NO138256B - PROCEDURES FOR ELECTROLYZING A WATER SOLUTION CONTAINING SODIUM AND / OR POTASSIUM IONS AND ELECTROLYSIS CELLS FOR CARRYING OUT IT - Google Patents

PROCEDURES FOR ELECTROLYZING A WATER SOLUTION CONTAINING SODIUM AND / OR POTASSIUM IONS AND ELECTROLYSIS CELLS FOR CARRYING OUT IT Download PDF

Info

Publication number
NO138256B
NO138256B NO4045/73A NO404573A NO138256B NO 138256 B NO138256 B NO 138256B NO 4045/73 A NO4045/73 A NO 4045/73A NO 404573 A NO404573 A NO 404573A NO 138256 B NO138256 B NO 138256B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
cell
chlorine
membrane
anode
mercury
Prior art date
Application number
NO4045/73A
Other languages
Norwegian (no)
Other versions
NO138256C (en
Inventor
Robert Spitzer
Original Assignee
Du Pont
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Du Pont filed Critical Du Pont
Publication of NO138256B publication Critical patent/NO138256B/en
Publication of NO138256C publication Critical patent/NO138256C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01Products
    • C25B1/34Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
    • C25B1/46Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in diaphragm cells
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25BELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/70Assemblies comprising two or more cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

Flere industrielle prosesser er basert på elektrolyse av Several industrial processes are based on the electrolysis of

vandige saltopplosninger. En viktig prosess består i elektrolyse av en opplosning av natriumklorid for fremstilling av natrium- aqueous salt solutions. An important process consists in the electrolysis of a solution of sodium chloride for the production of sodium

hydroxyd og klor. Ved denne elektrolyse benyttes, på samme måte som ved andre elektrolyseprosesser for vandige saltopplosninger, hydroxide and chlorine. In this electrolysis, in the same way as in other electrolysis processes for aqueous salt solutions,

ifolge en metode en separering av anolytt- og katolyttavdelingene i cellen ved hjelp av en poros skillevegg. Uttrykket "diafragma" according to one method, a separation of the anolyte and catholyte compartments in the cell by means of a porous partition wall. The term "diaphragm"

vil herefter bli benyttet for å betegne en poros skillevegg som gjor det mulig for elektrolytt å passere gjennom skilleveggen uten vesentlige forandringer i elektrolyttens sammensetning. will hereafter be used to denote a porous partition wall which enables electrolyte to pass through the partition wall without significant changes in the composition of the electrolyte.

Ved denne metode fremstilles hydrogen og kaustisk soda ved This method produces hydrogen and caustic soda from wood

katoden i cellens katolyttavdeling, mens klor produseres ved anoden the cathode in the cell's catholyte compartment, while chlorine is produced at the anode

i anolyttavdelingen. Saltopplosningen strommer gjennom diafragmaet fra anolyttavdelingen til katolyttavdelingen. Katodene består som regel av jerntrådnett,mens anodene består av grafitt eller platinabelagt titan. Diafragmaet består som regel av asbest. in the anolyte department. The salt solution flows through the diaphragm from the anolyte compartment to the catholyte compartment. The cathodes usually consist of iron wire mesh, while the anodes consist of graphite or platinum-coated titanium. The diaphragm usually consists of asbestos.

I diafragmaceller er det nodvendig at strommen av opplosning er tilstrekkelig til å sikre at en tilbakediffundering av natriumhydroxyd til anolytten unngås eller nedsettes til et minimum. Dette er nodvendig for å unngå kloratdannelse i anolytten og nedsatt stromutbytte. Når den for unngåelse av kloratdannelse laveste strom av saltopplosning i diafragmaet benyttes, omdannes bare ca. halvparten av natriumkloridet. Den brukte anolytt må derefter inn-dampes for å konsentrere den kaustiske soda og for å krystallisere ut saltet. Saltet filtreres eller sentrifugeres tilslutt fra den kaustiske opplosning. Det er vanlig praksis å rense den til prosessen tilforte saltopplosning.for å nedsette dens innhold av forurensninger som tilstopper diafragmaene. Det er dessuten vanlig å fornye diafragmaene med regelmessige mellomrom. In diaphragm cells, it is necessary that the flow of solution is sufficient to ensure that back-diffusion of sodium hydroxide to the anolyte is avoided or reduced to a minimum. This is necessary to avoid chlorate formation in the anolyte and reduced stromal yield. When the lowest flow of salt solution in the diaphragm is used to avoid chlorate formation, only approx. half of the sodium chloride. The spent anolyte must then be evaporated to concentrate the caustic soda and to crystallize out the salt. The salt is finally filtered or centrifuged from the caustic solution. It is common practice to clean it during the process by adding saline solution to reduce its content of contaminants that clog the diaphragms. It is also common to renew the diaphragms at regular intervals.

Det er blitt forsbkt å konstruere diafragmaceller ved bruk av overfor gjennomtrengning selektive membraner istedenfor diafragmaene. Dette har ikke bidratt/ til en losning av hovedproblemet. Alle membraner som har en rimelig hoy elektrisk ledningsevne og kjemisk motstandsdyktighet, utsettes også for en betraktelig tilbakediffundering og elektromigrering av hydroxylioner med en hastighet som. oker med katolyttens konsentrasjon og temperatur. Attempts have been made to construct diaphragm cells using permeation-selective membranes instead of the diaphragms. This has not contributed/to a resolution of the main problem. All membranes that have a reasonably high electrical conductivity and chemical resistance are also subject to considerable back diffusion and electromigration of hydroxyl ions at a rate of increases with the catholyte's concentration and temperature.

En annen celletype for fremstilling av klor og kaustisk soda er kvikksolvcellen, hvori en saltopplosning elektrolyseres og det ved katoden dannes et natriumamalgam og ved anoden klor. Amalgamet omsettes med vann under dannelse av en saltfri opplosning av kaustisk soda sammen med hydrogen. Ved denne metode er det ikke nodvendig med et diafragma fordi oppløsningen av kaustisk soda dannes i en egen del av apparatet eller i en avdeling som er adskilt fra den avdeling som inneholder saltopplosning og klor. Another type of cell for the production of chlorine and caustic soda is the mercury solar cell, in which a salt solution is electrolysed and a sodium amalgam is formed at the cathode and chlorine at the anode. The amalgam is reacted with water to form a salt-free solution of caustic soda together with hydrogen. With this method, a diaphragm is not necessary because the solution of caustic soda is formed in a separate part of the apparatus or in a compartment that is separated from the compartment containing saline solution and chlorine.

I en utfbrelsesform av kvikksolvcellen tilfores renset natriumkloridopplosning til et svakt skråttstilt, vannrett trau på hvis bunn kvikksolvkatoden strommer med samme retning som saltopplosningen. Over kvikksolvet og inne i saltopplosningen er horisontale anoder av grafitt eller av titan belagt med platina eller et platinagruppemetall anordnet. Disse anoder er opphengt fra gasstette lokk over trauet. Elektrisk strom tilfores til anodene via stenger som er opphengt og forseglet i hull i disse In one embodiment of the mercury solar cell, purified sodium chloride solution is supplied to a slightly inclined, horizontal trough on the bottom of which the mercury cathode flows in the same direction as the salt solution. Above the mercury and inside the salt solution, horizontal anodes of graphite or of titanium coated with platinum or a platinum group metal are arranged. These anodes are suspended from gas-tight lids above the trough. Electric current is supplied to the anodes via rods which are suspended and sealed in holes in them

lokk. cover.

Saltopplosningen holdes på plass i trauet ved hjelp av kvikk-solvsifonger ved endene av trauet. Konsentrasjonen i cellen nedsettes typisk fra 315 til 275 g/l NaCl, og saltopplosningen fjernes fra trauet via et overlbp. Saltopplosningen tilfores vanligvis til trauet via en ventil og et rotameter. Efter at den har forlatt cellen, fjernes klor fra saltopplosningen ved hjelp av en kombina-sjon av tilsetning av HC1 og fjernelse under vakuum og i luft, og den således behandlede saltopplosning mettes på ny, renses og til-bakeføres til cellen med en pH på ca. 7,0. The salt solution is held in place in the trough by means of quick-sol siphons at the ends of the trough. The concentration in the cell is typically reduced from 315 to 275 g/l NaCl, and the salt solution is removed from the trough via an overflow. The salt solution is usually supplied to the trough via a valve and a rotameter. After it has left the cell, chlorine is removed from the salt solution by a combination of addition of HCl and removal under vacuum and in air, and the salt solution thus treated is resaturated, purified and returned to the cell at a pH of about. 7.0.

Elektrisk strom ledes inn i kvikksolvet via stromskinner som er koblet til ståltrauenes bunn. Anodestavene som rager opp over lokket og som vanligvis må kunne reguleres vertikalt, er koblet til hovedstromskinnen ved hjelp av "pigtails", klemmer, loddede staver eller lignende armatur. For å stoppe driften av hvert trau benyttes som regel kortslutningsbrytere som kobler anodestromskinnen til katodestromskinnen. Electric current is led into the quicksilver via current rails which are connected to the bottom of the steel troughs. The anode rods which project above the lid and which must normally be vertically adjustable, are connected to the main busbar by means of "pigtails", clamps, soldered rods or similar fittings. In order to stop the operation of each trough, short-circuit switches are usually used which connect the anode current rail to the cathode current rail.

I IN

Trauets lokk, sidevegger, endebokser, forseglinger og av og til det meste av dets bunn er dekket med et korrosjonsmotstands-dyktig materiale, som regel med hardgummi. Levealderen for det blir nodvendig med reparasjoner eller utskiftning, er sjelden over 5 år og ofte langt lavere. Denne montasje av bestanddeler betegnes vanligvis som primærcellen. The trough's lid, side walls, end boxes, seals and sometimes most of its bottom are covered with a corrosion-resistant material, usually hard rubber. The lifespan before repairs or replacement are necessary is rarely more than 5 years and often much lower. This assembly of constituents is usually referred to as the primary cell.

