MXPA05000546A - Estructura para dedos catodicos de celdas cloro-alcali de diafragma. - Google Patents

Abstract

Esta descrita una estructura de dedos catodicos para celda electrolitica de diafragma de voltaje y eficiencia faradica mejorados, caracterizada porque una lamina provista de proyecciones esta insertada al interior de cada dedo. La malla de alambres entrelazados o lamina perforada que forma cada dedo esta sujetada por una conexion conductora, preferiblemente por soldadura, a la punta de cada proyeccion, proporcionando de esta manera una optima uniformidad de distribucion de la corriente electrica. Las proyecciones tienen forma preferiblemente equivalente a capsulas esfericas, dispuestas segun un diseno quincuncial. El volumen interno de cada dedo esta subdividido por la lamina provista de proyecciones en dos porciones en donde sea el libre movimiento ascendente de las burbujas de hidrogeno sea el libre movimiento longitudinal del hidrogeno separado tienen lugar hacia la camara perimetral de la celda. Al interior del volumen interno de cada dedo, que es ocupado solo parcialmente por las proyecciones, se realiza tambien la recirculacion natural de la solucion constituida por la sosa caustica producida y el cloruro de sodio agotado, soportada por las burbujas de hidrogeno.

Description

ESTRUCTURA PARA DEDOS CATÓDICOS DE CELDAS CLORO-ÁLCALI DE DIAFRAGMA CAMPO DE LA INVENCION La producción de cloro por electrólisis de soluciones de halogenuros alcalinos, en particular de soluciones de cloruro sódico, es actualmente el proceso electroquímico en gran medida más relevante desde el punto de vista industrial : este puede efectuarse por medio de tres diferentes tecnologías, es decir la electrólisis de membrana, de diafragma o de mercurio.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La primera tecnología, que es la más avanzada y la más recientemente establecida, está caracterizada por un menor consumo de ' energía que resulta de un voltaje de celda inferior y de una reducida utilización de vapor requerida por la concentración de la sosa cáustica. Las otras dos técnicas están negativamente afectadas en gra medida por el consumo energético sustancialmente superior debido al voltaje de celda más elevado y, en el caso de las celdas de diafragma, a la considerable cantidad de vapor necesaria para concentrar la sosa cáustica hasta el valor comercial de 50% en peso. Sin embargo, no obstante la evidente ventaja, la tecnología de membrana está todavía caracterizada por una penetración en el mercado inferior a lo esperado, por haberse utilizado hasta la fecha nada más para la construcción de algunas nuevas plantas y la sustitución de plantas de diafragma o de mercurio ya obsoletas y difíciles dé mantener. Esta situación es prácticamente debida al hecho de que las plantas existentes de diafragma o de cátodo de mercurio esencialmente no tienen gastos de capital, ya que fueron todas construidas en los años setenta y ochenta, estando luego interesadas a mejoramientos continuos, que han esencialmente resuelto los problemas de contaminación ambiental asociada a la liberación de fibras de asbesto y de mercurio, mejorando al mismo tiempo su consumo energético y por lo tanto reduciendo su distancia con respecto a la tecnología de membrana. En el caso específico de las plantas de diafragma, los diafragmas que consistían en fibras de asbesto aglutinadas con polímeros perfluorados fueron superados por los diafragmas constituidos por fibras poliméricas perfluoradas hidrofilizadas por medio de varios aditivos, por ejemplo fibras o partículas de óxido de circonio. Además, los ánodos expansibles convencionales hechos de titanio activado con óxidos de metales del grupo del platino fueron sustancialmente mejorados gracias a la así llamada versión de "gap cero", provista de aparatos capaces de ejercer una presión elástica y de llevar la superficie móvil de los ánodos en contacto directo y extendido con el diafragma, como descrito en la patente US 5,534,122; además dichos ánodos fueron equipados con expansores dobles, en otras palabras con conexiones que permiten el pasaje de la corriente eléctrica desde las superficies móviles de los ánodos hasta las barras distribuidoras de corriente, con una apreciable reducción de la caída óhmica, como ilustrado en la patente US 5,993,620. Al mismo tiempo, los