KR790001478B1

KR790001478B1 - Vertical diaphragm type electrolytic apparatus for caustic soda production

Info

Publication number: KR790001478B1
Application number: KR750001634A
Authority: KR
Inventors: 히로시 시바다; 요시가즈 고꾸붕; 이사오 오까자끼
Original assignee: 이또오 히로지; 구레하가가꾸고오교 가부시기가이샤
Priority date: 1975-07-25
Filing date: 1975-07-25
Publication date: 1979-10-23

Abstract

A vertical diaphragm type electrolytic apparatus for caustic soda production which has the structure of a chlorine gas collecting vessel containing hydro-chloric sprash located on the anode of the vertical diaphragm type electrolytic vessel, consisted of a vertical diaphragm type electrolytic cell for caustic soda production(1), the anode apparatus of electrolytic cell(2), the chlorine gas storage section(26), the chlorine gas outlet(6), and the tilted flash tube(13).

Description

Male Diaphragm Salt Electrolyzer

제 1 도는 본 발명의 격막식 식염 전해조의 일례를 나타낸 종단면도.1 is a longitudinal sectional view showing an example of a diaphragm salt cell of the present invention.

제 2 도는 일반식 액중 가스 흡입의 경우의 설명도.2 is an explanatory diagram in the case of a general liquid gas intake.

제 3a 도는 본 발명 장치의 다른 실시의 태양을 위한 압력 자동조정장치부분 종단면도, 동(b)는 제 3a 도의 A-A면에 있어서의 단면도.Fig. 3A is a longitudinal sectional view of a portion of the pressure automatic regulator for another embodiment of the apparatus of the present invention, and Fig. 3B is a sectional view taken along the line A-A of Fig. 3A.

제 4 도는 명세서의 실시예에서 사용된 본 발명 장치의 사시부분 단면도.4 is a perspective cross-sectional view of the device of the present invention used in an embodiment of the specification.

본 발명은 식염수의 전해에 의해서 발생하는 염수비말(鹽水飛沫)을 병행한 염소가스의 기액분리조를 견형 격막식 전해조의 양극실 위에 설치한 격막식 식염 전해 장치에 관한 것으로, 특히 이 기액분리조에 있어서 염수 유액면(留液面)의 플루우딩(flooding)에 의한 동요를 피하여 이것을 평정하고, 또, 양극실의 잔류 염소가스의 압력을 일정하게 높이기 위해 압력자동 조정장치를 상기 기액 분리조에 부설한 것에 관한 것이다.The present invention relates to a diaphragm salt electrolytic apparatus in which a gas-liquid separation tank of chlorine gas in parallel with brine droplets generated by electrolysis of saline is provided on an anode chamber of a shoulder diaphragm electrolytic cell. In order to avoid fluctuations caused by flooding the brine fluid surface, it is necessary to flatten this, and to automatically raise the pressure of the residual chlorine gas in the anode chamber, a pressure automatic regulator is installed in the gas-liquid separation tank. It's about things.

주지하는 바와 같이, 격막식 식염 전해조의 양극실에서는 그 중에 원료 염수가 연속적으로 주입되는 한편, 부산물로서 염소가스가 실내에 발생한다. 양극의 단위 면적당의 가스 발생량이 적어져서, 양극실 내에서, 충분한 기액의 분리가 행해지는 경우에는, 실내의 원료 입구와 실외로의 염소 가스 출구는 임의로 또 용이하게 이것을 설계할 수 있고, 경우에 따라서는 1개의 관에 의해서 이 입구자체가 출구를 겸하게 할 수도 있다. 그런데, 근래 복식수형 격막전해조(堅型隔膜電解槽)의 채용에 의해, 전해조의 단위 저면적당(底面積當)의 염소 발생량을 현저히 증대시키는 기술의 진보에 수반해서, 양극실 내에서 충분한 기액의 분리를 행하는 것이 곤란하게 되어, 양극실로부터 발생하는 염소 가스 중에 다량의 염수비말을 동반시켜서 조외로 배출시킴에 있어서, 이 기액을 분리하여 염소 가스만을 외부로 취출함과 동시에, 분리된 염수를 양극실 내로 환류시키는 연구를 하기에 이르렀다. 예를 들면, 미국특허 제3,337,443호에 있어서는, 복극식 전해조의 상면에 기액 분리조를 설치하고, 이 분리조의 다수의 저공(底孔)으로부터 염수 비말을 함유한 염소 가스가 전해조의 연통 가스 유부(留部)로부터 이 분리조의 염수 잔류층 중에 기포를 발생하며 상승하고, 분리조의 가스 유부에서 기액이 분리하여 염소 가스만이 외부로 배출되고, 가스 중의 염수 비말은 염수잔류층에 흡수되어 상기 저공으로부터 양극실로 환류하도록 한 연구를 볼 수가 있다 (상기 미국특허의 도면 중 제 20 도 참조). 그리고, 또 이 분리조 내의 유액층의 수위에 의해서 양극실 중의 가스 유부에 그 수위압이 가해지고, 이것이 양극액과 음극액과의 수위차에 의한 압력을 보조하게 되어 격막을 통과하는 염수의 유통을 촉진하는 역할도 한다.As is well known, in the anode chamber of a diaphragm salt cell, raw material brine is continuously injected therein, while chlorine gas is generated indoors as a by-product. When the amount of gas generated per unit area of the anode is small and sufficient gas-liquid separation is performed in the anode chamber, the indoor raw material inlet and the chlorine gas outlet to the outdoors can be designed arbitrarily and easily. Therefore, this inlet can also serve as an outlet by one pipe. However, in recent years, due to the adoption of a double water type diaphragm electrolyzer, a sufficient amount of gas and liquid in the anode chamber is accompanied by advances in technology that significantly increases the amount of chlorine generated per unit bottom area of the electrolytic cell. In order to make it difficult to separate, the chlorine gas generated from the anode chamber is accompanied by a large amount of brine droplets and discharged to the outside of the tank. The gaseous liquid is separated and only the chlorine gas is taken out, and the separated brine is anodeed. A study was conducted to reflux into the room. For example, in U.S. Patent No. 3,337,443, a gas-liquid separation tank is provided on the upper surface of a bipolar electrolytic cell, and chlorine gas containing brine droplets from a plurality of low pores of this separation tank is connected to the communication gas of the electrolytic cell ( Bubbles rise in the brine residual layer of this separation tank, and gaseous liquid is separated from the gas flow part of the separation tank, and only chlorine gas is discharged to the outside, and the brine droplets in the gas are absorbed by the brine residual layer and One study can be seen to reflux to the anode chamber (see FIG. 20 of the figure of the above patent). In addition, the water level pressure is applied to the gas oil in the anode chamber by the level of the fluid layer in the separation tank, which assists the pressure caused by the difference in the water level between the anolyte and the catholyte, and flows the brine through the diaphragm. It also promotes

