FI120879B - Hapon elektrolyyttinen tuotanto - Google Patents

Description

Hapon elektrolyyttinen tuottaminen Elektrolytisk produktion av syra 5

Oheisen keksinnön kohteena on hapon elektrolyyttinen tuottaminen suolojen vesiliuoksista lukuisten kalvoilla jaettujen kennojen läpi porrasputouksen tavoin kulkevan elektrolyytin avulla, 10 US-patenttijulkaisussa 5 122 240 (E437), joka on siirretty oheiselle hakijalle, on kuvattu alkalimetallisuolan, erityisesti natriumsulfaatin, natriumkloraatin ja niiden seosten vesiliuosten sähkökemiallinen happamoittaminen käyttäen sellasta elektro-lyysikennoa, jonka käsittämä kationinvaihtokalvo erottaa anodi- ja katodiosastot 15 toisistaan. Tuloksena saatua happoliuosta käytetään hapon saamiseksi klooridioksidia tuottavaan laitteeseen. Happamuustaso, joka voidaan saavuttaa pitäen virran tehokkuus hyväksyttävällä tasolla (suurempana kuin 70 %), on sangen rajallinen pelkän natriumkloraatin tapauksessa, vaikka suurempiin tasoihin voidaankin päästä käyttäen natriumsulfaattia ja erityisesti natriumsulfaatin ja natriumkloraatin seosta.

20

Samoin US-patenttijulkaisussa 4 915 927 (E433), joka on siirretty oheiselle hakijalle, on kuvattu, kuinka kloorihappoa voidaan tuottaa sähkökemiallisesti natriumkloraatista käyttäen kolme osastoa käsittävää kennoa, jossa natriumkloraattia syötetään keskimmäiseen osastoon, kloraatti-ionit siirtyvät anioninvaihtokalvon läpi anodiosastoon, 25 jossa vetyioneja syntyy anolyytistä ja natriumioni siirtyy kationinvaihtokalvon läpi katodiosastoon, jossa hydroksyyli-ioneja syntyy katolyytistä. Kloorihappoa poistetaan anodiosastosta kun taas natriumhydroksidia poistetaan katodiosastosta.

Patenttijulkaisussa US 5 084 148, joka on siirretty yhtiölle Olin Corporation, on 30 kuvattu kloorihapon ja natriumkloraatin seoksen tuottaminen jälleen kolme osastoa käsittävässä kennossa, mutta tässä tapauksessa käytetään kahta kationinvaihtokalvoa ja kloorihapon ja natriumkloraatin seosta poistetaan keskiosastosta.

2 Tämän patenttijulkaisun US 5 084 148 eräässä toisessa suoritusmuodossa kloorihapon ja natriumkloraatin seoksen tuottaminen tapahtuu neljä osastoa käsittävässä kennossa, joka on varustettu kolmella kationinvaihtokalvolla, ja jossa natriumkloraattiliuosta syötetään katodiosaston vieressä sijaitsevaan osastoon ja sitten saatu tuote syötetään 5 tämän saman kennon anodiosaston vieressä sijaitsevaan osastoon, jossa sitä happamoitetaan edelleen. Anodiosastossa kierrätetään hapettumatonta happoa kuten rikkihappoa.

Kuten asianlaita on edellä mainitun patenttijulkaisun USP 5 122 240 tapauksessa, 10 kloorihapon happamuustaso, joka voidaan saavuttaa näillä toimenpiteillä ja virran tehokkuuden kohtalaisella arvolla, on sangen pieni.

Oheisessa keksinnössä on saatu aikaan menetelmä, jolla voidaan päästä merkittävästi suurempaan happamuustasoon yhdessä virran paremman tehokkuuden kanssa. 15 Oheisen keksinnön mukaisessa menetelmässä elektrolyytit kulkevat porrasputouksen tavoin lukuisten elektrolyysikennojen läpi, minkä ansiosta päästään merkittävästi parantuneeseen virran tehokkuuteen puhtaan natriumkloraattiliuoksen elektrolyysin aikana, joka elektrolyysi johtaa suuriin happamuustasoihin.

20 Oheisessa keksinnössä käytetään useita monta osastoa käsittäviä elektrolyysikennoja, joissa on anodiosasto, katodiosasto ja vähintään yksi muu osasto anodi- ja katodiosaston välissä. Suolan vesiliuosta, erityisesti aikaiimetallikloraatin liuosta, edullisesti natriumkloraatin vesiliuosta, johdetaan aluksi kunkin kennon keskiosaston läpi joko peräkkäis- tai rinnakkaisvirtauksena, minkä jälkeen se johdetaan kunkin kennon 25 anodiosaston läpi joko peräkkäis- tai rinnakkaisvirtauksena tai niiden yhdistelmänä.

Oheisen keksinnön erään piirteen mukaisesti aikaan on saatu menetelmä happamoitetun liuoksen elektrolyyttiseksi tuottamiseksi. Ensimmäiseen elektrolyysiyksikköön saadaan aikaan ensimmäinen happamoittava vyöhyke katodivyöhykkeen viereen, joka 30 happamoittava vyöhyke on erotettu tästä katodivyöhykkeestä ensimmäisen, kationeja läpäisevän rakenteen avulla, sekä toinen happamoittava vyöhyke ensimmäisen happamoittavan vyöhykkeen viereen, joka toinen happamoittava vyöhyke on erotettu 3 ensimmäisestä happamoittavasta vyöhykkeestä toisen ioneja läpäisevän rakenteen avulla. Suolan vesiliuos, joka on happamoitettu osittain toisen elektrolyysiyksikön ensimmäisessä happamoittavassa vyöhykkeessä, syötetään ensimmäisen elektro-lyysiyksikön ensimmäiseen happamoittavaan vyöhykkeeseen edelleen happamoitetun 5 suolaliuoksen tuottamiseksi. Tämä edelleen happamoitettu suolaliuos syötetään sitten toiseen happamoittavaan vyöhykkeeseen happamoitetun liuoksen tuottamiseksi.

Oheisen keksinnön toisen piirteen mukaisesti aikaan on saatu menetelmä happamoitetun liuoksen elektrolyyttiseksi tuottamiseksi, jossa menetelmässä saadaan aikaan 10 lukuisia elektrolyysikennoja, joista kukin käsittää anodiosaston, katodiosaston sekä vähintään yhden väliosaston, joka sijaitsee anodiosaston ja katodiosaston välissä, ja kukin osasto on erotettu seuraavasta viereisestä osastosta kationeja läpäisevällä rakenteella; suolan vesiliuoksella toteutetaan ensimmäinen happamointi kunkin elektro-lyysikennon ensimmäisessä osastossa, joka sijaitsee katodiosaston vieressä, minkä 15 jälkeen tätä suolan vesiliuosta happamoitetaan edelleen kunkin elektrolyysikennon toisessa osastossa, joka sijaitsee ensimmäisen osaston vieressä.

