FI67574B

FI67574B - ELECTRIC SHEET FOR ELECTRIC FRAMSTERING WITH SODIUM CHLORATE

Info

Publication number: FI67574B
Application number: FI831598A
Authority: FI
Inventors: David Gerald Hatherly; Roy Ernest Williams
Original assignee: Erco Ind Ltd
Priority date: 1979-02-13
Filing date: 1983-05-09
Publication date: 1984-12-31
Also published as: FI67574C; FI831598A0; FI831598L

Description

6757467574

Elektrolyysikenno natriumkloraatin elektrolyyttiseksi valmistamiseksiElectrolytic cell for electrolytic production of sodium chlorate

Jakamalla erotettu hakemuksesta 800016 5 Tämä keksintö koskee natriumkloraatin valmistusta ja varsinkin elektrolyysikennon natriumkloraatin elektrolyyttiseksi valmistamiseksi.This invention relates to the preparation of sodium chlorate and in particular to an electrolytic cell for the electrolytic preparation of sodium chlorate.

Natriumkloraatti on arvokas teollisuuskemikaali ja sitä valmistetaan elektrolysoimalla natriumkloridin vesi-10 liuoksia. Elektrolysointiin tarkoitettuja kennorakentei-ta tunnetaan useita.Sodium chlorate is a valuable industrial chemical and is prepared by electrolyzing aqueous-10 solutions of sodium chloride. Several cell structures for electrolysis are known.

Tämä keksintö tarjoaa kennorakenteen, joka on erittäin edullinen tavanomaisiin rakenteisiin verrattuina.The present invention provides a cell structure which is very advantageous compared to conventional structures.

Keksinnön mukaiselle elektrolyysikennolle on tun-15 nusomaista, että siinä on valantateräksinen katodiseinä-levy, titaanista valmistettu anodiseinälevy, joka sijaitsee yhdensuuntaisesti katodiseinälevyn kanssa, lukuisia yhdensuuntaisia ohuita valantateräksisiä katodiseinälevyjä, jotka työntyvät katodiseinälevystä kohti anodiseinälevyä, 20 ja jotka on hitsattu vastaaviin yhdensuuntaisiin uriin, jotka on tehty katodiseinälevyyn, lukuisia yhdensuuntaisia ohuita anodielektrodilevyjä, jotka on valmistettu titaanista, jossa on sähköäjohtava pinta, ja jotka työntyvät anodiseinälevystä kohti katodiseinälevyä, ja jotka 25 on hitsattu vastaaviin anodiseinälevyyn tehtyihin yhdensuuntaisiin uriin limittäin katodilevyjen suhteen niin, että väleistä muodostuu lukuisia elektrolyysikanavia, valantateräksinen sisääntuloputki, joka on hitsattu ka-todiseinälevyyn ja kehykseen, joka on hitsattu katodiseinä-30 levyyn, ja kehys on liitetty anodiseinälevyyn, mutta samalla sähköeristetty siitä, että valantateräksinen ulos-menoputki, joka on hitsattu kehykseen ja katodiseinälevyyn.The electrolytic cell according to the invention is characterized in that it has a cast steel cathode wall plate, an anode wall plate made of titanium located parallel to the cathode wall plate, a plurality of parallel thin cast steel plates facing the anode and projecting into the cathode wall. made of a cathode wall plate, a plurality of parallel thin anode electrode plates made of titanium having an electrically conductive surface and projecting from the anode wall plate towards the cathode wall plate, and welded to the respective anode wall plate is welded to the cathode wall plate and to the frame welded to the cathode wall plate 30, and the frame is connected to the anode wall plate, but at the same time electrically insulated so that the casting a rugged out-out tube welded to the frame and cathode wall plate.

Laatikkomaisessa kennossa on lukuisia yhdestä osasta muodostuneita, sähköäjohtamattomia välikkeitä, jotka 2 67574 Γ pitävät limittäin toistensa suhteen sijaitsevat anodi-ja katodilevyt erillään toisistaan ja estävät sähkövirran kulun.The box-like cell has a number of one-piece, non-conductive spacers that overlap the anode and cathode plates spaced apart by 2,67574 Γ and prevent the flow of electric current.

Keksintöä valaistaan liitteenä olevilla kuvioilla, 5 joissa kuvio 1 on virtauskaavio useasta kennoyksiköstä koostuvasta natriumkloraatin tuotantolaitoksesta, kuvio 2 on osiinsa hajotettua tämän keksinnön toteutustavan mukaista yksittäistä kloraattikennoa esittävä 10 perspektiivikuva, kuvio 3 on perspektiivinen lähikuva kuvion 2 mukaisessa kloraattikennossa käytetystä elektrodilevyjen välik-keestä ja sen asennus elektrodilevyyn, kuvio 4 on läpileikkauskuva kloraattikennosta ku-15 vion 2 linjaa 4-4 pitkin, kuvio 5 on läpileikkauskuva piirrettynä kuvion 4 linjaa 5-5 pitkin, kuvio 6 on läpileikkauskuva piirrettynä kuivon 5 linjaa 6-6 pitkin ja 20 kuvio 7 on pystyleikkauskuva putkiliitännöistä, joilla yksi kenno on liitetty reaktiosäiliöön.The invention is illustrated by the accompanying figures, in which Figure 1 is a flow diagram of a multi-cell sodium chlorate production plant, Figure 2 is an exploded perspective view of a single chlorate cell to the electrode plate, Fig. 4 is a sectional view of the chlorate cell taken along line 4-4 of Fig. 2, Fig. 5 is a sectional view taken along line 5-5 of Fig. 4, Fig. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 of dry 5, and Fig. 7 is a vertical sectional view of a tube. , with one cell connected to the reaction vessel.

