FR2718755A1 - Procédé de production de chlorate de métal alcalin. - Google Patents

Procédé de production de chlorate de métal alcalin. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un procédé de production de chlorate de métal alcalin par électrolyse dans lequel la demande en produits chimiques pour l'ajustement du pH est largement couverte par la production intégrée d'acide et d'hydroxyde de métal alcalin. Le procédé comprend l'électrolyse d'un flux partiel d'électrolyte de chlorate produit, dans une cellule munie d'un séparateur, afin de produire un catholyte contenant de l'hydroxyde de métal alcalin et un anolyte contenant de l'acide chlorhydrique. Le catholyte et l'anolyte sont utilisés pour l'alcalinisation et l'acidification dans le procédé de production de chlorate, réduisant ainsi de manière significative l'introduction d'impuretés par des produits chimiques exogènes.

Description

Procédé de production de chlorate de métal alcalin
La présente invention concerne un procédé de production électrolytique de chlorate de métal alcalin, dans lequel la demande en composés pour l'ajustement du pH est largement couverte par la production intégrée d'acides et d'hydroxydes de métal alcalin. Dans le procédé, un flux partiel de l'électrolyte au chlorate produit est électrolysé dans une cellule munie d'un séparateur, pour produire un catholyte contenant un hydroxyde de métal alcalin et un anolyte contenant de l'acide chlorhydrique. Le catholyte et l'anolyte sont utilisés pour l'alcalinisation et l'acidification dans le procédé de préparation des chlorates, ce qui permet de réduire considérablement l'introduction d'impuretés provenant de produits chimiques exogènes.
Les chlorates de métaux alcalins, et en particulier le chlorate de sodium, sont des produits chimiques importants pour l'industrie de la cellulose, où ils sont utilisés comme matière première dans la production de d'oxyde de chlore, qui est un agent de blanchiment important de fibres de cellulose.
Le chlorate de métal alcalin est produit par électrolyse d'un électrolyte aqueux enrichi en chlorures, selon la formule globale
Figure img00010001

dans laquelle Me est un métal alcalin.
Le procédé est un procédé cyclique, où, dans une première étape, on fait passer l'électrolyte au chlorure par un appareil d'électrolyse pour former de l'hypochlorite, suite à quoi l'électrolyte au chlorate résultant est di rigé vers une cuve de réaction afin d'y réagir pour donner plus de chlorate.
Le chlorate formé est séparé par cristallisation tandis que la liqueur mère est recyclée pour la préparation de l'électrolyte au chlorure pouvant être utilisé pour la préparation d'hypochlorite par un autre cycle d'électrolyse.
Dans le procédé cyclique de préparation de chlorates, le pH est ajusté à différentes étapes à une valeur comprise entre 5,5 et 12 afin d'optimiser les conditions opératoires de chacune des opérations individuelles respectives. Ainsi on ajuste un pH neutre ou légèrement acide dans l'appareil d'électrolyse et dans les cuves de réaction pour favoriser la réaction du chlorure via l'hypochlorite vers le chlorate, tandis que le pH dans le cristalliseur est basique afin d'empêcher la libération d'hypochlorite et de chlore gazeux et de réduire le risque de corrosion.
Pour l'acidification, on utilise généralement de l'acide chlorhydrique, mais également parfois du chlore. L'alcalinisation des solutions se fait le plus souvent à l'aide d'hydroxyde de métal alcalin. L'acide chlorhydrique et l'hydroxyde de métal alcalin sont ajoutés sous forme de solutions aqueuses. Des solutions commercialisées de qualité technique d'acide chlorhydrique et d'hydroxyde alcalin contiennent des impuretés qui peuvent provenir des installations de production chlore/alcali et/ou du transport et du stockage consécutifs. Un électrolyte au chlorure destiné à être électrolysé dans une cellule de production de chlorate ne doit pas contenir des teneurs d'impuretés élevées. Ainsi, Ca2+, Mg2+, et SO42 donnent naissance à des dépôts sur les cathodes ce qui nécessite des tensions opératoires et un coût en énergie plus élevés, tandis que les métaux lourds décomposent l'hypochlorite formé en chlorure et oxygène, et non pas, comme souhaité, en chlorate.