ánodos pueden ser ventajosamente provistos de aparatos que permiten un incremento significativo de la recirculación interna de la salmuera con una consecuente ventaj a en términos de menor voltaje y de evolución reducida de oxígeno, dos factores que contribuyen a la reducción del consumo de energía por tonelada de cloro producido: esta última mejoría está descrita en la patente US 5,066,378. Finalmente, la sustitución de los revestimientos de hule utilizados para proteger las bases de cobre sobre las que están sujetados los ánodos con láminas de titanio, y el empleo de nuevos tipos de selladuras elásticas entre cuerpo catódico y base anódica de soporte y entre cada ánodo y su base de soporte como indicado en WO 01/34878 permitieron extender considerablemente la vida operativa de las celdas individuales que constituyen una planta de electrólisis: esto resultó en una reducción ulterior de los costos de mantenimiento y en una capacidad productiva superior con un diseño de celda invariado. Una descripción muy clara del funcionamiento de las celdas cloro-álcali de diafragma es dada en Ullmann's Encyclopedia of Chemical Technology, 5a Ed., Vol . A6, páginas 424 - 437, VCH, mientras que los detalles de la estructura interna de estas celdas están ilustrados exhaustivamente en las figuras de US 5,066,378. Como se puede notar, las diferentes propuestas hechas durante estos años para mejorar el funcionamiento de las celdas de diafragma están esencialmente dirigidas a encontrar modificaciones más o menos drásticas de los diafragmas y ánodos con la relativa manera de sujetarlos a la base de soporte, mientras que se ha dedicado una atención sustancialmente escasa a los cátodos, en lo que concierne el cuerpo catódico con las relativas conexiones eléctricas asi como la estructura de la superficie catódica activa sobre la cual tienen lugar la reacción de evolución de hidrógeno y la formación de la sosa cáustica. En particular este último elemento, o sea la superficie catódica activa, consiste en una superficie conductora provista de hoyos, tal como una malla de alambres entrelazados o una lámina perforada de material conductor, generalmente acero al carbono, formado en estructuras de tipo prismático con una sección rectangular bastante aplanada, sujetada por soldadura a una cámara perimetral, igualmente constituida por alambres entrelazados o por una lámina perforada, conectada a las paredes laterales del cuerpo catódico y provista de al menos una boquilla en el fondo para proporcionar una salida para la solución que contiene la sosa cáustica producida y el cloruro de sodio agotado, y de al menos una boquilla en la parte de arriba para la descarga del hidrógeno. Sobre estas estructuras, conocidas como "dedos" por los expertos en el ramo, es depositado el diafragma por medio de una succión al vacío a partir de una suspensión acuosa que contiene las fibras de polímero y las partículas que, como mencionado más arriba, constituyen el mismo diafragma. En la estructura de la celda de diafragma, los dedos revestidos con el diafragma están intercalados con los ánodos y su superficie puede estar en contacto con aquella de los diafragmas o distanciado de esta última de algunos milímetros . En ambos casos los dedos no sufrirán flexión alguna que causaría abrasiones sobre el diafragma con consecuente deterioro de este último. Además, durante la marcha la corriente debe ser trasmitida lo más uniformemente posible a la entera superficie de los dedos : una distribución no uniforme implicaría un aumento del voltaje de celda y una disminución en la eficiencia de la generación de sosa cáustica con simultáneo incremento en el contenido de oxígeno en el cloro. Por consecuencia, para mejores resultados, los dedos deben estar provistos de una adecuada rigidez y al mismo tiempo de alta conductividad eléctrica. Según la patente US 4,138,295 otorgada a Diamond Shamrock Technologies SA, Suiza, y a la más reciente solicitud de patente WO 00/06798 depositada por Eltech Systems Corp., EE.UU., los dedos están provistos de una lámina interna corrugada longitudinalmente hecha de acero al carbono o de cobre : la malla de alambres entrelazados o la lámina perforada es sujetada, preferiblemente por soldadura, a los vértices de las corrugaciones resolviendo bien los problemas de la distribución homogénea de corriente y de la