Seuraavaksi selostetaan kuviota 1, jossa on esitetty useasta kennoyksiköstä koostuva natriumkloraatin tuotantolaitos 10. Kloraattilaitos 10 rakentuu useista 25 erillisistä, virtauksen suhteen rinnakkain kytketyistä natriumkloraatin valmistusyksiköistä 12. Kuvioon on merkitty kaksi natriumkloraatin valmistusyksikköä 12, mutta tavallisesti niitä on useampia halutusta tuotantokapasiteetista riippuen esimerkiksi siten, että jokainen yk-30 sikkö 12 on mitoitettu tuottamaan noin 1200 tonnia nat-riumkloraattia vuodessa.Referring now to Figure 1, there is shown a multi-cell sodium chlorate production plant 10. The chlorate plant 10 is constructed of a plurality of 25 separate flow-connected sodium chlorate production units 12. The figure shows two sodium chlorate production units 12, for example, but there are usually several desired production rates. each yk-30 unit 12 is sized to produce approximately 1,200 tons of sodium chlorate per year.

Jokainen kloraattiyksikkö 12 sisältää reaktiosäi-liön 14, joka sisältää liuoksen, jossa kloraatihmuodos-tusreaktiot tapahtuvat elektrolyysituotteiden välillä.Each chlorate unit 12 contains a reaction tank 14 containing a solution in which chlorate formation reactions take place between electrolysis products.

35 Säiliöön 14 on yhdistetty useita virtauksen suhteen rin- 67574 nakkain toisiinsa kytkettyjä kalvottomia elekrolyysiken-noja 16 niin, että elektrolysoitava liuos etenee säiliöstä 14 kuhunkin kennoon 16 ja elektrolysoitu liuos kiertää kustakin kennosta 16 takaisin säiliöön 14.A plurality of flow-free film-free electrolytic cells 16 are connected to the tank 14 so that the solution to be electrolysed advances from the tank 14 to each cell 16 and the electrolyzed solution circulates from each cell 16 back to the tank 14.

5 Jokaisessa reaktiosäiliössä 14 on sisäänsyöttö- putki 18 elektrolysoitavalle suolaliuokselle ja poisto-putki 20 natriumkloraattiliuokselle. Reaktiosäiliössä 14 on tuuletusaukko 22 elektrolyysissä syntyville kaasumaisille tuotteille.Each reaction vessel 14 has an inlet pipe 18 for the electrolyzable saline solution and an outlet pipe 20 for the sodium chlorate solution. The reaction vessel 14 has a vent 22 for gaseous products from electrolysis.

10 Kuhunkin reaktiosäiliöön 14 tulevan suolaliuoksen virtausnopeutta voidaan säätää käsin venttiilillä 23 reaktiosäiliöön halutun lämpötilan mukaan. Natriumkloraatti-liuoksen poistoputkeen 20 voidaan asentaa mittari 25, jolla seurataan liuoksen lämpötilaa, ja sen mukaan voidaan 15 tehdä muutokset reaktiosäiliöön 14 tulevan virtauksen nopeuteen .The flow rate of the brine entering each reaction vessel 14 can be manually adjusted by valve 23 to the desired temperature in the reaction vessel. A meter 25 can be installed in the sodium chlorate solution outlet pipe 20 to monitor the temperature of the solution, according to which changes can be made in the flow rate to the reaction tank 14.

Natriumkloraattiliuosputket 20 yhtyvät yhdeksi tuo-teliuosputkeksi 21, joka johtaa laitoksen ainoaan yhteiseen sekoitussäiliöön 24. Natriumkloraattiliuos poiste-20 taan säiliöstä 25 putkea 26 pitkin laitoksen 10 tuotteena. Sekoitussäiliöön johdetaan natriumkloriditäydennysliuos-ta putkesta 28 ja suolahappoa putkesta 30 niin, että saadaan aikaan elektrolyysille tarvittava happamuus, esim. pH noin 6,8. Elektrolyysireaktioon mahdollisesti 25 tarvittava natriumdikromaattikatalyytti voidaan lisätä natriumkloridiliuoksen mukana putkea 28 pitkin.The sodium chlorate solution tubes 20 merge into a single product solution tube 21 leading to the plant's only common mixing tank 24. The sodium chlorate solution is removed from the tank 25 via line 26 as a product of plant 10. Sodium chloride make-up solution is passed from line 28 and hydrochloric acid from line 30 to the mixing tank to provide the acidity required for electrolysis, e.g., a pH of about 6.8. The sodium dichromate catalyst that may be required for the electrolysis reaction may be added along with the sodium chloride solution via line 28.

Sekoitussäiliö 24 voi olla varustettu tuuletusput-kella 31, josta mahdolliset putkea 21 pitkin sekoitussäiliöön tulleen natriumkloraatin mukana kulkeutuneet kaasut 30 poistuvat.The mixing tank 24 may be provided with a ventilation pipe 31, from which any gases 30 entrained along the pipe 21 with the sodium chlorate entering the mixing tank are discharged.