Oheisen keksinnön erään muun piirteen mukaisesti aikaan on saatu menetelmä happamoitetun liuoksen elektrolyyttiseksi tuottamiseksi, jossa menetelmässä saadaan 20 aikaan vähintään yksi elektrolyysikenno, joka käsittää anodiosaston, katodiosaston sekä vähintään yhden väliosaston, joka sijaitsee anodiosaston ja katodiosaston välissä, ja kukin osasto on erotettu seuraavasta viereisestä osastosta kationeja läpäisevällä rakenteella; kennon anodin ja katodin väliin aiheutetaan sähkövirtaa samalla kun ensimmäistä suolan vesiliuosta kierrätetään ensimmäisen osaston läpi, joka ensimmäi-25 nen osasto sijaitsee katodiosaston vieressä, ja toista suolan vesiliuosta kierrätetään toisen osaston läpi, joka toinen osasto sijaitsee ensimmäisen osaston vieressä, liuoksen happamoittamiseksi siten, että päästään toivottuun happamuuteen; happamoitettu vesiliuos poistetaan toisesta osastosta tuotteena toimivana happamoitettuna liuoksena; ensimmäisestä osastosta peräisin oleva poiste johdetaan toiseen osastoon 30 siinä kierrätettävänä toisena suolan vesiliuoksena; edelleen suolan ensimmäinen vesiliuos johdetaan ensimmäiseen osastoon ja mainitut kierrätys-, poisto- ja johtamis-vaiheet toistetaan.

4

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti lukuisia kolme osastoa käsittäviä kennoja, jotka on sijoitettu siten, että elektrolyytti voi kulkea porrasputouksen tavoin keskiosastojen läpi, minkä jälkeen se voi virrata anodiosaston läpi myötävirtaan keskiosastojen läpi tapahtuvaan virtaukseen nähden oheisen keksinnön erään suoritusmuodon mukaisesti; 5

Kuvio 2 on kaavamainen esitys vaihtoehtoisesta suoritusmuodosta, jossa porraspu-tousvirtaus keskiosastojen läpi tapahtuu porrasputouksena anodiosastojen läpi vastavirtaan keskiosastojen läpi tapahtuvaan virtaukseen nähden; 10 Kuvio 3 on kaavamainen esitys keksinnön vaihtoehtoisesta suoritusmuodosta, jossa elektrolyytti johdetaan rinnakkain keskiosastojen läpi ja tämän jälkeen keskiosastojen yhdistetty poiste johdetaan porrausputouksen tavoin anodiosastojen läpi;

Kuvio 4 on kaavamainen esitys keksinnön eräästä muusta suoritusmuodosta, jossa 15 elektrolyytti johdetaan rinnakkain keskiosastojen läpi ja tämän jälkeen keskiosastojen yhdistetty poiste syötetään rinnakkain anodiosastojen läpi;

Kuvio 5 on kaavamainen esitys keksinnön eräästä muusta suoritusmuodosta, jossa kolme osastoa käsittävät kennot on yhdistetty kaksi osastoa käsittäviin kennoihin, ja 20 jossa suurella tehokkuudella kaksi osastoa käsittävässä kennossa tuotettu, niukasti hapan tuote johdetaan jonkin kolme osastoa käsittävän kennon anodiosastoon siten, että se saadaan yhtymään siihen elektrolyyttiin, jota johdetaan porrusputouksen tavoin kolme osastoa käsittävien kennojen keskiosastojen läpi sen johtamiseksi porrasputouksen tavoin anodiosastojen läpi; 25

Kuvio 6 on kaavamainen esitys keksinnön eräästä muusta suoritusmuodosta, missä elektrolyyttiä kierrätetään uudestaan itsenäisesti kolme osastoa käsittävän kennon keskiosaston ja anodiosaston läpi, ja kun anodiosastossa on päästy toivottuun happamuustasoon, niin anodiosastosta poistetaan tuotetta samalla kun keskiosaston 30 tuotetta johdetaan anodiosastoon sen käyttämiseksi anolyyttinä seuraavan tuote-erän valmistuksessa; 5

Kuvio 7 on kaavamainen esitys keksinnön vielä eräästä muusta lisäsuoritusmuodosta, jossa käytetään joukkoa neljä osastoa käsittäviä kennoja, ja jossa elektrolyytti kulkee porrasputouksena lähempänä katodiosastoja sijaitsevien väliosastojen läpi, sitten lähempänä anodiosastoja sijaitsevien väliosastojen läpi ja lopuksi anodiosastojen läpi; 5 ja

Kuvio 8 on kaavamainen esitys oheisen keksinnön eräästä muusta suoritusmuodosta, jossa käytetään bipolaarisilla kalvoilla varustettua kennoa, ja jossa elektrolyytti johdetaan rinnakkain yksikkökennojen kaikkien keskiosastojen läpi, kunkin yksikkö-10 kennon koostuessa happo-osastosta, joka on bipolaarisen kalvon kationipintaan päin, vähintään yhdestä keskiosastosta, jonka kationinvaihtokalvo erottaa happo-osastosta, sekä emäsosastosta, joka on bipolaarisen kalvon anionipintaan päin ja jonka kationinvaihtokalvo erottaa sen vieressä sijaitsevasta keskiosastosta, ja sitten rinnakkain kunkin yksikkökennon happo-osaston läpi.

15

Seuraavassa viitataan piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön erästä suoritusmuotoa. Elektrolyyttinen happamoittamisjärjestelmä 10 käsittää lukuisia yksittäisiä, kolme osastoa käsittäviä kennoja 12, joista kukin on jaettu anodiosastoon 14, katodiosastoon 16 ja keskiosastoon 18, ja nämä osastot on erotettu toisistaan ka-20 tioninvaihtokalvoilla 20.

Vaikka kuvio 1 esittääkin neljää kolme osastoa käsittävää kennoa, niin kennojen lukumäärää voidaan kuitenkin vaihdella, riippuen käsiteltävästä elektrolyytistä sekä siitä, millainen virran tehokkuus toivotaan saavutettavan saatavan tuotteen hap-25 pamuuden tapauksessa. Kuten muista kuvatuista suoritusmuodoista nähdään, keksinnön puitteissa voidaan myös käyttää kennoja, joissa on useampia kuin kolme osastoa, ja siinä voidaan myös käyttää 2-, 3- tai 4-osastoisten kennojen yhdistelmiä. Useampia osastoja käsittäviä kennoja voidaan myös käyttää.

30 Lisäksi, vaikka kationinvaihtokalvot 20 erottavatkin osastoja toisistaan, niin kuitenkin käyttökelpoisia ovat myös muunlaiset ioneja läpäisevät rakenteet kuten kationinvaih-tokalvojen ja diafragmojen yhdistelmät, joissa diafragma erottaa anodiosaston keskiosastosta ja vähemmän edullisesti, katodiosaston keskiosastosta.