Kvikksolvet som strommer ut av primærcellen, inneholder natrium pluss forurensninger, som kalsium, magnesium og jern, som ikke er blitt fullstendig fjernet ved den forutgående rensning av saltopplosningen. For å fjerne natriumet og således fremstiille kaustisk soda vaskes kvikksolvet med destillert vann. Denne vasking utfores i kontakt med grafitt som bevirker at det dannes en kaustisk opplosning, hydrogengass og et forholdsvis natriumfritt kvikksolv som pumpes tilbake til primærcellens innlbpskasse. Apparatet for dette betegnes vanligvis som sekundærcellen eller spalteren ("denuder"). For den for tiden anvendte praksis utgjores dette av et horisontalt trau med grafittrister eller av et kort tårn med grafitt som fyllingsmateriale. Hvis apparatet utgjores av et trau, er dette anordnet langs siden av eller under primærcellen, og hvis det utgjores av et tårn, er dette vanligvis anordnet på primærcellens utlopsende med pumpen under tårnet og en lang rorledning under primærcellen for tilbakeføring av kvikksolvet. The mercury flowing out of the primary cell contains sodium plus impurities, such as calcium, magnesium and iron, which have not been completely removed by the previous purification of the salt solution. To remove the sodium and thus produce caustic soda, the quicksilver is washed with distilled water. This washing is carried out in contact with graphite, which causes the formation of a caustic solution, hydrogen gas and a relatively sodium-free mercury solution which is pumped back to the primary cell's intake box. The apparatus for this is usually referred to as the secondary cell or splitter ("denuder"). For the currently used practice, this is done by a horizontal trough with graphite grates or by a short tower with graphite as filling material. If the apparatus is made of a trough, this is arranged along the side of or below the primary cell, and if it is made of a tower, this is usually arranged on the primary cell's outlet with the pump under the tower and a long pipe line under the primary cell to return the mercury.

For å forstå hvorledes kvikksblvkatoden virker i en kvikksolv-celle for fremstilling av klor og kaustisk soda, kan det være formåls-tjenlig . å betrakte elektrolysen av en natriumkloridopplosning mellom en stålkatode og en grafittanode. Klor avgis ved anoden og hydrogen ved katoden, mens kaustisk soda samtidig dannes ved katoden i overensstemmelse med den folgende reaksjonsligning: To understand how the mercury vapor cathode works in a mercury solution cell for the production of chlorine and caustic soda, it may be useful. to consider the electrolysis of a sodium chloride solution between a steel cathode and a graphite anode. Chlorine is released at the anode and hydrogen at the cathode, while caustic soda is simultaneously formed at the cathode in accordance with the following reaction equation:

Dersom anolytten og katolytten ikke holdes adskilt, vil de folgende sekundære reaksjoner forekomme: If the anolyte and catholyte are not kept separate, the following secondary reactions will occur:

Det er klart at en slik celle ikke kan benyttes for fremstilling av kaustisk soda og klor. På den annen side vil i en kvikk-solvcelle hvori en kvikksblvkatode anvendes, hydrogen ikke avgis preferensielt på katoden i forhold til utladning av natrium hvis kvikksolvet er forholdsvis rent, og kvikksolvet vil overfores til natriumamalgam i overensstemmelse med den folgende reaksjonsligning: It is clear that such a cell cannot be used for the production of caustic soda and chlorine. On the other hand, in a quicksilver cell in which a quicksilver cathode is used, hydrogen will not be emitted preferentially at the cathode in relation to the discharge of sodium if the quicksilver is relatively pure, and the quicksilver will be transferred to sodium amalgam in accordance with the following reaction equation:

fordi hydrogenoverspenningen på en kvikksolvoverflate er hoyere enn den nbdvendige spenning for avsetning av natrium i en slik overflate. Over spenningen er den elektrodespenning som er hoyere enn den teoretisk nodvendige spenning for utladning av en gass på elektrodens overflate. because the hydrogen overvoltage on a mercury-sol surface is higher than the necessary voltage for the deposition of sodium on such a surface. Above the voltage is the electrode voltage that is higher than the theoretically necessary voltage for the discharge of a gas on the electrode's surface.

Hvis kvikksolvet inneholder mer enn noen få tiendedels prosent natrium, eller spor av magnesium, nikkel eller lignende metaller med lav hydrogenoverspenning, vil hydrogen og kaustisk soda i mer eller mindre grad dannes fremfor natriumamalgam. Når dette inntreffer, vil stromutbyttet synke, grafittforbruket oke og klorgassen i cellen, eller i den ukondenserbare gass efter at hovedmengden av kloret er blitt fortettet til væske, bli eksplosiv på grunn av blanding med hydrogen. If the mercury contains more than a few tenths of a percent of sodium, or traces of magnesium, nickel, or similar metals with a low hydrogen overvoltage, hydrogen and caustic soda will be formed to a greater or lesser extent than sodium amalgam. When this occurs, the current yield will decrease, the graphite consumption will increase and the chlorine gas in the cell, or in the non-condensable gas after the main amount of chlorine has been condensed to liquid, will become explosive due to mixing with hydrogen.

Den omvendte virkning er bnsket Ved fremstilling av kaustisk soda og hydrogen fra amalgam. Hvis rent natriumamalgam anbringes i et beger og vann eller en kaustisk opplosning helles over dette, vil liten eller ingen omsetning finne sted fordi hydrogen ikke lett avgis fra en kvikksolvoverflate. Hvis et grafittstykke neddyppes delvis i kvikksolvet, kan det iakttas at hydrogenbobler stiger opp fra grafitten meget nær kvikksolvoverflaten, vannet eller den kaustiske opplosning blir mer alkalisk, og amalgamet berøves dets natriuminnhold. Under arbeidsbetingelsene er den sekundære celle . således et kortsluttet batteri hvori amalgamet utgjor anoden og grafitten katoden. The reverse effect is desired when producing caustic soda and hydrogen from amalgam. If pure sodium amalgam is placed in a beaker and water or a caustic solution is poured over it, little or no reaction will take place because hydrogen is not easily given off from a mercury-sol surface. If a piece of graphite is partially immersed in the mercury, it can be observed that hydrogen bubbles rise from the graphite very close to the surface of the mercury, the water or caustic solution becomes more alkaline, and the amalgam is deprived of its sodium content. Under working conditions, it is the secondary cell. thus a short-circuited battery in which the amalgam forms the anode and the graphite the cathode.

Ved denne prosess fremstilles en ren, konsentrert kaustisk opplosning med en konsentrasjon på vanligvis ca. 50%, mens konsentrasjonen i diafragmacellen er ca. 11%. Sirkuleringen av kvikksolvet, utsettelsen av kvikksolvoverflaten for saltopplosning slik at det alltid utarmes i mer eller mindre grad, og andre problemer som denne teknologi er beheftet med, har alltid fremtvunget konstruksjon av et omfattende, kostbart og komplisert utstyr som krever store bygninger og uunngåelig forer til forurensninger med kvikksolv på grunn av skumfjernelse etc. Dessuten er kvikksolvceller meget ømfintlige overfor forurensninger i natriumkloridopplosningen da disse oker den utarming av amalgamet som finner sted under elektrolysen og forer til», et hoyt og ofte eksplosivt hydrogeninnhold i kloret. This process produces a pure, concentrated caustic solution with a concentration of usually approx. 50%, while the concentration in the diaphragm cell is approx. 11%. The circulation of the mercury, the exposure of the surface of the mercury to salt solution so that it is always depleted to a greater or lesser extent, and other problems with which this technology is beset, have always forced the construction of extensive, expensive and complicated equipment that requires large buildings and inevitably leads to contamination with mercury due to foam removal etc. Furthermore, mercury cells are very sensitive to contamination in the sodium chloride solution as these increase the depletion of the amalgam that takes place during the electrolysis and lead to", a high and often explosive hydrogen content in the chlorine.

Problemene som er forbundet med en sirkuler ing av kvikksolvet, kan unngås hvis utstyret er slik konstruert at kvikksolvet benyttes som membran, idet en overflate av denne utgjor katoden i saltopplosningen som elektrolyseres, og den annen overflate utgjor anoden som er i kontakt med den kaustiske sodaopplosning. På denne måte forekommer avsetning av natrium i amalgamet samtidig med at amalgamet utarmes på den motsatte overflate. The problems associated with circulating the mercury can be avoided if the equipment is designed in such a way that the mercury is used as a membrane, one surface of which forms the cathode in the salt solution that is electrolysed, and the other surface forms the anode that is in contact with the caustic soda solution . In this way, deposition of sodium in the amalgam occurs at the same time as the amalgam is depleted on the opposite surface.

Forsok på å oppnå dette har uunngåelig fort til en konstruksjon hvori kvikksolvet understøttes i sifonglignende oventil anordnede kanaler eller på porose eller vevede materialer, i det vesentlige på et diafragma. Når kvikksolvet understottes i sifonger, vil den lange vei som det metalliske natrium må tilbakelegge gjennom kvikksolvet, fore til en overkonsentrasjon av natrium ved katodeoverflaten adfulgt av en hydrogenavgivelse på katodeoverflaten og inn i kloret, og hvis kvikksolvet er understøttet av et diafragma, har slutt-resultatet alltid vært at den elektriske motstand oker på grunn av. Attempts to achieve this inevitably lead to a construction in which the mercury is supported in siphon-like overhead channels or on porous or woven materials, essentially on a diaphragm. When the mercury is supported in siphons, the long path that the metallic sodium has to travel through the mercury will lead to an overconcentration of sodium at the cathode surface followed by a release of hydrogen on the cathode surface and into the chlorine, and if the mercury is supported by a diaphragm, the final the result has always been that the electrical resistance increases due to

at gassbobler trenger inn i porene. Dessuten bevirker en avsetning av metalliske forurensninger, som jern, i porene at disse forurensninger fuktes av kvikksolv, og dette forer til at kvikksolv lekker gjennom diafragmaet og går tapt. that gas bubbles penetrate into the pores. In addition, a deposit of metallic contaminants, such as iron, in the pores causes these contaminants to be wetted by mercury, and this leads to mercury leaking through the diaphragm and being lost.

En annen utførelsesform av kvikksølvkatodecellen er beskrevet i US patentskrift nr. 2749301. Kvikksølvkatoden bæres på et porøst diafragma av vevet plast eller asbestduk. Saltoppløsningen strømmer under katoden på anodeoverflaten. En meget sterk og således uøko-nomisk strøm av saltoppløsning må pumpes gjennom rommet mellom anoden og diafragmaet for å unngå at diafragmaet dekkes med et teppe av gassbobler. Selv ved opprettholdelse av en sterk strøm vil imidlertid bobler av klor og dessuten hydrogen fra kvikksølvlaget over diafragmaet langsomt tas opp i diafragmaet og nedsette utbyttet ved prosessen. Another embodiment of the mercury cathode cell is described in US Patent No. 2749301. The mercury cathode is carried on a porous diaphragm of woven plastic or asbestos cloth. The salt solution flows under the cathode on the anode surface. A very strong and thus uneconomical stream of salt solution must be pumped through the space between the anode and the diaphragm to avoid the diaphragm being covered with a blanket of gas bubbles. However, even when a strong current is maintained, bubbles of chlorine and also hydrogen from the mercury layer above the diaphragm will slowly be taken up in the diaphragm and reduce the yield of the process.

