado del cátodo que está dispuesta en un espacio sin flujo de corriente del lado del cátodo que queda por encima de dicho compartimiento del cátodo y se extiende por toda la longitud del lado superior de dicho compartimiento del cátodo, dicho cuerpo en forma de placa del lado del ánodo y dicho cuerpo en forma de placa del lado del cátodo están dispuestos de forma contigua, dichas cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo tienen paredes de fondo con aberturas que separan dichas cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo de dicho compartimiento del ánodo y dicho compartimiento del cátodo, respectivamente, y cada una de las cámaras de separación gas-líquido tiene, en un extremo de la misma, una boquilla de salida de gas y líquido, comprendiendo la mejora un tabique de eliminación de burbujas que está dispuesto, como mínimo, en la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo de dichas cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo y que se extiende hacia arriba de la pared de fondo con aberturas de la cámara de separación gas-líquido, dicho tabique de eliminación de burbujas se extiende a lo largo de toda la longitud de dicha cámara de separación gas-líquido para dividir dicha cámara de separación gas-líquido en un primer pasaje A formado sobre dicha pared de fondo en un área con aberturas de la misma y un segundo pasaje B formado sobre dicha pared de fondo un área sin aberturas de la misma, teniendo dicho tabique de eliminación de burbujas un segmento con aberturas que tiene una serie de aberturas, en la que la proporción de aberturas de dicho segmento con aberturas está en el intervalo de 30 a 70%, sobre la base del área del segmento con aberturas, y el área promedio de las aberturas de dicho segmento con aberturas está en el intervalo de 3 a 60 mm 2 , estando ubicadas las aberturas de dicho segmento con aberturas del tabique de eliminación de burbujas, como mínimo, 10 mm por encima de la superficie interior de la pared de fondo de la cámara de separación gas-líquido, en la que dicho segundo pasaje B se comunica con dicha boquilla de salida de gas y líquido y en la que dicho segundo pasaje B se comunica con el compartimiento del ánodo a través de dicho segmento con aberturas y dicho primer pasaje A.

Description

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Sector de la Invención

La presente invención se refiere a una celda unitaria para utilizar en una celda electrolítica con solución acuosa de cloruro de metal alcalino, de tipo filtro prensa, bipolar. Más en particular, la presente invención 5 se refiere al mejoramiento en relación con una celda unitaria para el uso en una celda electrolítica con solución acuosa de cloruro de metal alcalino, de tipo filtro prensa, bipolar, que comprende varias celdas unitarias que se disponen en serie mediante una membrana de intercambio catiónico dispuesta entre celdas unitarias respectivas adyacentes, cada celda unitaria comprende: un cuerpo del lado del ánodo en forma de placa que tiene un compartimiento del ánodo y una cámara de separación gas-líquido del lado 10 del ánodo que se extiende a lo largo del lado superior del compartimiento del ánodo, y un cuerpo del lado del cátodo en forma de placa con un compartimiento del cátodo y una cámara de separación gas-líquido del lado del cátodo, que se extiende a lo largo del lado superior del compartimiento del cátodo, en la que el cuerpo del lado del ánodo en forma de placa y el cuerpo del lado del cátodo en forma de placa están dispuestos de manera contigua, en la que las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del 15 lado del cátodo tienen paredes de fondo perforadas que separan las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo del compartimiento del ánodo y del compartimiento del cátodo, respectivamente. La mejora comprende un tabique de eliminación de burbujas que está dispuesto, como mínimo, en la cámara de separación de gas-líquido del lado del ánodo de las cámaras de separación de gas-líquido del lado del cátodo y del lado del ánodo y que se extienden hacia arriba de la pared con 20 aberturas del fondo de la cámara de separación gas-líquido, en la que el tabique de eliminación de burbujas se extiende a lo largo de la cámara de separación gas-líquido, para dividir la cámara de separación gas-líquido en un primer pasaje -A-, formado sobre la pared de fondo en un área con aberturas de ésta y un segundo pasaje -B-, que se forma sobre la pared de fondo en un área sin aberturas de ésta y que se comunica con una boquilla de salida de gas y líquido, y en la que el tabique de 25 eliminación de burbujas tiene un segmento con aberturas y las aberturas del segmento con aberturas del tabique de eliminación de burbujas se dispone, como mínimo, 10 mm por encima de la superficie interior de la pared de fondo de la cámara de separación gas-líquido.

La celda unitaria de la presente invención es ventajosa porque el gas y la solución electrolítica se pueden descargar en una condición en la que el gas y la solución electrolítica se separan sustancialmente de 30 forma completa uno de otro. Por lo tanto, la celda electrolítica que emplea la celda unitaria de la presente invención tiene la ventaja de que, aún cuando la electrolisis se lleva a cabo a una alta densidad de corriente, se puede suprimir la ocurrencia de ruptura de una membrana de intercambio iónico debido a las vibraciones en la celda electrolítica.

Técnica Anterior 35

En general, para llevar a cabo una electrolisis de manera estable de un cloruro de metal alcalino para lograr la producción de bajo coste de cloro, hidrógeno e hidróxido de un metal alcalino, se requiere que el coste del equipamiento sea bajo, que el voltaje electrolítico sea bajo, que las vibraciones o similares en la celda electrolítica no causen la ruptura de una membrana de intercambio iónico y que la distribución de concentración de una solución electrolítica en un compartimiento del electrodo sea pequeña, causando de 40 esta manera que el voltaje y la eficiencia de la corriente de una membrana de intercambio iónico sean estables durante un periodo de tiempo prolongado, etc.

En años recientes, de acuerdo con los requisitos mencionados anteriormente, se han llevado a cabo progresos notables en la tecnología de la electrolisis del cloruro de un metal alcalino usando una membrana de intercambio iónico (es decir, la tecnología de la electrolisis de membrana de intercambio 45 iónico). Las mejoras son especialmente notables en el funcionamiento de las membranas de intercambio iónico, electrodos y celdas electrolíticas. En el momento en que se introdujo por primera vez la electrolisis de membrana de intercambio iónico, el consumo de electricidad de la electrolisis de membrana de intercambio iónico llevada a cabo a una densidad de corriente de 30 A/dm2 era tan grande como 2.600 kW por tonelada de NaOH producido. Sin embargo, como resultado del gran progreso mencionado 50 anteriormente en la técnica en años recientes, el consumo de electricidad de la electrolisis de membrana de intercambio iónico llevada a cabo a una densidad de corriente de 30 A/dm2 se ha reducido a aproximadamente 2.000 kW o menos por tonelada de NaOH producido. Por otra parte, existe un gran interés reciente por incrementar las dimensiones del equipamiento para llevar a cabo la electrolisis, ahorrar energía e incrementar la eficiencia. Además, se desea que la electrolisis se pueda llevar a cabo a 55 una densidad de corriente tan elevada como 50 A/dm2 o más, que es mucho más elevada que la densidad de corriente de 30 A/dm2 mencionada anteriormente, que fue el valor máximo posible en el momento de la introducción de la electrolisis de membrana de intercambio iónico.

Sin embargo, cuando la electrolisis se lleva a cabo a una alta densidad de corriente, se incrementa la cantidad de gas formado, causando un incremento en las fluctuaciones de presión en la celda 60 electrolítica, de manera tal que se generan vibraciones en la celda electrolítica. Cuando se lleva a cabo la electrolisis a una elevada densidad de corriente durante mucho tiempo, se ha presentado convencionalmente el problema de que las vibraciones en la celda electrolítica pueden provocar la ruptura de la membrana de intercambio iónico.

Las burbujas de gas tienen una gran influencia, especialmente en el compartimiento del ánodo de la celda unitaria, de una celda electrolítica de cloruro de metal alcalino. Por ejemplo, cuando la electrolisis se lleva a cabo bajo condiciones de electrolisis en las que la densidad de corriente es de 40 A/dm2, la presión de 5 la reacción es de 0,1 MPa, y la temperatura de reacción es de 90 °C, la parte superior del compartimiento del ánodo se llena de burbujas de gas, de tal manera que es probable que la solución electrolítica en la parte superior del compartimiento del ánodo tenga zonas que contienen burbujas de gas en una cantidad tal alta como el 80% del volumen o más. La proporción de tales zonas de alto contenido de burbujas en la solución electrolítica tiende a incrementarse según el incremento en la densidad de corriente. 10

Dicha zona de la solución electrolítica, en la que la proporción gas/líquido es alta, tiene poca fluidez. Por lo tanto, cuando la solución electrolítica en la celda tiene una zona con una elevada proporción gas/líquido, la solución electrolítica tiene mala circulación, de manera que no sólo la concentración de la solución electrolítica se encuentra localmente reducida, sino que es probable que el gas se estanque en la celda electrolítica. La proporción de la zona de la solución electrolítica con una relación gas/líquido 15 elevada se puede disminuir hasta cierto punto por un método en el que la presión electrolítica se incrementa o la cantidad de la solución electrolítica circulada se incrementa grandemente. Sin embargo, dicho método para disminuir la proporción de una zona de la solución electrolítica con alta relación gas/líquido presenta problemas porque se sacrifica la seguridad y el coste del equipamiento se vuelve elevado. 20

De manera convencional, se han hecho muchas propuestas en relación con la celda unitaria para la electrolisis de membrana de intercambio iónico de un cloruro de metal alcalino, en el que se puede producir un hidróxido de metal alcalino de alta pureza a alta densidad de corriente. Por ejemplo, estas propuestas son hechas en la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública no examinada Núm. 51-43377 (correspondiente a la Patente de EEUU Núm. 4.111.779), la Solicitud de Patente 25 Japonesa Abierta a Inspección Pública no examinada Núm. 62-96688 (correspondiente a la Patente de EEUU Núm. 4.734.180), y la Publicación de la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública no examinada Núm. 62-500669 (correspondiente a la Patente de EEUU. Núm. 4.602.984). Las celdas unitarias que se dan a conocer en estos documentos de patente tienen un defecto porque, en el funcionamiento de estas celdas unitarias, la extracción de un gas y un líquido de la parte superior de las 30 celdas se lleva a cabo en una condición en la que el gas y el líquido se mezclan uno con otro, de tal manera que ocurren vibraciones en la celda y las vibraciones causan la ruptura de una membrana de intercambio iónico. Además, estas celdas unitarias no están adaptadas para facilitar la circulación de la solución electrolítica en las mismas. Por lo tanto, para disminuir la distribución de concentración de la solución electrolítica en las celdas, es necesario circular una gran cantidad de solución electrolítica. 35

La Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública no examinada Núm. 61-19789 y la Patente de EEUU Núm. 4.295.953 dan a conocer una celda unitaria en la que el marco de la celda tiene una estructura hueca y posee una forma de marco de cuadro, y un distribuidor eléctricamente conductivo está dispuesto entre la placa del electrodo y la lámina del electrodo, en la que el distribuidor está destinado a servir como ruta para el flujo descendente de una solución electrolítica. La Solicitud de Patente Japonesa 40 Abierta a Inspección Pública no examinada Núm. 63-11686 da a conocer una celda unitaria en la que un marco de celda tiene una estructura hueca y tiene forma de marco de cuadro, y está provista de un miembro cilíndrico para la distribución de corriente eléctrica, en la que el miembro cilíndrico está destinado a servir como ruta para el flujo descendente de una solución electrolítica. En estas técnicas anteriores, se puede obtener una circulación mejorada de la solución electrolítica en las celdas, pero 45 cuando la electrolisis se lleva a cabo a una elevada densidad de corriente, es probable que las vibraciones ocurran alrededor de la salida para el gas y el líquido y que el gas se estanque en la parte superior de las celdas. Además, estas técnicas tienen un problema porque las celdas tienen una estructura complicada. La Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública no examinada Núm. 59-153376 propone un método para prevenir la aparición de vibraciones en una celda electrolítica, 50 que comprende colocar un cuerpo de malla para prevenir el crecimiento de las burbujas en la parte superior (cerca de la superficie del líquido de la solución electrolítica) del compartimiento del electrodo. Sin embargo, mediante este método, no se puede llevar a cabo de manera satisfactoria una separación gas-líquido, de manera que este método no puede evitar completamente la aparición de vibraciones debido a las fluctuaciones de presión en la celda electrolítica. 55

La Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública no examinada Núm. 4-289184 (correspondiente a la Patente de EEUU Núm. 5.225.060) da a conocer una celda electrolítica que emplea una celda unitaria que contiene cámaras de separación gas-líquido en el lado del ánodo y en el lado del cátodo, dispuestas en los espacios sin flujo de corriente del lado del ánodo y del lado del cátodo, respectivamente, y que se extiende a todo lo largo de los lados superiores de los compartimientos del 60 ánodo y cátodo, en la que cada una de las cámaras de separación gas-líquido tiene una boquilla de salida de gas y líquido, que se abre hacia abajo de tal manera que el gas y el líquido que se han separado uno de otro mediante la cámara de separación de gas-líquido se pueden descargar mientras se mantiene el estado de separación gas-líquido. Por otra parte, la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública no examinada Núm. 4-289184 también da a conocer un método en el que un conducto en forma 65 de L está dispuesto en, como mínimo, uno de los compartimientos del ánodo y del cátodo, en el que el conducto está destinado a promover la circulación de una solución electrolítica en el compartimiento del electrodo. En el caso del uso de la celda electrolítica mencionada anteriormente, cuando la electrolisis se lleva a cabo a una densidad de corriente de 45 A/dm2 o menos, se pueden obtener ventajas porque la ocurrencia de vibraciones es relativamente pequeña y la distribución de concentración de una solución 5 electrolítica en el compartimiento del electrodo es pequeña. Sin embargo, cuando se lleva a cabo la electrolisis, por ejemplo a una densidad de corriente tan alta como 50 A/dm2 o más usando la celda electrolítica mencionada anteriormente, se forma una cantidad de burbujas de gas extremadamente grande en la celda electrolítica. Como resultado, no se puede llevar a cabo una separación satisfactoria gas-líquido, de manera que los problemas se presentan porque ocurren grandes vibraciones, afectando 10 así negativamente la membrana de intercambio iónico, y la distribución de concentración de la solución electrolítica se vuelve amplia.

La Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública no examinada Núm. 8-100286 (correspondiente a la Patente de EE.UU. Núm. 5.571.390) da a conocer un número de conductos que se extienden de forma vertical (bajantes) se disponen en los compartimientos de electrodos de una celda 15 unitaria que contiene cámaras de separación gas-líquido, tal como la celda unitaria tal como se ha descrito anteriormente. Sin embargo, incluso la celda unitaria (que contiene los bajantes) propuesta en este documento de patente presenta un problema porque, cuando la electrolisis se lleva a cabo a una densidad de corriente tan alta como 50 A/dm2 o más, la separación gas-líquido se vuelve insatisfactoria y, por tanto, ocurren grandes vibraciones, afectando de manera adversa la membrana de intercambio iónico. 20

CARACTERÍSTICAS DE LA INVENCIÓN

En esta situación, los presentes inventores han hecho estudios extensivos e intensivos con vistas al desarrollo de una celda unitaria para el uso en una celda electrolítica de tipo filtro prensa bipolar, usada para llevan a cabo la electrolisis de membrana de intercambio iónico, en la que la celda unitaria es ventajosa porque el gas y la solución electrolítica se pueden descargar en una condición en la que el gas 25 y la solución electrolítica se separan sustancialmente de forma completa uno de otro, por lo que, aún cuando la electrolisis se lleva a cabo a una densidad de corriente tal alta como 50 A/dm2 o más, se puede prevenir la ocurrencia de vibraciones en la celda, previniendo de esta manera la ocurrencia de la ruptura de la membrana de intercambio iónico. Como resultado, se ha encontrado sorprendentemente que se puede lograr la descarga del gas y el líquido en una condición sustancialmente separados el gas y el 30 líquido de forma completa cuando se lleva a cabo la electrolisis de una solución acuosa de cloruro de un metal alcalino, usando una celda electrolítica de tipo filtro prensa bipolar que emplea una celda unitaria que comprende: un cuerpo del lado del ánodo en forma de placa con un compartimiento del ánodo y una cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo que se extiende a lo largo del lado superior del compartimiento del ánodo, y un cuerpo del lado del cátodo en forma de placa con un compartimiento del 35 cátodo y una cámara de separación gas-líquido del lado del cátodo que se extiende a todo lo largo del lado superior del compartimiento del cátodo, en la que el cuerpo del lado del ánodo en forma de placa y el cuerpo del lado del cátodo en forma de placa están dispuestos de manera contigua, en la que las cámaras de separación gas-líquido del lado de ánodo y del lado del cátodo tienen paredes de fondo con aberturas que separan las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo, 40 del compartimiento del ánodo y el compartimiento del cátodo, respectivamente, en la que un tabique de eliminación de burbujas con un segmento con aberturas está dispuesto, como mínimo, en la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo de las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo y se extiende hacia arriba desde la pared con aberturas del fondo de la cámara de separación gas-líquido, en la que el tabique de eliminación de burbujas se extiende a lo largo de la 45 cámara de separación gas-líquido para dividir la cámara de separación gas-líquido en un primer pasaje -A- formado sobre la pared del fondo en un área con aberturas de la misma, y un segundo pasaje -B- que se forma sobre la pared del fondo en un área sin aberturas de la misma y que se comunica con una boquilla de salida de gas y líquido, y en la que las aberturas del segmento con aberturas del tabique de eliminación de burbujas están ubicadas, como mínimo, 10 mm por encima de la superficie interior de la 50 pared de fondo de la cámara de separación gas-líquido. La presente invención se ha completado, basada en este descubrimiento novedoso.

En consecuencia, es un objeto de la presente invención dar a conocer una celda unitaria para utilizar en una celda electrolítica de tipo filtro prensa bipolar, en la que la celda unitaria es ventajosa porque el gas y una solución electrolítica se pueden descargar en una condición en la que el gas y la solución electrolítica 55 están separados sustancialmente de manera completa uno de otro, de modo que, aún cuando la electrolisis se realice a una densidad de corriente tan alta como 50 A/dm2 o más, se puede prevenir la ocurrencia de vibraciones en la celda, previniendo de esta manera la ocurrencia de la ruptura de la membrana de intercambio iónico.

Los objetos anteriores y otros, características y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir 60 de la siguiente descripción detallada y las reivindicaciones anexas tomadas en conjunto con los dibujos acompañantes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

En los dibujos;

La figura 1 es una vista diagramática ampliada de la sección transversal de una forma de una cámara de separación gas-líquido de la celda unitaria de la presente invención;

la figura 2 es una vista diagramática ampliada de la sección transversal de otra forma de una cámara de separación gas-líquido de la celda unitaria de la presente invención;

la figura 3 es una vista diagramática ampliada de la sección transversal de otra forma más de una cámara 5 de separación gas-líquido de la celda unitaria de la presente invención;

la figura 4 es una vista diagramática ampliada de la sección transversal de otra forma más de una cámara de separación gas-líquido de la celda unitaria de la presente invención;

la figura 5 (comparativa) es una vista diagramática ampliada de la sección transversal de una cámara de separación gas-líquido que tiene una placa porosa que se extiende horizontalmente en ésta, en vez del 10 tabique de eliminación de burbujas usado en la presente invención;

la figura 6 es una vista diagramática ampliada de la sección transversal de la parte superior de un compartimiento de electrodos de una realización de la celda unitaria de la presente invención, que tiene un deflector dispuesto en ésta, junto con una cámara de separación gas-líquido dispuesta por encima del compartimiento de electrodos; 15

la figura 7 es una vista diagramática ampliada de la sección transversal de la parte superior de un compartimiento del electrodo de otra realización de la celda unitaria de la presente invención, que tiene un deflector dispuesto en ésta, junto con una cámara de separación gas-líquido dispuesta por encima del compartimiento de electrodos;

la figura 8 es una vista diagramática ampliada de la sección transversal de la parte superior de un 20 compartimiento de electrodos de otra realización de la celda unitaria de la presente invención, que no tiene un deflector, junto con una cámara de separación gas-líquido colocada encima del compartimiento del electrodo;

la figura 9 es una vista diagramática de la sección transversal de una forma de un distribuidor de solución electrolítica; 25

la figura 10 es una vista diagramática de la sección transversal de otra forma de un distribuidor de una solución electrolítica;

la figura 11 es una vista diagramática lateral de otra forma más de un distribuidor de solución electrolítica (en el que las flechas indican la solución electrolítica fluyendo hacia fuera del distribuidor a través de los agujeros -23-); 30

la figura 12 es una vista diagramática frontal de otra realización más de la celda unitaria de la presente invención, vista desde el lado del compartimiento del ánodo, mostrado con el electrodo en forma de red sustancialmente cortado;

la figura 13 es una vista diagramática de la sección transversal de la celda unitaria de la figura 12, tomada a lo largo de la línea II-II de la figura 12; y 35

la figura 14 es una vista diagramática lateral de una realización de la celda electrolítica de tipo filtro prensa bipolar, que ha sido construida por arreglo de una serie de celdas unitarias de la presente invención en serie mediante una membrana de intercambio catiónico dispuesta entre las respectivas celdas unitarias adyacentes, mostradas con la pared del marco de una de las celdas parcialmente quebrado para mostrar el interior de la celda unitaria. 40

Descripción de los números de referencia

-1- Pared

-2- Segmento con aberturas del tabique de eliminación de burbujas

-3- Tabique de eliminación de burbujas con el segmento con aberturas -2-

-4A- Pared de fondo con aberturas 45

-4B- Pared lateral

-5- Abertura

-6- Agujero en un nervio

-7- Boquilla de entrada de un distribuidor

-8- Boquilla de salida de gas y líquido de un compartimiento del ánodo 50

-8’- Boquilla de salida de gas y líquido de un compartimiento del cátodo

-9- Nervio conductor

-10- Boquilla de entrada de un compartimiento del ánodo

-10’- Boquilla de entrada de un compartimiento del cátodo

-11- Electrodo

-12- Nervio de refuerzo

-13- Ánodo

-14- Cátodo

-15- Placa de plomo 5

-16- Junta del lado del cátodo

-17- Membrana de intercambio catiónico

-18- Junta del lado del ánodo

-19- Celda unitaria bipolar

-20- Marco de fijación 10

-21- Deflector

-22- Agujero en forma de hendidura formado entre el extremo inferior del deflector -21- y la superficie interior de la pared -1-

-23- Agujero de alimentación de la solución electrolítica

-24- Pestaña curvada 15

-25- Pared del marco

-26- Barra de acople

-27- Cámara de separación gas-líquido

-28- Distribuidor

-29- Celda unitaria del lado del ánodo 20

-30- Celda unitaria del lado del cátodo

En las figuras 1 a la 14, las partes o porciones similares se designan por números y caracteres similares.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

De acuerdo con la presente invención, se da a conocer una celda unitaria para el uso en una celda 25 electrolítica con solución acuosa de cloruro de metal alcalino de tipo filtro prensa bipolar, que comprende una serie de celdas unitarias dispuestas en serie mediante una membrana de intercambio catiónico colocada entre las respectivas celdas unitarias adyacentes, en la que cada celda unitaria comprende:

un cuerpo del lado de ánodo en forma de placa con un compartimiento del ánodo y una cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo que está dispuesta en el espacio sin flujo de corriente del lado 30 del ánodo que se ha dejado sobre el compartimiento del ánodo y se extiende a todo lo largo del lado superior del compartimiento del ánodo, y

un cuerpo del lado del cátodo en forma de placa con un compartimiento del cátodo y una cámara de separación gas-líquido del lado del cátodo que está colocada en el espacio sin flujo de corriente del lado del cátodo que se ha dejado sobre el compartimiento del cátodo y se extiende a todo lo largo del lado 35 superior del compartimiento del cátodo,

el cuerpo del ánodo en forma de placa y el cuerpo del ánodo en forma de placa dispuestos de manera contigua,

teniendo las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo paredes de fondo con aberturas que separan las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y lado del cátodo 40 del compartimiento del ánodo y el compartimiento del cátodo, respectivamente, y

teniendo cada una de la cámaras de separación gas-líquido una boquilla de salida de gas y líquido en un extremo de éstas,

en la que hay colocado, como mínimo, un tabique de eliminación de burbujas en la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo de las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del 45 cátodo y que se extiende hacia arriba desde la pared de fondo con aberturas de la cámara de separación gas-líquido,

el tabique de eliminación de burbujas que se extiende a todo lo largo de la cámara de separación gas-líquido para dividir la cámara de separación gas-líquido en un primer pasaje -A- formado sobre la pared del fondo en un área con aberturas de éste y un segundo pasaje -B- formado sobre la pared del 50 fondo en un área sin aberturas de éste,

teniendo el tabique de eliminación de burbujas un segmento con aberturas,

estando colocadas las aberturas del segmento con aberturas del tabique de eliminación de burbujas, como mínimo, 10 mm por encima de la superficie interior de la pared del fondo de la cámara de separación gas-líquido,

en la que el segundo pasaje -B- se comunica con la boquilla de salida de gas y líquido y en la que el segundo pasaje -B- se comunica con el compartimiento del ánodo a través del segmento con aberturas y 5 el primer pasaje -A-.

A continuación se enumeran las características esenciales y varias realizaciones para una fácil comprensión de la presente invención:

1. En una celda unitaria para uso en una celda electrolítica con solución acuosa de cloruro de metal alcalino de tipo filtro prensa bipolar, que comprende una serie de celdas unitarias dispuestas en serie a 10 través de una membrana de intercambio catiónico dispuesta entre celdas unitarias respectivas adyacentes, en la que cada celda comprende:

un cuerpo del lado del ánodo en forma de placa con un compartimiento del ánodo y una cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo está dispuesto en un espacio del lado del ánodo sin flujo de corriente por encima del compartimiento del ánodo y que se extiende a todo lo largo del lado superior del 15 compartimiento del ánodo, y

un cuerpo del lado del cátodo en forma de placa con un compartimiento del cátodo y una cámara de separación gas-líquido del lado del cátodo dispuesto en un espacio sin flujo de corriente por encima del compartimiento del cátodo y que se extiende a todo lo largo del lado superior del compartimiento del cátodo, 20

el cuerpo del lado del ánodo en forma de placa y el cuerpo del lado del cátodo en forma de placa dispuestos de manera contigua,

teniendo la cámaras las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo paredes de fondo con aberturas que separan las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo del compartimiento del ánodo y del compartimiento del cátodo, respectivamente, y 25

teniendo cada una de las cámaras de separación gas-líquido una boquilla de salida de gas y líquido en un extremo de la misma,

la mejora que comprende un tabique de eliminación de burbujas que está dispuesto, como mínimo, en la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo de las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del cátodo y que se extiende hacia arriba de la pared de fondo con aberturas de la cámara de 30 separación gas-líquido,

el tabique de eliminación de burbujas que se extiende a todo lo largo de la cámara de separación gas-líquido para dividir la cámara de separación gas-líquido en un primer pasaje -A- formado sobre la pared de fondo en un área con aberturas de éste y un segundo pasaje -B- formado sobre la pared de fondo en un área sin aberturas de éste, 35

teniendo el tabique de eliminación de burbujas y un segmento con aberturas,

las aberturas del segmento con aberturas del tabique de eliminación de burbujas ubicadas, como mínimo, 10 mm por encima de la superficie interior de la pared de fondo de la cámara de separación gas-líquido,

en la que el segundo pasaje -B- se comunica con la boquilla de salida de gas y líquido y en la que el segundo pasaje -B- se comunica con el compartimiento del ánodo a través del segmento con aberturas y 40 el primer pasaje -A-.