6

Natriumkloraatin vesiliuosta syötetään linjaa 22 pitkin ensimmäisen kolme osastoa käsittävän kennon 12 keskiosastoon 18. Tarkasteltava suoritusmuoto on kuvattu 5 käyttäen elektrolyyttinä natriumkloraatin vesiliuosta, jolloin tuloksena olevaa happamoitettua tuotevirtaa voidaan käyttää klooridioksidin tuottamiseen, kuten on kuvattu edellä mainituissa US-patenttijulkaisuissa 5 122 240, 4 915 927 (E433) sekä 5 174 868 (E438), Oheisen keksinnön kohteena on kuitenkin laajasti ottaen minkä tahansa suolaliuoksen happamoittaminen, joista suoloista mainittakoon edullisesti 10 vahvojen happojen suolat, mukaan lukien suolaseosten vesiliuokset. Edustavina esimerkkeinä suoloista, joihin oheista keksintöä voidaan soveltaa, mainittakoon muut alkalimetallikloraatit ja alkalimetallisulfaatit kuten natriumsulfaatti.

Vaikka edellä mainittujen suolojen, eli kloraattien ja sulfaattien happamoittaminen 15 liittyykin suoraan happaman liuoksen muodostamiseen klooridioksidin tuotantoa varten, niin kuitenkin myös muiden happojen kuten esimerkiksi typpihapon, perkloo-rihapon, kloorivetyhapon, fluorivetyhapon tai fosforihapon suoloja, yhden tai useamman tällaisen hapon suolojen seoksia sekä tällaisten happojen suoloista ja kloorihapon ja/tai rikkihapon suoloista muodostettuja seoksia voidaan happamoittaa 20 virran hyvällä tehokkuudella.

Natriumkloraatin vesiliuos syötetään monien osastojen kunkin keskiosaston 18 läpi siten, että yhdestä osastosta saatava poiste kulkee linjaa 24 pitkin seuraavaan osastoon, ja että keskiosaston poiste poistetaan linjaa 26 pitkin seuraavasta kennosta 25 12.

Tämä natriumkloraatin vesiliuos, jota vetyionien siirtyminen anodiosastosta on hieman happamoittanut, johdetaan sitten kolme osastoa käsittävien kennojen jokaisen anodiosaston läpi, virtauksen suunnan ollessa sama kuin keskiosastojen 18 läpi vir-30 laavalla vesiliuoksella, yksittäisistä anodiosastoista 14 peräisin olevan poisteen kulkiessa linjaa 28 pitkin seuraavaan anodiosastoon 14 porrasputouksen tavoin. Tuotteena saatu, kloorihappoa sisältävä virta, jolla on toivottu happamuus, poistetaan 7 linjaa 30 pitkin porrasputouksen viimeisestä anodiosastosta 14. Anodiosastoissa 14 syntynyt happi voidaan poistaa linjaa 32 pitkin,

Katodiosastot 16 voivat toimia porrasputouksen tavoin tai rinnakkaisvirtauksena tai 5 niiden yhdistelmänä, ja elektrolyyttiä syötetään linjaa 34 pitkin ja natriumhydroksidin vesiliuosta poistetaan linjaa 36 pitkin, Natriumhydroksidin pitoisuutta voidaan muuttaa kaikkialla porrasputouksessa. Yleisesti ottaen on edullista käyttää vähemmän väkevää natriumhydroksidiliuosta niissä katodiosastoissa 16, jotka sijaitsevat niiden keskiösastojen 18 tai anodiosastojen 14 vieressä, joiden läpi johdetaan neutraalia tai 10 vähän hapanta anolyyttiä. Tällaisen menettelyn avulla voidaan minimoida hydroksyyli-ionien siirtyminen takaisin katodiosastoista 16 niiden vieressä sijaitseviin osastoihin niissä tapauksissa, joissa kationinvaihtokalvo 20, joka erottaa katodiosaston 16 sen vieressä sijaitsevasta keskiosastosta 18 tai anodiosastosta 14, pysyy niinkutsutussa "emästilassa". Oletetaan, että hydroksyyli-ionien siirtyminen takaisin "emästilassa" 15 olevien kationinvaihtokalvojen 20 läpi on se ensisijainen mekanismi, joka vaikuttaa kalvon tehokkuuteen tällaisten kalvojen tapauksessa. Edelleen oletetaan, että anolyy-tin suurempien happamuuksien tapauksessa tämä kationinvaihtokalvo 20 saavuttaa niinkutsutun "happotilan", minkä seurauksena kalvon tehokkuus riippuu pääasiassa vapaiden vetyionien ja natriumionien pitoisuussuhteesta anolyytässä ja sen riippuessa 20 vähemmän hydroksyyli-ionien siirtymisestä takaisin katodiosastosta 16.

Katodiosastoissa 16 syntynyt vety poistetaan linjaa 38 pitkin. Laitteessa 10 kloorihap-poa sisältävän liuoksen kanssa samanaikaisesti syntynyttä natriumhydroksidia voidaan käyttää paperitehdassovellutuksissa tai muissa sopivissa sovellutuksissa.

25

Vaikka kuvatussa suoritusmuodossa katodireaktio tuottaakin natriumhydroksidin vesiliuosta, niin myös muita katodireaktioita voidaan käyttää, joista reaktioista esimerkkeinä voidaan mainita hapen sähköinen pelkistäminen vetyperoksidiksi ja natriumhydroksidiksi. Esimerkkeinä vaihtoehtoisista katodireaktioista voidaan mainita 30 klooridioksidin sähköinen pelkistäminen natriumkloriitin tuottamiseksi tai natriuindi-tioniitin sähköinen synteesi. Happamana katolyyttinä voidaan käyttää esimerkiksi natriumvetysulfaattia natriumhydroksidin sijasta, kuten on kuvattu oheiselle hakijalle 8 siirretyssä patenttijulkaisussa US 5 198 080 (E437 cip).

Samoin, vaikka kuvatussa suoritusmuodossa vetyioneja tuotetaankin elektrolyyttisesti, niin kuitenkin vetyioneja tuottavia vaihtoehtoisia hapetus reaktio itä voidaan myös 5 käyttää ja esimerkkeinä niistä voidaan mainita vetykaasun hapettaminen vetyioneiksi, joka toimenpide voidaan yhdistää katodireaktiona toimivaan happikaasun sähköiseen pelkistykseen, jolloin päästään sähköenergiaa tuottavaan polttokennotoimintaan.

Keksinnössä voidaan myös käyttää useiden kennojen yhdistelmää, joka toimii 10 vaihtoehtoisesti anodi- ja/tai katodireaktioilla. Esimerkiksi eräissä kennoissa anodi-reaktiona voi olla hapen kehittyminen, kun taas samanaikaisesti muissa kennoissa voidaan käyttää vedyn anodista hapettamista. Tämä erityinen yhdistelmä on erityisen käyttökelpoinen silloin, kun vety-ylimäärä on välttämätön vedyllä depolaroitujen anodien tehokasta toimintaa varten ja kun vetylähteenä on veden katodinen pelkistä-15 minen.