Sekoitussäiliö 24 on sisältä jaettu kahteen osaan väliseinällä 32, joka ulottuu pohjasta ylöspäin jääden nestepinnan alapuolelle. Putkea 21 pitkin tuleva natriumkloraattiliuos johdetaan toiseen osaan nestepinnan ala-35 puolelle ja tuotteen poistuminen putkea 26 pitkin on 4 67574 yhteydessä tähän, kun taas natriumkloridin ja suolahapon syöttöputket 28 ja 30 johtavat toiseen osaan nestepinnan alapuolelle. Näin ollen vältytään kloraattituote-virran 26 kontaminoitumiselta lisätyillä materiaaleilla, 5 sillä kloraattiliuoksen annetaan virrata väliseinän 32 yli ja sekoittua lisättyyn materiaaliin.The mixing tank 24 is divided from the inside into two parts by a partition 32 extending from the bottom upwards below the liquid surface. The sodium chlorate solution coming through line 21 is led to the second part below the liquid surface and the exit of the product via line 26 is 467574 in connection therewith, while the sodium chloride and hydrochloric acid supply pipes 28 and 30 lead to the second part below the liquid surface. Thus, contamination of the chlorate product stream 26 with the added materials is avoided, as the chlorate solution is allowed to flow over the septum 32 and mix with the added material.

Natriumkloraattiliuos, johon on lisätty natrium-kloridia, ja joka on tehty happamaksi suolahpolla (käytetään tästä lähin nimeä "suolaliuos"), poistetaan se-10 koitussäiliön 24 toisesta osasta putkea 34 pitkin ja johdetaan sopivan lämmönvaihtimen 36 läpi. Suolaliuos johdetaan sen jälkeen rinnakkaisesti yksiköihin 12 vastaavia syöttöputkia 18 pitkin.The sodium chlorate solution, to which sodium chloride has been added and which has been acidified with hydrochloric acid (hereinafter referred to as "brine"), is removed from the second part of the mixing tank 24 via a pipe 34 and passed through a suitable heat exchanger 36. The saline solution is then fed in parallel to the units 12 via respective supply pipes 18.

Lämmönvaihdin 36 jäähdyttää putkeen 34 uudelleen 15 kierrätetyn liuoksen haluttuun lämpötilaan, esim. noin 40°C:seen, kun taas kennoissa 16 kehittynyt lämpö poistuu ja otetaan talteen ylivirtausputkessa 20 kulkevan tuotteen mukana. Kuten edellä selostettiin, tämän liuoksen lämpötila voidaan säätää haluttuun arvoon, esim. välille 20 noin 60-90°C, säätämällä venttiileillä suolaliuoksen virtausta kennoyksiköihin 12.The heat exchanger 36 cools the recirculated solution in the tube 34 to the desired temperature, e.g., about 40 ° C, while the heat generated in the cells 16 is removed and recovered with the product passing through the overflow tube 20. As described above, the temperature of this solution can be adjusted to a desired value, e.g., between about 60-90 ° C, by controlling the flow of saline to the cell units 12 by means of valves.

Kennot 16 on sähköäjohtavasti yhdistetty toisiinsa joustavilla sähkönjohtimilla 38 siten, että kennoja 16 voidaan siirtää haluttuun asentoon suhteessa toisiinsa.The cells 16 are electrically conductively connected to each other by flexible electrical conductors 38 so that the cells 16 can be moved to a desired position relative to each other.

25 Jokaisessa kennossa 16 on venttiilillä varustettu kuivatusputki 40 ja oma virtauksensäätöventtiili 42, joiden avulla yksittäiset kennot tai kaikki kennot voidaan kytkeä pois liuosvirtauksesta ja kuivata huoltoa varten.Each cell 16 has a drain pipe 40 with a valve and its own flow control valve 42, by means of which individual cells or all cells can be disconnected from the solution flow and dried for maintenance.

30 Näin ollen natriumkloraattilaitos 10 tarvitsee vain yhden suolaliuoksenlisäys-, haponlisäys- ja lämmönvaihto-yksikön palvelemaan useita toistensa suhteen rinnakkain toimivia natriumkloraatinvalmistusyksiköitä 12, jolloin yksiköiden 12 lukumäärä riippuu niiden kapasiteetista ja 35 laitoksen 10 kokonaistuotantokapasiteetista. Sekoitus-Thus, the sodium chlorate plant 10 needs only one saline addition, acid addition, and heat exchange unit to serve a plurality of co-operating sodium chlorate production units 12, with the number of units 12 depending on their capacity and the total production capacity of the plant 10. Blend-

IIII

5 67574 säiliö 24 ja lämmönvaihdin 36 on mitoitettu laitoksen 10 kokonaistuotantokapasiteettia vastaaviksi.5 67574 The tank 24 and the heat exchanger 36 are dimensioned to correspond to the total production capacity of the plant 10.

Kennoyksiköiden 12 ryhmittelyllä ja konstruoinnilla kuvion 1 mukaisesti on useita etuja. Niinpä kukin yk-5 sittäinen yksikkö 12 tuottaa väkevyydeltään haluttua kloraattiliuosta, joka on useiden toistensa suhteen rinnakkain toimivien kennojen 16 toiminnan tulos. Putkien 20 sisältämät tuotevirrat eivät tarvitse lisäelektroly-sointia ennen systeemistä poistumistaan. Kukin yksikkö 10 12 on näin ollen riippumaton ja yksittäiset toimintaon- gelmat voidaan eristää ja hoitaa tarvitsematta keskeyttää muiden yksiköiden toimintaa.The grouping and construction of the cell units 12 according to Figure 1 has several advantages. Thus, each unit 12 each produces a chlorate solution of the desired concentration, which is the result of the operation of a plurality of cells 16 operating in parallel with each other. The product streams contained in the tubes 20 do not require additional electrolysis before leaving the system. Each unit 10 12 is thus independent and individual operating problems can be isolated and managed without having to interrupt the operation of other units.