rigidez. Sin embargo las corrugaciones, que se desarrollan, como se ha mencionado, en dirección longitudinal, no permiten a las burbujas de hidrógeno subir libremente en la dirección vertical, recolectarse sucesivamente a lo largo de la generatriz superior de los dedos y entrar desde allá en la cámara periférica equipada como se ha dicho con al menos una salida para los gases. La lámina corrugada longitudinalmente obliga el hidrógeno a recolectarse debajo de cada una de las corrugaciones y a fluir longitudinalmente a lo largo de estas últimas, hasta salir a través de aberturas apropiadas adentro de la cámara perimetral : ya que este flujo puede difícilmente ser ecualizado, la cantidad de hidrógeno presente debajo de cada corrugación es variable y ocluye en medida variable la zona correspondiente en frente del diafragma. Por lo tanto, se puede concluir que la lámina interna corrugada longitudinalmente causa un desequilibrio inevitable en la distribución de corriente eléctrica. Este desequilibrio, a su vez, lleva a una concentración no homogénea de la sosa cáustica con un impacto negativo en la eficiencia farádica y en el contenido de oxígeno en el cloro. También la patente US 4,049,495 otorgada a O. De Nora Impianti Elettrochimici S.p.A, Italia, describe el uso de láminas corrugadas internas, pero con corrugaciones dispuestas verticalmente : en este caso es evidente que el hidrógeno puede recolectarse libremente en la parte superior de los dedos, pero su flujo hacia la cámara perimetral es impedido por la porción superior de las corrugaciones. Además, por una dada distribución de corriente eléctrica, la rigidez impartida por las corrugaciones verticales puede ser insuficiente. Las patentes US 3,988,220 y US 3,910,827, ambas otorgadas a PPG Industries Inc., EE.UU., divulgan unos diseños para el elemento al interior de los dedos similar a aquellos apenas considerados, respectivamente con tiras horizontales de lámina perforada y con barras conductoras provistas de tiras verticales de lámina soldadas encima. Aún asegurando indudablemente una rigidez adecuada, esta última solución comporta el problema de la dificultad en la descarga del hidrógeno como discutido en el caso de US 4,049,495. El diseño de US 3,988,220, al contrario, representa una respuesta satisfactoria a los requerimientos de rigidez, distribución de corriente homogénea y descarga libre de hidrógeno, pero únicamente por medio de una estructura compleja, difícil de hacer y por lo tanto inaceptablemente costosa. Además la estructura de US 3,988,220 no permite el movimiento ascendente de las burbujas de hidrógeno para establecer una recirculación apropiada de la sosa cáustica producida al interior de los dedos : como consecuencia de esta falta de recirculación, pueden estar presentes unas bolsas de sosa cáustica de concentración más elevada, particularmente en el caso de anomalías en la distribución de corriente eléctrica y en la porosidad del diafragma, con un efecto negativo sobre la eficiencia farádica y el contenido de oxígeno en el cloro .

SUMARIO DE LA INVENCION Es por lo tanto un objetivo de la presente invención proporcionar una nueva estructura de dedo particularmente apropiada para celdas de electrólisis cloro-álcali de diafragma, caracterizada por una sustancial rigidez y uniformidad de distribución de corriente eléctrica, y capaz de superar los inconvenientes de las estructuras de la técnica anterior. Bajo un primer aspecto la presente invención consiste en una estructura de dedo para celdas cloro-álcali de diafragma provista de alta conductividad y capaz de asegurar una homogeneidad sustancial en la distribución de corriente eléctrica sobre la entera superficie de los dedos. Bajo un segundo aspecto la estructura de la presente invención es caracterizada por la necesaria rigidez para prevenir flexiones capaces de inducir abrasiones contra los ánodos de dichas celdas cloro-álcali de diafragma y eventualmente de perjudicar el diafragma depositado sobre dichos dedos. Bajo un tercer aspecto la estructura de la presente invención permite el libre movimiento ascendente de las burbujas de hidrógeno y el flujo libre de hidrógeno, separado a lo largo de la generatriz superior de los dedos, en dirección longitudinal hacia la cámara perimetral de las celdas. Bajo un ulterior aspecto la estructura de la presente invención facilita la recirculación natural interna de la sosa cáustica, inducida por el movimiento ascendente de las burbujas de hidrógeno, asegurando una concentración sustancialmente uniforme al interior de los dedos . Estas y otras ventajas consecuentes quedarán más claras por medio de la descripción detallada de la invención a continuación .