그렇지만, 상기의 기액 분리조의 염수 유액층에 기포를 발생하며 상승하는 염소 가스의 양이 많으면, 소위 "플루우딩(flooding) 현상"이 생기게 되어 이 유액의 액면은 크게 동요하고, 이것에 수반해서 양극실의 가스 유부에 부가되는 압력도 크게 변동이 생기므로 격막을 통과하는 염수의 흐름도 불안정하게 되고, 심한 경우에는 이 염수의 흐름이 일시 정체되거나 또는 부분적으로 역류하기도 하므로, 불안정한 조업이 되어 전해조의 전류효율은 현저히 저하하게 된다.However, if the amount of chlorine gas rising while generating bubbles in the brine emulsion layer of the gas-liquid separation tank is large, a so-called "flooding phenomenon" occurs, and the liquid level of this emulsion greatly fluctuates, and thus the anode The pressure applied to the gas side of the chamber also fluctuates greatly, making the flow of the brine flowing through the diaphragm unstable, and in severe cases, the flow of the brine temporarily stagnates or partially backflows, resulting in unstable operation resulting in an electrolytic cell current. The efficiency is significantly lowered.

본 발명자 등은 그 선원의 발명(1975년 특허원 제1633호)에 있어서, 기액 분리조에서 플루우딩 현상이 일어나는 것을 피하여 안정한 압력을 양극실에 부가하는 것을 목적으로 하여, 양극실과 기액분리조와의 접합부를 관통하며 각각 적어도 1개 씩의 염소 가스 상승관및 염수환류관을 별도로 설치하고, 이 염소 가스 상승관은 그 상단이 기액 분리조 내의 유액표면보다 상위이며, 양극실 및 이 조의 각각의 가스 유부를 직접 연통시키고, 상기의 염수 환류관은 그 상단이 이 조의 유액층 내에 있으며, 그 하단은 양극실의 가스 유브 또는 액유부 중에 있도록 함으로써 이 목적을 달성할 수 있었다.In the invention of the source (patent application No. 1633, 1975), the inventors of the present invention aimed at adding a stable pressure to the anode chamber to avoid the occurrence of the phenomenon of fluidization in the gas-liquid separation tank. At least one chlorine gas riser and brine reflux tube are separately provided through the junction, and the upper portion of the chlorine gas riser is higher than the surface of the liquid in the gas-liquid separation tank, and the anode chamber and each gas of the tank are provided. The purpose of this was achieved by allowing the oil portion to be in direct communication, with the brine reflux tube having its upper end in the fluid bed of this tank and its lower end being in the gas or liquid oil part of the anode chamber.

또한, 상기의 선원발명에 있어서는, 기액분리조의 가스유부의 압력을 더욱 높이고, 그리하여 이것에 연통하는 양극실의 가스 유부의 부가 압력을 가일층 높이기 위해, 이 기액 분리조에 유액부가 연통하는 탑형의 제2차 기액분리조를 병치하고, 제1차 기액분리조의 염소 가스 배출관을 이 제2차 기액분리조의 염소 가스 배출관을 이 제2차 분리조의 액유부 중에 삽입하여 제1차 기액분리조로부터 나오는 염소 가스를 제2차 분리조의 유액 중에 바블(bubble)시킨 후 조외로 배출시키는 장치를 발명하였다. 그런데, 상기의 제 2발명에 있어서는, 제2차 기액 분리조 내에서 염소 가스를 염수 중에 바블시키므로, 이 바블에 의한 제2차 분리조 내액면의 파동이 제1차 이 액분리조의 액면 수위에 영향을 미쳐 이 수위에 다소의 변동이 생기는 것을 피할 수 없다.Further, in the above-mentioned source invention, in order to further increase the pressure of the gas oil portion of the gas-liquid separation tank, and thus to further increase the pressure of the gas oil portion of the anode chamber communicating with it, the second columnar column in which the fluid portion communicates with the gas-liquid separation tank is further increased. The primary gas-liquid separation tank is juxtaposed, the chlorine gas discharge pipe of the primary gas-liquid separation tank is inserted into the liquid oil part of the secondary gas-liquid separation tank, and the chlorine gas from the primary gas-liquid separation tank is inserted. Invented a device for bubbling in the emulsion of the secondary separation tank and then discharged to the outside of the tank. By the way, in the second invention, the chlorine gas is bubbled in the brine in the second gas-liquid separation tank, so that the wave of the inner liquid surface of the second separation tank by this bubble is applied to the liquid level of the first liquid separation tank. It is inevitable that some fluctuations in this level will be avoided.