2. Celda unitaria según el punto 1 anterior, que comprende además, como mínimo en el compartimiento del ánodo de los compartimientos del ánodo y el cátodo, un deflector dispuesto en la parte superior del compartimiento del ánodo, en la que el deflector está ubicado de tal manera que el pasaje -C- de flujo hacia arriba se forma entre el deflector y el ánodo, y el pasaje -D- de flujo hacia abajo se forma entre el 45 deflector y la pared interior posterior del compartimiento del ánodo.

3. Celda unitaria según el punto 2 anterior, en la que:

el deflector tiene una altura entre 300 mm y 600 mm,

el pasaje -C- de flujo hacia arriba tiene una anchura mayor en el extremo inferior de éste que en el extremo superior de éste, y tiene una anchura en el intervalo de 5 mm a 15 mm medida en el espacio 50 menor entre el deflector y el ánodo, y

el pasaje -D- de flujo hacia abajo tiene una anchura mayor en el extremo superior de éste que en el extremo inferior de éste, y tiene una anchura en el intervalo de 1 a 20 mm, medido en el espacio menor entre el deflector y la pared interior posterior del compartimiento del ánodo.

4. Celda unitaria según cualquiera de los puntos 1 a 3 anteriores, que comprende además, como mínimo, 55 en el compartimiento del ánodo del los compartimientos del ánodo y el cátodo, un distribuidor de solución electrolítica con una morfología similar a un tubo y dispuesto en una parte inferior del compartimiento del ánodo,

teniendo el distribuidor una serie de agujeros de alimentación de solución electrolítica y una entrada que se comunica con la boquilla de entrada de solución electrolítica del compartimiento del ánodo,

en la que cada uno de los agujeros de alimentación de la solución electrolítica tiene un área de sección transversal tal que, durante el funcionamiento de la celda unitaria, cuando se suministra una solución salina saturada como solución electrolítica a través del distribuidor a un caudal mínimo para llevar a cabo 5 la electrolisis a una densidad de corriente de 40 A/dm2, cada agujero de alimentación de solución electrolítica presenta una pérdida de presión de 50 mm H2O a 1.000 mm H2O.

La presente invención se describirá a continuación en detalle.

La celda unitaria de la presente invención es una celda unitaria para uso en una celda electrolítica con solución acuosa de cloruro de metal alcalino de tipo filtro prensa bipolar. 10

En primer lugar, a continuación se hace una explicación con relación a la estructura básica de la celda unitaria de la presente invención, en referencia a las figuras 12 y 13 (las explicaciones sobre el tabique de eliminación de burbujas -3- que tiene el segmento con aberturas -2-, el deflector -21- y el distribuidor -28- se omiten aquí y se hacen más adelante, en referencia a varios dibujos que incluyen dibujos diferentes a los de las figuras 12 y 13). 15

La figura 12 es una vista frontal diagramática de una realización de la celda unitaria de la presente invención, vista desde el lado del compartimiento del ánodo, mostrado con el electrodo en forma de malla sustancialmente cortado. La figura 13 es una vista diagramática de la sección transversal de la celda unitaria de la figura 12, tomada a lo largo de la línea II-II de la figura 12.

En la presente invención, el término "celda unitaria" se refiere a una celda bipolar simple que comprende: 20

un cuerpo del lado del ánodo en forma de placa con un compartimiento del ánodo y una cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo dispuesta en un espacio sin flujo de corriente dispuesto por encima del compartimiento del ánodo y que se extiende a todo lo largo del lado superior del compartimiento del ánodo, y

un cuerpo del lado del cátodo en forma de placa con un compartimiento del cátodo y una cámara de 25 separación gas-líquido del lado del cátodo dispuesta en un espacio sin flujo de corriente dispuesto por encima del compartimiento del cátodo y que se extiende a todo lo largo del lado superior del compartimiento del cátodo.

el cuerpo del lado del ánodo en forma de placa y el cuerpo del lado del cátodo en forma de placa están dispuestos de manera contigua, 30

teniendo las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del cátodo paredes de fondo con aberturas que separan las cámaras de separación gas-líquido del compartimiento del ánodo y del cátodo, respectivamente, y,

teniendo cada una de las cámaras de separación gas-líquido, una boquilla de salida de gas y líquido en un extremo de las mismas. 35

Como se muestra en la figura 13, cada uno de los cuerpos del lado del ánodo y del lado del cátodo en forma de placa comprende la pared -1-, la pared de marco -25- que se extiende desde la periferia de la pared -1-, y una pestaña curvada -24- que tiene una sección transversal en forma de ⎡ y que se extiende desde la pared del marco -25-.

Las pestañas curvadas -24-, -24- de los cuerpos en forma de placa del lado del ánodo y de lado del 40 cátodo cooperan con las paredes del marco -25-, -25- de los cuerpos en forma de placa del lado del ánodo y del cátodo, para formar de tal manera una hendidura que se extiende por las partes periféricas de los cuerpos en forma de placa. La barra de acople -26- se inserta en la hendidura que se extiende en dirección de la profundidad en la figura 13, de manera tal que los cuerpos en forma de placa del lado del ánodo y el lado del cátodo están sujetos en forma fija de manera contigua. 45

La pared -1- del cuerpo en forma de placa del lado del ánodo tiene fijado el ánodo -13- mediante una serie de nervios conductores -9- para formar un compartimiento del ánodo con un espacio del lado del ánodo sin flujo de corriente dispuesto por encima del compartimiento del ánodo y por debajo de la parte del lado superior de la pared del marco -25- del cuerpo en forma de placa del lado del ánodo. Por otra parte, la pared -1- del cuerpo en forma de placa del lado del cátodo tiene el cátodo -14- fijado mediante una serie 50 de nervios eléctricamente conductores -9- para formar un compartimiento del cátodo con un lado del cátodo sin flujo de corriente dispuesto por encima del compartimiento del cátodo y por debajo de la parte superior de la pared del marco -25- del cuerpo en forma de placa del lado del cátodo. Cada uno de los nervios -9- mencionados anteriormente, tiene agujeros -6- para el paso de un líquido y un gas a través de ellos. 55

La cámara de separación de gas-líquido -27- del lado del ánodo está dispuesta en el espacio sin flujo de corriente del lado del ánodo mencionado anteriormente dispuesto por encima de compartimiento del ánodo y se extiende a todo lo largo del lado superior del compartimiento del ánodo, mientras que la cámara de separación gas-líquido -27- del lado del cátodo está dispuesta en un espacio sin flujo de corriente del lado del cátodo dispuesto por encima del compartimiento del cátodo y se extiende a todo lo largo del lado superior del compartimiento del cátodo.

Las cámaras de separación del lado aniónico y del lado catiónico antes mencionadas -27-, -27- tienen paredes de fondo con aberturas -4A-, -4A- que separan las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo, de los compartimientos del ánodo y del cátodo, respectivamente. Cada 5 una de las paredes de fondo -4A-, -4A- tiene aberturas -5-, a través de las que se introduce una solución electrolítica que contiene burbujas desde el compartimiento de electrodos hacia las cámaras de separación gas-líquido -27-, -27-.

Las cámaras de separación gas-líquido -27-, -27- del lado del ánodo y del lado del cátodo mencionadas anteriormente, tienen boquillas de salida de gas y líquido -8-, -8’-, respectivamente. 10

En la presente invención, la estructura básica de la celda unitaria que tiene la cámara de separación gas-líquido mencionada anteriormente -27- (es decir, la estructura de la celda unitaria mostrada en las figuras 12 y 13, en las que las figuras 12 y 13 se ilustran omitiendo el tabique de eliminación de burbujas -3-, con el segmento con aberturas -2-, el deflector -21- y el distribuidor -28-) puede ser la misma que la de las celdas unitarias convencionales. Como ejemplo de una celda unitaria convencional, se puede 15 mencionar una celda unitaria descrita en la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública no examinada Núm. 4-289184 (correspondiente a la Patente de EE.UU. Núm. 5.225.060) mencionada anteriormente. Con relación a la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública no examinada Núm. 4-289184 (correspondiente a la Patente de EE.UU. Núm. 5.225.060), mencionada anteriormente, los contenidos de ésta se incorporan aquí por referencia. 20

Por otra parte, con respecto a las partes de la celda unitaria de la presente invención diferentes del tabique -3- con un segmento con aberturas -2-, el deflector -21- y el distribuidor -28-, dichas partes se pueden producir usando los materiales y métodos descritos en la Solicitud de Patente Japonesa Abierta a Inspección Pública no examinada Núm. 4-289184 (correspondiente al Documento de Patente de EE.UU. Núm. 5.225.060) mencionada anteriormente. 25

A continuación, se hace una explicación con relación a la cámara de separación de gas-líquido de la celda unitaria de la presente invención, en referencia a las figuras 1 a 4.

Las figuras 1 y 4 son vistas diagramáticas ampliadas de la sección transversal de varias formas de la cámara de separación gas-líquido de la celda unitaria de la presente invención.

En la celda unitaria de la presente invención, el tabique de eliminación de burbujas -3- está dispuesto 30 como mínimo en la cámara de separación gas-líquido -27- del lado del ánodo de las cámaras de separación gas-líquido -27-, -27- del lado del ánodo y del lado del cátodo y se extiende hacia arriba desde la pared del fondo con aberturas -4A- de la cámara de separación gas-líquido,

en la que el tabique de eliminación de burbujas -3- se extiende a todo lo largo de la cámara de separación gas-líquido -27- para dividir la cámara de separación gas-líquido -27- en un primer pasaje -A- formado 35 sobre la pared del fondo -4A- en un área con aberturas de ésta y un segundo pasaje -B- formado sobre la pared del fondo -4A- en un área sin aberturas de ésta.

Más específicamente, el tabique de eliminación de burbujas -3- está dispuesto como mínimo en la cámara de separación gas-líquido -27- de las cámaras de separación -27- ,-27- del lado del ánodo y del cátodo, y se extiende hacia arriba desde la pared con aberturas del fondo -4A- de la cámara de separación 40 gas-líquido -27-, en la que la pared con aberturas del fondo -4A- está localmente con aberturas (o sea, las aberturas -5- están localmente presentes en la pared de fondo -4A-) de manera tal que la pared de fondo -4A- tiene un área con aberturas y un área sin aberturas que están divididas mediante el tabique de eliminación de burbujas -3-. El tabique de eliminación de burbujas -3- se extiende a todo lo largo de la cámara de separación gas-líquido -27- para dividir la cámara de separación gas-líquido -27- en un primer 45 pasaje -A- formado sobre la pared de fondo localmente con aberturas -4A- en un área con aberturas de éste, y un segundo pasaje -B- formado sobre la pared de fondo localmente con aberturas -4A- en un área sin aberturas de éste.

El tabique de eliminación de burbujas -3- tiene un segmento con aberturas -2-, donde las aberturas del segmento con aberturas -2- del tabique de eliminación de burbujas están ubicadas como mínimo a 10 mm 50 por encima de la superficie interior de la pared de fondo -4A- de la cámara de separación gas-líquido -27-. El segundo pasaje -B- se comunica con la boquilla de salida de gas y líquido y se comunica con el compartimiento del ánodo a través del segmento con aberturas -2- y el primer pasaje -A-.

En la celda unitaria de la presente invención, la cámara de separación gas-líquido -27- con un tabique de eliminación de burbujas -3- dispuesto en la misma se adapta de manera tal que, durante el 55 funcionamiento de la celda unitaria, un líquido que contiene burbujas se introduce desde el compartimiento del ánodo hacia el primer pasaje -A- de la cámara de separación gas-líquido -27- a través del área con aberturas (con aberturas -5-) de la pared de fondo localmente con aberturas -4A- y que permite pasar a través de las aberturas de los segmentos con aberturas -2- del tabique de eliminación de burbujas -3-, mientras se mantienen las aberturas del segmento con aberturas -2- a un nivel por encima 60 del nivel de líquido del segundo pasaje -B-, rompiendo de esta manera las burbujas del líquido que contiene burbujas y permitiendo que el gas generado por la ruptura de las burbujas, y el líquido, sustancialmente libre de burbujas se introduzca en el segundo pasaje -B- de la cámara de separación gas-líquido -27-, en la que el gas y el líquido sustancialmente libre de burbujas se introducen en el segundo pasaje -B- se descargan del mismo a través de las boquillas de salida de gas y líquido -8- (mostradas en la figura 12) de la cámara de separación gas-líquido -27—.