Koska natriumkloraattilaitos 10 tarvitsee vain yhden suolaliuoksenlisäys-, haponlisäys- ja lämmönvaihtoyk-15 sikön, näihin liittyvät laitteistokustannukset jäävät mahdollisimman pieniksi ja laitoksen 10 toimintaolosuhteet saadaan yhtenäisiksi yksinkertaisella tavalla.Since the sodium chlorate plant 10 needs only one saline addition, acid addition and heat exchange unit, the associated equipment costs are kept to a minimum and the operating conditions of the plant 10 are made uniform in a simple manner.

Kun kussakin yksikössä 12 on useita toistensa suhteen rinnakkain kytkettyjä kennoja, joilla on yhteinen 20 reaktiosäiliö 14, yksittäisten kennojen toiminnan vaihtelun aiheuttamat tuotteen lastuvaihtelut jäävät mahdollisimman pieniksi ja laitekustannukset vähenevät verrattuna tapaukseen, jossa jokaisella kennolla 16 on oma reaktiosäiliö 14.When each unit 12 has a plurality of cells connected in parallel with a common reaction vessel 14, product variations caused by variations in the operation of the individual cells are minimized and equipment costs are reduced compared to the case where each cell 16 has its own reaction vessel 14.

25 Kennoja 16 yhdistävät joustavat sähkönjohtimet teke vät mahdolliseksi sen, että kennoja 16 voidaan siirrellä toistensa suhteen, ja näin vältytään mahdollisilta vaikeuksilta, jotka liittyvät siihen, että kennot on kiinnitetty penkkiin toistensa suhteen kiinteään asemaan.The flexible electrical conductors connecting the cells 16 make it possible for the cells 16 to be moved relative to each other, thus avoiding the possible difficulties associated with the cells being fixed to the bench in a fixed position relative to each other.

30 Seuraavaksi selostetaan kuvioita 2-6, joissa kuva taan yksityiskohtaisesti kuvion 1 mukaisten kloraatti-kennojen 16 edullista rakennetta. Kloraattikenno 16 muistuttaa rakenteeltaan suljettua laatikkoa, jossa on alla liuoksen sisääntulopääputki 5Ό ja päällä liuoksen ulos-35 menopääputki 52, ja joka on esitetty osiinsa hajotetussa 6 67574 muodossa kuviossa 2. Sisääntulo- ja ulosmenopääputket 50 ja 52, jotka voivat olla katodisesti suojattuja, on asennettu kiinteästi paikalleen hitsaamalla ne kiinni pystysuoraan suorakaiteenmuotoiseen katodiseinälevyyn 5 54. Sisääntulo- ja ulosmenopääputket 50 ja 52 ja katodi- seinälevy on valmistettu valantateräksestä. Seinälevystä 54 työntyy ulos kohtisuoraan sitä vasten ja pystysuorassa rivissä toistensa suhteen useita ohuita teräskatodi-levyjä 56.Figures 2 to 6 will now be described in detail illustrating the preferred structure of the chlorate cells 16 of Figure 1. The chlorate cell 16 resembles a closed box with a solution inlet main tube 5Ό below and a solution outlet-outlet main tube 52 on top, and shown in an exploded form 6,67574 in Figure 2. Inlet and outlet end tubes 50 and 52, which may be cathodically shielded, are mounted fixedly in place by welding them to a vertical rectangular cathode wall plate 5 54. The inlet and outlet main tubes 50 and 52 and the cathode wall plate are made of cast steel. A plurality of thin steel cathode plates 56 protrude from the wall plate 54 perpendicular to it and in a vertical row relative to each other.

10 Sisäänmeno- ja ulostulopääputket 50 ja 52 sulke vat yksikön ylä- ja alapuolen ja katodiseinälevy 54 sekä kaksi ulointa katodilevyä 56 sulkevat kennolaatikon kolme seinää. Kennolaatikon neljäs seinä muodostuu anodi-seinälevystä, jota selostetaan jäljempänä.The inlet 10 and ulostulopääputket 50 and 52 of the closure VAT unit of the upper and lower side and katodiseinälevy 54 and the two outermost cathode plate 56 closing the drawer three cell wall. The fourth wall of the cell box consists of an anode wall plate, which is described below.

15 Valantaterästä tehdyt sisäänmeno- ja ulostulopää putket mahdollistavat niiden kiinnittämisen kennolaatikon muuhun osaan hitsaamalla sen sijaan, että tarvittaisiin pultteja tai muita kiinnitystapoja, jos rakennemeteriaa-lina olisi syöpymätön polymeerimateriaali.15 Inlet and outlet end tubes made of cast steel allow them to be attached to the rest of the cell box by welding instead of the need for bolts or other means of attachment if the structural material were a non-corrosive polymeric material.

20 Elektrodien käyttö kennon seininä yksinkertaistaa myös kennon rakennetta, sillä tällöin ei tarvitse käyttää pultteja eikä tiivisteitä.20 The use of electrodes as cell walls also simplifies the structure of the cell, as there is no need to use bolts or seals.