본 발명은 상기의 수위의 다소의 변동을 실질적으로 완전히 해소하여 극히 능률이 좋은 전해조업을 행하는 것을 목적으로 하여 된 것이며, 전기의 제1차 기액 분리조와 제2차 기액 분리조와의 중간에 또한 별개의 기액 분리조를 열결 병치하는 것을 그 특징으로 한다.The present invention has been made in order to completely eliminate some of the above-mentioned fluctuations in the water level and to perform an extremely efficient electrolytic operation, and is also separate between the first primary gas liquid separation tank and the second secondary gas liquid separation tank. It is characterized by thermal juxtaposition of the gas-liquid separation tank.

본 발명의 요령을 제 1 도의 종단면도에 의해서 설명하면, 수형 격막식 전해조(1)에 있어서 양극실(2)의 상부에 제1차 기액 분리조(3)을 설치하고, 이 조내에 양극실과 이 조사이의 격판(4)및 이 조의 유액부(3a)를 관통하는 염소 가스 상승관(4a) 및 격판(4)을 관통하는 염수 환류공(또는, 환류관이라도 좋다)(4b)를 갖는 것은, 선발명에 있어서 제1차 기액분리조와 전부 동일하다. (5)는 공급 원료 염수의 입구, (6)은 염소 가스 배출관이다. 염소 가스 상승관(4a)은, 도시한 바와 같이, 1개에 한정하는 것은 아니며, 복수개를 설치해도 지장이 없다는 것도 선발명과 동일하다. 또, 염수 환류관의 경우, 그 하단은 양극실의 가스 유부 중에 개구시키는 것은 한정하지 않고, 동 양극액 중에 몰입해도 지장이 없는 것도 선발명과 동일하다.The point of the present invention is explained by the longitudinal cross-sectional view of FIG. 1, in the male diaphragm type electrolytic cell 1, the primary gas-liquid separation tank 3 is provided in the upper part of the anode chamber 2, and the anode chamber and It is to have a chlorine gas rise pipe 4a which penetrates the diaphragm 4 of this irradiation, and the liquid part 3a of this tank, and the saltwater reflux hole (or may be a reflux tube) 4b which penetrates the diaphragm 4, and In the selection, it is the same as the first gas-liquid separation tank. (5) is an inlet for feedstock brine, and (6) is a chlorine gas discharge pipe. As shown in the drawing, the chlorine gas riser 4a is not limited to one, and it is the same as that of the first invention that there is no problem even if a plurality of the chlorine gas riser 4a is provided. In the case of the brine reflux tube, the lower end thereof is not limited to being opened in the gas flow portion of the anode chamber, and it is the same as that of the first invention that there is no problem even when immersed in the anode liquid.

혹은, 또 선발명의 명세서 중에는 명기하지 않았지만, 염수 환류공(4b)을 갖는 격판(4) 대신에, 격자판이나 포종판(泡鍾板) 또는 분리조(3)의 하부에 적당한 공극을 갖는 충전탑 형식으로 되고, 이것에 염소가스 상승관을 관통시켜도 좋다. 공급원료 염수의 입구(5)는 도면에 나타낸 바와 같이 제1기액 분리조에 이것을 부착하는 것이 무난하지만, 경우에 따라서는 공급 원료 염수는 선발명에 기술한 바와 같이, 이것을 직접 양극실로 유입시켜도 지장은 없다.Alternatively, although not specified in the specification of the selection, instead of the diaphragm 4 having the saltwater reflux hole 4b, a packed column having suitable voids in the lower part of the lattice plate, the seed plate, or the separation tank 3 is provided. It may be in the form of a chlorine gas riser tube. Although the inlet 5 of the feedstock brine can be attached to the first gas-liquid separation tank as shown in the drawing, in some cases, the feedstock brine can be directly introduced into the anode chamber as described in the selection. none.

본 발명에 있어서는, 제2차 기액 분리조(9)와 대탑형(大塔型)와 제3차 기액 분리조(10)와의 연통조합시킨 기액압력 자동 조정 장치(8)를 상기 제1차 기액 분리조(3)에 연접시키는 것을 그 특징으로 한다.In the present invention, the first gas-liquid separation is performed by the gas-liquid pressure automatic adjustment device 8 in which the second gas-liquid separation tank 9 and the large column type and the third gas-liquid separation tank 10 are combined in communication. It is characterized by connecting to the tank (3).