La razón por la cual resulta posible tal separación del líquido que contiene burbujas en un gas y un líquido 5 por la ruptura de las burbujas no ha sido elucidada aún, pero se considera como sigue. La solución electrolítica que contiene burbujas en el primer pasaje -A- se introduce en el segundo pasaje -B- a través de aberturas del segmento con aberturas -2- del tabique de eliminación de burbujas -3-, junto con un gas presente en la parte superior del primer pasaje -A-. En este momento, el gas antes mencionado y la solución electrolítica que contiene burbujas se mezclan entre sí en las aberturas para aumentar el tamaño 10 de las burbujas en la solución electrolítica que contiene burbujas, de tal manera que las burbujas en la solución electrolítica que contiene burbujas se rompen fácilmente. En el segundo pasaje -B-, el segmento con aberturas -2- del tabique de eliminación de burbujas -3- se enfrenta a la fase gaseosa, de manera tal que el gas liberado desde la solución electrolítica que contiene burbujas por la ruptura de las burbujas se absorbe por la fase gaseosa, mientras que la solución electrolítica de la cual se han eliminado las 15 burbujas se colecta en el fondo del segundo pasaje -B-. El gas separado y la solución electrolítica libre de burbujas se extraen de la cámara de separación -27- a través de la boquilla de salida de gas y líquido -8-, donde el gas y la solución electrolítica se mantienen separados uno de otro. Por lo tanto, durante la operación de la celda unitaria de la presente invención, se puede suprimir una vibración en la celda debido a la pérdida de presión, de tal manera que se puede prevenir la ruptura de la membrana de 20 intercambio iónico.

En la figura 1, la cámara de separación gas-líquido -27- está compuesta por la pared -1-, la pared del marco -25-, la pared lateral -4B- y la pared de fondo -4A-. En el caso de dicha cámara de separación gas-líquido, el área de la sección transversal de ésta es generalmente de 10 a 100 cm2 desde el punto de vista de la facilidad y el coste de producción de una cámara de separación gas-líquido -27-. La solución 25 electrolítica colectada en el fondo del segundo pasaje -4B- se extrae de la cámara de separación gas-líquido -27- a través de una boquilla de salida de líquido y gas -8- (mostrada en la figura 12), mientras se mantiene la separación del gas.

En la figura 1, el primer pasaje -A- con aberturas -5- de la pared del fondo -4A- se forma sobre el lado de la pared -1-. Sin embargo, tal como se muestra en la figura 2, el primer pasaje -A- con aberturas -5- de la 30 pared de fondo -4A- se puede formar sobre el lado de la pared lateral -4B-. En relación al tabique de eliminación de burbujas -3-, un segmento de éste diferente del segmento con aberturas -2- (es decir, un segmento sin aberturas, que en lo adelante se denominará con frecuencia como “segmento sin aberturas”) funciona como una división para separar el líquido que contiene burbujas en el primer pasaje -A- del líquido despojado de burbujas en el segundo pasaje -B-. Por lo tanto, es necesario que la posición 35 de las aberturas del segmento con aberturas -2- sea más alta que la superficie del líquido en el segundo pasaje -B-. Específicamente, la altura (H’) de la posición de las aberturas del segmento con aberturas -2- desde la superficie interior de la pared de fondo -4A- necesita ser como mínimo de 10 mm. Cuando el tabique de eliminación de burbujas -3- está en forma de una placa, tal como se muestra en las figuras 1 y 2, es innecesario afirmar que la altura del segmento sin aberturas del tabique de eliminación de burbujas 40 -3- necesita ser también como mínimo de 10 mm. Además, tal como se muestra en la figura 3, cuando la altura del segmento sin aberturas del tabique de eliminación de burbujas -3- es relativamente alta, el tabique de eliminación de burbujas -3- puede tener una estructura en la que el segmento con aberturas -2- se extiende desde la superficie lateral del segundo pasaje -B- del segmento sin aberturas. También en este caso, la posición de las aberturas del segmento con aberturas -2- desde la superficie interior de la 45 pared de fondo -4A- debe ser mayor que la superficie del líquido en el segundo pasaje -B-. Específicamente, la altura (H’) de la posición de las aberturas del segmento con aberturas -2- de la superficie interior de la pared de fondo -4A- debe ser como mínimo de 10 mm.

Si las aberturas del segmento con aberturas -2- están presentes por debajo de la superficie del líquido en el segundo pasaje -B-, se produce una desventaja cuando, aún cuando el líquido que contiene un gas en 50 forma de burbujas pasa a través de tales aberturas presentes debajo de la superficie del líquido en el segundo pasaje -B-, el gas no se libera hacia la fase gaseosa sino que permanece en el líquido, de tal manera que el líquido en el segundo pasaje -B- contiene burbujas, lo que causa fluctuaciones de presión en la boquilla de salida.

Con relación a la altura de la superficie del líquido en el segundo pasaje -B-, hay una tendencia de que 55 mientras mayor sea la densidad de corriente empleada para la electrolisis, mayor será la superficie del líquido en el segundo pasaje -B-. Por ejemplo, cuando la electrolisis se lleva a cabo a una densidad de corriente tan elevada como de 50 a 80 A/dm2, la altura de la superficie del líquido en el segundo pasaje -B- alcanza a menudo de 20 a 30 mm. Por lo tanto, la altura (H’) de las aberturas del segmento con aberturas -2- del tabique de eliminación de burbujas -3- es preferentemente de 20 mm o más, más 60 preferentemente de 30 mm o más, lo más preferentemente de 40 mm o más.

Con relación a la altura del segmento sin aberturas del tabique de eliminación de burbujas -3-, no existe una limitación particular siempre que la eliminación de burbujas antes mencionada pueda ser realizada de manera eficiente. Por ejemplo, cuando el tabique de eliminación de burbujas -3- con un segmento con aberturas -2- tiene forma de placa que se extiende sustancialmente de forma vertical desde la pared de fondo -4A-, se prefiere que la altura del segmento sin aberturas sea de un 90% o menos de la altura (H) de la cámara de separación gas-líquido -27-. Cuando la altura del segmento sin aberturas es mayor del 90% de la altura (H) de la cámara de separación gas-líquido -27-, existe el peligro de que la pérdida de presión de la solución electrolítica introducida desde el primer pasaje -A- hacia el segundo pasaje -B- se 5 vuelva grande y se estanque un gas en el espacio de flujo de corriente en la celda unitaria, afectando de esta manera de forma negativa la membrana de intercambio iónico.

Con relación a la anchura (W) del primer pasaje -A-, en la figura 1, la anchura (W) es la distancia entre el tabique de eliminación de burbujas -3- y la pared -1-; y en cada una de las figuras 2 a 4, la anchura (W) es la distancia entre la pared lateral -4B- y el tabique de eliminación de burbujas -3-. Se prefiere que la 10 anchura (W) esté en el intervalo entre 2 y 20 mm, ya que la pérdida de presión se vuelve baja cuando la anchura (W) está en este intervalo. Además, cuando la distancia entre la pared lateral -4B- y el tabique de eliminación de burbujas -3- no es uniforme como en el caso de las figuras 2 a 4, la distancia más corta se define como la anchura (W). Cuando la anchura (W) excede los 20 mm, la anchura del segundo pasaje -B- se vuelve demasiado pequeña, de tal manera que la pérdida de presión se vuelve grande. En tal caso, 15 existe el peligro de que el gas separado y el líquido libre de gas se mezclen de nuevo y el líquido resultante que contiene gas cause un incremento en la fluctuación de presión en la boquilla de salida para causar la vibración en la celda unitaria. Por otra parte, cuando la anchura (W) es menor de 2 mm, existe el peligro de que la pérdida de presión del líquido que contiene burbujas introducido desde el primer pasaje -A- hacia el segundo pasaje -B- se vuelva grande y el gas se estanque en el espacio de flujo de corriente 20 en la celda unitaria, afectando por tanto de manera adversa la membrana de intercambio iónico.

El tabique de eliminación de burbujas -3- para eliminar las burbujas se puede formar tanto por un método en el cual las aberturas se forman en la porción superior de una placa simple o un método en el cual una placa con aberturas se une a una placa sin aberturas. Además, el tabique de eliminación de burbujas, -3- puede estar formado de manera integral con la pared de fondo -4A- de la cámara de separación 25 gas-líquido -27- o se puede unir a la pared de fondo -4A- de la cámara de separación gas-líquido -27- por soldadura o similar. El tabique de eliminación de burbujas -3- formado de manera integral con la pared de fondo -4A- se puede obtener como sigue. Por ejemplo, cuando se intentan producir partes de una cámara de separación gas-líquido por moldeo de una resina, el moldeo se lleva a cabo usando un molde capaz de formar una pieza que tenga la pared de fondo -4A- formada integralmente con el tabique -3-. En relación a 30 los materiales usados para producir el tabique de eliminación de burbujas -3-, no existe una limitación particular siempre y que los materiales tengan resistencia al cloro y al hidróxido de sodio. Como ejemplos de materiales que se pueden usar para producir el tabique de eliminación de burbujas -3- dispuesto en la cámara de separación gas-líquido -27- del ánodo, se pueden mencionar el titanio y una aleación de titanio. Como ejemplos de materiales que se pueden usar para producir un tabique de eliminación de 35 burbujas -3- dispuesto en el lado del cátodo de la cámara de separación gas-líquido -27-, se pueden mencionar hierro, níquel, y acero inoxidable. Como materiales para producir el tabique de eliminación de burbujas -3-, además de los materiales mencionados anteriormente, se pueden usar además plásticos y cerámicas, siempre que dichos materiales tengan resistencia al cloro y al hidróxido de sodio.

Cuando se fija una placa con aberturas fabricada del metal mencionado anteriormente a la placa sin 40 aberturas para obtener el tabique de eliminación de burbujas -3-, se puede usar un metal expandido, un metal con aberturas circulares o aberturas en forma de cuadrados, una red de alambre, una malla de alambre, una espuma de metal o similares, se pueden usar como placa con aberturas.

Además, cuando una placa con aberturas se une a una placa sin aberturas para obtener el tabique de eliminación de burbujas -3-, no hay limitación con relación a las formas de fijar la placa con aberturas a la 45 placa sin aberturas. Por ejemplo, una placa con aberturas se puede fijar a una placa sin aberturas de cualquiera de las siguientes maneras:

(1) una manera en la que la placa con aberturas está unida sustancialmente de manera vertical a la porción superior de una placa sin aberturas, que está formada además sustancialmente de manera vertical sobre el fondo de la pared -4A-, para obtener de esta forma un tabique de eliminación de burbujas 50 -3- como se muestra en las figuras 1 y 2.

(2) una manera en la que la placa con aberturas está unida a una placa sin aberturas (que está formada sustancialmente de manera vertical sobre la pared de fondo -4A-) en una porción del extremo superior de la superficie lateral de ésta enfrente del segundo pasaje -B-, en la que la placa con aberturas se extiende sustancialmente de manera horizontal para obtener un tabique -3- con una sección transversal en forma 55 de ⎡ tal como se muestra en la figura 3, o que se extiende con un ligero gradiente hacia arriba o hacia abajo con relación a la dirección perpendicular de la superficie lateral de la placa sin aberturas; y

(3) una manera en la que la placa con aberturas está unida a la placa sin aberturas (que está sustancialmente formada de manera vertical sobre la pared de fondo -4A-) en una porción media de la superficie lateral de ésta frente al segundo pasaje -B-, en la que la placa con aberturas se extiende 60 sustancialmente de manera horizontal para obtener una sección transversal en forma de ├ como se muestra en la figura 4 ó se extiende con un ligero gradiente hacia arriba o hacia abajo con relación a la dirección perpendicular de la superficie lateral de la placa sin aberturas.

En cualquiera de las maneras ejemplificadas anteriormente, la placa con aberturas debe ser asegurada a la placa sin aberturas con el fin de prevenir que la placa con aberturas se separe de la placa sin aberturas durante la operación de la celda unitaria. Para este propósito, por ejemplo, cuando tanto la placa sin aberturas como la placa con aberturas están hechas de metal, se prefiere fijar la placa con aberturas a la placa sin aberturas mediante soldadura. 5

Además, el tabique de eliminación de burbujas -3- se puede obtener formando un segmento con aberturas -2- en una porción media de la placa sin aberturas. Como ejemplo de dicho tabique de eliminación de burbujas -3-, se puede mencionar una placa de metal con aberturas formadas en una porción media de ésta.

En relación al segmento con aberturas -2- del tabique de eliminación de burbujas -3-, se prefiere que la 10 proporción con aberturas del segmento con aberturas -2- esté preferentemente en el intervalo de 10% a 80%, sobre la base del área del segmento con aberturas -2-. Además, desde el punto de vista de la reducción de la pérdida de presión y la eficiencia de eliminación de burbujas, lo más preferente es que esté en el intervalo del 30 al 70%. En relación a la proporción de aberturas del tabique de eliminación de burbujas -3-, es preferente que la proporción de aberturas esté en el intervalo de 4 a 60%, en base al área 15 del tabique de eliminación de burbujas -3-. En relación al tamaño de las aberturas del segmento con aberturas -2-, no existe una limitación particular. Sin embargo, cuando el tamaño de las aberturas o del segmento con aberturas -2- es demasiado grande, existe el peligro de que, cuando la solución electrolítica que contiene burbujas en el primer pasaje -A- pasa a través del segmento con aberturas -2- y se introduce en el segundo pasaje -B-, las burbujas en la solución electrolítica no se rompen, de manera que la 20 solución electrolítica que aún contiene burbujas se colecta en el segundo pasaje -B-. Por lo tanto, el área de cada abertura del segmento con aberturas -2- es preferentemente de 150 mm2 o menos, más preferentemente de 80 mm2 o menos. El área promedio de las aberturas del segmento con aberturas -2- es de 3 a 60 mm2. El número de aberturas se selecciona de forma adecuada en dependencia de la relación de aberturas mencionada anteriormente y el radio promedio de las aberturas. 25

En relación a la distribución de las aberturas en el segmento con aberturas -2-, no existe limitación particular siempre que la eliminación de burbujas se lleve a cabo de forma eficiente. Sin embargo, es preferente que la distribución de aberturas sea tan uniforme como sea posible. Como ejemplos de maneras de formar las aberturas, se pueden mencionar una manera en la que se forman diecinueve (19) aberturas circulares, que tienen cada una un diámetro de 2 mm con un espaciado de 3 mm por cm2 del 30 segmento con aberturas -2-, y una manera en que se forman treinta y cinco (35) aberturas rómbicas, que tienen cada una líneas diagonales de 7 mm y 4 mm, por 10 cm2 del segmento con aberturas -2-.