L'hydroxyde de métal alcalin est utilisé pour l'alcalinisation de l'électrolyte au chlorate avant la cristallisation du chlorate, dans des procédés de purification alcalins et lors de la régénération de résines échangeuses d'ions. En outre, l'hydroxyde de métal alcalin est utilisé pour éliminer des composés chlorés gazeux. Des composé chlorés sont à l'origine de problèmes d'odeur, de santé et de corrosion, et ils contaminent également l'hydrogène gazeux formé et qui est souvent utilisé comme matière première pour différentes synthèses. L'acide chlorhydrique est utilisé pour l'acidification de l'électrolyte au chlorate avant l'électrolyse. Dans ce cas, le mélange doit être fait très scrupuleusement afin d'empêcher la formation, entre autres, de chlore et de dioxyde de chlore en des endroits très acides, entraînant des risques d'explosion et une dégradation de l'environnement de travail.
La production de chlorate demande une quantité considérable d'acide chlorhydrique et d'hydroxyde de métal alcalin, synonyme d'un coût élevé.
Par ailleurs, la manipulation d'acides et de bases est compliquée par les mesures de sécurité draconiennes concernant le transport, le stockage et le dosage. Par ailleurs, la concentration des produits disponibles dans le commerce est considérablement plus élevée que celle utilisable dans le procédé de production de chlorate.
Le document EP-A-498 484 concerne un procédé de préparation de chlorate de métal alcalin utilisant du chlore et de l'hydroxyde de métal alcalin, produits chimiques auxiliaires utilisés dans le procédé de production de chlorate. Dans la production de chlore et d'hydroxyde de métal alcalin selon ce procédé, un électrolyte contenant de l'eau provenant du condensateur de l'appareil de cristallisation de chlorates, et du chlorure de métal alcalin purifié sont électrolysés. La production de chlore et d'hydroxyde de métal alcalin concerne une cellule chlore-alcali. Un catholyte est recyclé dans le compartiment de la cathode ayant une composition de 30 % en poids d'hydroxyde de sodium, équivalent à pH 15. Un anolyte de chlorure de sodium hautement purifié est recyclé dans le compartiment de l'anode à pH 2 et du chlore gazeux est produit à l'anode. Ni l'anolyte ni le catholyte ne contiennent du chlorate et on ajoute aux deux de l'eau très pur provenant de l'évaporation de l'électrolyte au chlorate. Le chlore gazeux sort du compartiment de l'anode et doit être brûlé avec de l'hydrogène gazeux pour former de l'acide chlorhydrique qui peut ensuite être ajouté au procédé de production de chlorate pour l'acidification, ou doit être dissous dans dans un liquide du procédé. Bien que ce procédé entraîne une réduction des impuretés introduites, il demande un équipement important et maintient le risque lié à la manipulation du chlore gazeux et aux régions localisée fortement acides lors de l'acidification de l'électrolyte au chlorate.
La présente invention décrit un procédé d'électrolyse pour la préparation de chlorate de métal alcalin d'une manière économique d'un point de vue énergétique, qui permet de réduire significativement les dangers pour la santé et pour l'environnement, et qui rend superflu une grande partie des produits chimiques d'acidification et d'alcalinisation ajoutés à un procédé conventionnel. Le procédé comprend l'électrolyse d'un électrolyte aqueux contenant du chlorure de métal alcalin purifié dans un appareil d'électrolyse de chlorate. Après cette électrolyse, un flux partiel de l'électrolyte au chlorate résultant est électrolysé dans une cellule munie d'un séparateur pour donner un catholyte contenant de l'hydroxyde de métal alcalin et qui est utilisé au moins partiellement pour la production de chlorate de métal alcalin. Le chlore est produit dans le compartiment anodique et est immédiatement dissous et hydrolysé en acide hypochloreux.
L'invention concerne un procédé de production de chlorate de métal alcalin ayant les caractéristiques suivantes
a) on électrolyse un flux partiel d'électrolyte au chlorate produit dans une cellule munie d'un séparateur afin de produire un catholyte contenant de l'hydroxyde de métal alcalin, le catholyte étant utilisé au moins partiellement pour la production de chlorate de métal alcalin;
b) la concentration en chlorate de l'électrolyte approvisionnant la cellule munie du séparateur est comprise entre 300 et 650 g/l, exprimée sous forme de chlorate de sodium;
c) le séparateur dans la cellule est un diaphragme;
d) le séparateur dans la cellule est une membrane sélective des ions.