제1차 기액 분리조(3)의 가스 유부(3b)의 정부에 설치된 염소 가스 배출관(6)의 선단부는 제2차 기액 분리조(9)의 액유부(9a)의 표층부에 얕게 몰입되어 있다. 또, 제1차 기액 분리조의 유액부(3a)와 제2차 기액 분리조의 유액부(9a)와는 액 연락관(7)에 의해서 상호 연통되어 있다. 제2차 기액 분리조(9)의 가스 유부(9b)와 대탑상의 제3차 기액 분리조(10)의 가스 유부(1Ob)는 경사되게 상방향으로 퍼진 플래시관(13)에 의해서 연통되어 있고, 양조의 액 유부는 액연락관(11)에 의해서 상호 연통되어 있다. 이들의 플래시관(13) 및 액연락관(11)은 각 1개씩으로 한정하는 것은 아니고, 예를들면(13a) 및 (12)와 같이 각각보조적으로 복수개를 설치할 수 있다. (14)는 제3차 기액 분리조(10)의 염소 가스 출구이다. 또, 제2차 기액 분리조(9) 내에 세워진 소격벽(15)은 염소 가스 배출관(6)으로부터 분출하는 염소가스에 의해서 생기는 이 관선단부 부근의 액비말이 플래시관(13) 내로 날라 들어가는 것을 방지하기 위한 것이지만, 이와 같은 염려가 없는 경우에는 이것을 생략해도 지장이 오는 것은 없다. 또, 염소 가스배출관(6) 선단의 제2차 기액 분리조 유액부(9a) 내에 있어서의 수위는, 제1차 기액 분리조 유액부(3a)의 표면 수위와 같게 되도록 한다.The distal end of the chlorine gas discharge pipe 6 provided in the government of the gas oil portion 3b of the primary gas-liquid separation tank 3 is shallowly immersed in the surface layer portion of the liquid oil portion 9a of the secondary gas-liquid separation tank 9. . Moreover, the fluid part 3a of the 1st gas-liquid separation tank and the fluid part 9a of a 2nd gas-liquid separation tank are mutually connected by the liquid communication pipe 7. The gas oil part 9b of the 2nd gas-liquid separation tank 9 and the gas oil part 10b of the 3rd gas-liquid separation tank 10 of a large column are communicated by the flash tube 13 inclined upwardly. The brewing liquids are communicated with each other by the liquid contact pipe 11. The flash tube 13 and the liquid contact tube 11 are not limited to one each, and a plurality of flash tubes 13 and 12 can be provided in an auxiliary manner, for example, as shown in 13a and 12, respectively. 14 is a chlorine gas outlet of the third gas-liquid separation tank 10. In addition, the small bulkhead 15 erected in the secondary gas-liquid separation tank 9 prevents liquid droplets near the end of this pipe caused by chlorine gas ejected from the chlorine gas discharge pipe 6 from flying into the flash tube 13. Although it is for this purpose, if there is no such concern, even if this is omitted, it does not interfere. The water level in the second gas-liquid separation tank fluid section 9a at the tip of the chlorine gas discharge pipe 6 is set to be equal to the surface level of the first gas-liquid separation tank fluid section 3a.

양극실(2)에서 발생한 전해액 비말을 동반하는 염소 가스는 제1기액 분리조(3)의 염소 가스 상승관(4a)을 통해 빠져서 그의 가스 유부(3b) 내에서 동반되는 액비말을 자연 중력에 의해서 가스로부터 분리한 후 가스 배출관(6)을 거쳐 제2차 기액 분리조(9) 내에 들어가고, 분리된 액은 유액(3a)에 용해되어 들어가서 그 조 내의 수위를 유지하면서 양극실(2) 내에 낙하환류한다. 염소 가스 배출관(6)의 선단은, 가스가 연속하여 분출되도록, 액유부(9a)의 상면으로부터 극히 얕게 삽입되어 있고, 염소가스는 이 곳에서는 바블링하는 것 보다는 오히려 가스압에 의해 오목해진 액면에 분무되는 형으로 되고, 다시 염수비말을 동반하여 경사진 상향의 플래시관(13)을 통과하여 제3차 기액 분리조의 가스 유부(1Ob)에 들어가, 이곳에서 동반비말을 분리하여 가스 출구(14)로부터 계외로 배출된다. 플래시관(13) 내에서는 제2차 기액 분리조의 유액(9a) 표면으로부터의 액비말이 관내에서도 분리하여 관내를 흘러내리므로, 이 유하액과 상승하는 가스와의 사이에 격렬한 비말(플래싱)이 일어나며, 이 때문에 관내에 큰 압력손실이 생긴다. 제3차 기액 분리조의 가스 유부(1Ob)에서 분리된 염수는 유액(10a)과 합체하여, 액연락관(12) 또는(11)을 거쳐 제2차 기액 분리조의 액유부(9a)에 환류하고, 더 나아가서는 제1차 기액 분리조의 액유부(3a)를 경유하여 양극실로 환류된다.The chlorine gas accompanied by the electrolyte droplet generated in the anode chamber 2 is discharged through the chlorine gas riser tube 4a of the first gas-liquid separation tank 3, and the liquid droplet entrained in the gas oil portion 3b is applied to natural gravity. After separating from the gas by the gas discharge pipe (6) into the secondary gas-liquid separation tank (9), the separated liquid is dissolved in the oil (3a) and maintained in the tank chamber while maintaining the water level in the tank Drop reflux. The tip of the chlorine gas discharge pipe 6 is inserted very shallowly from the upper surface of the liquid oil portion 9a so that the gas is continuously ejected, and the chlorine gas is concave by the gas pressure rather than bubbling here. After being sprayed, the brine droplet passes through the inclined upward flash tube 13 and enters the gas flow unit 100b of the third gas-liquid separation tank, whereby the entrainment droplet is separated therefrom to the gas outlet 14. Is discharged out of the system. In the flash tube 13, since the liquid droplet from the surface of the fluid 9a of the secondary gas-liquid separation tank separates from the tube and flows down in the tube, intense splashing (flashing) occurs between the falling liquid and the rising gas. This causes a large pressure loss in the pipe. The brine separated from the gas oil portion 10b of the third gas-liquid separation tank is coalesced with the oil liquid 10a, and refluxed to the liquid oil portion 9a of the second gas-liquid separation tank via the liquid contact pipe 12 or 11, Furthermore, it is refluxed to the anode chamber via the liquid oil part 3a of the 1st gas-liquid separation tank.