El segmento con aberturas -2- también se puede formar combinando dos placas que son diferentes en la relación de aberturas.

En relación al grosor del tabique de eliminación de burbujas -3-, no existe limitación particular siempre que 35 la resistencia del tabique -3- sea satisfactoria y la eliminación de burbujas se pueda llevar a cabo sin aumentar la pérdida de presión. Específicamente, es preferente que el grosor del tabique de eliminación de burbujas -3- se encuentre en el intervalo de 0,1 a 5 mm.

En relación al ángulo entre el tabique de eliminación de burbujas -3- y la pared de fondo -4A-, no existe limitación particular siempre que la solución electrolítica que contiene burbujas en el primer pasaje -A- 40 pueda ser introducida en la fase gaseosa en el segundo pasaje -B- a través de las aberturas del segmento con aberturas -2-. El segmento sin aberturas y el segmento con aberturas -2- pueden tener ángulos diferentes en relación a la pared de fondo -4A-. Específicamente, por ejemplo, tal como se muestra en las figuras 1 y 2, el segmento con aberturas -2- se puede extender sustancialmente de forma vertical desde la parte superior del segmento sin aberturas, que está también sustancialmente de forma 45 vertical provisto en la cámara de separación gas-líquido -27-. Alternativamente, tal como se muestra en la figura 3, el segmento con aberturas -2- se puede extender sustancialmente de forma horizontal, o se puede extender con un ligero gradiente hacia arriba o hacia abajo en relación con la dirección horizontal, desde el extremo superior de la superficie del segmento sin aberturas, cuya superficie está enfrente del segundo pasaje -B-. Sin embargo, tal como se mencionó anteriormente, es necesario que las aberturas 50 del segmento con aberturas -2- se mantengan por encima de la superficie del líquido en el segundo pasaje -B-.

Además, el tabique de eliminación de burbujas -3- puede tener una serie de segmentos con aberturas -2-. Por ejemplo, el tabique de eliminación de burbujas -3- puede no sólo tener el segmento con aberturas -2-, que se extiende sustancialmente de forma vertical desde la parte superior del segmento sin aberturas, tal 55 como se muestra en las figuras 1 y 2, sino también el segmento con aberturas -2-, que se extiende sustancialmente de forma horizontal desde el extremo superior de la superficie del segmento sin aberturas del segundo pasaje -B-.

En relación con el segmento con aberturas -2- mencionado anteriormente, un extremo del mismo necesita estar en contacto con el segmento sin aberturas mencionado anteriormente; sin embargo, no es necesario 60 que el otro extremo del segmento con aberturas -2- esté en contacto con la pared interior de la cámara de separación gas-líquido. Por ejemplo, en el caso del segmento con aberturas -2- sustancialmente de forma vertical, tal como se muestra en las figuras 1 y 2, es preferente que la altura del segmento con aberturas -2- sea 1/2 ó más de la diferencia entre la altura (H) de la cámara de separación gas-líquido y la altura (H’) del segmento sin aberturas. Desde el punto de vista de llevar a cabo la eliminación de burbujas de forma eficiente incluso cuando la electrolisis se lleva a cabo a una alta densidad de corriente, es preferente que la altura del segmento con aberturas -2- sea tan grande como sea posible. Además, desde el punto de vista de la facilidad de fabricación de la celda unitaria, es preferente que la altura del segmento con 5 aberturas -2- sea la misma que la diferencia entre la altura (H) y la altura (H’) mencionadas anteriormente (es decir, el segmento con aberturas -2- se extiende desde la parte superior del segmento sin aberturas hacia la superficie interior de la pared marco superior -25- de la cámara de separación gas-líquido, tal como se muestra en las figuras 1 y 2). También en el caso del segmento con aberturas -2- sustancialmente de forma horizontal, tal como se muestra en las figuras 3 y 4, es preferente que, tal como 10 se muestra en las figuras 3 y 4, de segmento con aberturas -2- se extienda hasta alcanzar la pared lateral interior (pared 1) de la cámara de separación gas-líquido -27-, de manera que el tabique de eliminación de burbujas -3- separa completamente el segundo pasaje -B- del primer pasaje -A-. En el caso del segmento con aberturas -2- sustancialmente de forma horizontal, si el tabique de eliminación de burbujas -3- no separa completamente el segundo pasaje -B- del primer pasaje -A-, es probable que ocurra una 15 desventaja en la que el líquido que contiene burbujas fluye desde el primer pasaje -A- al segundo pasaje -B- a través de una abertura entre el segmento con aberturas -2- y la pared interior de la cámara de separación gas-líquido -27-, de forma que no se puede lograr una eliminación de burbujas de forma eficiente.

De lo anterior es evidente que el tabique de eliminación de burbujas -3- puede ser de varias formas y 20 puede tener varios tamaños, de manera que la solución electrolítica que contiene burbujas en el primer pasaje -A- se puede introducir en la fase gaseosa del segundo pasaje -B- a través de las aberturas del segmento con aberturas -2-. Sin embargo, desde el punto de vista de la facilidad de fabricación de la celda unitaria y de la eficiencia de eliminación de burbujas, es preferente que el tabique de eliminación de burbujas -3- tenga una de las siguientes estructuras: 25

(1) una estructura en forma de placa en la que, tal como se muestra en las figuras 1 y 2, el tabique de eliminación de burbujas -3- que tiene el segmento con aberturas -2- se extiende hacia arriba y sustancialmente de forma vertical desde la pared de fondo -4A-, en la que la altura del tabique de eliminación de burbujas -3- es la misma que la altura (H) de la cámara de separación gas-líquido -27-,

(2) una estructura en forma de L a la inversa en la que, tal como se muestra en la figura 3, el 30 segmento sin aberturas se extiende hacia arriba y sustancialmente de forma vertical desde la pared de fondo -4A- y el segmento con aberturas -2- se extiende sustancialmente de forma horizontal desde la parte extrema superior del segmento sin aberturas hasta la superficie interior de la pared -1-, y

(3) una estructura en forma de ├ en la que, tal como se muestra en la figura 4, el segmento sin aberturas se extiende hacia arriba y sustancialmente de forma vertical desde la pared de fondo -4A- y el 35 segmento con aberturas -2- se extiende sustancialmente de forma horizontal desde la parte central del segmento sin aberturas hasta la superficie interior de la pared -1-.

Si la cámara de separación gas-líquido -27- tiene solamente una placa poroso que se extiende horizontalmente en la misma, tal como se muestra en la figura 5, en vez de un tabique de eliminación de burbujas -3-, no se puede lograr casi ningún efecto de eliminación de burbujas (véase Ejemplo 40 Comparativo 1 descrito más adelante).

Con respecto al tamaño de la perforación -5- de la pared de fondo -4A-, a través de la cual se introducen un gas, una solución electrolítica y burbujas en la cámara de separación gas-líquido -27-, por ejemplo en el caso de las figuras 1 y 2, es deseable que el tamaño no exceda la anchura (W) mencionada anteriormente. La forma de la perforación -5- no está limitada de forma particular y puede ser, por 45 ejemplo, circular, elíptica, cuadrada, rectangular o rómbica. La relación de perforación de la pared de fondo -4A- está preferentemente en el intervalo de 10 a 80%, en base al área de la pared de fondo del primer pasaje -A- (es decir, anchura (W) del primer pasaje -A- x longitud de la cámara de separación gas-líquido). Cuando la relación de perforación es menor de 10%, puede ocurrir una pérdida de presión a la vez que un gas o un líquido pasan a través de las perforaciones -5- a la cámara de separación 50 gas-líquido -27-, de manera que es probable que el gas se estanque en la parte superior del compartimiento de electrodos, formando una zona de gas. La zona de gas formada de esta manera es probable que tenga un efecto adverso sobre la membrana de intercambio iónico. Por otra parte, cuando la relación de perforación excede el 80%, es probable que ocurra una desventaja en la que la resistencia de la cámara de separación gas-líquido -27- se vuelve desventajosamente baja, de manera que la cámara de 55 separación gas-líquido -27- sufre distorsión cuando una celda electrolítica se ensambla combinando y ajustando una serie de celdas unitarias mediante electrodos y juntas.

En la celda unitaria de la presente invención, el tabique de eliminación de burbujas -3- mencionado anteriormente se dispone, como mínimo, en una cámara de separación gas-líquido -27- de las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo -27, 27-. Especialmente, en la cámara 60 de separación gas-líquido del lado del ánodo -27-, las burbujas contenidas en la solución electrolítica tienen una gran influencia y, por lo tanto, se puede lograr un efecto satisfactorio de eliminación de burbujas incluso cuando el tabique de eliminación de burbujas -3- se dispone solamente en la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27-.

La pared lateral -4B- de la cámara de separación gas-líquido -27- puede tener superficies planas, pero es preferente que tenga una configuración tal como se muestra en las figuras 1 a 4, en las que una porción inferior de la pared lateral -4B- sobresale hacia fuera. Debido a la presencia de dicha porción inferior que sobresale de la pared lateral -4B-, se puede aumentar la estanqueidad de contacto entre la cámara de separación gas-líquido -27- y las juntas -16, 18- mostradas en la figura 14. Además, cuando la anchura de 5 cada junta -16, 18- es uniforme, las presiones sufridas por la junta en diferentes partes de la superficie de la misma durante el ensamblaje de la celda electrolítica se volverán uniformes.

En la presente invención, es preferente que, tal como se muestra en las figuras 6 y 7, la celda unitaria comprenda además, como mínimo en el compartimiento del ánodo de los compartimientos del ánodo y del cátodo, deflector -21- dispuesto en una parte superior del compartimiento del ánodo, en la que el 10 deflector -21- se coloca de manera que se forma un pasaje de flujo hacia arriba -C- entre deflector -21- y ánodo -11- y se forma un pasaje de flujo hacia abajo -D- entre deflector -21- y una pared interior del lado posterior (superficie interna de la pared -1-) del compartimiento del ánodo.

Por ejemplo, cuando el deflector -21- se dispone en la parte superior del compartimiento del ánodo, es posible no sólo que la solución electrolítica fluya hacia atrás hacia una parte inferior de la celda unitaria 15 para de esta manera hacer circular la solución electrolítica en el compartimiento del ánodo, sino también introducir de forma eficiente la solución electrolítica en la cámara de separación gas-líquido -27- sin provocar estancamiento del gas en la parte superior del compartimiento del ánodo.

Además, cuando el deflector -21- se dispone en la parte superior del compartimiento del ánodo, se forma una abertura en forma de hendidura -22- entre la parte extrema inferior del deflector -21- y la pared -1-. En 20 este caso, la solución electrolítica, que ha fluido por encima de la parte superior del deflector -21- y se ha introducido en el pasaje de flujo hacia abajo -D-, vuelve hacia la parte inferior del compartimiento del ánodo a través de la abertura en forma de hendidura -22- y, a continuación, hacia la parte superior del compartimiento del ánodo a través del pasaje de flujo hacia arriba -C-, de manera que la solución electrolítica circule en el compartimiento del ánodo. 25

En relación al pasaje de flujo hacia arriba -C- formado entre deflector -21- y ánodo -11-, pasa a través de él una mezcla de la solución electrolítica, las burbujas y el gas. Una mezcla de la solución electrolítica, y el gas y las burbujas, que se forman por las pasadas de electrolisis a través de una abertura entre la parte superior del deflector -21- y la pared superior del compartimiento de electrodos, en la que una parte de la solución electrolítica y una parte del gas entran a la cámara de separación gas-líquido -27-, y el resto de 30 la solución electrolítica y el resto de gas fluyen hacia abajo a lo largo del pasaje de flujo hacia abajo -D- y, a continuación, retornan hacia la parte inferior del compartimiento de electrodos a través de la abertura similar a hendidura -22-.

De esta forma, en virtud del deflector -21-, se hace posible circular la solución electrolítica dentro del compartimiento de electrodos, de manera que se evita el estancamiento de la solución electrolítica y el 35 gas y se puede lograr una distribución de concentración uniforme de la solución electrolítica en el compartimiento de electrodos, incluso cuando la electrolisis se lleva a cabo a una densidad de corriente tan alta como 50 A/dm2 o superior.

En relación al deflector -21-, el grosor del mismo está preferentemente en el intervalo de 0,5 a 1,5 mm, y la longitud del mismo está preferentemente en el intervalo de 300 a 700 mm. Es preferente que la anchura 40 del deflector -21- sea tan cercana a la anchura de la celda unitaria como sea posible y lo más preferente es que la anchura del deflector -21- sea la misma que la anchura de la celda unitaria, tal como se muestra en la figura 12. Como ejemplos de materiales para el deflector -21- utilizado en el compartimiento del ánodo se pueden mencionar materiales tales como titanio y resinas (por ejemplo, Teflón), que tienen resistencia a la corrosión por cloruro. Como ejemplos de materiales para el deflector -21- utilizado en el 45 compartimiento del cátodo se pueden mencionar materiales tales como acero inoxidable y níquel, que tienen resistencia a la corrosión por álcalis.