Katodiseinälevyssä 54 on sisempi teräslevy 58 kiinnitetty räjäyttämällä ulompaan kupari- tai alumiinilevyyn 25 60. Tämä kaksiosainen rakenne parantaa sähkökytkentöjä kennoon 16 ja minimoi jännitteen alenemisen kennoja yhdistävissä liittimissä.In the cathode wall plate 54, an inner steel plate 58 is attached by blasting to an outer copper or aluminum plate 25 60. This two-part structure improves the electrical connections to the cell 16 and minimizes the voltage drop at the terminals connecting the cells.

Teräslevyssä 58 on useita pystysuoria uramaisia koloja 62, joihin kuhunkin on työnnetty tiukasti katodi-30 levyn 56 toinen reuna ja hitsattu kiinni.The steel plate 58 has a plurality of vertical grooved cavities 62 into each of which the other edge of the cathode-30 plate 56 is firmly inserted and welded closed.

Uloimmat katodilevyt 56, jotka muodostavat kennon 16 seinät, on hitsattu ulkokehyksiin 64, joihin myös sisääntulo- ja ulosmenopääputket 50 ja 52 on hitsattu. Uloimpien levyjen 56 ulkopuolelle on ulkokehyksiin 64 hitsattu 35 suojaavat ja vahvistavat levyt 65.The outermost cathode plates 56 forming the walls of the cell 16 are welded to the outer frames 64, into which the inlet and outlet main tubes 50 and 52 are also welded. Outside the outermost plates 56, protective and reinforcing plates 65 are welded to the outer frames 64.

Il 7 67574Il 7 67574

Katodiseinälevyn 54 kanssa yhdensuuntainen, pystysuora ja suorakaiteenmuotoinen anodiseinälevy 66 muodostaa kennon 16 neljännen seinän. Anodiseinälevystä 66 työntyy ulos useita pystysuorassa rivissä olevia anodilevyjä 5 68, jotka ovat yhdensuuntaisia katodilevyjen 56 kanssa ja asettuvat niiden kanssa limittäin. Anodiseinälevyssä 66 sisempi titaanilevy 70 on kiinnitetty räjäyttämällä ulompaan kupari- ja alumiinilevyyn 72, sillä näin sähkö-kytkentä anodilevyihin paranee ja jännitteen aleneminen 10 kennojen välisissä liittämissä minimoituu. Titaanilevyssä 70 on useita pystysuoria uramaisia koloja 74, joihin kuhunkin on työnnetty tiukasti anodilevyn 68 toinen reuna ja hitsattu kiinni. On edullista, jos ohuet anodilevyt 68 on valmistettu titaanista, jossa on sähköjohtava pinta, 15 joka on esim. platinaryhmän metallia tai sen lejeerinkiä tai muuta sähköäjohtavaa pinnoitetta, kuten platinaryhmän metallioksidia.A vertical and rectangular anode wall plate 66 parallel to the cathode wall plate 54 forms the fourth wall of the cell 16. Protruding from the anode wall plate 66 are a plurality of anode plates 5 68 in a vertical row, which are parallel to and overlap with the cathode plates 56. In the anode wall plate 66, the inner titanium plate 70 is attached by blasting to the outer copper and aluminum plate 72, as this improves the electrical connection to the anode plates and minimizes the voltage drop 10 at the connections between the cells. The titanium plate 70 has a plurality of vertical grooved cavities 74, each of which is firmly inserted with one edge of the anode plate 68 and welded closed. It is preferred that the thin anode plates 68 be made of titanium having an electrically conductive surface, such as a platinum group metal or an alloy thereof, or another electrically conductive coating such as a platinum group metal oxide.

Ohuet anodilevyt 68 asettuvat limittäin ohuiden katodilevyjen 56 kanssa kennolaatikossa niin, että väleihin 20 muodostuu rinnakkaisia pystysuoria virtauskanavia 75, joita pitkin elektrolyytti kulkee ylhäältä alas kennon 16 läpi elektrodilevyjen välissä sisääntulopääputkesta 50 ulos-tulopääputkeen 52. Elektrodilevyt 56 ja 68 pidetään välik-keiden 76 avulla halutun välimatkan päässä toisistaan.The thin anode plates 68 overlap the thin cathode plates 56 in the cell box so that parallel vertical flow passages 75 are formed in the gaps 20 along which the electrolyte passes from top to bottom through the cell 16 between the electrode plates 76 via the inlet end tube 50 at a distance from each other.

25 Kuten kuvioista 2-6 voidaan havaita, limittäin si jaitsevat elektrodit vievät koko kennolaatikon sivuseinien välisen tilan ja jakavat sen pystysuoriin virtauskanaviin 75, niin että kennolaatikolla on hyvin suuri elektrolysoin-tikapasiteetti.As can be seen from Figures 2-6, the overlapping electrodes occupy the entire space between the side walls of the cell box and divide it into vertical flow channels 75, so that the cell box has a very high electrolysis capacity.

30 Kun käytetään välikkeitä 76 ja anodiseinälevyssä ja katodiseinälevyssä olevia pystysuoria uria, joihin elektrodilevyt voidaan vastaavasti työntää ja hitsata kiinni, voidaan kennon tila käyttää mahdollisimman tarkasti hyväksi, sillä elektrodilevyt voivat olla hyvin ohuita 35 esim. paksuudeltaan noin 0,16-0,32 cm.By using spacers 76 and vertical grooves in the anode wall plate and the cathode wall plate into which the electrode plates can be inserted and welded, respectively, the space of the cell can be used as accurately as possible, since the electrode plates can be very thin, e.g. about 0.16-0.32 cm thick.