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las figuras 1 y 2, respectivamente ilustran una porción de lámina (1) según la invención y dos secciones transversales, las proyecciones están respectivamente dispuestas según un diseño quincuncial, y son similares a cápsulas esféricas obtenidas por deformación plástica de la lámina plana original (1) . Las proyecciones (2) que sobresalen hacia el observador están indicadas con una raya continua, mientras que las proyecciones (3) que sobresalen hacia el lado opuesto están indicadas con una raya puntuada. La figura 2 muestra las dos secciones transversales de la figura 1 según las rayas X - X y Y - Y: en ambos casos, el espesor de la lámina en sección está identificado por medio de una cuadriculación . En la figura 3 se muestran cápsulas elípticas y en la figura 4, se muestran secciones prismáticas: en estas figuras las proyecciones que sobresalen hacia el observador (respectivamente (4) y (6) ) están otra vez indicadas por rayas continuas, mientras que aquellas que sobresalen hacia la dirección opuesta (respectivamente (5) y (7) ) están identificadas por rayas puntuadas. La figura 5 muestra otra lámina provista de proyecciones en forma de cápsula esférica según una forma de realización menos preferida de la invención. La figura 6 muestra una sección lateral parcialmente recortada de una porción del conjunto según la invención. La figura 7 muestra el conjunto dedo - malla - lámina prensada de acuerdo con la invención. La figura 8, muestra esquemáticamente una sección transversal del conjunto dedo - malla según la invención .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCION La presente invención consiste en una nueva estructura para dedos de celdas electrolíticas de diafragma, particularmente útil para celdas cloro-álcali de diafragma . En una forma de realización preferida, la nueva estructura de dedo comprende una porción hueca que define un volumen interno en comunicación fluida con una cámara perimetral, en donde la porción hueca aloja un elemento de refuerzo distribuidor de corriente que comprende una lámina o multiplicidad de láminas provistas de proyecciones. La invención será descrita refiriéndose a celdas cloro-álcali de diafragma por simplicidad, pero se entiende que la estructura de la presente invención puede aplicarse a toda celda de diafragma provista de dedos; la estructura de la invención permite obtener simultáneamente : a) una distribución uniforme de la corriente eléctrica sobre la entera superficie de los dedos y por lo tanto del diafragma depositado encima de ellos, b) una rigidez apropiada para prevenir flexiones que puedan causar frotación entre los dedos y los ánodos, que en dichas celdas están intercalados entre los dedos con posible avería del diafragma por abrasión, c) un libre movimiento ascendente de las burbujas de hidrógeno generadas sobre la superficie de la malla o lamina perforada de material conductor que constituye los dedos con flujo longitudinal de hidrógeno igualmente libre hacia la cámara perimetral de dichas celdas, d) una recirculación óptima al interior de los dedos de la sosa cáustica formada simultáneamente al hidrógeno sobre la superficie de dichas mallas o láminas perforadas con consecuente homogenización de la concentración hasta en el caso de una inhomogeneidad local de la porosidad del diafragma y de anomalías en la distribución de la corriente eléctrica . Este conjunto de ventajas es logrado gracias a una forma de realización particularmente preferida de la invención utilizando al menos una lámina de refuerzo distribuidora de corriente insertada longitudinalmente dentro de cada dedo, en donde dicha lámina está provista de proyecciones en ambas caras. Como mostrado en las figuras 1 y 2, en donde están respectivamente ilustradas una porción de lámina (1) según la invención y dos secciones transversales, las proyecciones están respectivamente dispuestas según un diseño quincuncial, y son similares a cápsulas esféricas obtenidas por