JPS6038476B2 - 電槽の断続方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気的に並列に接続されている。

複数個のイオン交換膜法アルカリ金属ハロゲン化物水溶
液の電解用電槽群を実質的に運転を中断することなく、
特定の蚕槽を切り離し又は継ぎ込む新規な方法を提供す
るにある。一般に大負荷のかかつている直流電流を切る
ことは困難であり、かかる遮断器は相当に高価となる。

他方、アルカリ金属ハロゲン化物の水溶液を電解して、
苛性アルカリとハロゲンその他の物質を得る工業として
、例えば、塩化ナトリウム水溶液の電解により苛性ソー
ダ及び塩素を得る工業等があり、これらの電解工業にあ
っては直流の大電流が用いられることは周知である。

通常大容量の直流電流を得る手段としては交流の電流を
整流器により直流電流に変換する手段が用いられる。

従って、本発明もまた交流電源を用いることを前提とす
るものである。また、本明細書において特定の霞槽を切
り離すとは、電気的に並列に薮続されている竜槽群（２
糟以上の露槽）から少なくとも一槽を電気的に切り離す
ことを意味する。

同様に継ぎ込むとは、少なくとも一槽の亀槽（これも便
宜的に雷槽群と称する）に他の少なくとも一糟の露槽を
電気的に並列に接続することを意味する。また露槽とは
、一対の陽極及び陰極よりなる場合もあるが、本発明に
おいて特に有効なものは、複極式の電極を用いフィルタ
ープレス式に複数の単位電槽を集合した形態、通常単位
電槽を２瓜費程度又はそれ上場合によっては１０ｑ篭以
上を集合した霞槽である。

本発明はアルカリ金属ハロゲン化物、例えば塩化ナトリ
ウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム等
の水溶液を電解する装置を対象としている。

従釆から水銀法電槽、櫨過性隔膜法電槽が知られている
。これらの電槽は一単位電槽当りの処理能力が大きいた
め、各電槽はむしろ同一の電流量を保つべく電気的に直
列に接続されている。このような場合は、短絡スイッチ
により、複数個継がれている電槽から特定の一糟だけ又
は二槽以上を、他の電槽の運転を止めることなく、電気
的に切り離すことができた。しかしながら、イオン交換
膜法電槽にあっては、一単位電槽の処理量が比較的小さ
く、工業規模での生産にあたっては極めて多数の単位電
槽を必要とし、これらを全て電気的に直列に接続すると
すれば、その両端子間の電圧は極めて大きくなり、設備
費が嵩むばかりでなく危険性を伴う。このため、通常一
単位電槽乃至数拾単位電槽ごとに電気的に並列に接続す
るのが好ましい。本明細書において特定の竜槽とは、叙
上の如く、並列に接続されるべき、直列に継なかったー
グループの亀槽（電槽の場合も含む）を意味している。
本発明の技術を要約すると、電気的に並列に接続されて
いるイオン交換膜法アルカリ金属ハロゲン化物水溶液の
露槽群を実質的に運転を中断することなく、特定の竜槽
を切り離し又は継ぎ込む方法であって、次の操作を順次
行い、５秒間以内好ましくは２秒間以内の時間で完了す
ることを特徴とする雷槽断続方法である。

即ち、 ‘ィ｝ あらかじめ切り離し又は継ぎ込む雷槽を選定し
ておき、‘ｏー 交流側の電源を遮断し、遮断が完了し
た確認の信号に基づいて切り離し又は継ぎ込みを行う雷
槽の断路器を作動させる。

しＪ 電槽の切り離し又は継ぎ込みの断路器の作動完了
の確認の信号に基づいて交流側の電源を入れる。

以上の如き本発明は、勿論、イオン交換膜法アルカリ塩
水溶液の電解用電槽のみならず、電気〆ツキ槽、イオン
交換膜を用いる電気透析、水の電解、塩素酸塩の製造、
その他大容量の直流電流を用いる技術分野においても、
場合によっては使用可能であるかも知れない。