Kun vetykaasun anodinen hapettaminen vetyioneiksi ja veden katodinen pelkistäminen hydroksyyli-ioneiksi ja vetykaasuksi yhdistetään, niin viimeksimainittua kaasua voidaan käyttää anodisyöttönä ja samalla päästään olennaiseen energiansäästöön säh-20 kökemiallisissa reaktiopotentiaaleissa esiintyvän eron seurauksena. Samalla tavalla päästään analogisiin energia- ja materiaalisäästöihin, kun veden anodinen hapetus vetyioneiksi ja hapeksi sekä happikaasuvirran katodinen pelkistäminen yhdistetään.

Keksinnön mukainen toimenpide toteutetaan edullisesti siten, että virran tehokkuu-25 deksi saadaan vähintään noin 70 %, edullisesti vähintään noin 75 %. Vaikka ohessa ei halutakaan rajoittua mihinkään erityiseen teoriaan, niin kuitenkin oletetaan, että tällainen tehokas menettelytapa edellyttää happamuustason minimointia katodiosasto-jen vieressä sijaitsevissa osastoissa.

30 Koska elektrolyytin johtaminen yhteen kertaan sekä keskiosaston että anodiosaston läpi kolme osastoa käsittävässä kennossa ei johta riittävän suureen happamuustasoon tuotteessa sellaisilla elektrolyytin virtausnopeuksilla, jotka ovat hyväksyttäviä kennon 9 toiminnan kannalta, niin tämä happamoittamisprosessi on toistettava useaan kertaan, kuten alalla on jo esitetty, jolloin elektrolyytti, jota on kierrätetty katodiosaston vieressä sijaitsevan osaston läpi, muuttuu yllä happamammaksi. Oletetaan, että tällainen toiminta, jollainen on kuvattu jo aikaisemmin, johtaa virran tehokkuuden 5 merkittäviin häviöihin, erityisesti suurempien happamoittamisasteiden tapauksessa. Näin ollen virran tehokkuusarvot, jotka on mainittu alalla aikaisemmin, esimerkiksi edellä mainituissa US-patenttijulkaisuissa 5 084 148 ja 5 122 240, ovat merkittävästi pienempiä kuin oheisessa keksinnössä saavutetut arvot, erityisesti tuotteen suuremmilla happamuustasoilla.

10

Oletetaan, että oheisessa keksinnössä kuvattu toiminta johtaa happamuustason pienenemiseen katodiosastojen vieressä sijaitsevissa osastoissa, kun taas anodiosas-toista poistettavassa lopullisessa tuotteessa päästään suureen happamuustasoon.

15 Tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa keskiosastojen happamuustasoon, ovat muun muassa virtausnopeus, joka määrää viiveajan, lämpötila, osastojen mitat, virran tiheys sekä suolan ja hapon pitoisuus ja katolyytin vahvuus.

Eräissä suoritusmuodoissa, esimerkiksi kuvion 3 mukaisessa suoritusmuodossa, joka 20 kuvataan yksityiskohtaisesti jäljempänä, virtausnopeus keskiosastojen läpi on asetettava pienempiin arvoihin siten, että yhdistetty virtausnopeus kaikkien keskiosastojen läpi sopii yhteen anodiosastoissa käytetyn virtausnopeuden kanssa. Virtausnopeuksien absoluuttiset arvot kaikkialla järjestelmässä voivat vaihdella johtuen veden siirtymisestä kationinvaihtokalvojen läpi sekä veden kulumisesta elektrolyysireaktiois-25 sa. Yleisesti, elektrolyytin tilavuus anodiosastossa pienenee, kun taas katolyytin virtaustilavuus suurenee. Mitä tahansa tarkoituksenmukaista suolapitoisuutta voidaan käyttää, ja yleensä käyttökelpoisia ovat aina kyllästymiseen saakka olevat pitoisuudet.

Virran tiheyden arvot optimoidaan yleensä kennon eri komponenttien kuten anodien 30 ja kalvojen pitkäaikaisen suorituskyvyn perusteella sekä tehovaatimusten perusteella, jotka tehovaatimukset riippuvat puolestaan virran tehokkuudesta ja kennon jännit-testä. Virran tiheyden tyypilliset arvot vaihtelevat noin alueella 0,5-10 kA/m2, 10 edullisesti noin alueella 1-5 kA/m2.

Tunnettua on, että korotetulla lämpötilalla voi olla edullinen vaikutus virran tiheysarvoihin sekä kennojännitteen minimointiin ja näin ollen tällaisen toiminnan tulisi 5 johtaa pienempään tehonkulutukseen ja pienempiin kustannuksiin. Samalla kuitenkin suuremmat lämpötilat voivat vaikuttaa haitallisesti laitteiston tiettyjen komponenttien kuten anodipinnoitteen elinikään. Näin ollen toimintalämpötila tulisi optimoida kunkin erityisen järjestelyn tapauksessa ja tällainen optimointi voi edellyttää joko asiaanliittyvien elektrolyyttien jäähdytystä tai lämmitystä. Prosessi voidaan toteuttaa 10 myös käyttäen anolyytin ja katolyytin välistä lämpötilagradienttia, kuten on kuvattu oheiselle hakijalle siirretyssä patenttijulkaisussa US 5 256 261 (E444).

Saatavilla on lukuisia vaihtoehtoisia laitteistoja ja toimenpiteitä keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi ja toivottujen, parantuneisiin happamuustasoihin liittyvien 15 tulosten saavuttamiseksi hyväksyttävillä virran tehokkuuksilla tai parantuneella virran tehokkuudella, kun happamuustasot pysyvät samoina, ja nämä tulokset on esitetty kuvioissa 2-8.

Kuviossa 2 elektrolyytin 22 porrasputouksen kaltainen virtaus lukuisten kolme 20 osastoa käsittävien kennojen 12 keskiosastojen läpi johdetaan porrausputouksena anodiosastojen 14 läpi vastavirtaan elektrolyytin siihen virtaussuuntaan nähden, jossa suunnassa elektrolyytti virtaa keskiosastojen 18 läpi, eli kuviossa 1 esitettyyn virtaussuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan, kloorihappotuotteen 30 muodostamiseksi.

25

Kuviossa 3 elektrolyytti 22 johdetaan rinnakkain lukuisten kolme osastoa käsittävien kennojen 12 keskiosaston 18 läpi, minkä jälkeen keskiosastaista 18 saatava yhdistetty poiste johdetaan porrasputouksen tavoin lukuisten kolme osastoa käsittävien kennojen anodiosastojen 14 läpi kloorihappotuotteen 30 muodostamiseksi.