deformación plástica de la lámina plana original (1) . Las proyecciones (2) que sobresalen hacia el observador están indicadas con una raya continua, mientras que las proyecciones (3) que sobresalen hacia el lado opuesto están indicadas con una raya puntuada. La figura 2 muestra las dos secciones transversales de la figura 1 según las rayas X - X y Y - Y: en ambos casos, el espesor de la lámina en sección está identificado por medio de una cuadriculación. Aunque la realización de las proyecciones por tratamiento plástico, por ejemplo por deformación de la lamina utilizando una herramienta adecuada en una prensa apropiada, sea el procedimiento de producción particularmente preferido, se pueden también emplear métodos de producción basados en la soldadura de las proyecciones obtenidas separadamente sobre la lámina plana, y se entiende que estructuras obtenidas de tal forma pertenecen al alcance de la presente invención. De todas maneras es claro para los expertos en el ramo que estos métodos requieren una labor que los vuelve intrínsicamente lentos y definitivamente más costosos que el método de tratamiento plástico. Aunque en las figuras 1 y 2 las proyecciones sean equivalentes a cápsulas esféricas, formas diferentes son también posibles, como por ejemplo cápsulas elípticas, como indicado en la figura 3, o secciones prismáticas como indicado en la figura 4 : en estas figuras las proyecciones que sobresalen hacia el observador (respectivamente (4) y (6) ) están otra vez indicadas por rayas continuas, mientras que aquellas que sobresalen hacia la dirección opuesta (respectivamente (5) y (7) ) están identificadas por rayas puntuadas . Otras formas pueden ser igualmente concebidas aunque se prefieran aquellas que permiten una producción por deformación plástica de las láminas planas originales, ya que este proceso puede ser fácilmente automatizado con una mano de obra fuertemente reducida. Un aspecto particularmente preferido de la presente invención es la disposición de las proyecciones de acuerdo con un diseño de quincunces o similar, en donde no estén presentes porciones verticales completamente planas de lámina: como aclarado por la figura 1, cada sección vertical de la lámina involucra al menos una porción de algunas proyecciones, que por lo tanto cooperan eficazmente para proporcionar una alta rigidez, definida como tendencia de la lámina a contrarrestar una curvatura transversal . Este aspecto es crítico para evitar flexiones durante el ensamblaje del cuerpo catódico provisto de dedos con la base conductora provista de ánodos que deben ser intercalados a los dedos, o también durante la marcha en donde pueden verificarse expansiones térmicas diferentes o turbulencias de la salmuera inducidas por el movimiento ascendente de las burbujas de cloro gaseoso. En consideración del hecho que los dedos revestidos de diafragma y los ánodos, una vez intercalados, están mutuamente en contacto directo o de todas maneras distanciados de algunos milímetros, cualquier inflexión de los dedos puede fácilmente provocar una abrasión contra los ánodos capaz de perjudicar al diafragma con consecuente detención de la marcha .

A fines de comparación con el arreglo quincuncial de la figura 1, la figura 5 muestra otra l mina provista de proyecciones en forma de cápsula esférica según una forma de realización menos preferida de la invención, con la misma distancia entre los centros y los mismos radios de curvatura en el extradós e intradós que en el caso interior, pero dispuestas según un diseño de malla cuadriculada; los varios elementos están identificados por los mismos números de referencia utilizados en la figura 1. En el caso apenas ilustrado, la rigidez obtenida expresada en términos de resistencia a la curvatura es sensiblemente inferior que en la lámina de la figura 1. La figura 6 muestra una sección lateral parcialmente recortada de una porción del conjunto según la invención que consiste en un dedo hecho de malla de alambre entrelazado (8) con una lámina posicionada al interior (1) provista de proyecciones (2) y (3) en forma de cápsulas esféricas dispuestas según el diseño quincuncial de la figura 1 y obtenidas por deformación plástica, por ejemplo por prensado. Es posible también proveer cada dedo según la invención con dos láminas superpuestas. El diafragma está identificado con (10) .