しかしながら、本発明者が本発明に到達するに至った経
緯は、イオン交換膜法アルカリ金属ハロゲン化物水溶液
の蚤鱗用露槽の運転に際して、いかにして特定の軍槽の
みを他の亀槽群の運転に支障なく切り離すか又は継ぎ込
むかという点にあり、イオン交換膜法電槽の特性に基づ
いて種々検討した結果本発明に到達したのである。

即ち、大負荷の直流電流を遮断するには、まず交流側を
切るという発想が考えられる。

しかしながら、大本である交流側を遮断することは、そ
の交流電源に継がつている直流側の全電流が停止するこ
とを意味し、延し、ては一旦該露槽群全体が止まること
になる。このようなことは、従来の当業者の一般的な知
識からすれば生産量の低下のみならず、次の運転開始に
非常な労力と時間を要することになり、到底採用される
ところではない。従って、水銀法電解や櫨過性隔膜法電
解における短絡スイッチ方式による場合と同等の手軽な
操作が望まれるのである。上記目的を達成するためにイ
オン交換膜法の電解の特性を種々検討したところ、イオ
ン交換膜法電解にあっては、一度通電を停止した場合液
面は約１〜２秒間ほぼそのままの状態を保持した後、急
激に液レベルが下るという現象のあることを見出した。
このようになる理由は、必ずしも明確ではないが、運転
中の霞槽内の状態は、絶えず気泡が発生し液を損拝して
いるため、液自体絶えず激しく運動しており、これによ
って逆に気泡を巻き込んでいるものと思われる。このよ
うな場合、急に通電を停止しても液の運動は急には止ま
らず、気泡の急速な抜けが起らない。このため液レベル
はいまらくの間保たれているが、急速に液の動きが弱く
なるため大型の気泡は一気に抜け出し液レベルは急速に
低下するものと考えられる。一方、工業規模の露槽にあ
っては経済性を無視することはできない。

このため電槽は大型化し、且つ電流密度も大きい、又機
械的要件としてイオン交換膜の強度、パッキングの保持
圧力等の制約を無視することもできない。即ち、竜槽の
有効高さは１００肌以上となり電流密度は２０Ａｄめし
通常２５〜５０Ａ′ｄあとなる。更に陰極室Ｋと陽極室
Ａとの差圧、Ｋ−Ａは水柱でｌｏｏ０乃至一１０＆舷の
の範囲には保たねばならない。又蚤槽内圧も設計値から
３０％以内、好ましくは２０％以内のずれの範囲内には
止めなければならない。更に電極室内の気相部は通常電
極室内液容量の２％以上一般に２〜１０％程度は必要で
ある。このような工業的必然性に基づいて製作される蚤
槽は、第１図及び第２図に示す如き共通の特性を示す。
即ち、第１図は定常状態で運転されている亀槽を急停止
した時の各時間における定常時液高Ｈｏ（これは亀槽の
液出口ノズルの位置によって決まる）に対する液高舷の
比（Ｈｘ／Ｈｏ）の一例である。本例は有効高さ１２０
肌の電槽の陰極室液に関するもので、８０℃、３０Ａ′
ｄれ下での例である。即ち、通電を停止し、少なくとも
１秒間は液レベルはほぼ同一水準にある。しかる後急速
に低下し約８０％の位置に至る。次いで実線ａで示す如
く極めて緩やかに低下する。この段階ではおそらく小気
泡が徐々に抜けているものであろう。また通常電解時に
は電極室液の強制循環や補充液の供給が行われている。
このような場合には、破線ｂの如く緩やかに液レベルの
上昇を釆たす。このような現象は本発明者等の透明な亀
槽による実験によって初めてわかったものである。更に
一旦通電を停止した後通電を再開した場合の亀槽内圧の
変動は、一例を第２図に示す如く、通電の中断時間の長
さによって異なる。即ち、第２図は通電を再開して１秒
後の電極室内気相部の圧力（絶対圧）Ｐｘと定常時圧力
Ｐｏの比（Ｐｘ／Ｐｏ）と通電中断時間（秒）との関係
であり、中断時間が１秒以下の場合は再開時の圧力変動
は陽極室、陰極室共に実質的にない。また約２秒間中断
して再開した場合、槽内圧はほぼ最低に達し、以後中断
時間の増大とともに陽極室、陰極室共圧力が上昇するが
、陽極室Ａと陰極室Ｋとの圧力の差も変化する。勿論中
断時間が極端に長く例えば３硯砂も通電を中断すれば最
早圧力の上昇は一定値を示すに至るが、そのような場合
に示す圧力は雷槽の設計上好ましい範囲ではない。即ち
、かかる場合には通常の運転開始時の如く、Ａ、Ｋ室の
圧力バランスを保ちつつ徐々に電流量を大きくし、ゆっ
くりと定常値に近づける必要が生ずる。上述の如き知見
に基づき、運転中のイオン交換膜法アルカリ金属ハロゲ
ン化物水溶液電解用電槽の通電状況として、１秒間の中
断は全〈電槽圧等運転条件に影響をあたえないことがわ
かった。