Con respecto al método de colocación del deflector -21- en el compartimiento de electrodos, no hay limitación en particular. Como ejemplos de dichos métodos se pueden mencionar un método en el que el deflector -21-, que tiene la misma anchura que el intervalo de nervaduras -9-, se fija sobre las nervaduras 50 -9- mediante soldadura o similar y un método en el que, utilizando nervaduras -9- que tienen una cavidad para recibir en la misma una parte del borde del deflector -21-, se une al nervio -9- insertando la parte del borde del deflector -21- en la cavidad del nervio -9-.

En relación al área de la sección transversal del pasaje de flujo hacia abajo -D-, desde el punto de vista de la facilidad y coste de fabricación de la celda unitaria, el área de la sección transversal generalmente 55 está en el intervalo de 10 cm2 a 200 cm2. El deflector -21- también tiene la función de separar la solución electrolítica que contiene burbujas en el pasaje de flujo hacia arriba -C- de la solución electrolítica en el pasaje de flujo hacia abajo -D-, de manera que la solución electrolítica puede fluir hacia arriba en el pasaje -C- y puede ser introducida en la cámara de separación gas-líquido -27- por la potencia de ascensión del gas atrapado en la solución electrolítica en forma de burbujas. La altura (H2) del deflector 60 -21- está preferentemente en el intervalo de 300 a 700 mm. La razón para ello es la siguiente. Para aumentar la cantidad de líquido que circula en el compartimiento de electrodos, es necesario aumentar la diferencia en composición entre el líquido alrededor de la parte superior del pasaje de flujo hacia arriba -C- y el líquido alrededor de la parte superior del pasaje de flujo hacia abajo -D-. Con este objetivo, es desventajoso que la altura del deflector -21- sea grande.

La abertura -S- entre la parte superior del deflector y la parte superior del compartimiento de electrodos está preferentemente en el intervalo de 5 a 200 mm. Cuando esta abertura -S- es muy estrecha, es probable que el gas se estanque en la parte superior del compartimiento de electrodos. Por otro lado, 5 cuando la abertura -S- es muy ancha, la solución electrolítica en la parte superior del compartimiento de electrodos no puede ser satisfactoriamente agitada, de modo que la membrana de intercambio iónico se afecta negativamente.

Cuando la anchura del pasaje de flujo hacia arriba -C- se define como la distancia (W2) entre deflector -21- y electrodo -11-, es preferente para eliminar de manera ventajosa la pérdida de presión que la 10 anchura (W2) esté en el intervalo de 5 a 15 mm. Cuando la anchura (W2) excede los 15 mm, es probable que el caudal hacia arriba de la solución electrolítica en el pasaje de flujo hacia arriba -C- se haga más lento, de manera que la agitación eficiente de la solución electrolítica tiende a hacerse difícil, provocando de esta forma problemas tales como disminuciones locales de la concentración de la solución electrolítica. Por otra parte, cuando la anchura (W2) es menor de 5 mm, es probable que se provoque una gran 15 pérdida de presión por el flujo de un gas y un líquido en el pasaje de flujo hacia arriba -C-, de manera que la cantidad de solución electrolítica que pasa a través del pasaje de flujo hacia arriba -C- disminuye.

En relación con la anchura (W2’) de la abertura en forma de hendidura entre la parte del extremo inferior del deflector -21- y la superficie interior de la pared -1-, la anchura (W2’) preferentemente está en el intervalo de 1 a 20 mm, más preferentemente de 1 a 10 mm. Cuando la anchura (W2’) es menor de 1 mm, 20 es probable que ocurra una desventaja en la que la pérdida de presión de la solución electrolítica que pasa a través de la abertura similar a hendidura mencionada anteriormente aumenta, de manera que la circulación de la solución electrolítica se estanca en el pasaje de flujo hacia abajo -D-. Por otra parte, cuando la anchura (W2’) excede los 20 mm, es probable que ocurra una desventaja en la que la solución electrolítica que ha sido introducida en el compartimiento de electrodos fluye directamente hacia dentro no 25 sólo del pasaje de flujo hacia abajo -D-, sino también del pasaje de flujo hacia abajo -D- a través de la abertura similar a hendidura, de manera que no provoca circulación de la solución electrolítica en el compartimiento de electrodos.

En relación a la forma de la sección transversal del deflector -21-, se pueden emplear varias formas. Por ejemplo, es posible emplear un deflector en forma de placa curvado, tal como se muestra en la figura 6 y 30 un deflector en forma de placa plano, tal como se muestra en la figura 7. Cuando el deflector -21- tiene una superficie irregular, existe el peligro de que los caudales hacia arriba del gas y del líquido se afecten, de manera que, por ejemplo, la distribución de la concentración de la solución electrolítica en el compartimiento del ánodo se vuelva no uniforme. Por lo tanto, es preferente que el deflector -21- tenga una superficie plana. 35

De esta forma, proporcionando un deflector -21- en el compartimiento de electrodos, se hace posible no sólo agitar la solución electrolítica rica en burbujas en una parte superior del compartimiento de electrodos, sino también hacer circular la solución electrolítica en el compartimiento de electrodos. Por lo tanto, incluso cuando la electrolisis se lleva a cabo a una densidad de corriente tan alta como 50 A/dm2 o más, no sólo se mantiene uniforme la distribución de concentración de la solución electrolítica en el 40 compartimiento de electrodos, sino que también no ocurren efectos negativos sobre la membrana de intercambio iónico.

Si se desea, la celda unitaria de la presente invención puede comprender además un distribuidor de solución electrolítica. Un ejemplo de distribuidor de solución electrolítica se muestra en las figuras 12 y 13, en el que el distribuidor se designa con el número -28-. 45

La figura 9 es una vista diagramática de la sección transversal de una forma de un distribuidor de solución electrolítica. La figura 10 es una vista diagramática de la sección transversal de otra forma de un distribuidor de solución electrolítica. La figura 11 es una vista lateral diagramática de aún otra forma de un distribuidor de solución electrolítica (en la que las flechas indican una solución electrolítica que fluye hacia fuera del distribuidor a través de los agujeros -23-). Mediante el uso del distribuidor de solución 50 electrolítica, se hace posible hacer uniforme la distribución de concentración de la solución electrolítica a lo largo de las líneas que se extienden en dirección longitudinal horizontal (en dirección lateral en la figura 12).

Es decir, en una realización preferente de la presente invención, la celda unitaria de la presente invención comprende además, como mínimo en el compartimiento del ánodo de los compartimientos del ánodo y 55 cátodo, un distribuidor de solución electrolítica que tiene una morfología similar a un tubo y dispuesta en una parte inferior del compartimiento del ánodo,

teniendo el distribuidor una serie de agujeros de alimentación de solución electrolítica y teniendo una entrada que comunica con una boquilla de entrada de solución electrolítica del compartimiento del ánodo,

en la que cada uno de los agujeros de alimentación de solución electrolítica tiene un área de sección 60 transversal de manera que, durante el funcionamiento de la celda unitaria, cuando se suministra una solución salina saturada como solución electrolítica a través del distribuidor a un caudal mínimo para llevar a cabo una electrolisis a una densidad de corriente de 40 A/dm2, cada uno de los agujeros de alimentación de solución electrolítica muestra una pérdida de presión de 50 mm H2O a 1.000 mm H2O.

La forma de la sección transversal del distribuidor de solución electrolítica no está limitada y puede ser tanto circular o cuadrada. En relación a los agujeros de alimentación de solución electrolítica -23- a través de los que la solución electrolítica en el distribuidor fluye hacia fuera, desde el punto de vista de asegurar 5 una alimentación uniforme a lo largo de las líneas que se extienden en dirección longitudinal horizontal en el compartimiento de electrodos, es preferente que el número de agujeros de alimentación de solución electrolítica -23- sea tan grande como sea posible. Sin embargo, cuando el número de agujeros de alimentación de solución electrolítica -23- es muy grande, se dificulta el proceso de fabricación del distribuidor. Por lo tanto, el número de agujeros de alimentación de solución electrolítica -23- es de forma 10 adecuada de 10 a 50, preferentemente de 15 a 40.

Para alimentar de forma uniforme la solución electrolítica al compartimiento de electrodos desde el distribuidor de solución electrolítica, es preferente que cada agujero de alimentación de solución electrolítica tenga una pérdida de presión que exceda un nivel específico. Según experimentos lleva a cabodos por los presentes inventores, cuando se lleva a cabo la electrolisis a una densidad de corriente 15 de 40 A/dm2 bajo condiciones en las que cada agujero de alimentación de solución electrolítica muestra una pérdida de presión de menos de 50 mm H2O, la solución electrolítica no puede ser uniformemente alimentada al compartimiento de electrodos. Por lo tanto, los presentes inventores hicieron estudios sobre el área de la sección transversal del agujero de alimentación de solución electrolítica -23- que permite una alimentación uniforme de la solución electrolítica al compartimiento de electrodos. Como resultado, ellos 20 encontraron que dicha alimentación uniforme se puede lograr cuando cada agujero de alimentación de solución electrolítica tiene un área de sección transversal de manera que, durante el funcionamiento de la celda unitaria, cuando se suministra una solución salina saturada como solución electrolítica a través del distribuidor a un caudal mínimo para llevar a cabo una electrolisis a una densidad de corriente de 40 A/dm2, cada agujero de alimentación de solución electrolítica muestra una pérdida de presión de 50 mm 25 H2O a 1.000 mm H2O. Además, también se ha encontrado que, cuando cada agujero de alimentación de solución electrolítica muestra una pérdida de presión que excede los 1.000 mm H2O en una electrolisis que se lleva a cabo bajo las condiciones mencionadas anteriormente, el área de la sección transversal de cada agujero de alimentación -23- es demasiado pequeña y, por lo tanto, es probable que ocurra una desventaja en la que los agujeros de alimentación se taponan con partículas fina de impurezas y 30 similares, de manera no se puede lograr una alimentación uniforme de la solución electrolítica. Desde el punto de vista práctico, la pérdida de presión más preferente está en el intervalo de 100 mm H2O a 600 mm H2O.

La forma de la sección transversal de cada agujero de alimentación de solución electrolítica -23- del distribuidor de solución electrolítica no está limitada, pero es preferente que sea circular o cuadrada, 35 desde el punto de vista de la facilidad de fabricación del distribuidor. El área de la sección transversal adecuada del agujero de alimentación -23- varía en dependencia de la pérdida de presión, el número de agujeros de alimentación -23-, la velocidad de alimentación de la solución electrolítica y similares. Sin embargo, generalmente, es preferente que el área de la sección transversal de cada agujero de alimentación está en el intervalo de 10 mm2 a 1 mm2. 40

En relación al área de la sección transversal de la parte hueca del distribuidor de solución electrolítica, no existe limitación en particular. Sin embargo, generalmente, es preferente que el área de la sección transversal esté en el intervalo de 1 a 20 cm2. La longitud del distribuidor de solución electrolítica no está limitada, siempre que el distribuidor pueda colocarse en el compartimiento de electrodos. Sin embargo, generalmente, la longitud del distribuidor de solución electrolítica está en el intervalo de 70 a 100% de la 45 longitud horizontal longitudinal del compartimiento de electrodos de la celda unitaria. Como ejemplos de materiales utilizados para el distribuidor de solución electrolítica utilizado en el compartimiento del ánodo, se pueden mencionar materiales que tienen una resistencia a la corrosión por cloruro, tales como titanio y teflón. Como ejemplos de materiales utilizados para el distribuidor de solución electrolítica en el compartimiento del cátodo, se pueden mencionar materiales que tienen resistencia a la corrosión por 50 álcalis, tales como níquel y acero inoxidable.

En la realización de las celda unitaria de la presente invención que se muestra en la figuras 12 y 13 (la figura 13 es una vista diagramática de la sección transversal de la celda unitaria de la figura 12, tomada a lo largo de la línea II-II de la figura 12), el deflector -21- y el distribuidor de solución electrolítica -28- están provistos en el compartimiento de electrodos. 55

En la realización de la celda unitaria de la presente inversión que se muestra en la figura 13, la cámara de separación gas- líquido de la misma tiene un tabique de eliminación de burbujas -3- que se extiende hacia arriba de la pared inferior perforada -4A- y que tiene un segmento con aberturas -2-.

La figura 14 es una vista lateral diagramática de una celda electrolítica de tipo filtro prensa bipolar, que ha sido fabricada disponiendo una serie de celdas unitarias -19- de la presente inversión en serie mediante 60 una membrana de intercambio catiónico -17- dispuesta entre las celdas unitarias adyacentes respectivas, mostrada con una pared marco rota parcialmente de una celda unitaria a efectos de mostrar el interior de la celda unitaria. En la realización mostrada en la figura 14, se disponen cinco (5) celdas unitarias -19- en serie mediante una junta del lado del ánodo -18-, membrana de intercambio catiónico -17- y junta del lado del cátodo -16-, que se disponen entre las celdas unitarias adyacentes respectivas y se disponen celdas monopolares (celda del ánodo -29- y celda del cátodo -30-) respectivamente a ambos lados de las cinco celdas unitarias -19- dispuestas en serie para formar de esta manera un conjunto (“stack”). El conjunto se ajusta mediante un marco de ajuste -20-. Se disponen dos placas conductoras de corriente -15-, -15- portadas por las dos celdas monopolares a ambos lados del conjunto. El voltaje se adapta para ser 5 aplicado a la celdas unitarias mediante las placas conductoras corriente -15-, -15-.