Refiriéndose a la figura 6, se puede notar inmediatamente que las superficies de los dedos que consisten de una malla de alambre entrelazado están sujetadas a la punta (9) de cada proyección, preferiblemente por soldadura: siendo el arreglo de las proyecciones repetitivo, el proceso de soldadura puede ser fácilmente automatizado con un considerable ahorro de tiempo, mano de obra y costos de producción. La sujeción de las superficies de cada dedo a la punta (9) de las proyecciones genera una pluralidad de caminos óhmicos equivalentes que son necesarios para que la corriente eléctrica transportada por la lámina (1) sea distribuida de una manera muy uniforme y predeterminada a la superficie de la malla de alambre entrelazado de cada dedo (8). Además, la sujeción (9) asegura un soporte y una rigidez óptimos al conjunto dedo (8) -lámina prensada (1) . Ya que la soldadura de las mallas de alambre entrelazado o de las láminas perforadas brinda al conjunto una mayor rigidez con respecto a la sola lámina, es también posible utilizar láminas prensadas provistas de proyecciones en donde estén presentes secciones verticales completamente planas, como ilustrado esquemáticamente en la figura 5, aunque este tipo de lámina, caracterizada por una menor rigidez como explicado más arriba, no representa una forma de realización preferida de la presente invención. En una forma de realización ulterior, la lámina provista de proyecciones en ambos lados puede ser reemplazada por un par de láminas en contacto recíproco, cada una de las cuales provista de proyecciones sobre la superficie opuesta a la superficie de contacto. Como indica esquemáticamente la figura 7 por medio de flechas en una porción del conjunto dedo - malla -lámina prensada de acuerdo con la invención, el empleo de la lámina provista de proyecciones comporta un libre movimiento ascendente de las burbujas de hidrógeno (11) generadas durante la marcha dentro de cada dedo . Por consecuencia, el hidrógeno que se recolecta a lo largo de la generatriz superior del dedo (12) puede fluir libremente hacia la cámara perimetral provista en las celdas cloro-álcali de diafragma, para ser descargado de esta última hacia el colector general a través de la boquilla posicionada en la parte superior de la cámara perimetral .

La lámina provista de proyecciones según la invención s bdivide el volumen interno de cada dedo en dos porciones y su espesor es prácticamente casi la mitad del espesor del dedo en donde la lámina está instalada. El volumen de cada porción es ocupado sólo parcialmente por las proyecciones de la lámina, y por lo tanto el movimiento ascendente de las burbujas de hidrógeno puede generar fácilmente una recirculación natural eficaz de la sosa cáustica al interior. Esta recirculación, indicada por las flechas en figura 8, que muestra esquemáticamente una sección transversal del conjunto dedo - malla según la invención, es particularmente útil porque permite mantener una concentración de sosa cáustica sustancialmente uniforme dentro de cada dedo durante la electrólisis, también en caso de porosidad inhomogénea de los diafragmas y de distribución local anómala de la corriente eléctrica: de hecho en este caso, a falta de una recirculación eficaz, se produciría un aumento local de la concentración de sosa cáustica con un impacto negativo sobre la eficiencia farádica del proceso y un consecuente aumento del contenido de oxígeno en el cloro. Como es notorio para los expertos del ramo, una cantidad de utilizadores de cloro, tales como por ejemplo las plantas que producen dicloroetano y otros derivados clorados, requieren un contenido de oxígeno en el cloro que no exceda específicos límites críticos, más arriba de los cuales se vuelve necesaria la purificación del cloro por licuefacción y subsiguiente reevaporación: por lo tanto todos estos aparatos, tales como la estructura de dedo de la presente invención, que instalados en las celdas aseguran un alto nivel cualitativo del cloro producido, proporcionan una obvia ventaj a . Aún no siendo estrictamente necesarias, se pueden realizar unas aberturas, no mostradas en las figuras, en correspondencia de las áreas planas residuales de las láminas provistas de proyecciones según la presente invención: estas aberturas están dirigidas a favorecer la mezcla de la sosa cáustica presente en las dos porciones de volumen formadas al interior de cada dedo por la lámina de la presente invención.