본 발명에있어서 양극실 가스 유부의 정압 자동조정의 원리를 설명하면, 제 1 도에 있어서 양극실(2)은 액유부(2a)와 가스 유부(2b)로 된다. 이제, 이 액유부의 깊이를 H₁, 가스 유부의 압력을 P₁으로 한다. 또 추론을 단순명확히 하기 위해, 이하 어느 부분에 대해서도 액상은 동일 농도의 염수로 되고 따라서 액의 비중은 동일하다고 보고, 또 가스상의 압력의 단위는 염수주(監水柱)의 높이로 환산된 것으로 한다. 액유부(2a)의 밑에는 그 수위 H₁외에 그 상부의 가스 유부(2b)의 압력 P₁이 여기에 가해지고 이들이 음극실에 있어서의 액유부의 수위, 수소가스 유부의 압력 및 격막의 액통과 저항에 극복하여 양극실로부터 음극실로 염수가 흐른다. 다음에, 제1차 기액 분리조의 액유부(3a)의 수위를 H₂, 그의 가스 유부(3b)의 압력을 P₂로 하고, 염소 가스 상승관(4a)내의 가스액 동저항압(動抵抗壓)을 ΔP₂로 하면, P₁=P₂+ΔP₂가 된다. 다음에, 또 제2차 기액 분리조의 액유부(9a) 중에 삽입시킨 염소 가스 배출관(6)의 하향선단의 액면으로 부터의 깊이를 H₃, 그의 가스 유부(9b)의 압력을 P₃로 하면, P₂=P₃+H₃으로 되고, 이 하향선단의 위치와 제1차 기액 분리조의 액유부(3a)의 액면과는 거의 동일한 수준으로 된다. 또한, 제3차 기액 분리조의 액유부(10a)의 표면과 제2차 기액 분리조의 액유부(9a)의 표면과의 수위차를 H₄, 그의 가스 유부(1Ob)의 압력을 P₄로 하면 P₃=P₄+H₄로 되고, 또 플래시관(13) 내의 가스 유동저항압은 거의 H₄와 일치한다. 그리하여, P₁=ΔP₂+H₃+H₄+P₄로 된다.In the present invention, the principle of the automatic adjustment of the positive pressure of the anode chamber gas oil portion is explained. In FIG. 1, the anode chamber 2 is the liquid oil portion 2a and the gas oil portion 2b. Now, let the depth of the liquid oil part be H ₁ and the pressure of the gas oil part P ₁ . For the sake of clarity of inference, the liquid phase becomes the same concentration of brine in all the following parts, and therefore the specific gravity of the liquid is assumed to be the same, and the unit of pressure in the gas phase is converted to the height of the brine column. . Under the liquid fried tofu (2a) it is becoming the pressure P ₁ on the level that the upper gas fried tofu (2b) in addition to H ₁ is applied to the excitation of these liquid level, pressure, and the diaphragm of the hydrogen gas fried tofu of fried tofu in the cathode chamber solution The brine flows from the anode chamber to the cathode chamber overcoming the passage resistance. Next, the water level of the liquid oil portion 3a of the first gas-liquid separation tank is H ₂ , and the pressure of the gas oil portion 3b is P ₂ , and the gas liquid dynamic resistance pressure in the chlorine gas rise pipe 4a is increased. ) when in the ΔP _2, is that _{_{_{P 1 = P 2 + ΔP 2}}} . Next, when the depth from the liquid level at the lower end of the chlorine gas discharge pipe 6 inserted into the liquid oil portion 9a of the secondary gas-liquid separation tank is H ₃ and the pressure of the gas oil portion 9b is P ₃ . , P ₂ = P ₃ + H ₃ , and the position of this downward tip and the liquid level of the liquid oil part 3a of the first gas-liquid separation tank are almost the same level. In addition, the when the surface and the second gas-liquid separation pressure of the pair of liquid fried tofu (9a) surface level difference a H _4, fried tofu (1Ob) his gas and the third gas-liquid separation-like liquid fried tofu (10a) with P ₄ P ₃ = P ₄ + H ₄ , and the gas flow resistance pressure in the flash tube 13 almost coincides with H ₄ . Thus, P ₁ = ΔP ₂ + H ₃ + H ₄ + P ₄ .

이제 반대로 음극실로부터 나오는 수소가스도 압력 P₄로 배출하고, 또 음극액의 수위도 양극액의 수위 H₁와 같도록 하면, 음극실과 양극실의 액면에 있어서 압력의 차 ΔP는 ΔP=ΔP₂+H₃+H₄로 된다. 일반적으로, 전해전류를 증대시키는 경우에는 그것에 수반해서 공급 염수의 양을 증대시키지 않으면 안 되므로, ΔP를 증대시켜서 양극실로부터 음극실로 염수의 유량을 증대시킬 필요가 있다. 본 발명의 양식에 의하면 전해전류의 증가에 의해서 염소 가스의 발생량이 증가하면, 플래시관(13)에 있어서 저항압이 커지므로, P₃가 커지게 되고, 그리하여 H₄도 커지게 되며, 자동적으로 P₁의 압력조정이 행해지는 결과, H₁은 거의 변동이 생기지 않고, 극실에 여분의 공간을 설치할 필요가 없게 된다.On the contrary, if the hydrogen gas from the cathode chamber is also discharged to the pressure P ₄ , and the level of the catholyte solution is equal to the level H ₁ of the anolyte solution, the pressure difference ΔP in the liquid level of the cathode chamber and the anode chamber is ΔP = ΔP _2. + H ₃ + H ₄ . In general, in the case of increasing the electrolytic current, the amount of the supplied brine must be increased along with it, so it is necessary to increase ΔP to increase the flow rate of the brine from the anode chamber to the cathode chamber. According to the mode of the present invention, when the amount of chlorine gas generated by the increase of the electrolytic current increases, the resistive pressure in the flash tube 13 becomes large, so that P ₃ becomes large, and thus H ₄ becomes large, and automatically As a result of pressure adjustment of P ₁ , H ₁ hardly fluctuates and there is no need to provide an extra space in the extreme room.