また２秒間の中断においては露槽内圧は一般に低下する
方向を示し、且つそれが所定の値の約２０％を越えるこ
とはない。しかも、この間では陽極室、陰極室の圧力バ
ランスはほぼ一定に保たれる。また、前記第１図及び第
２図のグラフの曲線自体は露槽の構造、運転条件等によ
って変化するが、通常５秒以内の通電の中断にあっては
通電再開時の圧力変動は許容範囲内に収まることがわか
った。このようなイオン交換膜法アルカリ金属ハロゲン
化物就中食塩の水溶液の電解の特性を利用して、実質的
に露槽群の運転を停止することなく、短時間に且つ経済
的に特定の電槽を切り離し又は継ぎ込む方法として前記
の如き発明を完成した。本発明を説明するために、例え
ば、ｎ個の電槽群Ｅ，，Ｅ２……・・・Ｅｎ−，，Ｅｎ
の中から一糟Ｅｎを切り離す場合について第３図を用い
て説明する。

第３図において、交流電源１は遮断器２を経てトランス
３及び整流器４等の直流電流発生機構により直流に変換
され、これに露槽Ｅ，，Ｅ２・・・・・・・・・Ｅｎが
各電槽の断路器Ｓ，，Ｓ２・・・・・・…，Ｓｎを介し
て並列に接続されている。このような一連の電解装置に
おいて、あらかじめ、露槽Ｅｎを切り離すべく、Ｓｎを
切ることを指示するための電槽断路器選択機構５を作動
してＳｎを作動させるようセットする。次いで交流遮断
器２を作動して交流を遮断する。該遮断器が作動したこ
とを検知する自動制御機構６によって確認し、併せて電
槽断路器選択機構５を動かす信号を送る。かくして特定
の亀槽Ｅｎの断路器Ｓｎは開となる。スイッチＳｎが作
動したことを検知器７によって検知し、自動制御機構６
にＳｎの開になったことの確認信号を送る。自動制御機
構６はＳｎの開を確認して交流遮断器２を作動して絞び
電流を流す。以上一連の操作を電気的手段で行うことに
より極めて短時間則ち５秒以内、好ましくは２秒以内で
完了することが可能となる。上記の説明においては霞槽
Ｂｎを切り離す操作として説明したが、勿論、切り離す
電槽は任意の一槽又は複数槽とすることが可能である。
また、一般に特定の電槽の切り離しを行う前に流してい
た全電流量を上記操作後の全軍流量とが同じ場合は、操
作後の運転電槽の槽数減により、各電槽に流れる電流量
が増加することになる。このような場合、勿論別の制御
系統によりあらかじめ設定した各槽の電流量を維持する
ように制御機構を形成しておくこともできるし、あらか
じめ亀槽の運転槽数減少により必要な電流量となる値に
、電流量を手動により変更しておくことが望ましい。更
に別の手段として、亀横断路器選択機構５を動かす信号
により又は露槽断路器選択機構からの特定電槽断路器作
動信号と同時に、或は、断路器検知器より切り離される
露槽の数等に応じて、直流発生機構より生ずる直流出力
を変更する信号を発し、直流出力をコントロールするこ
ともできる。即ち、露槽の切り離しの動作に関する信号
に基づいて、切り離された蚤槽による負荷変動に見合う
量だけ整流器の出力を変動させる方法も推奨される。ま
た、任意の雷槽例えＢｎを継ぎ込むことも同様な操作但
し露槽断路器選択機構５はあらかじめ、Ｓｎに閉にする
ように設定され、断路器検知器７は断路器Ｓｎが閉にな
ったことを検知し、自動制御機構６に信号を送ることに
なる。