30

Kuvio 4 esittää vaihtoehtoista toimenpidettä, jossa elektrolyytti 22 johdetaan rinnakkain lukuisten kolme osastoa käsittävien kennojen 12 keskiosastojen 18 läpi, minkä 11 jälkeen keskiosastoista 18 saatava yhdistetty poiste johdetaan rinnakkain lukuisten kolme osastoa käsittävien kennojen 12 anodiosastojen 14 läpi kloorihappotuotteen 30 muodostamiseksi. Elektrolyyttiä voidaan myös kierrättää anodiosastojen 14 läpi tuotteen happamuuden suurentamiseksi.

5

Vaihtoehtona kuvioissa 3 ja 4 esitetyille erityisille suoritusmuodoille kaksi ja kolme osastoa käsittävien kennojen yhdistelmää voidaan käyttää, jolloin elektrolyytti johdetaan rinnakkain katodiosastojen vieressä sijaitsevien osastojen läpi ja näistä osastoista saadut yhdistetyt poisteet johdetaan kolme komponenttia käsittävien 10 kennojen anodiosastojen läpi, joko peräkkäin tai rinnakkain tai niiden yhdistelmänä, elektrolyyttiä joko kierrättäen tai kierrättämättä kolme komponenttia käsittävien kennojen anodiosastoissa.

Kuviossa 5 lukuisia kolme osastoa käsittäviä kennoja 12 on yhdistetty kaksi osastoa 15 käsittävään kennoon 32, joka on jaettu anodiosastoon 34 ja katodiosastoon 36 kationinvaihtokalvolla 38. Ensin linjassa 40 olevaa, elektrolyyttinä toimivaa natrium-kloraatin vesiliuosta syötetään kaksi osastoa käsittävän kennon 32 anodiosastoon ja linjassa 42 oleva tuote, jonka happamuus on vähäinen, johdetaan yhden kolme osastoa käsittävän kennon 32 anodiosastoon 14, jolloin se yhtyy kolme osastoa 20 käsittävien kennojen 12 keskiosastojen 18 läpi porrasputouksen tavoin johdettuun elektrolyyttiin 22, joja johdetaan porrasputouksen tavoin anodiosastojen 14 läpi.

Vaikka kuvion 5 mukaisessa suoritusmuodossa onkin kuvattu kolme osastoa käsittävien kennojen yhdistäminen yhteen ainoaan kaksi osastoa käsittävään kennoon, niin 25 kuitenkin useampia kuin yhtä kaksi osastoa käsittäviä kennoja voidaan käyttää. Vaihtoehtona kuvatulle menettelytavalle kaksi osastoa käsittävästä kennosta 32 saatu, linjassa 42 oleva tuote, jonka happamuus on vähäinen, voidaan johtaa yhden kolme osastoa käsittävän kennon 12 keksiosastoon 18, ja se voidaan johtaa ensin porrasputouksen tavoin jäljellä olevien, kolme osastoa käsittävien kennojen 12 keskiosastojen 30 18 läpi, minkä jälkeen se johdetaan kolme osastoa käsittävien kennojen anodiosaston 14 läpi samalla tavalla kuin miten kuvioissa 1 ja 2 on esitetty.

12

Kuvio 6 esittää erästä muuta vaihtoehtoa, jossa elektrolyyttiä 22 kierrätetään kolme osastoa käsittävän kennon 14 keskiosaston 18 läpi, kun taas linjassa 44 olevaa happamoitettua elektrolyyttiä kierrätetään uudestaan itsenäisesti kennon 12 anodi-osaston 14 läpi. Elektrolyyttien tällaista itsenäistä uudelleenkierrättämistä jatketaan 5 niin kauan, kunnes anodiosastossa 14 oleva elektrolyytti 44 on saavuttanut toivotun happamuuden, minkä ajan kuluttua tuotteena oleva happo 30 poistetaan anodiosastos-ta 14.

Tämän jälkeen tämä osittain happamoitettu elektrolyytti johdetaan kennon 12 10 keskiosastosta 18 anodiosastoon 14 syöttölinjaa 44 pitkin, samalla kun uutta elektrolyyttiä 22 syötetään keskiosastoon 18 ja toimenpide toistetaan.

Vaikka kuvion 6 mukainen itsenäinen uudelleenkierrätystoimenpide onkin kuvattu käyttäen vain yhtä kolme osastoa käsittävää kennoa 12, niin kuitenkin lukuisia 15 tällaisia kolme osastoa käsittäviä kennoja voidaan käyttää, jolloin toimenpide toteutetaan johtamalla elektrolyytti rinnakkaisvirtauksena anodiosastojen ja keskiosastojen läpi. Edelleen yhden kennon 12 keskiösastossa 18 tuotettu, osittain happamoitettu elektrolyytti voidaan syöttää toisen kolme osastoa käsittävän kennon 12 anodiosastoon 14, kuten kuviossa 6 on esitetty katkoviivalla.

20

Kuviossa 7 käytetään lukuisia neljä osastoa käsittäviä kennoja 46, joista kukin on jaettu anodiosastoon 48, katodiosastoon 50 ja kahteen väliosastoon 52 ja 54 kationin-vaihtokalvolla 56. Elektrolyytti 22 johdetaan porrasputouksena lähempänä katodi-osastoa 50 sijaitsevien väliosastojen 52 läpi, sitten lähempänä anodiosastoja 48 25 sijaitsevien väliosastojen 54 läpi virtauksena, jonka suunta on vastakkainen verrattuna virtauksen suuntaan väliosastoissa 52, ja sitten anodiosastojen 48 läpi virtauksena, jonka suunta on vastakkainen verrattuna virtauksen suuntaan väliosastoissa 54. Virtauksen suunta voi olla sama osastoryhmissä. Lisäksi elektrolyytin, jota on tarkoitus happamoittaa, virtaus anodiosastojen läpi voidaan jättää toivottaessa pois, 30 kun anodiosastojen läpi johdetaan tai niissä kierrätetään sopivaa hapettumatonta elektrolyyttiä kuten rikkihappoa. Tässä viimeksimainitussa tapauksessa anodiosastossa 48 käytetyt virtausnopeudet voivat erota huomattavasti niistä virtausnopeuksista, joita 13 käytetään väliosastoissa 52,54, ensin mainittujen virtausnopeuksien ollessa yleensä suurempia jälkimmäisiin verrattuna. Virtausnopeuksien suhde voidaan optimoida suureen virrantiheyteen pääsemiseksi tietyn happamoittamisasteen tapauksessa.

5 Sellaista järjestelyä, jossa hapettumatonta elektrolyyttiä käytetään anodiosastossa, voidaan käyttää, jotta kloraatti-ionien mahdollinen hapettuminen perkloraatiksi voitaisiin välttää, kuten edellä mainitussa patenttijulkaisussa US 4 915 927 on mainittu.