e) la membrane est sélective des cations;
f) le catholyte produit est utilisé pour l'alcalinisation de l'électrolyte au chlorate, pour la cristallisation du chlorate dans les épurateurs du gaz de la cellule et du gaz du réacteur ou pour la précipitation d'impuretés et la régénération de résines échangeuses d'ions en relation avec la dissociation et la purification de chlorure de métal alcalin de qualité technique.
g) du chlore est produit dans le compartiment de l'anode de la cellule, que ce chlore est dissous dans l'anolyte produit et hydrolysé en acide hypochloreux dans le compartiment de l'anode;
h) le chlore produit ou l'acide hypochloreux produit est utilisé pour la production de chlorate de métal alcalin.
i) l'électrolyte au chlorate est ajouté aux compartiments de l'anode et de la cathode de la cellule, et
j) le catholyte produit est utilisé pour la production de dioxyde de chlore, dans des procédés intégrés combinant une unité de production de chlorate de métal alcalin et une unité de production de chlorate de dioxyde de chlore, et dans lesquels on ne peut pas fournir des ions de métaux alcalins de manière systématique.
L'invention a pour objectif un procédé intégré dans lequel la plus grande partie de la demande en protons et en ions hydroxydes est couverte par l'électrolyse de l'électrolyte au chlorate dans une cellule munie d'un séparateur. Ainsi, l'électrolyse aboutit à un anolyte et un catholyte ayant respectivement un pH inférieur et supérieur à celui de l'électrolyte au chlorate obtenu.
La présente invention réduit le besoin en acide et hydroxyde de métal alcalin exogènes, et limite ainsi l'introduction d'impuretés au procédé de production de chlorate. De plus, il y a une diminution du risque lié au transport, au stockage et au dosage de l'acide et de l'hydroxyde de métal alcalin, car ces produits chimiques auxiliaires sont produits directement dans le procédé. On peut également limiter l'utilisation de tampon chromate car la production d'hydroxyde de métal alcalin peut facilement être augmentée.
La présente invention peut être intégrée avantageusement dans une production de dioxyde de chlore. Ainsi, dans certains types d'installations intégrées de production de dioxyde de chlore, il n'est pas possible de fournir au procédé des ions métalliques alcalins. Ceci s'applique principalement à des procédés de production de dioxyde de chlore répondant à l'équation de masse globale
Figure img00050001
Ici, l'ion métallique alcalin, principalement du sodium, joue seulement le rôle de contre-ion du chlorate et des ions chlorure est recyclé vers l'électrolyte chlorate. En conséquence, il n'est pas possible de fournir systématiquement de l'hydroxyde de métal alcalin, car ceci résulterait en une accumulation d'ions métalliques alcalins. L'utilisation du catholyte produit selon le procédé de l'invention pour la production de dioxyde de chlore par des procédés dans lesquels il n'est pas systématiquement possible de fournir des ions métalliques alcalins est très avantageuse, car l'ion hydroxyde peut être produit directement sans utiliser un contre-ion.
Lors de la mise en pratique du procédé de l'invention, on fait passer un flux partiel de l'électrolyte au chlorate dans une cellule monopolaire ou bipolaire. Le flux partiel peut être constitué d'environ 3 à environ 50 m3/tonne de chlorate de métal alcalin, de préférence d'environ 10 à environ 30 tonne de chlorate de métal alcalin. L'électrolyte au chlorate est de préférence prélevé à partir de la cuve du réacteur ou des appareils d'électrolyse de chlorate, mais de préférence de la cuve du réacteur, car dans cette position, la réaction de l'électrolyte au chlorate en ions chlorates est plus complète. La production de l'électrolyte au chlorate prélevé à partir de la cuve de réacteur ou des appareils d'électrolyse de chlorate et qui approvisionne la cellule contenant le séparateur peut être effectuée de fa çon à ce que la concentration en Cl03- est comprise dans la fourchette d'environ 100 à environ 1000 g/l, calculée sous forme de chlorate de sodium, de préférence entre 300 et 650 g/I et au mieux entre 500 et 600 g/l, calculée sous forme de chlorate de sodium. La production de l'électrolyte au chlorate prélevé à partir de la cuve de réacteur ou des appareils d'électrolyse de chlorate et qui approvisionne la cellule contenant le séparateur peut être effectuée de façon à ce que la concentration en Cl est comprise dans la fourchette d'environ 30 à environ 200 g/l, calculée sous forme de chlorure de sodium, de préférence entre 70 et 150 g/I et au mieux entre 100 et 130 g/l, calculée sous forme de chlorure de sodium.