Fra norsk tilgjengeliggjort patentsøknad nr. 4781/72 er en fremgangsmåte og et apparat kjent for elektrolyse av vandige opp-løsninger, hvor det mellom anoden og katoden anvendes et overfor gjennomtrengning selektivt diafragma som er i det vesentlige ugjen-nomtrengbart for væsker og gasser og som i det vesentlige består av en hydrolysert copolymer av tetrafluorethylen og en sulfonert per-fluorvinylether med formelen From Norwegian patent application no. 4781/72, a method and apparatus are known for the electrolysis of aqueous solutions, where a permeation-selective diaphragm is used between the anode and the cathode, which is essentially impermeable to liquids and gases and which essentially consists of a hydrolyzed copolymer of tetrafluoroethylene and a sulfonated perfluorovinyl ether of the formula

FS02CF2CF2OCF (CF3)CF2OCF=CF2, FS02CF2CF2OCF (CF3)CF2OCF=CF2,

idet copolymeren har en ekvivalentvekt av 900-1600. I den til-gjengeliggjorte patentsøknad er mer spesielt elektrolyse av en mettet oppløsning av natriumklorid beskrevet, hvor klor utlades ved anoden og fjernes som gass fra anodeavdelingen. the copolymer having an equivalent weight of 900-1600. In the patent application made available, the electrolysis of a saturated solution of sodium chloride is described more specifically, where chlorine is discharged at the anode and removed as gas from the anode compartment.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en ny fremgangsmåte og et nytt apparat for elektrolyse av alkalimetallopp-løsninger. Det tas ved oppfinnelsen også sikte på å overvinne visse ulemper som de for tiden anvendte elektrolyseceller og elektrolyseprosesser er beheftet med. The invention aims to provide a new method and a new apparatus for the electrolysis of alkali metal solutions. The invention also aims to overcome certain disadvantages with which the currently used electrolysis cells and electrolysis processes are affected.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte og en elektrolysecelle for elektrolyse av vandige oppløsninger som inneholder alkalimetallioner, som f.eks. ved elektrolyse av natriumkloridoppløsninger for fremstilling av klor, natriumhydroxyd og hydrogen. Alkalimetallionene vil foreligge i oppløsning sammen med anioner av mineralsyrene og/eller hydroxylioner og/eller anioner av organiske syrer. Eksempler på slike vandige oppløsninger er oppløsninger av kloridene, bromidene, sulfatene, sulfittene, fosfatene, acetatene og hydroxydene av natrium og kalium. The invention thus relates to a method and an electrolysis cell for the electrolysis of aqueous solutions containing alkali metal ions, such as e.g. by electrolysis of sodium chloride solutions to produce chlorine, sodium hydroxide and hydrogen. The alkali metal ions will be present in solution together with anions of the mineral acids and/or hydroxyl ions and/or anions of organic acids. Examples of such aqueous solutions are solutions of the chlorides, bromides, sulphates, sulphites, phosphates, acetates and hydroxides of sodium and potassium.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved elektrolyse av vandige oppløsninger, fortrinnsvis natriumkloridoppløsninger for fremstilling av klor og kaustisk soda, inneholdende oppløste natrium- og/eller kaliumioner sammen med oppløste anioner av mineralsyrer og/eller organiske syrer og/eller hydroxylioner, hvor en elektrisk strøm ledes gjennom op<p>løsningen som holdes mellom en anode og en membran, og fremgangsmåten er særpreget ved at elektrolysen utføres under anvendelse av en sammensatt membran som består av en polymermembran som er vendt mot anoden, og av et metallag som alkalimetall kan trenge gjennom og som befinner seg i intim kontakt med polymermembranen på den overflate av denne som er vendt bort fra anoden, ved overatmosfærisk trykk under slike betingelser hvor anodeproduktet fås i en i det vesentlige til væske fortettet tilstand eller i en tilstand hvor det er oppløst i oppløsningen. The invention thus relates to a method by electrolysis of aqueous solutions, preferably sodium chloride solutions for the production of chlorine and caustic soda, containing dissolved sodium and/or potassium ions together with dissolved anions of mineral acids and/or organic acids and/or hydroxyl ions, where an electric current is conducted through the solution held between an anode and a membrane, and the method is characterized by the fact that the electrolysis is carried out using a composite membrane consisting of a polymer membrane facing the anode, and of a metal layer through which alkali metal can penetrate and which is in intimate contact with the polymer membrane on the surface thereof facing away from the anode, at superatmospheric pressure under such conditions where the anode product is obtained in a substantially liquid condensed state or in a state where it is dissolved in the solution.

Oppfinnelsen angår også en elektrolysecelle med en anode og som er særpreget ved at katoden har form av en sammensatt membran som består av en polymermembran og av et katodisk metallag som alkalimetallioner kan trenge gjennom og som befinner seg i intim kontakt med membranen. The invention also relates to an electrolysis cell with an anode and which is characterized by the cathode having the form of a composite membrane consisting of a polymer membrane and a cathodic metal layer through which alkali metal ions can penetrate and which is in intimate contact with the membrane.

Uttrykket "membran" er heri benyttet for et materiale som lett kan gjennomtrenges av ioner og som anolytten forholdsvis vanskelig kan trenge gjennom. Ifølge oppfinnelsen unngås at det i elektrolytten nær den sammensatte membran forekommer en gass-fase, og dette avstedkommes ved at det benyttes overatmosfærisk trykk under slike betingelser hvor vanlig fremstilte gassformige produkter vil fortettes til væske eller oppløses i elektrolytten. Anoden kan holdes tildekket med et diafragma som kan gjennomtrenges av en elektrolytt, eller med en membran som kan gjennomtrenges av anioner og idet anodeproduktene fjernes gjennom anoden. Elektro-lyttavdelinger og sekundærcelleavdelinger kan holdes adskilt ved hjelp av sammensatte membraner og stablet over hverandre slik at det tilveiebringes en fordelt seriestrøm av elektrisk strøm fra celle til celle, mens fluida strømmer jevnt til og fra disse celleavdelinger i elektrisk ikke-ledende kanaler, rør eller rør-ledninger. The term "membrane" is used herein for a material which can be easily penetrated by ions and which the anolyte can penetrate with relative difficulty. According to the invention, it is avoided that a gas phase occurs in the electrolyte near the composite membrane, and this is achieved by using above-atmospheric pressure under such conditions where normally produced gaseous products will condense into liquid or dissolve in the electrolyte. The anode can be kept covered with a diaphragm that can be penetrated by an electrolyte, or with a membrane that can be penetrated by anions and the anode products are removed through the anode. Electrolyte compartments and secondary cell compartments can be kept separate by means of composite membranes and stacked one above the other so as to provide a distributed series flow of electrical current from cell to cell, while fluid flows uniformly to and from these cell compartments in electrically non-conductive channels, tubes or pipe lines.

Det er et særtrekk ved den sammensatte membran at når den anvendes for elektrolyse av en vandig alkalimetallsaltoppløsning, vil alkalimetallioner migrere fra den vandige oppløsning gjennom membranen og inn i metallaget og derefter ut gjennom metallaget. For å oppnå de største fordeler ved den foreliggende oppfinnelse er det klart at den elektriske motstand overfor elektromigrering av alkalimetallioner i membranen bør være lav og at metallagets transportkapasitet for alkalimetall bør være høy slik at det fås maksimal kapasitet pr. enhet av den sammensatte membran og et lavest mulig behov for elektrisk energi. Dessuten er den sammensatte membran slik konstruert at den muliggjør en direkte grense-flatekontakt mellom den polymere membran og metallaget slik at alkalimetallionene kan utlades direkte fra den polymere membran og inn i metallaget og ledes gjennom dette i form av alkalimetall-atomer, eller som alkalimetallioner sammen med frie elektroner. It is a distinctive feature of the composite membrane that when it is used for the electrolysis of an aqueous alkali metal salt solution, alkali metal ions will migrate from the aqueous solution through the membrane into the metal layer and then out through the metal layer. In order to achieve the greatest advantages of the present invention, it is clear that the electrical resistance to electromigration of alkali metal ions in the membrane should be low and that the transport capacity of the metal layer for alkali metal should be high so that a maximum capacity per unity of the composite membrane and the lowest possible need for electrical energy. Furthermore, the composite membrane is constructed in such a way that it enables a direct interface contact between the polymeric membrane and the metal layer so that the alkali metal ions can be discharged directly from the polymeric membrane into the metal layer and be conducted through this in the form of alkali metal atoms, or as alkali metal ions together with free electrons.

Et foretrukket metallag utgjøres av flytende kvikksølv A preferred metal layer consists of liquid mercury

som danner flytende amalgamer med alkalimetallene. Dette særtrekk er selvfølgelig velkjent innen teknikken hvor kvikksølvceller er utstrakt anvendt for elektrolytisk fremstilling av klor og kaustisk soda. I den nedenstående beskrivelse vil kvikksølv bli benyttet for beskrivelse av den sammensatte membrans metallag. which form liquid amalgams with the alkali metals. This special feature is of course well known in the field of technology where mercury cells are widely used for the electrolytic production of chlorine and caustic soda. In the following description, mercury will be used to describe the composite membrane's metal layer.

Grenseflaten mellom den polymere membran og kvikksølvlaget og som sammen utgjør den sammensatte membran for elektrolysecellen ifølge oppfinnelsen, kan økes utover det areal som fås med en plan grenseflate, ved å korrugere membranen eller i denne å danne buler som stikker inn i kvikksølvlaget. Det er også fordelaktig å øke denne grenseflate ved å avsette kvikksølv i den polymere membran, f.eks. ved hjelp av en forutgående elektrolyse av en kvikksølv-saltoppløsning eller på annen måte å avsette kvikksølv i membranen. Det har også vist seg at motstandsevnen kan nedsettes ved på-føring av et svellingsmiddel, som regel et polart oppløsnings-middel som ethanol eller glycol, på den <p>olymere membran alene eller sammen med kvikksølvimpregneringsmidlet. The interface between the polymeric membrane and the mercury layer, which together constitute the composite membrane for the electrolysis cell according to the invention, can be increased beyond the area obtained with a flat interface, by corrugating the membrane or by forming bulges in it that protrude into the mercury layer. It is also advantageous to increase this interface by depositing mercury in the polymeric membrane, e.g. by means of a prior electrolysis of a mercury-salt solution or otherwise depositing mercury in the membrane. It has also been shown that the resistance can be reduced by applying a swelling agent, usually a polar solvent such as ethanol or glycol, to the polymeric membrane alone or together with the mercury impregnating agent.