또, 상기의 경우, 양극실과 음극실의 액면에 있어서의 압력차(ΔP)만을 생각하면, 제1차 기액 분리조를 전술한 미국 특허 제3,337,443호와 동일하게 하고, 그 액유부(3a)의 높이 H₂를 ΔP₂+H₃+H₄로 같게 해도 좋은 이유도 있지만, 실제로는 전해조 상의 기액 분리조의 액유부에 이와 같은 수위를 유지시키면, 기액 분리조 내의 액면이 크게 동요한다. 이 이유를 일반의 가스 발생기의 모델을 사용해서 설명하면, 제 2 도에 있어서, A는 가스 발생기이며 그 액상(A₁)으로부터 쉴새 없이 가스가 발생하고, 가스 흡입관(B)을 거쳐 실린더(C) 내의 액층에 들어가 대기 중에 방출되도록 한다. 가스 발생기(A)의 가스 유부의 압력을 P₀, 흡입관(B)가 실린더(C)의 액 중에 삽입된 깊이를 H₀로 하면, P₀=H₀로 되었을 때 가스는 흡입관(B)의 선단에 있어서 H_o의 액주(液柱)와 균형을 이루지만, 또 가스는 흡입관(B)의 선단에 머무르고, P₀=H₀+ΔP₀로 되었을 때 가스는 비로서 흡입관(B)의 선단으로부터 이탈된다. ΔP₀는 가스가 물을 눌러서 계면장력에 대황하는 부력을 가질 때 까지로 성장했을 때의 압력이며, 그 압력은 실린더 액의 점도, 흡입관(B)의 선단에 걸리는 액압, 가스와 흡입관 및 관과 가스와 액과의 사이의 각각의 계면장력 등에 관계된다. 가스가 흡입관(B)의 선단으로부터 떨어질 때에는 기포의 부력에 의해서 이 선단부에 걸리는 압력은 일순간 크게 저하하여 여분의 가스를 동반하므로, 흡입관(B)내의 가스압은 그 만큼 일순간 저하한다. 그리하여, 전술한 형태의 경우에는 일반적으로 간헐적으로 대량의 가스의 방출 및 정지가 되풀이되어 실린더 내의 액면이 크게 동요하고, 이것에 수반해서 가스 발생기(A)의 가스 유부 압력 P₀에 큰 압력변동이 생기는 것이다.In the above case, considering only the pressure difference ΔP at the liquid level between the anode chamber and the cathode chamber, the first gas-liquid separation tank is made the same as the above-described U.S. Patent No. 3,337,443, and the liquid oil part 3a Although there is a reason why the height H ₂ may be equal to ΔP ₂ + H ₃ + H ₄ , in practice, if such a water level is maintained in the liquid oil part of the gas-liquid separation tank on the electrolytic cell, the liquid level in the gas-liquid separation tank is greatly shaken. The reason for this is explained using a model of a general gas generator. In FIG. 2, A is a gas generator, and gas is generated from the liquid phase A ₁ without stopping, and the cylinder C passes through the gas suction pipe B. Enter the liquid layer and release it into the atmosphere. When the pressure of the gas oil portion of the gas generator A is P ₀ and the depth of the suction pipe B inserted into the liquid of the cylinder C is H ₀ , when P ₀ = H ₀ , the gas is discharged from the suction pipe B. The tip is balanced with the liquid column of H _o , but the gas stays at the tip of the suction tube B, and when P ₀ = H ₀ + ΔP ₀ , the gas is at the tip of the suction tube B as a ratio. Depart from ΔP ₀ is the pressure when the gas grows until it presses water and has a buoyancy force against the interfacial tension, and the pressure is the viscosity of the cylinder liquid, the hydraulic pressure applied to the tip of the suction pipe (B), the gas and the suction pipe, and It relates to the respective interfacial tension between the gas and the liquid. When the gas falls from the tip of the suction pipe B, the pressure applied to the tip by the buoyancy of the bubble decreases greatly for a moment and is accompanied by excess gas, so that the gas pressure in the suction pipe B decreases by that much. Thus, in the case of the above-mentioned type is generally intermittent discharge and stop are repeated large pressure fluctuations in the gas fried tofu pressure P ₀ of the gas generator (A) the liquid surface is largely shaken, to accompany it in the cylinder of a large amount of gas is It happens.