Dans une cellule munie d'une anode ayant une surtension élevée pour l'oxygène, le chlore gazeux se forme sur l'anode tandis que l'hydrogène gazeux et les ions hydroxydes sont obtenus sur la cathode. Le chlore gazeux est dissous immédiatement dans l'anolyte, c'est à dire que la majeur partie du chlore gazeux ne quitte pas la cellule, cette dissolution étant suivie de l'hydrolyse partielle en acide hypochloreux selon l'équation
Figure img00060001
L'acide hypochloreux est dissocié en présence d'un tampon ou d'ions hydroxyde (B-) en hypochlorite selon l'équation
Figure img00060002
De préférence, le pH de l'anolyte n'est pas inférieur à 4. Dans ce cas, comme dans le document EP-A-498 484, le chlore gazeux quitte le compartiment anodique et doit être brûlé avec de l'hydrogène gazeux pour donner de l'acide chlorhydrique, qui peut ensuite être ajouté au procédé de production de chlorate. Comme l'hypochlorite est un produit souhaité dans l'appareil d'électrolyse de chlorate, il est particulièrement avantageux d'utiliser un tel anolyte pour l'acidification de l'électrolyte qui approvisionne les appareils d'électrolyse de chlorate.
Le pH de l'électrolyte au chlorate approvisionnant la cellule munie d'un séparateur, est de préférence compris entre environ 5,0 et environ 7,5, plus particulièrement entre 5,5 et 7,3. Grâce au fait que le pH de l'anolyte produit est élevé, celui-ci ne contiendra pas de chlore gazeux. Par contre, on produit immédiatement un électrolyte au chlorate acidifié qui peut être ajouté au procédé de production de chlorate.
Le pH de l'anolyte produit peut être ajusté en contrôlant le flux de l'anolyte dans une fourchette entre environ 0,5 à environ 5 m3/kAh, de préférence entre 1 et 3 m3/kAh. Par " kAh" on entend ici la charge de Faraday totale exposée, c'est à dire la somme des charges passant par chaque cellule. Le pH de l'anolyte produit est de préférence compris entre environ 4,5 et environ 6,5, de préférence entre 5 et 6. De manière similaire, le pH du catholyte produit peut être ajusté. Il est compris entre environ 9 et environ 13, de préférence entre 10 et 12 et au mieux entre 10 et 11.
Lors de la production d'un catholyte presque exempt de chlorate, le flux de catholyte peut être considérablement plus faible que le flux de l'anolyte mentionné ci-dessus. Ainsi, le flux de catholyte peut être compris entre environ 0,01 et environ 0,1 m3/kAh. Dans ce cas, la concentration d'hydroxyde de métal alcalin dans le catholyte peut être comprise entre environ 13 et environ 130 g/l, calculée sous forme d'hydroxyde de sodium.
Dans le procédé de l'invention, la température dans la cellule munie d'un séparateur peut être d'environ 20 OC à environ 100 OC, de préférence de 40 à 80 "C.
Les électrodes dans la cellule munie d'un séparateur, peuvent être des électrodes de chlorate conventionnelles, de préférence des plaques parallèles à revêtement p. ex. de Ru02SiO2 ou de Pt/Ir. La cathode peut être constituée d'acier inoxydable ou allié à faible teneur ou de titane, éventuellement activé par un métal du groupe du platine. On utilise de préférence une cathode en acier.
Dans une cellule électrolytique pour la production d'un catholyte contenant de l'hydroxyde de métal alcalin, les compartiments de l'anode et de la cathode sont séparés par un séparateur. Ce séparateur est de préféren ce un diaphragme ou une membrane, de préférence un diaphragme très résistant au chlore et à l'hydroxyde de métal alcalin. En utilisant un diaphragme, des ions chargés peuvent être transportés dans les deux directions.
Ainsi, les cations, principalement des ions alcalins, peuvent migrer à travers le diaphragme à partir de l'anolyte vers le catholyte, tandis que les anions, principalement les ions chlorure et chlorate, peuvent migrer dans le sens opposé. En utilisant comme séparateur une membrane sélective des ions, ce transport est cependant limité, par exemple aux cations, principalement des ions sodium.