La celda unitaria de la presente inversión puede ser utilizada de manera muy ventajosa en una celda electrolítica de tipo filtro prensa bipolar en la que, incluso cuando la electrolisis se lleva a cabo con una densidad de corriente tan alta como, por ejemplo, 50 A/dm2 o más, se puede descargar un gas y una solución electrolítica en una condición en la que el gas y la solución electrolítica son sustancialmente 10 separada completamente uno de otro, de manera que la aparición de vibraciones en la celda se puede suprimir enormemente, previniendo de esta manera la aparición de efectos negativos de las vibraciones, tales como la aparición de una ruptura de la membrana de intercambio iónico. Por lo tanto, la celda unitaria de la presente invención es comercialmente muy ventajosa.

MEJOR MANERA DE LLEVAR A CABO LA PRESENTE INVERSION 15

A continuación, la presente invención se describirá en más de detalle en referencia a los Ejemplos y Ejemplos Comparativos, que no deben considerarse como limitantes del alcance de la presente invención.

Ejemplo 1

Se ensambló una celda electrolítica de tipo filtro prensa bipolar, tal como se muestra en la figura 14, tal como se describe a continuación. Se proporcionaron 8 celdas unitarias electrolíticas bipolares -19-, cada 20 una de las cuales tiene una cámara de separación gas- líquido, tal como se muestra en la figura 2, un deflector -21-, tal como se muestra en la figura 7, un distribuidor de solución electrolítica -28-, tal como se muestra en las figuras 9 y 11, y cada uno de los cuales tiene una forma frontal tal como se muestra en a figura 12 y una sección transversal tal como se muestra en la figura 13. Las 8 celdas unitarias -19- se dispusieron en serie mediante una junta del lado del cátodo -16-, membrana de intercambio iónico -17- y 25 una junta del lado del ánodo -18-, que se disponen entre las celdas unitarias adyacentes respectivas para formar de esta manera un conjunto de celdas unitarias bipolares y una celda unitaria del ánodo -29- y una celda unitaria del cátodo -30-, que se disponen respectivamente a ambos lados del conjunto de celdas unitarias bipolares mediante una junta del lado del cátodo, una membrana de intercambio iónico y una junta del lado del ánodo, para formar de esta manera una conjunto final. Se disponen dos placas 30 conductoras de corriente -15-, -15- a ambos lados del conjunto final.

Cada una de las celdas unitarias -19- tiene una anchura de 2.400 mm y una altura de 1.280 mm. El compartimiento del ánodo de la celda unitaria tiene un grosor interno de 34 mm (en el que el grosor interno se refiere a la distancia entre la superficie interior del ánodo y el lado posterior de la pared interior (superpie interior de la pared -1-) del compartimiento del ánodo). El compartimiento del cátodo de la celda 35 unitaria tiene un grosor interno de 22 mm (en el que el groso interno se refiere a la distancia entre la superficie interna del cátodo y la parte posterior de la pared interior (superficie interior de la pared -1-) del compartimiento del cátodo). La celda unitaria tiene un área de flujo de corriente de 2,7 m2. La cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- tiene una longitud de 2.362 mm, una altura (H) de 86 mm, una anchura de 30 mm, un área de sección transversal de 25,8 cm2. La cámara de separación gas-líquido 40 del lado del cátodo -27- tiene una longitud de 2.362 mm, una altura de 86 mm, una anchura de 18 mm, un área de sección transversal de 15,48 cm2. De las cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo, sólo la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- tiene una estructura tal como se muestra en la figura 2. La cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27-, que tiene dicha estructura, se fabricó de la siguiente manera. Primeramente, se proporcionó una placa de 45 titanio (que no tiene aberturas) que tiene una longitud que es la misma que la longitud total de la cámara de separación gas-líquido, una altura (H’) de 50 mm y un grosor de 1 mm y un borde longitudinal de la placa de titanio se fijó mediante soldadura a la pared de fondo -4A- perforada (que tiene una perforación localizada -5-) de la cámara de separación gas-liquido del lado del ánodo -27- a lo largo de toda la longitud de la cámara de separación gas-líquido de manera que la anchura (W) del primer pasaje A será 50 de 5 mm. A continuación, se proporcionó un metal expandido de titanio -2- que tiene una relación de área de abertura de aproximadamente un 49% y un grosor de 1 mm (en el que el metal expandido de titanio -2- era una placa perforada que tiene aberturas rómbicas a una densidad de 35 aberturas relativas a 10 cm2, en el que cada abertura tiene una longitud diagonal vertical de 7 mm). El metal expandido de titanio se fijó verticalmente mediante soldadura al borde superior de la placa de titanio mencionada anteriormente 55 (fijada a la pared de fondo perforada -4A-) de manera que el metal expandido de titanio -2- que se extiende verticalmente desde el borde superior de la placa de titanio hasta el extremo superior de la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- a lo largo de toda la longitud de la cámara de separación gas-líquido. De esta forma, utilizando un tabique de eliminación de burbujas -3- (que comprende la placa de titanio y la placa perforada -2-) la cámara de separación gas-líquido del lado del 60 ánodo -2- se divide en un primer pasaje -A- formado sobre la pared de fondo -4A- en el área perforada de la misma (que tiene la perforación localizada -5-) y un segundo pasaje -B- formado sobre la pared de fondo -4A- en el área no perforada de la misma.

La perforación -5- de la pared de fondo perforada -4A- de la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- se formó mediante un método en el que se formaron agujeros elípticos teniendo cada uno un diámetro menor de 5 mm y un diámetro mayor de 22 mm con un paso de 37,5 mm. La pared de fondo perforada -4A- de la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- tiene una relación de área de abertura de 56%, sobre la base del área de fondo del primer pasaje -A- (que se expresa mediante la 5 fórmula: “anchura (W) del primer pasaje -A- x longitud de la cámara de separación gas-líquido).

La perforación -5- de la pared de fondo perforada -4A- de la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- se formó mediante un método en el que se formaron agujeros circulares teniendo cada uno un diámetro menor de 10 mm con un paso de 20 mm.

El deflector -21- empelado es una placa de titanio que tiene una sección transversal tal como se muestra 10 en la figura 7 y un grosor de 1 mm. El deflector -21- se dispone solamente en el compartimiento del ánodo. El deflector -21- tiene una altura (H2) de 500 mm. El deflector -21- se coloca de manera que se forma un pasaje de flujo hacia arriba -C- entre deflector -21- y ánodo -11- y un pasaje de flujo hacia abajo -D- entre deflector -21- y la pared interior del lado posterior (superficie interior de la pared -1-) del compartimiento del ánodo, en la que el pasaje de flujo hacia arriba -C- tiene una anchura (W2) de 10 mm 15 en un extremo superior del mismo y el pasaje de flujo hacia abajo -D- tiene una anchura (W2’) de 3 mm en un extremo inferior del mismo. La distancia (S) entre el extremo superior del deflector -21- y el lado superior del compartimiento del ánodo fue de 40 mm, medido en una dirección vertical.

El distribuidor de solución electrolítica -28- empleado es un cuerpo similar a un tubo de forma cuadrada que tiene una forma tal como se muestra en las figuras 9 y 11. El distribuidor -28- tiene una longitud de 20 220 cm y un área de sección transversal de 4 cm2 en su parte hueca y tiene 24 agujeros de alimentación de solución electrolítica -23- que tienen cada uno un diámetro de 2 mm que se forma a intervalos regulares. El distribuidor -28- tiene ambos extremos del mismo cerrados y tiene una boquilla de entrada -7- ubicada en una pared lateral de un extremo del mismo. El distribuidor -28- está dispuesto de forma horizontal en una posición 50 mm por debajo del lado inferior del compartimiento del ánodo, y la del 25 distribuidor -28- se conectó a la abertura interior de la boquilla de entrada -10- (para una solución electrolítica) del compartimiento del ánodo. Cada uno de los agujeros de alimentación de solución electrolítica -23- del distribuidor -28- tiene un área de sección transversal de manera que, durante el funcionamiento de la celda unitaria, cuando se suministra una solución salina saturada como solución electrolítica a través del distribuidor -28- a un caudal de 150 litros/h (que es un caudal mínimo para llevar 30 a cabo una electrolisis a una densidad de corriente de 40 A/dm2), cada uno de los agujeros de alimentación de solución electrolítica -23- muestra una pérdida de presión de aproximadamente 150 mm H2O.

Se preparó el ánodo -13- mediante un método en el que un material activo como ánodo que comprende un óxido que contiene rutenio, iridio y titanio se recubre sobre un metal expandido de titanio. El cátodo 35 -14- se preparó mediante un método en el que un material activo como cátodo que comprende un óxido de níquel se pulverizó por plasma sobre un metal expandido de níquel.

La membrana de intercambio iónico es la membrana de intercambio catiónico ACIPLEX (marca registrada) F4202 (fabricada y vendida por Asahi Kasei Cogió K. K., Japón). La distancia entre cada para de ánodo -13 y cátodo -14 es de aproximadamente 2 mm. 40

Utilizando la celda electrolítica de tipo filtro prensa bipolar ensamblada de esta manera, se llevó a cabo una electrolisis mientras se alimentaba una solución salina de 300 g/litro (como anolito) a los compartimientos de los ánodos de manera que la concentración de cloruro sódico en la salida de la celda electrolítica fue de 200 g/litro y mientras se alimentaba una solución de hidróxido sódico a los compartimientos de los cátodos de manera que la concentración de hidróxido sódico en la salida de la 45 celda electrolítica fue de 32% en peso. La electrolisis se llevó a cabo durante 10 días en condiciones en las que la temperatura de electrolisis fue de 90oC, la presión de electrolisis fue de 0,14 MPa en términos de presión absoluta, la densidad de corriente estuvo en el intervalo de 30 A/dm2 a 60 A/dm2.

La distribución de concentración en el anolito (es decir, la irregularidad de la concentración de cloruro sódico del anolito) durante la electrolisis se midió mediante muestreo del anolito en los 9 puntos descritos 50 más adelante del compartimiento del ánodo, midiendo las concentraciones de cloruro sódico de las muestras resultantes y tomando, como irregularidad, la diferencia entre la concentración máxima y la concentración mínima. Los 9 puntos de muestreo consisten en 3 puntos que están 150 mm por debajo del lado superior del compartimiento del ánodo, uno de los cuales está en la mitad de la distancia entre los laterales del compartimiento y los otros dos están, respectivamente, a una distancia de 100 mm de un 55 lateral y a una distancia de 100 mm del otro lateral; otros 3 puntos están 600 mm por debajo del lado superior del compartimiento del ánodo, uno de los cuales está en la mitad de la distancia entre los laterales del compartimiento y los otros dos están, respectivamente, a una distancia de 100 mm de un lateral y a una distancia de 100 mm del otro lateral; y 3 puntos que están 1000 mm por debajo del lado superior del compartimiento del ánodo, uno de los cuales está en la mitad de la distancia entre los 60 laterales del compartimiento y los otros dos están, respectivamente, a una distancia de 100 mm de un lateral y a una distancia de 100 mm del otro lateral.

Las vibraciones en la celda electrolítica durante la electrolisis se determinaron mediante el siguiente método. Un extremo de un tubo de detección de presión se insertó en el compartimiento del ánodo y el extremo del tubo de detección de presión se mantuvo en una posición 10 mm por debajo de la pared de fondo de la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo (es decir, en una posición 10 mm por debajo del lado superior del compartimiento del ánodo). El otro extremo del tubo de detección de presión 5 se conectó a un sensor de presión. Se hizo funcionar el detector de presión y se analizaron los datos de salida del sensor de presión mediante el registrador de análisis 3655E (fabricado y vendido por Yokogawa Electric Corp., Japón). La diferencia entre el valor máximo y el valor mínimo de la presión medida fue tomada como vibración.

Los resultados de la medición de las vibraciones en la celda electrolítica y de la medición de la 10 irregularidad de la concentración de cloruro sódico del anolito (diferencia de concentración) se muestran en la Tabla 1. Tal como se muestra en la Tabla 1, se encontró que, incluso cuando la densidad de corriente fue tan elevada como 60 A/dm2, las vibraciones en la celda electrolítica (en términos de la altura de una columna de agua) fueron inferiores a 5 cm. H2O y la diferencia de concentración en el anolito fue de 0,35 N. 15

Ejemplo 2

Se proporcionaron celdas unitarias electrolíticas, cada una de las cuales tiene la misma estructura que en el Ejemplo 1, excepto que se hicieron las siguientes modificaciones. La cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- se construyó para que tuviera una estructura tal como se muestra en la figura 3. Específicamente, la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- se construyó mediante un 20 método en el que, después que se fijó la misma placa de titanio que en el Ejemplo 1 a la pared de fondo -4A- de la misma manera que en el Ejemplo 1 se fijó horizontalmente el metal expandido de titanio -2-, (que era una placa perforada que tiene la misma relación de área de abertura y el mismo tamaño de las aberturas que en el Ejemplo 1 y) que tenía la misma anchura que el segundo pasaje -B-, al borde superior de la placa de titanio mencionada anteriormente, tal como se muestra en la figura 3 en la que el metal 25 expandido de titanio -2- se extiende horizontalmente desde el borde superior de la placa de titanio hasta la pared -1-. Además, la altura (H2) del deflector -21-(que tiene una estructura tal como se muestra en la figura 7) se cambió a 400 mm.