EJEMPLO Para permitir una evaluación comparativa de la validez de lo que se ha divulgado en la presente invención, se modificaron dos celdas de una línea de celdas de diafragma de una planta industrial de cloro-álcali alimentada con una corriente de 100 kA. Las celdas de la línea interesada estaban provistas de un cuerpo catódico que comprendía dedos constituidos por malla de alambre entrelazado de acero al carbono que alojaba una lámina espesa 6 mm, corrugada longitudinalmente como descrito en US 4,1.38,295 y WO 00/06798: dos de estas celdas, cuyo cuerpo catódico después de algunos años de funcionamiento mostraba una malla de dedo ya agotada, fueron sometidas a los necesarios procesos de sustitución en un taller de servicio con reconstrucción de los dedos por medio del mismo tipo de malla de alambre entrelazado utilizado anteriormente, pero con una modificación de la lámina interna que fue reemplazada en una de las dos celdas, a continuación definida como celda A, por un par de láminas provistas de proyecciones según la presente invención, y en la otra celda, a continuación definida como celda B, por las tiras de lámina perforada descrita en US 3,988,220. En particular, las láminas según la invención tenían un espesor de 6 ¦ milímetros y estaban provistas de proyecciones similares a cápsulas esféricas con una disposición según el diseño quincuncial de la figura 1, con una distancia entre los centros de dos proyecciones adyacentes equivalente a 57.7 milímetros y con cada proyección caracterizada por radios de extradós e intradós respectivamente equivalentes a 20 y 14 milímetros. Las dimensiones indicadas fueron elegidas según una forma de realización preferida de la invención; en general, las láminas con un espesor entre 5 y 7 milímetros son preferidas, mientras que se encontró que la distancia óptima entre las proyecciones varía entre 50 y 65 milímetros, con radios de extradós e intradós que varían respectivamente entre 17 y 22 y entre 12 y 16 milímetros. Las tiras de lámina perforada de los dedos de la celda B espesas 6 milímetros fueron insertadas dentro de cada dedo en número tal de obtener una sección de pasaje de la corriente eléctrica similar a aquella del par de láminas según la invención instaladas en cada dedo de la celda A. Las aberturas, hechas en cada banda en tres hileras, tenían un diámetro de 8 milímetros. No se hizo alguna modificación en las partes restantes de las celdas A y B, exceptuada la obvia instalación de un nuevo conjunto de guarniciones entre cuerpo catódico - base anódica, cuerpo catódico - tapa, boquillas -tuberías, y de un nuevo diafragma. Después de algunas semanas de marcha consideradas necesarias para la estabilización de los diferentes componentes y en particular de los diafragmas, se determinaron el voltaje de celda, la eficiencia farádica de la producción de sosa cáustica y el contenido de oxígeno en el cloro producido con los siguientes resultados: - celdas no modificadas de la planta: voltaje 3.6 voltios, eficiencia farádica 93%, contenido de oxígeno en el cloro 3% celda A según la presente invención: voltaje 3.5 voltios, eficiencia farádica 95%, contenido de oxígeno en el cloro 2.3% - celda B según US 3,988,220: voltaje 3.55 voltios, eficiencia farádica 94%, contenido de oxígeno en el cloro 2.7% La descripción anterior no será entendida como limitante la invención, que puede ser practicada según diferentes formas de realización sin alejarse de sus objetivos, y cuyo alcance está unívocamente definido por las reivindicaciones anexas .

En la descripción y en las reivindicaciones de la presente solicitud, la palabra "comprender" y sus variaciones tal como "comprende" y "comprendido" no tienen el objetivo de excluir la presencia de otros elementos o componentes accesorios .

Claims (21)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes :
2. REIVINDICACIONES 1. Una estructura de dedo catódico para celda electrolítica de diafragma, que comprende un cuerpo hueco que define un volumen interno en comunicación fluida con una cámara perimetral y delimitado por una superficie conductora provista de hoyos revestida de un diafragma poroso químicamente inerte, caracterizada porque dicha parte hueca aloja un elemento interno de refuerzo y de distribución de la corriente eléctrica constituido por al menos una lámina provista de proyecciones . 2. La estructura de dedo de la reivindicación 1, caracterizada porque la superficie conductora provista de hoyos es una malla de alambres entrelazados o una lámina perforada.
3. 3. La estructura de dedo de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2 caracterizada porque dicha al menos una lámina es una lámina simple provista de proyecciones sobre ambas superficies mayores.
4. 4. La estructura de dedo según cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3 , caracterizada porque dicha lámina provista de proyecciones está sujetada a dicha superficie conductora por medio de una conexión eléctricamente conductora.
5. 5. La estructura de dedo de la reivindicación 4, caracterizada porque dicha conexión conductora está localizada sobre la punta de al menos parte de dichas proyecciones .
6. 6. La estructura de dedo de cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizada porque dicha conexión conductora establece una pluralidad de caminos óhmicos generalmente equivalentes para la distribución uniforme de la corriente eléctrica.
7. 7. La estructura de dedo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichas proyecciones tienen forma equivalente a cápsulas esféricas o cápsulas elípticas o cápsulas de sección prismática .
8. 8. La estructura de dedo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichas proyecciones están dispuestas según un diseño de malla cuadriculada.