Le terme "diaphragme" utilisé ici désigne des constructions en matériaux inorganiques séparant les gaz, p. ex. à base d'amiante, en matériaux organiques, tels que des polymères contenant du fluor, du polyéthylène, du polypropylène et du poly(chlorure de vinyle) ou des combinaisons de tels matériaux, tels que des polymères contenant du fluor sur un support métallique perméable, comme le titane ou le zirconium (par exemple Polyramix3 commercialisé par Oxytech, USA).
Les membranes utilisées dans le présent procédé sont de préférence sélectives aux ions. Des membranes sélectives aux ions peuvent être cationiques ou anioniques, de préférence cationiques. L'utilisation d'une membrane sélective des cations et d'une anode génératrice de chlore gazeux permet la production d'hydroxyde de métal alcalin concentré ayant une faible teneur en ions chlorates et ions chlorures et d'un anolyte contenant de l'acide chlorhydrique et du chlorate enrichi en acide hypochloreux. Dans ce cas, le flux partiel d'électrolyte au chlorate approvisionne le compartiment de l'anode tandis que la quantité d'eau nécessaire est fournie au compartiment de la cathode.
Le catholyte produit peut être prélevé directement de la cellule munie du séparateur ou être recyclé vers le compartiment de la cathode où il sera encore soumis à une électrolyse jusqu'à ce que la concentration souhaité soit atteinte. De manière similaire, l'anolyte produit peut être prélevé directement de la cellule munie du séparateur pour être recyclé vers le compartiment de la cathode où il sera encore soumis à une électrolyse jusqu'à ce que la concentration souhaité soit atteinte.
Le catholyte produit contenant l'hydroxyde de métal alcalin peut être utilisé pour l'alcalinisation de l'électrolyte au chlorate avant la cristallisa tion du chlorate, dans des épurateurs du gaz de la cellule et du gaz du réacteur ou pour la précipitation d'impuretés et la régénération de résines échangeuses d'ions en relation avec la dissolution et la purification de chlorure de métal alcalin de qualité technique. Ainsi, le catholyte peut être utilisé pour la précipitation d'hydroxydes de métaux alcalino-térreux, de fer et d'aluminium et pour la régénération de résines échangeuses d'ions respectivement dans le première et deuxième étape, pour la purification de solution saline nouvelle. Le catholyte peut également être utilisé dans des épurateurs du gaz de la cellule et du gaz du réacteur pour éliminer le chlore dans l'hydrogène gazeux provenant de la cellule de production de chlorate et dans le gaz résiduel de n'importe quel brûleur d'acide chlorhydrique utilisé et pour l'absorption de chlore de l'air de procédé provenant des cuves de réacteur. Le catholyte peut également être utilisé pour la purification, par exemple, de composés chlorés formés dans la cellule munie du séparateur.
La quantité d'hydroxyde de métal alcalin produite dans la cellule munie du séparateur peut atteindre environ 50 kg, exprimée sous forme d'hydroxyde de sodium par tonne de chlorate de sodium anhydre. De préférence, cette quantité est comprise entre 10 et 25 kg, exprimée sous forme d'hydroxyde de sodium par tonne de chlorate de sodium anhydre.
Le chlore et l'acide hypochloreux produits peuvent être utilisés pour l'acidification dans la production de chlorate de métal alcalin. En particulier, l'électrolyte approvisionnant les électrolyseurs de chlorate peut être acidifié avec l'anolyte acide prélevé. L'anolyte acide peut être ajouté à un des flux approvisionnant la préparation d'électrolyte pour l'électrolyse de chlorate, par exemple, à la liqueur mère recyclée provenant des cristalliseurs de chlorate et à l'électrolyte épuisé provenant des cuves de réacteur.
L'addition se fait de préférence entre les échangeurs thermiques pour le refroidissement de l'électrolyte et les électrolyseurs. Elle est effectuée au flux principal de l'électrolyte.
Le procédé de l'invention est recommandé pour l'utilisation dans la production de chlorate de sodium ou de chlorate de potassium, de préférence de chlorate de sodium, mais des chlorates d'autres métaux alcalins peuvent également être produits. La production de chlorate de potassium peut être effectuée par addition d'une solution purifiée de chlorure de potassium à un flux partiel alcalinisé de chlorate de sodium produit par voie électrolytique, suivie de la précipitation de cristaux par refroidissement et évaporation. Le chlorate est produit de préférence dans un procédé continu, mais on peut également utiliser un procédé en discontinu.