Den polymere del av den sammensatte membran bør ha lav elektrisk motstandsevne og høy kjemisk motstandsevne overfor klor og saltoppløsning under de anvendte arbeidsbetingelser. The polymeric part of the composite membrane should have low electrical resistance and high chemical resistance to chlorine and salt solution under the working conditions used.

Den polymere del av den sammensatte membran kan utgjøres The polymeric part of the composite membrane can be constituted

av en fast perfluorcarbonpolymer med vedhengende sulfonsyre- of a solid perfluorocarbon polymer with attached sulfonic acid

eller sulfonatgrupper eller sulfonsyre- og sulfonatgrupper. (Uttrykket "sulfongrupper" er benyttet for generelt å betegne sulfonsyre- og/eller sulfonatgrupper). Denne perfluorcarbonpolymer har de vedhengende grupper festet direkte til polymerens hovedkjede eller til perfluorcarbonsidekjeder som er bundet til polymerens hovedkjede. En eller begge av polymerens hovedkjeder og en hvilken som helst sidekjede kan inneholde oxygenatombindinger (dvs. etherbindinger). Perfluorcarbonpolymeren hvorfra den polymere del av den sammensatte membran er laget, omfatter perfluorcarbonpolymerer med de vedhengende grupper og dessuten perfluorcarbonpolymerer med en blanding av klor- og fluorsubstituenter, idet det samlede antall kloratomer ikke utgjør over ca. 25% av det samlede antall klor- og fluoratomer, med de vedhengende grupper. Den polymere del kan eventuelt være forsterket, f.eks. ved bruk av or sulfonate groups or sulfonic acid and sulfonate groups. (The term "sulfone groups" is used to generally denote sulfonic acid and/or sulfonate groups). This perfluorocarbon polymer has the pendant groups attached directly to the main chain of the polymer or to perfluorocarbon side chains which are attached to the main chain of the polymer. One or both of the polymer's main chains and any side chain may contain oxygen atom bonds (ie, ether bonds). The perfluorocarbon polymer from which the polymeric part of the composite membrane is made includes perfluorocarbon polymers with the attached groups and also perfluorocarbon polymers with a mixture of chlorine and fluorine substituents, the total number of chlorine atoms not exceeding approx. 25% of the total number of chlorine and fluorine atoms, with the attached groups. The polymeric part can optionally be reinforced, e.g. by using

et trådnett av et egnet metall eller en polytetrafluorethylenduk eller et annet forsterkende materiale, som beskrevet i US patent nr. 3770567. De for membrandelen av den sammensatte membran anvendte perfluorcarbonpolymerer kan fremstilles som beskrevet i US patentskrifter nr. 3041317, nr. 3282875 og nr. 3624053. a wire mesh of a suitable metal or a polytetrafluoroethylene cloth or another reinforcing material, as described in US patent no. 3770567. The perfluorocarbon polymers used for the membrane part of the composite membrane can be produced as described in US patent documents no. 3041317, no. 3282875 and no. 3624053.

De foretrukne perfluorcarbonpolymerer fremstilles ved copoly-merisering av en vinylether med formelen FS02CF2CF2OCF ( CF^)CF2OCF=CF2 og tetrafluorethylen, fulgt av en omdannelse av SO-jF-gruppen til The preferred perfluorocarbon polymers are prepared by copolymerization of a vinyl ether of the formula FS02CF2CF2OCF (CF2)CF2OCF=CF2 and tetrafluoroethylene, followed by a conversion of the SO-jF group to

-SO^H eller sulfonat (f.eks. alkalimetallsulfonater) eller begge. -SO^H or sulfonate (eg, alkali metal sulfonates) or both.

De foretrukne copolymerers ekvivalentvekt er 950-1350, idet ekvi-valentvekten er definert som den gjennomsnittlige molekylvekt pr. sulfonylgruppe. Membrandelens foretrukne tykkelse er 0,025-0,254 mm. The equivalent weight of the preferred copolymers is 950-1350, the equivalent weight being defined as the average molecular weight per sulfonyl group. The preferred thickness of the membrane part is 0.025-0.254 mm.

Cellene ifølge oppfinnelsen omfatter således en anode og en sammensatt membran med en polymer del som kan utgjøres av perfluorcarbonpolymerer med vedhengende sulfonsyre- og/eller sulfonatgrupper, og et katodisk lag av et metall som kan gjennomtrenges av alkalimetallioner og som befinner seg i intim kontakt med den polymere del. The cells according to the invention thus comprise an anode and a composite membrane with a polymer part which can be made of perfluorocarbon polymers with attached sulphonic acid and/or sulphonate groups, and a cathodic layer of a metal which can be penetrated by alkali metal ions and which is in intimate contact with the polymeric part.

Selv om metallaget i den sammensatte membran er blitt beskrevet som bestående av kvikksolv, kan isteden andre metaller benyttes. Typen av det valgte metall er avhengig av kationet i elektrolytten, hvor lett metallaget kan gjennomtrenges av kationet, og samvirkningen mellom metallaget og kationet. Således er f.eks. tynne filmer av solv og/eller bly eller kombinasjoner av disse metaller sammen med kvikksolv egnede for dette formål. Da elektrolysecellen ifolge oppfinnelsen kan anvendes under hoyt trykk og ved forhbyet temperatur, kan under normale betingelser faste metaller og legeringer anvendes i smeltet tilstand. Et meget tynt lag av et fast metall med natrium-diffusjonsegenskaper gjor det mulig å benytte en fast metallbestanddel i den sammensatte membran. Denne teknikk vil også kunne benyttes i forbindelse med et fatende metall. Disse og andre ut-for else sf ormer ville lette en oppstilling hvor den sammensatte membran benyttes i en annen stilling enn horisontalt. Although the metal layer in the composite membrane has been described as consisting of mercury, other metals can be used instead. The type of metal chosen depends on the cation in the electrolyte, how easily the metal layer can be penetrated by the cation, and the interaction between the metal layer and the cation. Thus, e.g. thin films of silver and/or lead or combinations of these metals together with mercury suitable for this purpose. As the electrolysis cell according to the invention can be used under high pressure and at elevated temperature, under normal conditions solid metals and alloys can be used in a molten state. A very thin layer of a solid metal with sodium diffusion properties makes it possible to use a solid metal component in the composite membrane. This technique will also be able to be used in connection with a caking metal. These and other designs would facilitate an arrangement where the composite membrane is used in a position other than horizontal.

Anodene i elektrolysecellen kan være laget av et hvilket som helst materiale som er egnet for den beregnede elektrolyseprosess, som platinagruppemetallene og oxydene derav alene eller i form av et belegg på titan eller tantal. Anoden kan ha en hvilken som helst utformning, som plater, ekspandert eller gjennomhullet metall, små seksjoner med slike former eller en annen utformning som ikke vil fore til oppdemning eller inneslutning av anodeproduktet. The anodes in the electrolysis cell can be made of any material suitable for the intended electrolysis process, such as the platinum group metals and their oxides alone or in the form of a coating of titanium or tantalum. The anode can be of any shape, such as plates, expanded or perforated metal, small sections of such shapes, or any other shape that will not lead to damming or entrapment of the anode product.

De i sekundær cellen anvendte kortsluttede elektroder består The short-circuited electrodes used in the secondary cell consist of

av grafitt eller et lignende materiale med en forholdsvis lav hydrogenoverspenning. Disse elektroder er fordelt i et monster over kvikksblvets overflate i sekundærcelleavdelingene og er delvis neddykket i kvikksolvet. Bobler av hydrogengass avgis på grafitt-overflaten, mens hydroxylioner dannes efter hvert som natriumioner går over i den vandige opplosning fra kvikksblvlaget. of graphite or a similar material with a relatively low hydrogen overvoltage. These electrodes are distributed in a pattern over the surface of the mercury in the secondary cell compartments and are partially submerged in the mercury. Bubbles of hydrogen gas are emitted on the graphite surface, while hydroxyl ions are formed as sodium ions pass into the aqueous solution from the mercury layer.

De kortsluttede grafittelektroder kan også tjene som ledere The short-circuited graphite electrodes can also serve as conductors

av katodestrbm til kvikksolvet, men det foretrekkes å anvende metalliske ledere fra anoden i den nærmest overliggende celle. Det har vist seg at grafittduk som er tvunnet mellom og rundt disse metalliske ledere, på effektiv måte bevirker at amalgamet hurtig og gjennomgripende vil utarmes, samtidig som den muliggjbr en tett of cathode strbm to the mercury, but it is preferred to use metallic conductors from the anode in the closest overlying cell. It has been shown that graphite cloth, which is twisted between and around these metallic conductors, effectively causes the amalgam to rapidly and thoroughly deplete, while at the same time enabling a tight

anordning av metalleaere-.. arrangement of metal eaere-..

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i forbindelse med tegningene. Av disse viser The invention will be described in more detail in connection with the drawings. Of these shows

Fig. 1 et delsnitt gjennom et enkelt element av en celle med Fig. 1 a section through a single element of a cell with

en sammensatt membran, en platelignende anode og en grafittduk i sekundær cellen og beregnet for fremstilling av klor under trykk i form av en opplost gass. Fig. 2 viser et delsnitt gjennom et enkelt element av en celle, med en sammensatt membran, en anode (vist alternativt som en gjennomhullet anode og en knappeanode) og en grafittduk i sekundær cellen og beregnet for fremstilling av flytende klor under trykk. a composite membrane, a plate-like anode and a graphite cloth in the secondary cell and intended for the production of chlorine under pressure in the form of a dissolved gas. Fig. 2 shows a partial section through a single element of a cell, with a composite membrane, an anode (shown alternatively as a through-hole anode and a button anode) and a graphite cloth in the secondary cell and intended for the production of liquid chlorine under pressure.