τ~ 8 67574 Tämä rakenne eroaa merkittävällä tavalla aikaisemmista rakenteista, joissa anodilevyt on kiinnitetty pulteilla seinälevyyn, sillä se rajoittaa asennettavien anodilevyjen lukumäärää ja lisää katodilevyjen paksuutta, 5 joka on tyypillisesti noin 1,27 cm, jotta saataisiin säilytetyksi haluttu elektrodien välimatka (noin 0,16-0,32 cm) .τ ~ 8 67574 This structure differs significantly from previous structures in which the anode plates are bolted to the wall plate in that it limits the number of anode plates to be installed and increases the thickness of the cathode plates, typically about 1.27 cm, to maintain the desired electrode spacing (about 0, 16-0.32 cm).

Hitsattuun anodilevyrakenteeseen liittyvä lisäetu on se, että saadaan eliminoiduksi kohtalaisen korkea jän-10 nitteenalenema, joka on pulteilla kiinnitetyn anodilevyn ja seinälevyn välissä.An additional advantage associated with the welded anode plate structure is that a moderately high strain reduction between the bolted anode plate and the wall plate is eliminated.

Kun kennossa 16 käytetään ohuita katodilevyjä, voidaan rakentaa kapasiteetiltaan samanlaisia, mutta paljon kevyempiä kennoja, ja yleisesti ottaen antaa katodien 15 joustavuus mahdollisuuden asentaa anodiryhmä helposti katodiryhmän kanssa limittäin verrattuna siihen tapaukseen, jossa käytetään paksuista katodilevyistä koostuvaa verraten jäykkää katodiryhmää ja pulteilla kiinnitettyä anodirakennetta.When thin cathode plates are used in cell 16, cells of similar capacity but much lighter can be built, and in general the flexibility of cathodes 15 allows the anode array to be easily overlapped with the cathode array compared to a relatively rigid cathode array of thick cathode plates and pulse.

20 Kuten yksityiskohtaisesta kuvion 3 piirroksesta voidaan nähdä, elektrodeja toistensa suhteen halutussa asemessa pitävät välikkeet 76 sisältävät yhdestä kappaleesta muodostuneen osan 78, joka on tehty käytännöllisesti katsoen jäykästä, syöpymättömästä materiaalista, 25 kuten polytetrafluorietyleenistä. Kappaleessa 78 ja lyhyt sylinterimäinen osa tai kaula 80, joka juuri ja juuri ylittää elektrodilevyn 56 tai 68 paksuuden, ja kaksi nuppia 82, joiden halkaisija on suurempi kuin sylinteriosan 80 halkaisija, ja jotka sijaitsevat sylinteriosan 80 30 päissä.As can be seen from the detailed drawing of Figure 3, the spacers 76 holding the electrodes in the desired position relative to each other include a one-piece portion 78 made of a substantially rigid, non-corrosive material, such as polytetrafluoroethylene. In the body 78 and a short cylindrical part or neck 80 which just exceeds the thickness of the electrode plate 56 or 68, and two knobs 82 having a diameter larger than the diameter of the cylinder part 80 and located at the ends of the cylinder part 80.

Kummassakin nupissa 82 on tasomainen sisäpinta 81, sen kanssa yhdensuuntainen tasomainen ulkopinta 83, viis-tottu reuna 85 sekä sylinterimäinen osa 87, joka ulottuu tasaisesta sisäpinnasta 81 viistoreunaan 85.Each knob 82 has a planar inner surface 81, a planar outer surface 83 parallel thereto, a bevelled edge 85, and a cylindrical portion 87 extending from the flat inner surface 81 to the beveled edge 85.

35 Tasomaisten sisäpintojen 81 on tarkoitus asettua 9 67574 vastakkain elektrodilevyjen 56 tai 68 ulkopintojen kanssa, kun välikkeet 76 asennetaan niihin, kuten myöhemmin selostetaan, ja tasomaisten ulkopintojen 83 on tarkoitus asettua vastakkain viereisten elektrodilevy-5 jen kanssa niin, että haluttu välimatka säilyy. Nuppien 82 pitkittäinen paksuus on sama, kuin elektrodilevyjen etäisyys toisistaan.The planar inner surfaces 81 are to be opposed to the outer surfaces of the electrode plates 56 or 68 when the spacers 76 are mounted thereon, as will be described later, and the planar outer surfaces 83 are to be opposed to the adjacent electrode plates 5 so that the desired distance is maintained. The longitudinal thickness of the knobs 82 is the same as the distance between the electrode plates.

Kummassakin nupissa 82 on käyrän keskipiste lyhyen sylinterimäisen osan eli kaulan 80 akselilla niin, että 10 syntyy symmetrinen rakenne.Each knob 82 has the center of the curve on the axis of the short cylindrical part, i.e. the neck 80, so that a symmetrical structure is created.

Käytön ja valmistuksen helppouden kannalta on kaula 80 muodoltaan sylinterimäinen, mutta poikkileikkaus voi olla myös muunlainen. Kaulaosa 80 voi olla esim. neliö tai kuusikulmio tms.For ease of use and manufacture, the neck 80 is cylindrical in shape, but may have a different cross-section. The neck portion 80 may be, for example, a square or a hexagon or the like.