그런데, 제 1 도의 본 발명 장치에 있어서는 양극실과 음극실의 가스 유부(2b)와 제1차 기액 분리조의 가스유부(3b)는 선발명에 있어서와 동일한 염소가스 상승관(4a)으로 직접 통하여 있으므로, 염소 가스는 바블링을 수반함이 없이 양극실로부터 제1차 기액 분리조의가스 유부(3b)로 이행한다. 또, 제2차 기액 분리조에 있어서는 염소 가스 배출관(6)의 선단은 액 중에 약간 삽입되어 있을 뿐이므로 H₃는 극히 작고, 또 전술한 바와 같이 염소 가스의 배출이 시작되면 가스 배출관 선단하부의 액면은 오목하므로 가스는 연속적으로 배출되므로, 이곳에서도 간헐적 바블링은 일어나지 않는다. 또한 제2차 기액 분리조의 가스 유부(9b)는 플래시관(13)에 의해서 제3차 기액 분리조의 가스 유부(10)에 직접 연통되어 있으므로, 제3차 기액 분리조에 있어서는 바블링은 일어나지 않는다. 또, 반대로 염소 가스의 유량이 변화하여, 플래시관(13)에 있어서 R₃이 급격히 변동하는 것과 같은 일이 있어도 R₃와 평형하는 액주 H₄는 관성에 의해서 급격한 변동이 생기기 어려우며, 그리하여 고속으로 관성유동을 하고 있는 염소 가스 배출관(6) 내의 압력 P₂도 급격한 변동을 받는 것은 없다. 그 때문에 양극실의 가스 유부 압력 P₁=P₄+H₄+H₃+ΔP₂은 거의 일정하게 되고, 염소가스는 필요한 압력 발란스를 취하면서, 양극실의 가스 유부에 압력변동을 미치지 않고 방출하게 되는 것이다.By the way, in the apparatus of the present invention of FIG. 1, the gas oil portion 2b of the anode chamber and the cathode chamber and the gas oil portion 3b of the primary gas-liquid separation tank are directly passed through the same chlorine gas riser tube 4a as in the first invention. The chlorine gas shifts from the anode chamber to the gas flow portion 3b of the primary gas-liquid separation tank without accompanying bubbling. In the second gas-liquid separation tank, since the tip of the chlorine gas discharge pipe 6 is only slightly inserted in the liquid, H ₃ is extremely small, and as described above, when the discharge of chlorine gas starts, the liquid level below the tip of the gas discharge pipe is started. Is concave, so the gas is discharged continuously, so that no intermittent bubbling occurs here. In addition, since the gas oil part 9b of the secondary gas-liquid separation tank is directly connected to the gas oil part 10 of the third gas-liquid separation tank by the flash tube 13, no bubbling occurs in the third gas-liquid separation tank. On the contrary, even if the flow rate of the chlorine gas changes and R ₃ suddenly fluctuates in the flash tube 13, the liquid column H ₄ in equilibrium with R ₃ is unlikely to undergo rapid fluctuation due to inertia, and thus, at high speed. The pressure P ₂ in the chlorine gas discharge pipe 6 in inertial flow also does not undergo rapid fluctuations. As a result, the gas oil pressure P ₁ = P ₄ + H ₄ + H ₃ + ΔP ₂ in the anode chamber is almost constant, and chlorine gas is discharged without any pressure fluctuations in the gas oil portion of the anode chamber while taking necessary pressure balance. Will be done.

본 발명 장치의 제 1 도의 것을 약간 변화시킨 실시예의 태양으로서, 제 3 도에 그 요령을 나타낸 바와 같이, 제3차 기액 분리조와 플래시관과를 합체한 것으로 할 수도 있다. 즉, 제 3 도의 (a) 및 (b)도에 있어서, 제3차 기액분리조(110)는 슬릿트 또는 다수의 공군(孔群)(16)을 상단부에 갖는 격벽(17)을 거쳐 플래시관(113)과 일체로 되어 있고, 이 조 및 이 관의 하단은 각각 제2차 기액 분리조의 액유부와 가스 유부에 개구 연통해 있다. 이 장치의 기능은 제 1 도의 장치의 기능과 모두 동일하다.As an aspect of the Example which slightly changed the thing of FIG. 1 of this apparatus, as shown in FIG. 3, the 3rd gas-liquid separation tank and the flash tube may be integrated. That is, in FIGS. 3A and 3B, the third gas-liquid separation tank 110 flashes through a partition 17 having a slit or a plurality of air groups 16 at its upper end. It is integrated with the pipe 113, and this tank and the lower end of this pipe are in open communication with the liquid oil part and the gas oil part of a 2nd gas-liquid separation tank, respectively. The function of this apparatus is the same as that of the apparatus of FIG.