Fig. 3 viser et delsnitt gjennom et enkelt element av en Fig. 3 shows a partial section through a single element of a

celle med en sammensatt membran og en med avlbp forsynt anodeavdel-ing med en trådnettanode, og en grafittduk i sekundær cellen og beregnet for elektrolyse av natriumsulfat. cell with a composite membrane and an anode compartment supplied with avlbp with a wire mesh anode, and a graphite cloth in the secondary cell and intended for the electrolysis of sodium sulphate.

Fig. h viser et snitt gjennom en stabel av celleelementer i Fig. h shows a section through a stack of cell elements i

en under trykk stående omhylling og beregnet for fremstilling av klor under trykk. a pressurized enclosure and intended for the production of chlorine under pressure.

Fig. 5 viser et flytskjema for saltopplosning- og klorsystemet i en stabel av celler med sammensatte membraner og beregnet for fremstilling av flytende klor under trykk. Fig. 6 viser et flytskjema for saltopplosning- og klorsystemet og en stabel av celler med sammensatte membraner og beregnet for fremstilling av klor opplost i saltopplosning under trykk. Fig. 7 viser et flytskjema for systemene av vann, kaustisk opplosning og hydrogen for en stabel av celler hvori den kaustiske opplosning avkjoles ved hjelp av resirkulering. Fig. 1, 2, 3 og h gjelder for en stabel av celler hvori de enkelte deler inntar et i det vesentlige ringformig rom, idet elektrolytten og vann tilfores fra utsiden av det ringformige rom, mens den sylinderformige kjerne ved midten av det ringformige rom benyttes for å isolere ledninger for brukt elektrolytt. Andre geometriske utformninger, som rektangulære deler, kan også benyttes. For hver av Fig. 1, 2 og 3 er henvisning i den folgende beskrivelse gitt til cellens ovre del som er identisk med den ovre del av den nærmeste underliggende celle, som vist på tegningene. Ifolge Fig 1 betegner 1 den ytre anodering, 2 den ytre omhylling for sekundær cellen, 3 vanntilforselsledningen, h anolytten, 5 den ytre stromningskanal for anolytten, 6 en reguleringsanordning for anolytten, 7 tilforselsledningen for anolytten, 8 anoden, 9 rommet for hydrogen, 10 rommet for kaustisk opplosning, 11 grafittdukbåndet, 12 en leder for elektrisk strom, 13 den indre anodering, lh den indre omhylling for sekundær cellen, 15 utlbpsledningen for den kaustiske opplosning og hydrogenet, 16 den indre sirkulerings-kanal for anolytten, 17 den indre membranring, 18 overlopsledningen for anolytten og 19 den ytre membranring. Lagene A og B danner sammen den sammensatte membran, idet A er det polymere membranlag og B metallaget, dvs. kvikksolvlaget. Fig. 5 shows a flow diagram for the salt dissolution and chlorine system in a stack of cells with composite membranes and intended for the production of liquid chlorine under pressure. Fig. 6 shows a flow chart for the salt solution and chlorine system and a stack of cells with composite membranes and designed for the production of chlorine dissolved in salt solution under pressure. Fig. 7 shows a flow chart for the systems of water, caustic solution and hydrogen for a stack of cells in which the caustic solution is cooled by means of recirculation. Fig. 1, 2, 3 and h apply to a stack of cells in which the individual parts occupy an essentially annular space, the electrolyte and water being supplied from the outside of the annular space, while the cylindrical core at the center of the annular space is used to insulate lines for used electrolyte. Other geometric designs, such as rectangular parts, can also be used. For each of Figs 1, 2 and 3, reference in the following description is given to the upper part of the cell which is identical to the upper part of the nearest underlying cell, as shown in the drawings. According to Fig 1, 1 denotes the outer anodizing, 2 the outer casing for the secondary cell, 3 the water supply line, h the anolyte, 5 the outer flow channel for the anolyte, 6 a regulation device for the anolyte, 7 the supply line for the anolyte, 8 the anode, 9 the room for hydrogen, 10 the chamber for caustic solution, 11 the graphite cloth band, 12 a conductor for electric current, 13 the inner anodization, lh the inner casing for the secondary cell, 15 the outlet line for the caustic solution and the hydrogen, 16 the inner circulation channel for the anolyte, 17 the inner membrane ring , 18 the overflow line for the anolyte and 19 the outer membrane ring. The layers A and B together form the composite membrane, with A being the polymeric membrane layer and B the metal layer, i.e. the mercury layer.

Elektrolyseapparatdelen er avgrenset av anoden 8, den ytre anodering 1, den indre anodering 13, den ytre omhylling 2 for sekundær cellen, den indre omhylling l^f for sekundærcellen og bunnen av den neste anode 8'. I elektrolysecelledelene er den sammensatte membran AB, grafittbåndet 11 og lederne .12 for elektrisk strom anordnet. The electrolyzer part is bounded by the anode 8, the outer anodizing 1, the inner anodizing 13, the outer casing 2 for the secondary cell, the inner casing 1^f for the secondary cell and the bottom of the next anode 8'. In the electrolysis cell parts, the composite membrane AB, the graphite band 11 and the conductors .12 for electric current are arranged.

Anoden 8 har form av en plate og kan være laget av stål eller nikkel og ha et tynt titanlag bundet med god elektrisk kontakt til platens overflate. Den ovre overflate av dette titanlag er på sin side belagt med et metall fra platinagruppen eller med et oxyd av et slikt metall, som f.eks. rutheniumoxyd. På anodens underside er de elektriske ledere 12 festet. Disse må igjen være slik festet at det fås en intim elektrisk kontakt. Lederne 12 kan f.eks. utgjores av nikkeltråder som er blitt festet til anodeplaten ved hjelp av elektronstrålesveising. Disse ledere utgjores ikke nød-vendigvis av rette tråder, men kan være utformet som hårnålssloyfer eller ha en annen egnet utformning som vil muliggjore at elektrisk strom vil ledes mellom kvikksolvet og den nærmeste overliggende anode og gi god elektrisk kontakt mellom disse uten tilbøyelighet til teppedannelse i rommet mellom kvikksolvoverflaten eller grenseflaten mellom kvikksolvet B og membranen A. En fagmann vil selv-følgelig kunne beregne disse delers elektriske ledningsevne. En meget god fordeling av den elektriske strom i kvikksolvet er nodvendig. Uavhengig av om dette oppnås ved hjelp av et stort antall tynne ledere eller ved hjelp av et færre antall tykkere ledere forsynt med tynnere fordelin gsledere i kvikksolvet, som en maskeduk, er dette ikke av viktighet så lenge de ovennevnte grunnleggende krav tilfredsstilles. The anode 8 has the shape of a plate and can be made of steel or nickel and have a thin titanium layer bonded with good electrical contact to the surface of the plate. The upper surface of this titanium layer is in turn coated with a metal from the platinum group or with an oxide of such a metal, such as e.g. ruthenium oxide. On the underside of the anode, the electrical conductors 12 are attached. These must again be attached in such a way that an intimate electrical contact is obtained. The managers 12 can e.g. is made of nickel wires that have been attached to the anode plate by means of electron beam welding. These conductors are not necessarily made of straight wires, but can be designed as hairpin loops or have another suitable design that will enable electric current to be conducted between the mercury and the nearest overlying anode and provide good electrical contact between them without a tendency to carpet formation in the space between the mercury surface or the interface between the mercury B and the membrane A. An expert will naturally be able to calculate the electrical conductivity of these parts. A very good distribution of the electric current in the mercury solution is necessary. Regardless of whether this is achieved by means of a large number of thin conductors or by means of a smaller number of thicker conductors provided with thinner distribution conductors in the mercury solution, such as a mesh cloth, this is of no importance as long as the above-mentioned basic requirements are satisfied.

De deler som befinner seg i kontakt med anolytten og kloret, anoderingene 1 og 13 og de nedre deler av ringomhyllingene 2 og lk for sekundærcellen, membranringene 17 og 19 og de nodvendige pakninger, som for enkelhets skyld ikke er vist, må være laget av fit. slikt materiale og slik konstruert' at de vil motstå de korroderende omgivelser. Dessuten må konstruksjonen og boltingen være slik at det ikke vil forekomme kortslutninger selv hvis det beskyttende materiale skulle svikte. Det foretrekkes derfor at alle disse deler er laget av ikke-ledende materialer istedenfor av belagte metaller. Fluorcarbonene, polyolefinene med hoy tetthet, enkelte polyestere og, The parts in contact with the anolyte and the chlorine, the anode rings 1 and 13 and the lower parts of the ring covers 2 and 1k for the secondary cell, the membrane rings 17 and 19 and the necessary gaskets, which for simplicity are not shown, must be made of fit . such material and so constructed that they will withstand the corrosive environment. Furthermore, the construction and bolting must be such that short circuits will not occur even if the protective material were to fail. It is therefore preferred that all these parts are made of non-conductive materials instead of coated metals. The fluorocarbons, high density polyolefins, some polyesters and,

for materialer som bare vender mot sekundærcellen, epoxyforbindelsene er egnede materialer. De elektriske stromledere 12, omhyllingens 2 innvendige leppe og omhyllingens lh ytre leppe bor være metalliske og kunne fuktes med amalgam, og utgjbres fortrinnsvis av Jern eller nikkel. Dette er. onskelig for å hindre at opplosning vil sive rundt kvikksolvet på grunn av de ringformige omhyllinger for sekundær- for materials that only face the secondary cell, the epoxy compounds are suitable materials. The electric current conductors 12, the inner lip of the casing 2 and the outer lip of the casing lh must be metallic and can be moistened with amalgam, and are preferably made of iron or nickel. This is. desirable to prevent solution seeping around the mercury due to the annular enclosures for secondary

cellen og dårlig elektrisk kontakt for lederne 12. the cell and poor electrical contact for the conductors 12.

Grafittdukbåndet 11 tjener som et meget effektivt spaltnings-organ, men det ville også ha vært egnet med grafittror anordnet The graphite cloth band 11 serves as a very effective splitting means, but it would also have been suitable with graphite tubes arranged

rundt lederne 12 eller andre utformede deler av grafitten anbragt blant disse elektriske ledere. Det foretrekkes imidlertid å anvende grafittduken . viklet rundt lederne 12 på en slik måte at det vil l dannes stromningskanaler for derved å lette stromningen og blandingen av vannet og den kaustiske opplosning og derved unngå lagdannelse og dårlig utarmning. Tilforselsledningen 3 for vann og kaustisk opplosning og hydrogentilforselsledningen 15 er ganske enkelt vanlige rørledninger eller ror som er laget av vanlige isolerende materialer eller som er forsynt med egnet isolerende skjoter. around the conductors 12 or other shaped parts of the graphite placed between these electrical conductors. However, it is preferred to use the graphite cloth. wrapped around the conductors 12 in such a way that flow channels will be formed to thereby facilitate the flow and mixing of the water and the caustic solution and thereby avoid stratification and poor depletion. The supply line 3 for water and caustic solution and the hydrogen supply line 15 are simply ordinary pipelines or pipes which are made of ordinary insulating materials or which are provided with suitable insulating joints.