9. 9. La estructura de dedo de cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 7, caracterizada porque dichas proyecciones están dispuestas según un diseño quincuncial .
10. 10. La estructura de dedo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada sección vertical de dicha al menos una lámina comprende parte de al menos una de dichas proyecciones .
11. 11. La estructura de dedo de cualquiera de las reivindicaciones de 7 a 10, caracterizada porque la distancia entre los centros de dos cápsulas adyacentes está comprendida entre 50 y 65 milímetros y los radios de extradós e intradós de dichas cápsulas están comprendidos respectivamente entre 17 y 22 milímetros y entre 12 y 16 milímetros.
12. 12. La estructura de dedo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el espesor de dicha lámina está comprendido entre 5 y 7 milímetros .
13. 13. La estructura de dedo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho volumen interno definido por dicho cuerpo hueco está subdividido por dicha al menos una lámina en dos porciones en comunicación fluida con dicha cámara perimetral, y dichas porciones están ocupadas solo parcialmente por dichas proyecciones y están disponibles para la circulación natural interna de los electrolitos.
14. 14. La estructura de dedo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porgue dicha al menos una lámina provista de proyecciones está también provista de aberturas en las áreas planas residuales.
15. 15. La estructura de dedo de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichas proyecciones son obtenidas por deformación plástica de dicha al menos una lámina.
16. 16. El dedo de las reivindicaciones de 1 a 14, caracterizado porque dichas proyecciones son unas piezas independientes sujetadas a dicha al menos una lámina .
17. 17. El dedo según la reivindicación 16, caracterizado porque dichas proyecciones están sujetadas sobre dicha al menos una lámina por soldadura.
18. 18. Una celda de electrólisis caracterizada porque que comprende un compartimiento anódico y un compartimiento catódico separados por un diafragma poroso inerte, en donde dicho compartimiento catódico consiste en una cámara perimetral provista de al menos una boquilla en el fondo para descargar los electrolitos y de al menos una boquilla en la parte superior para la descarga de gas, y de una pluralidad de dedos catódicos según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores conectado eléctricamente a dicha cámara perimetral .
19. 19. Un proceso de electrólisis cloro-álcali, caracterizado porque comprende alimentar una solución de cloruro de sodio al compartimiento anódico de la celda de la reivindicación 18, aplicar corriente eléctrica y descargar una solución de sosa cáustica y cloruro de sodio agotado formados al interior de dicho volumen de dicha pluralidad de dedos catódicos a través de dicha boquilla para descargar los electrolitos y un flujo de hidrógeno a través de dicha boquilla para la descarga de gas .
20. 20. El proceso de la reivindicación 19, caracterizado porque dicho hidrógeno tiene un libre movimiento ascendente dentro del volumen interno de dicha pluralidad de dedos catódicos y un libre movimiento longitudinal hacia dicha cámara perimetral, y porque dicha solución de sosa cáustica y cloruro de sodio agotado tiene una libre recirculación en el volumen interno de dicha pluralidad de dedos catódicos.
21. 21. Un dedo catódico para celda electrolítica de diafragma sustancialmente como descrito anteriormente con referencia a las figuras anexas . RESUMEN Está descrita una estructura de dedos catódicos para celda electrolítica de diafragma de voltaje y eficiencia farádica mejorados, caracterizada porque una lámina provista de proyecciones está insertada al interior de cada dedo . La malla de alambres entrelazados o lámina perforada que forma cada dedo está sujetada por una conexión conductora, preferiblemente por soldadura, a la punta de cada proyección, proporcionando de esta manera una óptima uniformidad de distribución de la corriente eléctrica. Las proyecciones tienen forma preferiblemente equivalente a cápsulas esféricas, dispuestas según un diseño quincuncial . El volumen interno de cada dedo está subdividido por la lámina provista de proyecciones en dos porciones en donde sea el libre movimiento ascendente de las burbujas de hidrógeno sea el libre movimiento longitudinal del hidrógeno separado tienen lugar hacia la cámara perimetral de la celda. Al interior del volumen interno de cada dedo, que es ocupado sólo parcialmente por las proyecciones, se realiza también la recirculación natural de la solución constituida por la sosa cáustica producida el cloruro de sodio agotado, soportada por 1 burbujas de hidrógeno.