Utilizando dichas celdas unitarias, se ensambló una celda electrolítica de la misma manera que en el Ejemplo 1. 30

Utilizando la celda electrolítica obtenida, se llevó a cabo una electrolisis bajo las mismas condiciones que en el Ejemplo 1.

Los resultados de las mediciones de las vibraciones en la celda electrolítica y de las mediciones de la irregularidad de la concentración de cloruro sódico del anolito (diferencia de concentración) se muestran en la tabla 1. Tal como se muestra en la tabla 1, se encontró que, incluso cuando la densidad de corriente 35 fue tan alta como 60 A/dm2, las vibraciones de la celda electrolítica (en términos de altura de una columna de agua) fueron menores de 5 cm H2O y la diferencia de concentración en el anolito fue de 0,32 N.

Ejemplo 3

Se proporcionaron celdas unitarias cada una de las cuales tenía la misma estructura que en el Ejemplo 1, excepto que no se emplearon deflector -21- y distribuidor -28-. 40

Utilizando dichas celdas unitarias, se ensambló una celda electrolítica de la misma manera que en el Ejemplo 1.

Utilizando la celda electrolítica obtenida, se llevó a cabo una electrolisis bajo las mismas condiciones que en el Ejemplo 1.

Los resultados de las mediciones de las vibraciones en la celda electrolítica y de las mediciones de la 45 irregularidad de la concentración de cloruro sódico del anolito (diferencia de concentración) se muestran en la tabla 1. Tal como se muestra en la tabla 1, se encontró que, incluso cuando la densidad de corriente fue tan alta como 60 A/dm2, las vibraciones de la celda electrolítica (en términos de altura de una columna de agua) fueron menores de 5 cm H2O y la diferencia de concentración en el anolito fue de 0,95 N.

Ejemplo Comparativo 1 50

Se proporcionaron celdas unitarias electrolíticas, cada una de las cuales tiene la misma estructura que en el Ejemplo 1, excepto que se hicieron las siguientes modificaciones.

La cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- se construyó para que tuviera una estructura tal como se muestra en la figura 5. Específicamente, la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- se construyó mediante el siguiente método. Se formó la perforación -5- de la pared de fondo 55 -4A- perforada de la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- mediante un método en el que se formaron agujeros circulares teniendo cada uno un diámetro de 10 mm en un paso de 20 mm a lo largo del eje central longitudinal de la pared de fondo -4A-. La pared de fondo -4A- perforada de la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- tenía una relación de área de abertura de 11%. Además, tal como se muestra en la figura 5, se fijó horizontalmente la misma placa perforada (metal 60 expandido de titanio -2-) que en el Ejemplo 1 a las paredes interiores de la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27-, de manera que el metal expandido de titanio -2- se mantuvo de forma horizontal en una posición 2 mm por encima de la pared de fondo -4A- perforada de la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27-.

Además, no se emplearon deflector -21- y distribuidor -28-. 5

Utilizando dichas celdas unitarias, se ensambló una celda electrolítica de la misma manera que en el Ejemplo 1.

Utilizando la celda electrolítica obtenida, se llevó a cabo una electrolisis bajo las mismas condiciones que en el Ejemplo 1.

Los resultados de las mediciones de las vibraciones en la celda electrolítica y de las mediciones de la 10 irregularidad de la concentración de cloruro sódico del anolito (diferencia de concentración) se muestran en la tabla 1. Tal como se muestra en la tabla 1, se encontró lo siguiente. Cuando la densidad de corriente fue de 50 A/dm2, las vibraciones de la celda electrolítica (en términos de altura de una columna de agua) fueron tan grandes como 15 cm H2O. Cuando la densidad de corriente fue de 60 A/dm2, las vibraciones de la celda electrolítica fue de 32 cm H2O. Además, cuando la densidad de corriente fue de 60 A/dm2, la diferencia de 15 concentración en el anolito fue tan grande como 0,93 N. Estos resultados muestran que la celda electrolítica utilizada en el Ejemplo Comparativo 1 tiene problemas porque, cuando se lleva a cabo la electrolisis a una elevada densidad de corriente, ocurren grandes vibraciones y la distribución de concentración en el anolito (es decir, la irregularidad de la concentración) se hace mayor.

Ejemplo comparativo 2 20

Se proporcionaron celdas unitarias electrolíticas, cada una de las cuales tiene la misma estructura que en el Ejemplo 1, excepto que se hicieron las siguientes modificaciones.

No se dispuso de ningún tabique en la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27-. Además, se formó la perforación -5- de la pared de fondo -4A- perforada de la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- mediante un método en el que se formaron agujeros circulares 25 teniendo cada uno un diámetro de 10 mm en un paso de 20 mm a lo largo del eje central longitudinal de la pared de fondo -4A-. La pared de fondo -4A- perforada de la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo -27- tenía una relación de área de abertura de 11%.

(Se emplearon el mismo deflector y el mismo distribuidor que en el Ejemplo 1.)

Utilizando dichas celdas unitarias, se ensambló una celda electrolítica de la misma manera que en el 30 Ejemplo 1.

Utilizando la celda electrolítica obtenida, se llevó a cabo una electrolisis bajo las mismas condiciones que en el Ejemplo 1.

Los resultados de las mediciones de las vibraciones en la celda electrolítica y de las mediciones de la irregularidad de la concentración de cloruro sódico del anolito (diferencia de concentración) se muestran en la 35 tabla 1. Tal como se muestra en la tabla 1, se encontró lo siguiente. Cuando la densidad de corriente fue de 50 A/dm2, las vibraciones de la celda electrolítica (en términos de altura de una columna de agua) fueron tan grandes como 21 cm H2O. Cuando la densidad de corriente fue de 60 A/dm2, las vibraciones de la celda electrolítica fueron tal grandes como 38 cm H2O. Cuando la densidad de corriente fue de 60 A/dm2, la diferencia de concentración en el anolito fue de 0,37 N. Estos resultados muestran que la celda electrolítica utilizada en el 40 Ejemplo Comparativo 2 tiene un problema porque, cuando se lleva a cabo la electrolisis a una elevada densidad de corriente, ocurren grandes vibraciones.

Tabla 1

Densidad de corriente (A/dm2)

30

40 50 60

Vibración (cm H20)

Ejemplo 1 menos de 5 menos de 5 menos de 5 menos de 5

Ejemplo 2

menos de 5 menos de 5 menos de 5 menos de 5

Ejemplo 3

menos de 5 menos de 5 menos de 5 menos de 5

Ejemplo Comparativo 1

menos de 5 5 15 32

Ejemplo Comparativo 2

menos de 5 9 21 38

Diferencia de concentración en el anolito (N)*)

Ejemplo 1 0,17 0,21 0,27 0,35

Ejemplo 2

0,16 0,21 0,26 0,32

Ejemplo 3

0,49 0,68 0,81 0,95

Ejemplo Comparativo 1

0,52 0,66 0,78 0,93

Ejemplo Comparativo 2

0,19 0,23 0,27 0,37

*) “diferencia de concentración en el anolito” se refiere a la diferencia entre la concentración máxima y la concentración mínima del anolito.

APLICACIÓN INDUSTRIAL

La celda unitaria de la presente invención para utilizar en una celda electrolítica de tipo filtro prensa bipolar es ventajosa porque pueden ser descargados un gas y una solución electrolítica en una condición 5 en la que el gas y la solución electrolítica son sustancialmente completamente separados uno de otro, de manera que, incluso cuando se lleva a cabo la electrolisis a una densidad de corriente tan alta como, por ejemplo, 50 A/dm2 o más, la aparición de vibraciones en la celda puede suprimirse enormemente, evitando de esta manera la aparición de efectos negativos de las vibraciones, tales como la aparición una ruptura en una membrana de intercambio iónico. 10

Además, cuando la celda unitaria de la presente invención tiene, como mínimo en el compartimiento del ánodo de los compartimientos del ánodo y del cátodo, un deflector y/o un distribuidor de solución electrolítica, la circulación de la solución electrolítica en el compartimiento del ánodo puede ser eficientemente facilitada, de manera que, incluso cuando se lleva a cabo la electrolisis a una densidad de corriente tan alta como, por ejemplo, 50 A/dm2 o más, la distribución de concentración en la solución 15 electrolítica en el compartimiento del ánodo puede mantenerse pequeña, permitiendo de esta manera una electrolisis eficiente.

Claims (4)

1. REIVINDICACIONES

   1. Celda unitaria para utilizar en una celda electrolítica con solución acuosa de cloruro de metal alcalino de tipo filtro prensa bipolar que comprende una serie de celdas unitarias que están dispuestas en serie a través de una membrana de intercambio catiónico dispuesta entre las celdas unitarias adyacentes respectivas, comprendiendo cada celda unitaria: 5

   un cuerpo en forma de placa del lado del ánodo que tiene un compartimiento del ánodo y una cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo que está dispuesta en un espacio sin flujo de corriente del lado del ánodo que queda por encima de dicho compartimiento del ánodo y se extiende por toda la longitud del lado superior de dicho compartimiento del ánodo, y

   un cuerpo en forma de placa del lado del cátodo que tiene un compartimiento del cátodo y una cámara de 10 separación gas-líquido del lado del cátodo que está dispuesta en un espacio sin flujo de corriente del lado del cátodo que queda por encima de dicho compartimiento del cátodo y se extiende por toda la longitud del lado superior de dicho compartimiento del cátodo,

   dicho cuerpo en forma de placa del lado del ánodo y dicho cuerpo en forma de placa del lado del cátodo están dispuestos de forma contigua, 15

   dichas cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo tienen paredes de fondo con aberturas que separan dichas cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo de dicho compartimiento del ánodo y dicho compartimiento del cátodo, respectivamente, y

   cada una de las cámaras de separación gas-líquido tiene, en un extremo de la misma, una boquilla de salida de gas y líquido, 20

   comprendiendo la mejora un tabique de eliminación de burbujas que está dispuesto, como mínimo, en la cámara de separación gas-líquido del lado del ánodo de dichas cámaras de separación gas-líquido del lado del ánodo y del lado del cátodo y que se extiende hacia arriba de la pared de fondo con aberturas de la cámara de separación gas-líquido,

   dicho tabique de eliminación de burbujas se extiende a lo largo de toda la longitud de dicha cámara de 25 separación gas-líquido para dividir dicha cámara de separación gas-líquido en un primer pasaje A formado sobre dicha pared de fondo en un área con aberturas de la misma y un segundo pasaje B formado sobre dicha pared de fondo un área sin aberturas de la misma,

   teniendo dicho tabique de eliminación de burbujas un segmento con aberturas que tiene una serie de aberturas, 30

   en la que la proporción de aberturas de dicho segmento con aberturas está en el intervalo de 30 a 70%, sobre la base del área del segmento con aberturas, y el área promedio de las aberturas de dicho segmento con aberturas está en el intervalo de 3 a 60 mm2,

   estando ubicadas las aberturas de dicho segmento con aberturas del tabique de eliminación de burbujas, como mínimo, 10 mm por encima de la superficie interior de la pared de fondo de la cámara de 35 separación gas-líquido,

   en la que dicho segundo pasaje B se comunica con dicha boquilla de salida de gas y líquido y en la que dicho segundo pasaje B se comunica con el compartimiento del ánodo a través de dicho segmento con aberturas y dicho primer pasaje A.
2. 2. Celda unitaria, según la reivindicación 1, que comprende además, como mínimo en el compartimiento 40 del ánodo de los compartimientos del ánodo y cátodo, un deflector dispuesto en una parte superior del compartimiento del ánodo, en la que dicho deflector se ubica de manera que se forma un pasaje de flujo hacia arriba C entre dicho deflector y el ánodo y se forma un pasaje de flujo hacia abajo D entre dicho deflector y una pared interior del lado posterior del compartimiento del ánodo.
3. 3. Celda unitaria, según la reivindicación 2, en la que dicho deflector tiene una altura de 300 mm a 600 45 mm,

   dicho pasaje de flujo hacia arriba C tiene una anchura mayor en un extremo inferior del mismo que en un extremo superior del mismo, y tiene una anchura en el intervalo de 5 mm a 15 mm medido en el espacio más pequeño entre el deflector y el ánodo, y

   dicho pasaje de flujo hacia abajo D tiene una anchura mayor en un extremo superior del mismo que en el 50 extremo inferior del mismo, y tiene una anchura en el intervalo de 1 mm a 20 mm medido en el espacio más pequeño entre el deflector y la pared interior del lado posterior del compartimiento del ánodo.
4. 4. Celda unitaria, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además, como mínimo en el compartimiento del ánodo de los compartimientos del ánodo y cátodo, un distribuidor de solución electrolítica que tiene una morfología de tipo tubo y está dispuesto en una parte inferior del 55 compartimiento del ánodo,

   teniendo dicho distribuidor una serie de agujeros de alimentación de la solución electrolítica y teniendo una entrada que comunica con una boquilla de entrada de solución electrolítica del compartimiento del ánodo,

   en la que cada uno de los agujeros de alimentación de la solución electrolítica tiene un área de sección transversal de manera que, durante el funcionamiento de la celda unitaria, cuando se suministra una 5 solución salina saturada como solución electrolítica a través de dicho distribuidor a un caudal mínimo para llevar a cabo una electrolisis a una densidad de corriente de 40 A/dm3, cada uno de los agujeros de alimentación de la solución electrolítica muestra una pérdida de presión de 50 mm H2O a 1000 mm H2O.