Tilforselsledningen 7 for saltopplosning er forsynt med en reguleringsanordning 6 for å sikre at den riktige mengde elektrolytt når fram til hver elektrolysecelledel. Denne reguleringsanordning 6 for anolytten kan ganske enkelt utgjores av en åpning med egnet stbrrelse eller av en reguleringeventil sammen med en avfblings-anordning. Hvis en stabel av disse deler tilfores materialer fra en felles fordelingsledning, foretrekkes det å regulere strommen og, The supply line 7 for salt solution is provided with a regulation device 6 to ensure that the correct amount of electrolyte reaches each electrolysis cell part. This regulating device 6 for the anolyte can simply be made of an opening with a suitable valve or of a regulating valve together with a discharge device. If a stack of these parts is supplied with materials from a common distribution line, it is preferable to regulate the current and,

om onskes, å måle denne ved hjelp av et' stromningsregulerende system beregnet for tilfbrsel av en konstant forholdsvis mengde av den samlede strom til en rekke vertikalt anordnede beholdere. if desired, to measure this by means of a flow regulating system calculated for the supply of a constant proportional amount of the total flow to a number of vertically arranged containers.

Strommen av de adskilte elektrolyseopplbsninger bor være jevn The current of the separated electrolysis solutions must be uniform

til tross for de forskjellige hydrostatiske trykk som forekommer opp-over gjennom stabelen av celler. Dette kan oppnås ved hjelp av forskjellige fordelingsanordninger som adskilte tilforselskar som i overensstemmelse med et tidsskjema tilfores materialer og anvendes sammen med stromningsregulerende åpninger. despite the different hydrostatic pressures that occur up-up through the stack of cells. This can be achieved with the help of different distribution devices such as separate supply vessels which are supplied with materials in accordance with a timetable and used together with flow regulating openings.

En foretrukken metode for å opprettholde en regulert og i det vesentlige lik volumstrom av saltopplosning inn i hver av saltopp-ldsningsstrommene er, til tross for de forskjellige hydrauliske trykk, å levere hver strom vertikalt oppad gjennom et ror med avsmalnende boring. En rotor eller en flottor befinner seg suspendert i den i bevegelse holdte strom i dette ror. Tyngdekraften som virker på rotoren (minus oppdriften) motvirkes da av en like stor og motsatt rettet kraft som av den i bevegelse holdte strom utoves mot rotoren. Denne kraft er uavhengig av stromningshastigheten og tilsvarer trykkforskjellen multiplisert med rotorens storste tverrsnittsareal. Trykkforskjellen er derfor o_gså uavhengig av stromningshastigheten. A preferred method of maintaining a regulated and substantially equal volume flow of brine into each of the brine streams is, despite the different hydraulic pressures, to deliver each stream vertically upward through a taper bore tube. A rotor or a float is suspended in the current kept in motion in this rudder. The force of gravity acting on the rotor (minus the buoyancy) is then counteracted by an equally large and oppositely directed force as by the current held in motion outwards towards the rotor. This force is independent of the flow rate and corresponds to the pressure difference multiplied by the largest cross-sectional area of the rotor. The pressure difference is therefore also independent of the flow rate.

Flottoren utgjores av et aksialt symmetrisk legeme med kule-form eller fortrinnsvis med et tyngdepunkt som ligger vesentlig på nedsiden av det storste areals tverrsnitt. Den er slik konstruert at den er selvsentrerende i den i bevegelse holdte strom og kan be-skrives som loddformig. Dens vertikale stilling i det avsmalnende ror vil variere med stromningshastigheten. Når denne stilling måles på en lineær skala som et mål for denne stromning, er anord-ningen kjent som et rotameter. The float is made up of an axially symmetrical body with a spherical shape or preferably with a center of gravity that lies substantially on the underside of the cross-section of the largest area. It is constructed in such a way that it is self-centering in the current kept in motion and can be described as plumb-shaped. Its vertical position in the tapered rudder will vary with the flow rate. When this position is measured on a linear scale as a measure of this flow, the device is known as a rotameter.

Parameterne for denne anordning har de folgende avhengighets-forhold: The parameters for this device have the following dependencies:

hvori AP representerer trykkforskjellen, S^. flottorens storste tverrsnittsareal, vf flottorens volum, df flottorens egenvekt, d fluidumets egenvekt, C en åpningskonstant, g gravitasjonskonstanten, S det ringformige roms areal mellom flottoren og rorveggen ved det storste tverrsnitt og q strommens volumhastighet.. where AP represents the pressure difference, S^. the largest cross-sectional area of the float, vf the volume of the float, df the specific weight of the float, d the specific weight of the fluid, C an opening constant, g the gravitational constant, S the area of the annular space between the float and the rudder wall at the largest cross-section and q the volume velocity of the flow..

Disse ligninger antyder at trykkforskjellen ,AP, som forekommer langs strommen, kan reguleres ved valg av flottorparameteren, 'vf (df-d)/Sf, dvs. ved egnet valg av flottorens utformning og til-synelatende egenvekt som sammen betegnes som den spesifikke vekt. These equations suggest that the pressure difference ,AP, which occurs along the flow, can be regulated by choosing the float parameter, 'vf (df-d)/Sf, i.e. by choosing the appropriate design of the float and the apparent specific gravity, which together is referred to as the specific weight .

Oppfinnelsen utnyttes for å opprettholde en lik strom i de forskjellige strommer som folger: De forskjellige strommer kan betegnes med tallene 1, 2, 3,....n og de hydrostatiske trykk med The invention is used to maintain an equal flow in the different flows as follows: The different flows can be denoted by the numbers 1, 2, 3,...n and the hydrostatic pressure by

■tegnene p-^ p2, p^, pn idet indeksene angir stromtallene. Som ■the signs p-^ p2, p^, pn, the indices indicating the current numbers. As

angitt ovenfor reguleres flottorparameteren for flottoren i hver strom slik at trykkforskjellene AP-^, A<P>2, AP^, APn vil til-fredsstille betingelsen: stated above, the float parameter for the float in each stream is adjusted so that the pressure differences AP-^, A<P>2, AP^, APn will satisfy the condition:

Når flottorparameterne reguleres som angitt ovenfor, vil stromfordelingen holdes utjevnet uavhengig av den samlede strom av saltopplosning som tilfores systemet. When the float parameters are regulated as indicated above, the current distribution will be kept equal regardless of the total flow of saline solution supplied to the system.

I den ovenstående beskrivelse av denne del av oppfinnelsen ut-jevnes strommen av saltopplosning i de forskjellige strommer, og strommen i de forskjellige ror er rettet oppad mot den nedadvirkende kraft på en flottor som er tyngre enn fluidumet. Det er imidlertid mulig å utnytte dette trekk ifolge oppfinnelsen for å opprettholde proporsjonaliteten mellom stromningsmengden i strommer som ikke er like, ved bruk av egnede utformede og vektmessig avpassede flottorer. For regulering av strbmningsforholdet mellom de forskjellige strom- In the above description of this part of the invention, the flow of salt solution is equalized in the different streams, and the current in the different rudders is directed upwards against the downward force on a float that is heavier than the fluid. However, it is possible to utilize this feature according to the invention to maintain the proportionality between the amount of flow in streams that are not equal, by using suitably designed and weight-matched floats. For regulating the flow ratio between the different current

mer kan en anordning, som en ventil i hver strom, benyttes sammen med den regulerende flottor, hvorved strømningsforholdet mellom de forskjellige strommer (dvs. som regulert ved hjelp av en ventil) vil opprettholdes uavhengig av den samlede strommengde fra samletanken. more, a device such as a valve in each stream can be used together with the regulating float, whereby the flow ratio between the different streams (i.e. as regulated by means of a valve) will be maintained regardless of the total amount of flow from the collection tank.

Det tas også ifolge oppfinnelsen sikte på å anvende en flottor som According to the invention, it is also aimed to use a float which

har en lavere gjennomsnittlig spesifikk vekt enn fluidumet. For dette formål retter fluidumstrommen i det avsmalnende ror nedad, has a lower average specific gravity than the fluid. For this purpose, the fluid flow in the tapered rudder directs downwards,

idet roret er utvidet nedad og flottorens tyngdepunkt ligger over tverrsnittet ved det storste areal. as the rudder is extended downwards and the center of gravity of the float lies above the cross-section at the largest area.

Dette stromningsregulerende system byr på den ytterligere for- This flow regulating system offers the further

del at flottorens vertikale stilling står i forhold til det ringformige areal S og stromningsvolumet q, idet det forutsettes at alle parametere på hoyre side av ligningen (2) holdes konstante. Ved å variere oppstromstrykket P-^ ved den felles fordelingsledning er det mulig å opprettholde en proporsjonen forandring i stromningshastigheten for væskestrommen til hver celle, samtidig som de hydrostatiske trykkforskjeller opprettholdes. Det byr på store fordeler ved fremstilling av klor og kaustisk soda proporsjonalt å.kunne regulere strommen av opplosning til de enkelte celler ved hjelp av en reguleringsanordning i en felles fordelingsledning eller manifold. Dette skyldes at det er av vesentlig betydning at produksjonen kan gjores fleksibel i avhengighet av varierende eftersporsel uten å måtte ha store lagringsmuligheter. Om bnskes kan disse stromningsbalanserende anordninger når de er koblet til en stillingsavfolingsanordning av kondensatortypen eller den induktive type, anvendes som sensorer for share that the vertical position of the float is in relation to the annular area S and the flow volume q, assuming that all parameters on the right-hand side of equation (2) are kept constant. By varying the upstream pressure P-^ at the common distribution line, it is possible to maintain a proportional change in the flow rate of the liquid stream to each cell, while maintaining the hydrostatic pressure differences. It offers great advantages when producing chlorine and caustic soda proportionally to be able to regulate the flow of solution to the individual cells by means of a regulating device in a common distribution line or manifold. This is because it is of significant importance that production can be made flexible depending on varying demand without having to have large storage options. If desired, these current balancing devices, when connected to a position sensing device of the capacitor type or the inductive type, can be used as sensors for

informasjon angående volumstrommen. information regarding the volume drum.