この際、継ぎ込まれる露槽に大きな電流を急激に流すと
支障がある場合は、必要に応じ継ぎ込まれる露槽に急激
に電流が流れないような制御機構を付設し、電流が零か
ら徐々に所定量になるようにするか、或は、竜槽継ぎ込
みの場合のみ該霞槽の属する蟹槽群の電流を一旦零に落
し、前記同様操作で継ぎ込み完了後、徐々に電流を所定
量まで上昇させる方法も好ましい態様である。

この場合、例えば電流量の増大速度は、定常時の約１／
３までを５分間で増大し、その後は一度に増大してもよ
い。また継ぎ込む露槽を予め別の小型整流器で常法に従
って起動させておいて、本発明に従って継ぎ込むのも好
ましい態様である。また、本発明にあっては、一糟或は
複数槽を切り離し「別の一槽或は複数槽を同時に継ぎ込
むこともできる。

これら本発明における一連の操作は、迅速確実に行うた
めには自動化することが好ましく、特に電子計算機を用
いればさめ細かな操作ができて望ましい。

一以上のように、本発明はイオン交換膜法アルカリ金属
ハロゲン化物水溶液の電槽群において、特定の霞槽の切
り離し又は継ぎ込みをその操作によって予想されるトラ
ブルや弊害を殆んど生ずることなく行う方法であり、そ
の有用性は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は霧槽の通電中断時間と液レベルの変化比を示す
図であり、第２図は同様に圧力の変化比を示す図である
。 第３図は本発明の一実施例であり、Ｅ．，Ｅ２・・・・
・・・・・Ｅｎは雷槽、１は交流電源、２は交流遮断器
、３，４は直流への交換機構、５は露槽断路器選択機構
、６は自動制御機構、７は検知器である。第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気的に並列に接続されているイオン交換膜法アル
   カリ金属ハロゲン化物水溶液の電槽群を実質的に運転を
   中断することなく、特定の電槽を切り離し又は継ぎ込む
   方法であつて、次の操作を順次行い５秒間以内の時間で
   完了することを特徴とする解槽の断続方法。 （イ） あらかじめ切り離し又は継ぎ込む電槽を選定し
   ておき、（ロ） 交流側の電源を遮断し、遮断が完了し
   た確認の信号に基づいて、切り離し又は継ぎ込みを行う
   電槽の断路器を作動させる。 （ハ） 電槽の切り離し又は継ぎ込みの断路器の作動完
   了の確認の信号に基づいて交流側の電源を入れる。 ２ （ロ）乃至（ハ）を２秒以内で完了する特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３ あらかじめ切り離す電槽の通電量に見合うだけの電
   流量を下げた後（ロ）乃至（ハ）を行う特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ４ 特定の電槽を継ぎ込む際あらかじめ通電量を０に下
   げた後（ロ）乃至（ハ）を行い、その後電流を徐々に所
   定量まで上昇させる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ （ハ）の作動に関する信号に基づいて、切り離し又
   は継ぎ込まれた電槽による負荷変動に見合う量に応じて
   整流器の出力を変動させることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。