L'invention est maintenant décrite en faisant référence à la FIG. 1, illustrant schématiquement une installation de production de chlorate de sodium selon la présente invention. On décrit en outre la production d'un anolyte et d'un catholyte dans une cellule munie d'un diaphragme, mais on peut également utiliser une cellule munie d'une membrane.
Du chlorure de sodium sous forme de sel de qualité technique et de l'eau normale sont utilisés pour la préparation d'une suspension de sel (1).
Une telle préparation est décrite par exemple dans le document EP-A-0 498 484. La suspension de sel ainsi purifiée est utilisée pour la préparation de l'électrolyte (2) pour la production de chlorate, ensemble avec l'électrolyte au chlorate provenant des cuves de réacteur (5) et avec la liqueur mère provenant des cristalliseurs de chlorate (8). L'électrolyte ainsi concentré contient entre 100 et 140 g/l de chlorure de sodium, et entre 500 et 650 g/l de chlorate de sodium, de préférence entre 110 et 125 g de chlorure de sodium par litre et entre 550 et 580 g/l de chlorate de sodium. L'électrolyte est refroidi et on ajuste le pH (3) dans un intervalle compris entre 5,5 et 6,5 par addition de l'anolyte acide provenant de la cellule munie d'un diaphragme (12) et éventuellement avec de l'acide chlorhydrique nouveau.
L'électrolyte est ensuite dirigé vers les cellules de l'appareil d'électrolyse de chlorate (4). Le flux total vers la cellule de production de chlorate est normalement compris entre 75 et 200 m3 d'électrolyte par tonne de chlorate de sodium produit. Chaque cellule de production de chlorate fonctionne à une température de 50 à 110 OC, de préférence de 60 à 80 "C, avec une densité de courant comprise entre environ 10 et environ 100 A/litre d'électrolyte en circulation. L'électrolyte au chlorate est dirigé de (4) vers le réacteur (5) ou la réaction de formation de chlorate continue. Une partie de l'électrolyte au chlorate est recyclée de (5) vers (2), une autre partie vers les compartiments anodique et cathodique dans (12) et encore une autre partie est utilisée pour l'alcalinisation et la filtration de l'électrolyte (6) et pour l'ajustement final du pH (7) avant (8). L'électrolyte ainsi alcalinisé provenant de (7) est évaporé dans (8), le chlorate de sodium est cristallisé et pré levé par filtration ou centrifugation, tandis que l'eau éliminée est condensée. La liqueur mère, saturée en chlorate et fortement concentrée en chlorure de sodium, est recyclé directement vers (2) et aussi via les épurateurs de gaz de la cellule (9) et les épurateurs de gaz du réacteur (10) vers (2) et/ou vers (5).
Le catholyte alcalin produit dans le compartiment cathodique de la cellule équipée d'un diaphragme est utilisé pour l'alcalinisation de l'électrolyte au chlorate dans (6) et (7), afin d'éviter respectivement l'élimination de composés chlorés dans (8) et pour précipiter des impuretés métalliques sous forme d'hydroxydes métalliques. Par ailleurs, le catholyte alcalin est utilisé dans le système de purification de gaz de la cellule, de gaz du réacteur et du gaz de dialyse (respectivement 9, 10 et 11) pour absorber des composants acides dans les flux gazeux provenant respectivement de (4), (5) et (12).
Le chlore formé à l'anode est immédiatement dissous dans l'électrolyte et hydrolysé en acide hypochloreux. Après la sortie de la cellule, le pH de l'anolyte est d'environ 5,5. On ajuste le pH (3) de l'anolyte prélevé avant les électrolyseurs produisant le chlorate (4).
L'hydrogène gazeux formé dans (4) est dirigé vers (9) et les gaz sortants (5) sont dirigés vers (10), tandis que le gaz provenant du compartiment de la cathode dans (12) est dirigé vers (9), (10) ou vers les épurateurs de dialyse séparés (11). L'hydrogène gazeux purifié peut être utilisé par exemple pour différentes synthèses ou comme combustible.
L'invention et ses avantages seront illustrés plus en détail dans l'exemple suivant. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention. Dans la description, les revendications et l'exemple, les valeurs indiquées en % et en parties sont des % en poids et des parties en poids, sauf indication contraire.