Dette stromningsregulerende system er også av verdi for andre systemer enn for den heri beskrevne klorcelle. Denne type stromnings-regulering kan anvendes generelt i forbindelse med et hvilket som helst system hvoii benyttes en rekke tilforsler fra en samletank og hvor det er onskelig å opprettholde like eller proporsjonale volum-strommer mellom rekken av tilforselsstrommer til tross for forskjellige oppstromstrykk. This flow regulating system is also of value for systems other than the chlorine cell described here. This type of flow regulation can be used in general in connection with any system where a series of supplies from a collection tank is used and where it is desirable to maintain equal or proportional volume flows between the series of supply streams despite different upstream pressures.

Anolyttoverlopsledningen 18 bor være tilstrekkelig hoy til at det hydrostatiske trykk som skyldes dens hoyde, vil kompensere for vekten av kvikksolvet, av membranene og av den kaustiske opplosning og tilveiebringe den nodvendige kraft til at membranen A vil holdes fast trykket opp mot ledernes 12 bunn. Membranen A er vist som en plan film, men det foretrekkes at den er forsynt med en overflate som er blitt gjort storre ved hjelp av korrugeringer eller buler som rager opp inn i kvikksolvet slik at grenseflaten mellom membranen og kvikksolvet oker. Derved nedsettes den-elektriske motstand over grenseflaten og selve membranen, og mengden av kvikksolv i systemet. Det hydrostatiske trykk som tilveiebringes ved hjelp av ledningen 18, bor fortrinnsvis være minst 5,08 cm vannsoyle over det trykk som er nodvendig for oppnåelse av hydraulisk balanse. Anolyttledningene bor også være elektrisk isolerte. Selvfølgelig vil enkelte eller alle ledninger som er festet til cellen, kunne erstattes av kanaler inne i eelve cellen. The anolyte overflow line 18 must be sufficiently high that the hydrostatic pressure due to its height will compensate for the weight of the mercury solution, of the membranes and of the caustic solution and provide the necessary force so that the membrane A will be kept firmly pressed against the bottom of the conductors 12. The membrane A is shown as a flat film, but it is preferred that it is provided with a surface that has been made larger by means of corrugations or bulges that protrude into the mercury so that the interface between the membrane and the mercury increases. This reduces the electrical resistance across the interface and the membrane itself, and the amount of mercury in the system. The hydrostatic pressure which is provided by means of the line 18 should preferably be at least 5.08 cm water column above the pressure which is necessary to achieve hydraulic balance. The anolyte lines must also be electrically insulated. Of course, some or all wires attached to the cell could be replaced by channels inside the cell.

På Fig. 2 betegner 20 cellekassen, 21 en anode og 22 o.g 23 pakninger. Alle andre deler av den i forbindelse med Fig. 2 beskrevne celle tjener samme formål som de lignende elementer på Fig. 1. Sammen med stromlederne fyller anoden 21 samme funksjon som anoden 8 og stromlederne 12 på Fig. 1, men den letter avrenning av flytende klor. In Fig. 2, 20 denotes the cell box, 21 an anode and 22 and 23 gaskets. All other parts of the cell described in connection with Fig. 2 serve the same purpose as the similar elements in Fig. 1. Together with the current conductors, the anode 21 fulfills the same function as the anode 8 and the current conductors 12 in Fig. 1, but it facilitates the drainage of liquid chlorine.

To alternative utformninger av anoden er vist på Fig. 2. På venstre side av tegningen er toppen av stromlederne 21' utformet som store knapper. Dette forer til en anode som består av en rekke små stykker med kanaler mellom disse for avrenning av det flytende klor. Det er selvklart at flere enn en leder kan være koblet til en enkelt knapp på denne måte og at lederen kunne fores gjennom toppen av cellekassen og at knappen fullstendig kunne være anbragt på toppen av cellekassen istedenfor å være fort gjennom toppen av cellekassen. Denne utforelsesform byr på den fordel at den kan avstedkommes ved hjelp av formningsteknikk og metallbearbeidelse på tråd- og skrue-dreiemaskiner og muliggjor bruk av sproe anodematerialer som ikke lett kan fremstilles slik at de vil dekke en stor overflate i en tynn seksjon. På denne måte er et valg av materialer mulig, og stromlederen og knappen kan utgjores av det samme materiale eller av to helt forskjellige materialer. Two alternative designs of the anode are shown in Fig. 2. On the left side of the drawing, the top of the current conductors 21' is designed as large buttons. This leads to an anode which consists of a number of small pieces with channels between them for the drainage of the liquid chlorine. It is self-evident that more than one conductor can be connected to a single button in this way and that the conductor could be fed through the top of the cell box and that the button could be completely placed on the top of the cell box instead of being fast through the top of the cell box. This embodiment offers the advantage that it can be produced by means of forming techniques and metalworking on thread and screw turning machines and enables the use of sproe anode materials which cannot be easily produced so that they will cover a large surface in a thin section. In this way, a choice of materials is possible, and the current conductor and the button can be made of the same material or of two completely different materials.

Den på hoyre side av tegningen viste anodeutformning med The one on the right side of the drawing showed anode design with

anoden som en gjennomhullet plate 21'' kan fremstilles ved hjelp av andre fremstillingsteknikker. Gjennomhullede plater, sikter eller ekspandert metall kan kobles elektrisk'til stromledere ved at hver stromleder fores gjennom cellekassens topp eller ved at flere stromledere kobles til hverandre i sekundærcelleavdelingen og bare en enkelt tilkoblingsdel fra et slikt knippe av stromledere bringes frem til anodeplaten. Hvis anodeplaten anordnes litt over cellekassens topp, fås et rom for flytende klor. the anode as a perforated plate 21'' can be produced using other manufacturing techniques. Perforated plates, sieves or expanded metal can be electrically connected to current conductors by feeding each current conductor through the top of the cell box or by connecting several current conductors to each other in the secondary cell compartment and only a single connection part from such a bundle of current conductors is brought to the anode plate. If the anode plate is arranged slightly above the top of the cell box, a space for liquid chlorine is obtained.

Toppflaten av knappene eller anodeplaten må være slik utformet The top surface of the buttons or anode plate must be so designed

at flytende klor ikke vil danne et teppe, men vil renne ned på cellekassens topp. Dersom dette skulle være onskelig for å oke korro-sjonsmotstandsdyktigheten, kan toppen av cellekassen beskyttes med that liquid chlorine will not form a blanket, but will run down the top of the cell box. Should this be desirable in order to increase corrosion resistance, the top of the cell box can be protected with

et fluorcarbonlag som holdes på plass ved hjelp av krager på stromlederne eller knappene. a fluorocarbon layer held in place by collars on the current conductors or buttons.

Ved hjelp av pakningene 22 og 23 forsegles den polymere membran til cellekassene og nabocellekasser til hverandre. Når perfluor-sulfonsyrepolymerer anvendes som membran, er det mulig å forsegle dette materiale til andre fluorcarboner eller å la membranens kant beholde sulfonylfluoridformen og bygge opp pakningsutformninger på By means of the seals 22 and 23, the polymeric membrane of the cell boxes and neighboring cell boxes is sealed to each other. When perfluoro-sulfonic acid polymers are used as a membrane, it is possible to seal this material to other fluorocarbons or to let the edge of the membrane retain the sulfonyl fluoride form and build up packing designs on

denne måte0 Dette materiale eller sulfonylfluoridformen av dette kan på lignende måte anvendes som sådant eller festet til fluor-carbonforinger for andre celledeler, hvorved muliggjores en rekke forskjellige festeanordninger og god korrosjonsbeskyttelse. this way0 This material or the sulfonyl fluoride form of it can be used in a similar way as such or attached to fluorocarbon linings for other cell parts, thereby enabling a number of different attachment devices and good corrosion protection.

Ringledningskonstruksjonen ifolge Fig. 2 er noe forskjellig The ring line construction according to Fig. 2 is somewhat different

fra ringledningskonstruksjonen ifolge Fig. 1. Dette skyldes at cellen ifolge Fig. 1 er beregnet for fremstilling av klor som er opplost under trykk, mens cellen ifolge Fig. 2 er beregnet for fremstilling av flytende klor som skal kunne renne fritt gjennom hull eller kanaler i anoden langs cellekassens topp og inn i ringled-ningens indre. from the ring line construction according to Fig. 1. This is because the cell according to Fig. 1 is intended for the production of chlorine that is dissolved under pressure, while the cell according to Fig. 2 is intended for the production of liquid chlorine which must be able to flow freely through holes or channels in the anode along the top of the cell box and into the interior of the ring line.

På Fig. 3 betegner 2h et diafragma, 25 en anodesikt, 26 et anodetrau og 27 et utlop for anolytt og anodegass. In Fig. 3, 2h denotes a diaphragm, 25 an anode sieve, 26 an anode trough and 27 an outlet for anolyte and anode gas.

Cellen ifolge Fig. 3 er i det vesentlige den samme som cellen ifolge Fig. 1, men med en grunnleggende forskjellig anodekonstruk-sjon. Hvis f.eks. en natriumsulfatopplosning elektrolyseres for fremstilling av kaustisk soda, svovelsyre, hydrogen og oxygen, er det klart at anodegassen, dvs. oxygenet, hverken er opploselig eller fortettbar til væske under noen av de praktiske betingelser som foreligger i en celle. For å utfore en slik elektrolyse må derfor de ulemper som er forbundet med gassbobler i anolytten aksepteres, men dette krever et stort volum av strommende anolytt for at gass-boblene skal fores ut av cellen og forer fremdeles til en hoyere cellemotstand, eller det.kan anvendes en celle med en sammensatt membran ved katoden og en for avrenning beregnet anode som er be-skyttet med et diafragma, slik at elektrolytten holdes i det vesentlige fri for gassbobler. Elektrolytten kan perkulere fullstendig gjennom anodediafragmaet eller sirkuleres delvis gjennom cellen, mens en del av elektrolytten får stromme gjennom diafragmaet. Dette kan reguleres ved valg av et diafragma med riktig motstand overfor gjennomstrømning og ved regulering av trykkforskjellen mellom hoved-strømmen av elektrolytt og gassfasen i anodetrauet på velkjent måte. The cell according to Fig. 3 is essentially the same as the cell according to Fig. 1, but with a fundamentally different anode construction. If e.g. a sodium sulfate solution is electrolysed to produce caustic soda, sulfuric acid, hydrogen and oxygen, it is clear that the anode gas, i.e. the oxygen, is neither soluble nor condensable to liquid under any of the practical conditions that exist in a cell. In order to carry out such an electrolysis, the disadvantages associated with gas bubbles in the anolyte must therefore be accepted, but this requires a large volume of flowing anolyte in order for the gas bubbles to be carried out of the cell and still leads to a higher cell resistance, or it can a cell is used with a composite membrane at the cathode and an anode intended for drainage which is protected by a diaphragm, so that the electrolyte is kept essentially free of gas bubbles. The electrolyte can percolate completely through the anode diaphragm or be partially circulated through the cell, while part of the electrolyte is allowed to flow through the diaphragm. This can be regulated by choosing a diaphragm with the right resistance to flow and by regulating the pressure difference between the main flow of electrolyte and the gas phase in the anode trough in a well-known way.