15 Samoin voi nupin 82 muoto poiketa kuvatusta edul lisesta pyöreästä poikkileikkauksesta kuitenkin edellyttäen, että sen suurin poikkihelkaisija on suurempi kuin kaulaosan 80 suurin poikkihalkaisija. Nuppi 82 voi olla esimerkiksi neliömäinen, soikea, kuusikulmio tai suora-20 kaide poikkileikkaukseltaan.Likewise, the shape of the knob 82 may deviate from the preferred circular cross-section described, provided that its largest cross-sectional diameter is greater than the largest cross-sectional diameter of the neck portion 80. Knob 82 may be, for example, square, oval, hexagonal, or straight-20 in cross-section.

Välikkeet 76 voidaan valmistaa käytännöllisesti katsoen jäykästä syöpymättömästä materiaalista millä tahansa sopivalla menetelmällä, kuten työstämällä, muottiin valamalla tms.The spacers 76 can be made of a substantially rigid non-corrosive material by any suitable method, such as machining, molding, or the like.

25 Välikkeitä 76 asennetaan välimatkan varmistami seen tarvittava määrä elektrodilevyjen 56 tai 68 reunaan irti seinälevyistä 54 tai 66 siten, että tehdään pitkulainen ura 84, joka työntyy sisäänpäin elektrodilevyn reunasta käsin, mielellään sitä vastaan kohtisuorasti 30 ja jonka pystykorkeus on hieman suurempi kuin sylinterimäisen osan 8Q halkaisija, välike 76 työnnetään uraan 84 siten, että nuppien 82 tasomaiset sisäpinnat 81 joutuvat vastakkain elektrodilevyn ulkopintojen kanssa, ja välik-keen 76 poistuminen paikaltaan estetään sulkemalla ura 35 84 siten, että käännetään alas ja sisäänpäin vääntö- ΤΓ.The spacers 76 are mounted as needed to secure the distance to the edge of the electrode plates 56 or 68 from the wall plates 54 or 66 so as to form an elongate groove 84 projecting inwardly from the edge of the electrode plate, preferably perpendicular to it 30 and having a vertical height slightly larger than the cylindrical portion 8Q. , the spacer 76 is inserted into the groove 84 so that the planar inner surfaces 81 of the knobs 82 abut the outer surfaces of the electrode plate, and the exit of the spacer 76 is prevented by closing the groove 35 84 by turning downwards and inwards.

10 67574 halkio 86, joka on saatu tekemällä lyhyt ura 88, joka on tavallisesti yhdensuuntainen uran 84 kanssa, niin että syntyy este, joka pidättää välikkeen 76 kiinteästi paikoilleen uraan 84.10,77574 a slit 86 obtained by making a short groove 88, which is usually parallel to the groove 84, so as to create an obstacle which holds the spacer 76 firmly in place in the groove 84.

5 Jokaiseen elektrodilevyyn laitetaan useita välik- keitä 76 lukumäärän riippuessa elektrodilevyjen dimensioista. Tavallisesti tarvitaan vähintään kolme väliket-tä 76, yksi lähelle elektrodilevyn yläreunaa, yksi lähelle alareunaa ja yksi suunnilleen keskelle.5 A plurality of spacers 76 are placed on each electrode plate depending on the number of dimensions of the electrode plates. Typically, at least three spacers 76 are required, one near the top of the electrode plate, one near the bottom, and one approximately in the middle.

10 Jo ennestään tunnetuissa elektrolyysikennoissa on käytetty välikkeitä, mutta ne ovat tavallisesti koostuneet kahdesta osasta, jotka painetaan toisiinsa tai yhdistetään muulla tavalla toisiinsa kennon levyihin tehtyjen aukkojen kautta. Nämä kaksiosaiset välikkeet on 15 yleensä havaittu epätyydyttäviksi, sillä ne pyrkivät hajoamaan osiinsa kennoa koottaessa ja tulevat näin ollen tehottomiksi.10 Spacers have been used in already known electrolytic cells, but they usually consist of two parts which are pressed together or otherwise connected to each other through openings made in the plates of the cell. These two-part spacers have generally been found to be unsatisfactory, as they tend to disintegrate when the cell is assembled and thus become ineffective.

Tältä ongelmalta vältytään käyttämällä tiukasti paikalleen asennettuja yhdestä kappaleesta valmistettuja 20 välikkeitä 76, jotka tarjoavat luotettavan ja pitkäaikaisen ratkaisun.This problem is avoided by the use of tightly fitted one-piece spacers 76 which provide a reliable and long-lasting solution.

Eristävä ja sulkeva tiiviste 90 ympäröi anodisei-nälevyn 66 kehää niin, että kootussa kennolaatikossa anodi tulee sähköisesti eristetyksi siihen rajoittuvista 25 katodisista ulkokehyksistä 64. Anodilevy 66 asennetaan ulkokehyksiin 64 sopivasti eristetyillä muttereilla ja pulteilla 92, jotka ulottuvat toisiinsa rajoittuvissa elementeissä rivissä olevien reikien 94 läpi.The insulating and sealing seal 90 surrounds the periphery of the anode wall plate 66 so that in the assembled cell box the anode becomes electrically insulated from adjacent cathodic outer frames 64. The anode plate 66 is mounted to the outer frames 64 through

Mutteri- ja pulttiyhdistelmässä 92 käytetään holk-30 keja 93 ja tiivistysrenkaita 95, joiden vahvuus on sellainen, että ne kestävät paineen, joka tarvitaan sulkemaan tiiviste 90 nestettäpitäväksi. Tiivisterenkaisiin 85 sopiva rakennemateriaali on mm melamiini ja holkkei-hin 93 sopiva materiaali on mm polypropyleeni.The nut and bolt assembly 92 uses sleeves 93 and sealing rings 95 of a strength such that they can withstand the pressure required to seal the seal 90 to fluid tightness. The construction material suitable for the sealing rings 85 is, for example, melamine and the material suitable for the sleeves 93 is, for example, polypropylene.