10 Kuvio 8 esittää oheisen keksinnön periaatteiden soveltamista kennoon 58, joka on varustettu bipolaarisilla kalvoilla 60. Kukin yksikkökenno 62 koostuu happo-osastosta 64, joka on bipolaarisen kalvon 60, joka erottaa yksikkökennon 62 samanlaisesta, vasemmalla sijaitsevasta yksikkökennosta, kationipinnan (C) puolella, vähintään yhdestä keskiösastosta 66, jonka kationinvaihtokalvo 68 erottaa happo-osastosta 64, 15 sekä emäsosastosta 70, joka on bipolaarisen kalvon 60, joka erottaa yksikkökennon 62 samanlaisesta, oikealla sijaitsevasta yksikkökennosta, anionipinnan (A) puolella, ja jonka emäsosaston kationinvaihtokalvo 72 erottaa sen vieressä sijaitsevasta kes-kiosastosta 66.

20 Elektrolyytti johdetaan rinnakkain kennoon 58 kuuluvien yksikkökennojen 62 kaikkien keskiosastojen 66 läpi ja sitten rinnakkain kennon 58 kaikkien happo-osastojen 64 läpi happotuotteen 30 tuottamiseksi. Samoin emäsosastoihin 70 syötetään elektrolyyttiä 34 rinnakkain natriumhydroksidituotteen tuottamiseksi linjassa 36.

25 Kuviossa 6 esitettyä panosprosessia voidaan käyttää kuvion 8 mukaisilla bipolaarisilla kalvoilla varustetussa kennossa 58 toteuttaen itsenäinen virtaus happo- ja keskiosastojen läpi.

Yksikkökennot 62 on kuvattu siten, että ne on varustettu kationinvaihtokalvoilla 68, 30 72, jotka määrittävät sisäiset osastot. Kuitenkin myös mitä tahansa muuta toivottua, kationeja läpäisevää rakennetta voidaan käyttää, kuten edellä on kuvattu, esimerkiksi kuvion 1 mukaisen suoritusmuodon yhteydessä.

14

Lisäksi, vaikka kuviossa 8 onkin kuvattu elektrolyytin rinnakkaisvirtaus kaikkien keskiosastojen 66 läpi ja sitten elektrolyytin rinnakkaisvirtaus kaikkien happo-osastojen 64 läpi, niin kuitenkin keksinnön puitteissa voidaan myös käyttää elektrolyytin peräkkäisvirtausta keskiosastojen 66 ja/tai happo-osastojen 64 läpi, vaikka 5 tämä onkin hankalampaa kuin rinnakkaisvirtaus.

Lisäksi rinnakkaisvirtaus keskiosastojen 66 läpi voidaan yhdistää peräkkäisvirtauk-seen happo-osastojen 64 läpi.

10 Olemassa on myös muita mahdollisia menettelytapoja. Esimerkiksi kaksi tai useampia porrasputouksen kaltaisia kennotoimintoja voidaan toteuttaa rinnakkain. Lisäksi neljä osastoa käsittävien kennojen tapauksessa on mahdollista, että anodiosastoon syötetään hapanta elektrolyyttiä kuten rikkihappoa, jota kierrätetään tämän jälkeen anodiosastoista muodostuvassa silmukassa, ja että happamoitettava vesipohjainen 15 elektrolyytti johdetaan ensin katodiosaston vieressä sijaitsevan väliosaston läpi ja sitten anodiosaston vieressä sijaitsevan väliosaston läpi happamoitetun tuotteen saamiseksi.

Samanlainen lähestymistapa on mahdollinen käytettäessä bipolaarisilla kalvoilla 20 varustettua kennoa. Koska suurin osa olemassa olevista bipolaarisista kennoista ei kestä riittävästi vahvoja hapettimia, esimerkiksi kloorihappoa, niin edullisesti kierrätetään hapettumatonta happoa, esimerkiksi rikkihappoa, bipolaaristen kalvojen kationipintojen vieressä sijaitsevissa osastoissa, samalla kuin kloorihappoa tuotetaan keskiosastoissa.

25

Kennojen lukumäärä porrasputouksessa voidaan optimoida mille tahansa toivotulle happamoittamisasteelle. Koska natriumkloraatin liukoisuus yleensä pienenee happamuuden suurentuessa, niin anolyytin laimentaminen voi olla välttämätöntä, kun tavoitteena on tuote, jonka happamuus on suuri.

30

Jatkuvassa prosessissa, missä natriumkloraatin sähkökemiallinen happamoittaminen on yhdistetty klooridioksidin tuotantoon natriumkloraatin ja kloorihapon seoksesta 15 (kuten oheiselle hakijalle siirretyssä US-patenttijulkaisuissa 5 174 868 ja 5 284 553 [E438] on kuvattu), natriumkloraatti, joka saostuu klooridioksidigeneraattorissa, voidaan lisätä porrasputouksen missä tahansa pisteessä, eli joko virtaan, joka johdetaan keskiosastoihin, tai etukäteen happamoitettuun virtaan, joka johdetaan 5 anodiosastoon, ja mikä voidaan optimoida.

Esimerkki 1 Tässä esimerkissä käytettiin kuvion 1 mukaista, neljästä kolme osastoa käsittävästä 10 kennosta muodostettua porrasputousjärjestelyä, jossa elektrolyyttinä toimiva natrium-kloraatin vesiliuos virtasi porrasputouksen tavoin keskiosastojen läpi ja sitten porrasputouksena anodiosastojen läpi kloorihappoa sisältävän tuotteen tuottamiseksi. Tällä järjestelyllä toteutettiin joukko kokeita. Katolyytistä ei muodostettu porraspu-tousta, vaan se virtasi rinnakkain neljän katodiosaston läpi.

15

Kukin kolme osastoa käsittävä kenno oli varustettu DSA-02 -anodilla, pehmeätä terästä olevalla katodilla ja niissä oli kaksi NAFION 417-kationinvaihtokalvoa, jotka jakoivat kunkin kennon sisätilan kolmeksi osastoksi. Käytettyjen kalvojen ja elektrodien pinta-ala oli 100 cm2. Kuhunkin kennoon aiheutettu virran tiheys oli 3 kA/m2.

20

Kussakin anodiosastossa syntynyt kaasumainen tuote (02) poistettiin käyttäen sopivaa erotusastiaa. Keskiosastoon ja anodiosastoon laitettiin alunperin natriumkloraatin noin 6M vesiliuosta ja lopullinen tuote otettiin talteen vasta muuttumattomien olosuhteiden ja suurimman happamuuden saavuttamisen jälkeen. Nämä muuttumattomat olosuhteet 25 jatkuivat useiden tuntien ajan, jolloin tuotteen happamuustasoa seurattiin aika-ajoin.

Muuttumattomien olosuhteiden saavuttamisen jälkeen tietty tilavuus anolyyttiä otettiin talteen tietyn ajanjakson aikana ja virran tehokkuusarvot määritettiin tämän ajanjakson aikana kulkeneen kokonaisvarauksen perusteella. Happotason muutokset saa-30 tiin aikaan muuttamalla anolyytin virtausnopeutta, pienempien virtausnopeuksien tuottaessa happamuudeltaan suurempia tuotteita sen seurauksena, että sama määrä happoa syntyi anodireaktiossa: 16 2H20 -> l/202 + 2e + 2H’ sen sisältyessä pienempään elektrolyyttitilavuuteen. Virtausnopeutta muuttamalla päästiin noin alueella 1-2,7 N olevalle happamuusalueelle.