Exemple 1
De l'électrolyte au chlorate contenant 110 g/I de NaCl et 600 g/I de
NaClO3 ainsi que de faibles quantités de Na2Cr207, NaClO4 et Na2SO4 est pompé à travers le compartiment anodique d'une cellule d'électrolyse à une vitesse de 10 - 20 1/min. Avant l'électrolyse, le pH de l'électrolyte au chlorate est d'environ 6 et la température d'environ 50 OC.
La cellule est une cellule de laboratoire munie d'un diaphragme de polyéthylène fritté. L'aire de l'électrode est de 1 dm2. On utilise une anode de chlore en titane ayant une bonne stabilité dimensionnelle (ASD) et une cathode en titane sans revêtement. L'espace entre le diaphragme et l'électrode correspondant est de 7 mm. Le volume de la cellule est de 2 1.
L'électrolyte au chlorate est pompé à travers le compartiment anodique à une vitesse de 10-20 1/min. On fait circuler le catholyte par pompage à une vitesse d'environ 4 1/min à travers le compartiment de la cathode et un réacteur de 2 1 pourvu d'une gouttière. Le catholyte est approvisionné avec le même électrolyte au chlorate à une vitesse de 0,14 Vmin.
L'électrolyse est effectuée à une température d'électrolyse de 50 70"C, une densité de courant de 1-3 kA/m2 et un pH pouvant atteindre 11,8 dans le catholyte, et 5 - 6 dans l'anolyte. On fait varier le courant entre 10 et 30 A.
Dans toutes les conditions opératoires, l'efficacité de courant est supérieure à 90 % est dans la plupart des cas supérieurs à 95 So. L'efficacité de courant est calculée comme le rapport de la production réelle à la production maximale théorique d'hydroxyde de sodium. La production d'ions hydroxydes est déterminée par dosage des ions hydroxydes dans le catholyte et par multiplication de cette teneur avec le flux recueilli. La consommation d'énergie concernant la production de protons et d'ions hydroxydes, exprimés comme hydroxyde de sodium et acide chlorhydrique, est comprise entre 2000 et 2300 kWh/tonne d'hydroxyde de sodium et une quantité équivalente d'acide chlorhydrique. On entend ici par "quantité équivalente d'acide chlorhydrique" la quantité totale d'acide chlorhydrique et d'acide hypochloreux formée pendant l'hydrolyse du chlore, calculée sous forme d'acide chlorhydrique pur.

Claims (10)

REVENDICATIONS
1. Procédé de production de chlorate de métal alcalin par électrolyse d'un électrolyte aqueux contenant de l'hydroxyde de métal alcalin purifié, caractérisé en ce que l'on électrolyse un flux partiel d'électrolyte au chlorate produit dans une cellule munie d'un séparateur afin de produire un catholyte contenant de l'hydroxyde de métal alcalin, le catholyte étant utilisé au moins partiellement pour la production de chlorate de métal alcalin.
2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la concentration en chlorate de l'électrolyte approvisionnant la cellule munie du séparateur est comprise entre 300 et 650 g/l, exprimée sous forme de chlorate de sodium.
3. Procédé conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le séparateur dans la cellule est un diaphragme.
4. Procédé conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le séparateur dans la cellule est une membrane sélective des ions.
5. Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la membrane est sélective des cations.
6. Procédé conforme à une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le catholyte produit est utilisé pour l'alcalinisation de l'électrolyte au chlorate, pour la cristallisation du chlorate dans les épurateurs du gaz de la cellule et du gaz du réacteur ou pour la précipitation d'impuretés et la régénération de résines échangeuses d'ions en relation avec la dissociation et la purification de chlorure de métal alcalin de qualité technique
7. Procédé conforme à une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que du chlore est produit dans le compartiment de l'anode de la cellule, que ce chlore est dissous dans l'anolyte produit et hydrolysé en acide hypochloreux dans le compartiment de l'anode
8. Procédé conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que le chlore produit ou l'acide hypochloreux produit est utilisé pour la production de chlorate de métal alcalin.
9. Procédé conforme à une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électrolyte au chlorate est ajouté aux compartiments de l'anode et de la cathode de la cellule.
10. Procédé conforme à une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le catholyte produit est utilisé pour la production de dioxyde de chlore, dans des procédés intégrés combinant une unité de production de chlorate de métal alcalin et une unité de production de chlorate de dioxyde de chlore, et dans lesquels on ne peut pas fournir des ions de métaux alcalins de manière systématique.
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