35 Sähköä johtavat kiinnityslevyt 96 ja 98 hitsataan 11 67574 katodiseinälevyn 54 ja anodiseinälevyn 66 ulkopintaan. Kiinnitykset 96 ja 98 yhdistetään sähköjohtoihin, joita ei ole piirretty näkyviin.35 The electrically conductive mounting plates 96 and 98 are welded 11,67574 to the outer surface of the cathode wall plate 54 and the anode wall plate 66. Fasteners 96 and 98 are connected to electrical wires not shown.

Kennon asennuslevyt 100 työntyvät vaakasuorasti 5 kennolaatikon sivuseinistä siten, että kennolaatikko voidaan asentaa pystysuoraan asentoon sopivaan kehykseen .The cell mounting plates 100 protrude horizontally from the side walls of the cell box 5 so that the cell box can be mounted in a vertical position in a suitable frame.

Seuraavassa selostetaan kuviota 7, jossa on esitetty putkiliitännät, jotka yhdistävät kennon 16 säiliöön 10 14. Putkiyksiköt 102 on tehty syöpymättömästä, mutta säh köä johtavasta materiaalista, kuten titaanista, ja ne on jaettu osiin, jotka on erotettu toisistaan sopivilla sähköneristeillä 104 niin, että hukkavirta näissä putkissa ja putkien ja niissä virtaavan liuoksen välisestä 15 potentiaalierosta johtuva syöpyminen jäävät mahdollisimman vähäisiksi.Referring now to Figure 7, there are pipe connections connecting the cell 16 to the tank 10 14. The pipe units 102 are made of a non-corrosive but electrically conductive material, such as titanium, and are divided into portions separated by suitable electrical insulators 104 so that the waste current corrosion in these tubes and due to the potential difference between the tubes and the solution flowing in them is kept to a minimum.

Sisääntulo- ja ulosmenoputkien 102 halkaisija on yleensä paljon pienempi kuin muissa kennosysteemeissä, joissa käytetään alhaalta ylöspäin tapahtuvaa virtausta, 20 ja tästä seuraa hitaampi nestevirtaus elektrodipintojen kautta. Tyypillinen halkaisija 30 000 ampeerin kennolle on noin 10 cm, kun taas ennestään on käytetty noin 20-25 cm halkaisijaa, ja virtausnopeus on noin 10 cm/s, kun taas ennestään käytetty nopeus on noin 40 cm/s.The diameter of the inlet and outlet tubes 102 is generally much smaller than in other cell systems using bottom-up flow, 20 and this results in a slower flow of fluid through the electrode surfaces. A typical diameter for a 30,000 amp cell is about 10 cm, while a diameter of about 20-25 cm has previously been used, and a flow rate of about 10 cm / s, while a previously used speed is about 40 cm / s.

25 On havaittu, että tällä suhteellisen pienellä liu oksen virtausnopeudella on merkityksetön vaikutus hapen-kehitykseen ja tehottomuus ja kaasun nostovoima riippuvat virtausolosuhteista enemmän kuin retentiotilavuudesta. Halkaisijaltaan pienempien putkien pääomakulut ja virta-30 hukka ovat myös pienemmät.It has been found that this relatively low solution flow rate has a negligible effect on oxygen evolution and inefficiency and gas lift depend more on flow conditions than on retention volume. Smaller diameter pipes cost capital and power-30 wastage are also lower.

Tämä keksintö siis tarjoaa ainutlaatuisen kennoyk-sikön. Muunnokset ovat mahdollisia tämän keksinnön kattamissa rajoissa.Thus, the present invention provides a unique cell unit. Modifications are possible within the scope of this invention.

Claims

Electrolytic cell for electrolysing sodium chloride to sodium chlorate, characterized in that it comprises a cast iron cathode wall plate (54), an anode wall plate (66) of titanium and located parallel to the cathode wall plate (54), a plurality of parallel thin cathode wall (56) of castings extending from the cathode wall plate (54) to the anode wall plate (66) and welded to the respective parallel rafters (62) formed in the cathode wall plate (54), a plurality of parallel thin anode electrode plates (68) of titanium and with electrically conductive surface, which preferably from the anode wall plate (66) to the cathode wall plate (54) and which are welded in respective parallel rafters (74) in the anode wall plate (66) in interleaved relationship with the cathode plates (56) to form a plurality of electrodes trolley channels (75) therebetween, a cast iron inlet (50) welded to the cathode wall plate (54) and to a frame (64) welded to the cathode wall plate (54), and the frame (64) joined (90, 92, 93 , 95) but electrically insulated from the anode wall plate (66) and a casting outlet outlet (52) welded to the frame (64) and the cathode wall plate (54).

Cell vessel according to claim 1, characterized in that the cathode wall plate (54) and the anode wall plate (66) each have a copper or aluminum plate (60, 72), which is explosively bonded to the surface opposite the latch (62, 74).

Cell vessels according to claim 1 or 2, characterized in that the electrode plates (56, 68) each have a thickness of about 0.16-0.32 cm and that the electrolyte channels (75) have a width of about 0.16. 0.32 cm. li