5

Virran tehokkuuden määrittämiseksi tietyn ajanjakson aikana saatua tuotemäärää verrattiin siihen teoreettiseen tuotantoon, johon olisi pitänyt päästä tämän ajanjakson aikana. Tästä riippumatta virran tehokkuus mitattiin myös katodiosastossa saavutettuun tuotantoon perustuen.

10

Saadut tulokset on esitetty alla olevassa taulukossa I ja niitä on verrattu tuloksiin, joihin on päästy edellä mainitun US-patenttijulkaisun 5 122 240 kuviossa 3 esitetyllä, vain yhdellä kaksi osastoa käsittävällä kennolla, sekä kokeeseen, jossa käytettiin vain yhtä kolme osastoa käsittävää kennoa ja jossa elektrolyyttiä kierrätettiin sekä 15 keskiosaston että anodiosaston läpi niin kauan, kunnes toivottu happamuus oli saavutettu. Tällainen toiminta vastaa lukuisia kolme osastoa käsittäviä kennoja hyväksikäyttävää toimintaa, jossa elektrolyytti johdetaan ensimmäisen kennon keskiosaston läpi anodiosastoon ja ensimmäisen kennon anodiosastosta saatu tuote johdetaan toisen kolme osastoa käsittävän kennon keskiosastoon, josta elektrolyytti 20 johdetaan toisen kennon anodiosastoon, ja niin edelleen.

17 <Λ & :c3 id 4) > i - i

-t-i <D

'Ελ »n

:S U VO

M T3 ri § in

S „ S

«3 3 -t s a o

4> Y-H

CO 'w' w S o M ^ HH Ί33 <Sl 0 3^ S 1§2 r & s £ 5ζ i i W a ^ 3 S * 1 Ip

H

.¾ fScooOO Ό *Ό (Λ *·. r\ r. T·. ^ *ί r.

^ co<N<Nt^ Ό *n r-i «4 oo oo oo t> r- r- :c3 a :c3

H

w a e 2 u ö £2¾1¾ ονγ~·όοο *-h co <r>

5 ag, Ocniovo σ\ m O

o rv — * r> ». #. * " *

»3 r-H r“H r-H y-H i—H CS CS

H Ä 18

Kuten näistä tuloksista voidaan nähdä, virran tehokkuus paranee oheisessa keksinnössä noin 15-20 %, erityisesti suuren happamuuden tapauksessa, käytettäessä kuvion 1 mukaista järjestelyä, verrattuna patenttijulkaisun USP 5 122 240 mukaiseen, vain yhden kaksi osastoa käsittävän kennon sisältävään rakenteeseen sekä vain yhden 5 kolme osastoa käsittävän kennon sisältävään rakenteeseen, jossa kolme osastoa käsittävän kennon keskiosastosta saatava poiste ohjataan saman kennon anodiosas toon, ja tällainen prosessi toistetaan niin moneen kertaan, kunnes toivottu happamuus on saavutettu.

10 Esimerkki 2

Natriumkloraatin noin 6M vesiliuosta syötettiin itsenäisesti kolme osastoa käsittävän kennon keskiosastoon ja anodiosastoon, jotka osastot oli muodostettu samalla tavalla kuin esimerkissä 1 käytetyt osastot. Kumpaakin liuosta kierrätettiin ja sähkökemial- 15 lista happamoittamista jatkettiin niin kauan, kunnes anodiosastosta poistuvan elektrolyytin happamuus oli saavuttanut arvon 1,73 M. Tänä aikana happamuus keskiosas-tosilmukassa oli saavuttanut arvon 0,4 M. Tämä esimerkki havainnollistaa kuvion 6 esittämää toimintaa.

20 Keksinnön yhteenvetona voidaan esittää, että oheisessa keksinnössä on saatu aikaan elektrolyyttinen menetelmä suolaliuosten happamoittamiseksi, jossa menetelmässä virran tehokkuus on parantunut tekniikan nykytason mukaisiin menetelmiin verrattuna, minkä ansiosta päästään suurempiin happamuustasoihin virran tehokkuuden hyväksyttävillä arvoilla. Muutokset ovat mahdollisia oheisen keksinnön puitteissa.

25

Claims (9)