다음에 실시예에 대해서 설명한다. 제 4 도의 식염전해조(201)은 일본 특허 출원 제47-120718호에 표시된 바와 같은 단위 양극실(202)가 공통 음극실 두울(18) 내에 복수개(이 예로서는 16개) 조입된 복식수형 격막 전해조이며, 각 단위 양극실은 격막(19) 및 금망상(金網狀)의 음극(20)으로 포위되어 있고, 그 내부에는 표면이 산화루테늄으로 피복된 티탄판 전극 2개가 양극으로서 각각 격막과 대향하여 설치되어 있다(이 양극은 도시되 있지 않음). (21)은 각 양극으로부터의 도봉(導棒)이며, 각각 부스바아(도시되어 있지않음)에 연결되어 있다. (203)은 제1차 기액 분리조이며, 각 양극실의 내부와 가스유부 연통관(204a) 및 염수 반려관(204b)에 의해 연결되어 있다. 또, 염수공급관(205)으로부터 수개소에 나눠져 원료 염수가 제1차 기액 분리조 내에 공급된다. (209)는 제2차 기액 분리 조이며, 제1차 기액 분리보의 가스유부로부터의 염소 가스 배출관(206)이 그 하향 선단의 위치가 제1차 기액 분리조의 액유부 액면의 수준을 대개 100mm로 유지하도록 제2차 기액 분리조(209)의 액면에 삽입되어 있다. 제1차기액 분리조 및 제2차 기액 분리조의 각 액유부는 액연락관(207)에 의해서 연통해 있다. (210)은 직경 250mm의 탐형(塔型)의 제3차 기액 분리조이며, 액연락관(211) 및 (212)에 의해서 그 액유부는 제2차 기액 분리조의 그것과 연통해 있다. (213) 및 (213a)는 각각의 하부의 길이 약 600mm이고 직경 50mm이며, 상부가 직경 25mm의 전길이 약 1,500mm의 플래시관이다. (208)은 제2차 기액 분리조(209)와 제3차 기액 분리조(210)와의 조합으로 되는 압력 자동 장치의 전체를 나타낸다.Next, an Example is described. The salt electrolyzer 201 of FIG. 4 is a double water type diaphragm electrolyzer in which a plurality of unit anode chambers 202 as shown in Japanese Patent Application No. 47-120718 are incorporated into a common cathode chamber dowel 18 (16 in this example). Each unit anode chamber is surrounded by a diaphragm 19 and a gold-shaped cathode 20, and two titanium plate electrodes whose surfaces are covered with ruthenium oxide are provided as anodes to face the diaphragm, respectively. (This anode is not shown). Reference numeral 21 denotes a dopant from each anode and is connected to a busbar (not shown), respectively. Reference numeral 203 denotes a primary gas-liquid separation tank and is connected to the inside of each anode chamber by a gas oil communication tube 204a and a salt water companion tube 204b. The raw water brine is divided into several places from the brine supply pipe 205 and is supplied into the primary gas-liquid separation tank. Denoted at 209 is the secondary gas-liquid separation tank, and the position of the lower end of the chlorine gas discharge pipe 206 from the gas oil portion of the primary gas-liquid separation beam is usually 100 mm. It is inserted in the liquid level of the 2nd gas-liquid separation tank 209 so that it may hold | maintain. Each liquid oil part of a 1st gas-liquid separation tank and a 2nd gas-liquid separation tank communicates with the liquid communication pipe 207. As shown in FIG. Reference numeral 210 denotes a third gas-liquid separation tank having a diameter of 250 mm, and the liquid oil part communicates with that of the second gas-liquid separation tank by the liquid contact tubes 211 and 212. Reference numerals 213 and 213a are flash tubes having a length of about 600 mm, a diameter of 50 mm, and an upper length of about 1,500 mm with a diameter of 25 mm on an upper portion, respectively. Reference numeral 208 denotes an entire pressure automatic device that is a combination of the second gas-liquid separation tank 209 and the third gas-liquid separation tank 210.

이 전해장치에 있어서, 조의 전류가 90,000 암페아의 경우에, 염소 가스 배기관(206)의 하향선단으로부터 제3차 기액 분리조의 액유부 표면까지의 높이는 1,000mm로 발란 스하며, 동일 전류에서는 거의 일정하게 변화하지 않고, 또 제1차 기액 분리조(203) 내의 가스 유부의 압력변동은 액주 ±10mm 이하였다.In this electrolytic apparatus, when the current of the tank is 90,000 amps, the height from the downward end of the chlorine gas exhaust pipe 206 to the surface of the liquid oil part of the third gas-liquid separation tank is balanced to 1,000 mm, and is almost constant at the same current. The pressure fluctuation of the gas oil part in the primary gas-liquid separation tank 203 was not more than ± 10 mm.

비교하기 위해, 제1차 기액 분리조의 높이를 크게하여 압력 자동 조정 장치(208)를 설치하지 않고, 양극실의 가스 유부의 압력을 모두 이 기액 분리조의 액유부에만 의거 한경우에는 이기액분리조의 저면적은 상기 실시예에 있어서의 제3차 기액 분리조의 그것의 2배임에도 불구하고 상기의 압력변동은 대개 액주 ±150mm까지 도달하므로 전해조의 안정한 조업이 불가능하였다.For comparison, the height of the first gas-liquid separation tank is increased so that the pressure of the gas oil portion of the anode chamber is based only on the liquid oil portion of the gas-liquid separation tank without installing the pressure automatic adjustment device 208. Although the bottom area is twice that of the third gas-liquid separation tank in the above embodiment, the pressure fluctuations usually reach up to ± 150 mm of the liquid column, so that stable operation of the electrolytic cell was not possible.

Claims

The gas oil portion 3b provided on the male diaphragm salt electrolytic cell 1 and communicating with the chlorine gas oil portion 2b in the anode chamber 2 of the electrolytic cell, and the electrolyte solution mixed in the gas in the lower portion thereof This separation is carried out in a well-known primary gas-liquid separation tank 3 provided with a liquid oil portion 3a having a suitable hole selected so that the separated and accumulated particles fall in the anode chamber 2 at a suitable amount of speed. The tank has a chlorine gas discharge pipe (6) having a downward end portion connected to the gas oil portion of the tank and a liquid oil portion (9a) communicated by the gas oil portion and the communication pipe, and the downward end of the gas discharge tube is immersed shallowly in the upper surface of its liquid oil portion. The second gas-liquid separation tank 9 connected to the gas flow unit 10b and a lower portion of the gas-fuel section 10b communicating with the gas-fuel section 9b of the second gas-liquid separation tank via an inclined upward flash tube 13 are provided. Third separation tank 10 having liquid oil portion 10a in communication with liquid oil portion 9a of the separation tank. ), And the diaphragm salt electrolysis apparatus which is automatically adjustable so that the gas-liquid pressure in the said 1st gas-liquid separation tank may become substantially constant.