1. Menetelmä happamoitetun kloorihappoliuoksen elektrolyyttiseksi tuottamiseksi, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheet, joissa (a) saadaan aikaan joukko 5 elektrolyysikennoja, joista kukin käsittää anodiosaston, katodiosaston sekä vähintään yhden väliosaston, joka sijaitsee anodiosaston ja katodiosaston välissä, ja kukin osasto on erotettu seuraavasta viereisestä osastosta kationeja läpäisevällä rakenteella; (b) natriumkloraatin vesiliuoksella toteutetaan ensimmäinen happamointi kunkin elektrolyysikennon ensimmäisessä osastossa, joka sijaitsee katodiosaston 10 vieressä; ja (c) sitten tätä natriumkloraatin vesiliuosta happamoitetaan edelleen kunkin elektrolyysikennon toisessa osastossa, joka sijaitsee ensimmäisen osaston vieressä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu ka-15 tioneja läpäisevä rakenne käsittää kationinvaihtokalvon tai dialragman ja mainittu ensimmäinen osasto käsittää väliosaston ja mainittu toinen osasto käsittää anodiosaston ja lisäksi (A) mainittu natriumkloraatin vesiliuos johdetaan peräkkäin kunkin elektrolyysikennon ensimmäisen osaston läpi ensimmäisen happamoittamisen toteuttamiseksi ja sitten se johdetaan peräkkäin kunkin elektrolyysikennon toisen 20 osaston läpi lisähappamoittamisen toteuttamiseksi; tai (B) mainittu natriumkloraatin vesiliuos johdetaan rinnakkain kunkin elektrolyysikennon ensimmäisen osaston läpi ensimmäisen happamoittamisen toteuttamiseksi ja sitten se johdetaan peräkkäin kunkin elektrolyysikennon toisen osaston läpi lisähappamoittamisen toteuttamiseksi; tai (C) mainittu natriumkloraatin vesiliuos johdetaan rinnakkain kunkin elektro-25 lyysikennon ensimmäisen osaston läpi ensimmäisen happamoittamisen toteuttamiseksi ja sitten se johdetaan rinnakkain kunkin elektrolyysikennon anodiosaston läpi lisähappamoittamisen toteuttamiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohdassa 30 (A) mainittu natriumkloraatin vesiliuos johdetaan kuhunkin elektrolyysikennoon kuuluvan toisen osaston läpi myötävirtaan tai vastavirtaan verrattuna mainitun natriumkloraattiliuoksen virtaussuuntaan ensimmäisissä osastoissa.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohdassa (C) natriumkloraatin vesiliuosta kierrätetään uudestaan kussakin anodiosastossa lisä- 5 liappamoittamisen aikaansaamiseksi.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kationeja läpäisevä rakenne käsittää kationinvaihtokalvon tai diafragman ja että mainittu toinen osasto käsittää lisäosasten anodiosaston ja ensimmäisen osaston 10 välissä, ja lisäksi mainittu natriumkloraatin vesiliuos syötetään peräkkäin kuhunkin elektrolyysikennoon kuuluvan ensimmäisen osaston läpi ensimmäisen happamoitta-misen toteuttamiseksi ja sitten se syötetään peräkkäin kunkin elektrolyysikennon mainitun lisäosasten läpi lisähappamoittamisen toteuttamiseksi. 15 6, Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu natriumkloraatin vesiliuos johdetaan lisäksi peräkkäin kunkin elektrolyysikennon anodiosaston läpi mainitun natriumkloraatin vesiliuoksen lisähappamoittamisen toteuttamiseksi.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hapettu- matonta elektrolyyttiä kierrätetään kunkin elektrolyysikennon anodiosastossa. 1 Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu joukko elektrolyysikennoja käsittää bipolaarisen kennon, joka on varustettu yksikkö-25 kennojen joukkoa erottavilla bipolaarisilla kalvoilla, kunkin yksikkökennon käsittäessä happo-osaston ensimmäisen bipolaarisen kalvon, joka erottaa yksikkökennon seuraavasta viereisestä yksikkökennosta, kationipinnan puolella, vähintään yhden keskiosasten, jonka ensimmäinen kationeja läpäisevä rakenne erottaa happo-osastosta, sekä emäsosaston, joka on toisen bipolaarisen kalvon, joka erottaa yksikkö-30 kennon toisesta samanlaisesta seuraavasta viereisestä yksikkökennosta, anionipinnan puolella, ja jonka toinen kationeja läpäisevä rakenne erottaa sen vieressä sijait- sevasta keskiosastosta, ja mainittu ensimmäinen ja toinen kationeja läpäisevä rakenne käsittävät kationinvaihtokalvoja, ja lisäksi (A) mainittu natriumkloraatin vesi-liuos johdetaan rinnakkain mainitun bipolaarisen kennon kuhunkin yksikltökennoon kuuluvan kunkin väliosaston läpi ensimmäisen happamoittamisen toteuttamiseksi ja 5 sitten yhdistetty poiste syötetään näistä väliosastoista rinnakkain kunkin happo-osaston läpi suolan vesiliuoksena lisähappamoittamisen aikaansaamiseksi niissä; tai (B) mainittu natriumkloraatin vesiliuos johdetaan rinnakkain bipolaarisen kennon kuhunkin yksikkökennoon kuuluvan kunkin ensimmäisen, emäsosaston vieressä sijaitsevan väliosaston läpi ensimmäisen happamoittamisen toteuttamiseksi ja sitten 10 yhdistetty poiste syötetään ensimmäisistä väliosastoista rinnakkain bipolaarisen kennon kuhunkin yksikkökennoon kuuluvan kunkin toisen, happo-osaston vieressä sijaitsevan väliosaston läpi lisähappamoittamisen toteuttamiseksi siinä, ja hapeltu-matonta elektrolyyttiä johdetaan kunkin anodiosaston läpi; tai (C) mainittu natriumkloraatin vesiliuos johdetaan peräkkäin tai rinnakkain bipolaarisen kennon kuhunkin 15 yksikkökennoon kuuluvan kunkin väliosaston läpi ensimmäisen happamoittamisen toteuttamiseksi ja sitten poiste johdetaan väliosastosta peräkkäin happo-osastojen läpi suolan toisena vesiliuoksena lisähappamoittamisen toteuttamiseksi siinä; tai (D) mainittua natriumkloraatin vesiliuosta kierrätetään kussakin silmukassa tai siinä silmukassa, joka käsittää joukon mainittuja väliosastoja, ensimmäisen happamoit-20 tamisen toteuttamiseksi siinä, kun taas natriumkloraatin edeltäkäsin happamoitettua vesiliuosta kierrätetään kussakin silmukassa tai siinä silmukassa, joka koostuu joukosta mainittuja happo-osastoja lisähappamoittamisen toteuttamiseksi siinä niin kauan, kunnes toivottu happamuus on saavutettu, tämä lisähappamoitettu vesiliuos poistetaan mainituista happo-osastoista tuotteena toimivana happamoitettuna liuok-25 sena, väliosastoista saatu poiste johdetaan happo-osastoihin natriumkloraatin edeltäkäsin happamoitettuna, siinä kierrätettynä vesiliuoksena, edelleen natriumkloraatin ensimmäinen vesiliuos johdetaan väliosastoihin ja mainitut kierrätys-, poisto- ja johtamisvaiheet toistetaan.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kohdassa (A) mainittua natriumkloraatin vesiliuosta kierrätetään uudestaan kunkin happo- osaston läpi niin kauan, että päästään toivottuun happamoitumisasteeseen.

10. Menetelmä happamoitetun kloorihappoliuoksen elektrolyyttiseksi tuottamiseksi, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa: (a) aikaan saadaan vähintään yksi 5 elektrolyysikenno, joka käsittää anodiosaston, katodiosaston sekä vähintään yhden väliosaston, joka sijaitsee anodiosaston ja katodiosaston välissä, ja kukin osasto on erotettu seuraavasta viereisestä osastosta kationeja läpäisevällä rakenteella; (b) kennon anodin ja katodin väliin aiheutetaan sähkövirtaa samalla kun ensimmäistä natriumkloraatin vesiliuosta kierrätetään ensimmäisen osaston läpi, joka ensim-10 mäinen osasto sijaitsee katodiosaston vieressä, ja toista natriumkloraatin vesiliuosta kierrätetään toisen osaston läpi, joka toinen osasto sijaitsee ensimmäisen osaston vieressä, liuoksen happamoittamiseksi siten, että päästään toivottuun happamuuteen; (c) happamoitettu vesiliuos poistetaan toisesta osastosta tuotteena toimivana happamoitettuna liuoksena; (d) ensimmäisestä osastosta peräisin oleva poiste johdetaan 15 toiseen osastoon siinä kierrätettävänä toisena natriumkloraatin vesiliuoksena; (e) edelleen natriumkloraatin ensimmäinen vesiliuos johdetaan ensimmäiseen osastoon; ja (i) mainitut kierrätys-, poisto-ja johlamisvaiheet toistetaan.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetel-20 mässä saadaan aikaan joukko elektrolyysikennoja ja että yhden elektrolyysikennon ensimmäisestä osastosta peräisin oleva poiste johdetaan muun elektrolyysikennon toiseen osastoon happamoittamisen toteuttamiseksi siinä.