Diafragmaet kan erstattes med en membran som kan gjennomtrenges av anioner eller med en membran som anioner selektivt kan trenge gjennom, slik at anolytten ved elektrolyse av en natriumsulf atopplosning for det meste vil inneholde svovelsyre og et minimum av natriumsulfat som ville ha rent av ved anoden, istedenfor en blanding av svovelsyre og natriumsulfat. Den sirkulerende strom av natriumsulfat kan da ganske enkelt mettes på ny uten at det er nodvendig å foreta en utvendig krystallisering for å skille natrium-sulfatet fra svovelsyren. Da en av hovedanvendelsene for elektrolyse av natriumsulfat er gjenvinningen av spinnebad for rayon, kan en slik krystallisering utfores ved å sirkulere opplesningen fra cellen gjennom det spinnebad som skal gjenvinnes. The diaphragm can be replaced with a membrane which can be penetrated by anions or with a membrane through which anions can selectively penetrate, so that the anolyte during electrolysis of a sodium sulphate solution will mostly contain sulfuric acid and a minimum of sodium sulphate which would have cleaned off at the anode, instead of a mixture of sulfuric acid and sodium sulfate. The circulating stream of sodium sulphate can then simply be saturated again without it being necessary to carry out external crystallization to separate the sodium sulphate from the sulfuric acid. As one of the main uses for the electrolysis of sodium sulphate is the recovery of spinning bath for rayon, such crystallization can be carried out by circulating the reading from the cell through the spinning bath to be recovered.

En celle av denne type kan også benyttes for elektrolyse av natriumklorid ved valg av et egnet diafragma og anodematerialer, og cellen kan da drives nær atmosfæretrykk. A cell of this type can also be used for the electrolysis of sodium chloride by choosing a suitable diaphragm and anode materials, and the cell can then be operated close to atmospheric pressure.

Selv om en anodesikt er vist på Fig. 3, kan andre anoder som muliggjor avrenning eller drenerende anoder benyttes, og dette muliggjor bruk av slike materialer som bly/solvlegeringer, magnetitt og andre materialer. Although an anode sieve is shown in Fig. 3, other anodes which enable runoff or draining anodes can be used, and this enables the use of such materials as lead/sol alloys, magnetite and other materials.

På Fig. h representerer 1 en trykkmantel, 2 en fordelings-anordning for kaustisk opplosning eller vann, 3 en tilforselsanordning for kaustisk opplosning eller vann, h en fleksibel katode-skinne, 5 et tilfbrselsror for kaustisk opplosning eller vann, 6 et isolerende trykkfluidum, 7 en katodeendehette, 8 et samlet tilforselsror for anolytt, 9 en reguleringsanordning for anolytt, 10 In Fig. h, 1 represents a pressure jacket, 2 a distribution device for caustic solution or water, 3 a supply device for caustic solution or water, h a flexible cathode rail, 5 a supply pipe for caustic solution or water, 6 an insulating pressure fluid, 7 a cathode end cap, 8 a combined supply pipe for anolyte, 9 a regulating device for anolyte, 10

en avbryterkjerne for anolytt, 11 et celleelement, 12 en overlops-ledning for anolytt, 13 en isolerende ring, 1^ en tilforselsanordning for anolytt, 15 en anodeendehette, 16 et utlop for kaustisk opplosning og hydrogen, 17 et utlop for anolytt og-klor, 18 en katodisk tilkoblingsskinne fra likeretteren og 19 en anodisk tilkoblings- an interrupter core for anolyte, 11 a cell element, 12 an overflow line for anolyte, 13 an insulating ring, 1^ a supply device for anolyte, 15 an anode end cap, 16 an outlet for caustic solution and hydrogen, 17 an outlet for anolyte and chlorine , 18 a cathodic connection rail from the rectifier and 19 an anodic connection

skinne fra likeretteren. shine from the rectifier.

På tegningen er skjematisk vist et snitt gjennom en stabel av celleelementer for fremstilling av klor i væskeform eller som opplost gass. Bunnen av stabelen utgjores av endeanoden som også står i forbindelse med de fleste eller samtlige rorledninger da tilforselsanordningen 3 f°r vann eller kaustisk opplosning også kan være under-støttet ved bunnen av stabelen. Denne bunn av stabelen står også i forbindelse med den positive side av likeretteren. Over stabelen befinner seg trykkmantelen 1 som er trykktett festet.til bunnen, og rommet mellom trykkmantelen og cellestabelen er fylt med et isolerende trykkfluidum 6. Katodehetten - 7 er anbragt på toppen av cellestabelen. Denne endehette er via en fleksibel stromskinne koblet til mantelen 1 som tjener som den vertikale stromskinne som leder den negative strom fra likeretteren som ved sin bunn er koblet til toppen av cellestabelen. Fordelingsanordningen 2 for vannet eller den kaustiske opplosning og som tilforer disse til sekunéær-delen av hvert element, er også anordnet på toppen av cellestabelen. Væskevolumet i hver sekundærdel er forholdsvis stort slik at en diskontinuerlig tilforsel kan aksepteres, forutsatt at det tilforte gjennomsnittsvolum er noyaktig. Det er derfor egnet å måle det samlede tilforte væskevolum fra tilforselsanordningen 3 til stabelen i forbindelse med en noyaktig fordeling ved hjelp av en slik inn-retning som en roterende ventil eller små samvirkende trykkpumper The drawing schematically shows a section through a stack of cell elements for producing chlorine in liquid form or as a dissolved gas. The bottom of the stack is made up of the end anode, which is also connected to most or all of the rudder lines, as the supply device 3 for water or caustic solution can also be supported at the bottom of the stack. This bottom of the stack is also connected to the positive side of the rectifier. Above the stack is the pressure mantle 1 which is pressure-tightly attached to the bottom, and the space between the pressure mantle and the cell stack is filled with an insulating pressure fluid 6. The cathode cap - 7 is placed on top of the cell stack. This end cap is via a flexible current rail connected to the mantle 1 which serves as the vertical current rail which conducts the negative current from the rectifier which is connected at its bottom to the top of the cell stack. The distribution device 2 for the water or the caustic solution and which supplies these to the secondary part of each element is also arranged on top of the cell stack. The liquid volume in each secondary part is relatively large so that a discontinuous supply can be accepted, provided that the supplied average volume is accurate. It is therefore suitable to measure the total volume of liquid supplied from the supply device 3 to the stack in connection with an accurate distribution by means of such a device as a rotary valve or small cooperating pressure pumps

etc. Fordelingsanordningen bor være anordnet på toppen av stabelen slik at de enkelte tilforselsror kan tommes inn i sekundærcellene for derved å hindre strbmlekkasje gjennom settet med tilfbrselsror 5. etc. The distribution device must be arranged at the top of the stack so that the individual supply pipes can be emptied into the secondary cells to thereby prevent current leakage through the set of supply pipes 5.

Hvis det isolerende fluidum 6 gir en perfekt isolering, kan trykkmantelen, med unntagelse av den isolerende ring 13, bestå av rent metall. Imidlertid er faren for lekkasje fra cellestabelen alltid tilstede og en stbrre kortslutning kan oppstå til tross for trykk-balansereguleringene mellom cellestabelen og fluidumet 6. Det foretrekkes derfor at trykkmantelens 11 innvendige overflate er foret med et egnet isolerende materiale som kan bestå av gummi eller et hvilket som helst annet plastmateriale som er forenelig med fluidumet 6 og arbeidstemperaturen. Dessuten bor arealet ved bunnen av mantelen og ved toppen av anodeendehetten 15 være lekkasjetett kombinert med ringen 13 da den samlede spenningsforskjell over stabelen foreligger på dette punkt. If the insulating fluid 6 provides perfect insulation, the pressure jacket, with the exception of the insulating ring 13, can consist of pure metal. However, the danger of leakage from the cell stack is always present and a severe short circuit can occur despite the pressure balance controls between the cell stack and the fluid 6. It is therefore preferred that the inner surface of the pressure jacket 11 is lined with a suitable insulating material which can consist of rubber or any other plastic material that is compatible with the fluid 6 and the working temperature. In addition, the area at the bottom of the mantle and at the top of the anode end cap 15 must be leak-proof combined with the ring 13 as the total voltage difference across the stack exists at this point.

Den ovenfor beskrevne cellekonstruksjon forutsetter at hovedut-gangen fra likeretteren eller en annen likestromskilde befinner seg på eller nær grunnivået. Hvis dette ikke er tilfelle, kan den isolerende skjot i mantelen befinne seg på et hvilket som helst sted langs mantelens hoyde, og stromtilkoblingene vil da måtte anbringes på hver side av den isolerende skjot. The cell construction described above assumes that the main output from the rectifier or another direct current source is located at or near the ground level. If this is not the case, the insulating joint in the jacket can be located at any point along the height of the jacket, and the current connections will then have to be placed on each side of the insulating joint.

På Fig. 5 betegner 1 en avkjolings- eller varmeutvinningsenhet, In Fig. 5, 1 denotes a cooling or heat recovery unit,

2 en cellestabel, 3 en sirkulasjonspumpe for anolytt, k- et avkjolingsapparat for brukt anolytt, 5 et apparat for igjen å mette anolytten, 6 et avhellingsapparat for klor, 7 et avkloreringssystem, 8 et torkesystem for klor, 9 en oppslemningstank, 10 en oppslemningspumpe, 11 en tilforselsanordning for salt, 12 klorproduktet, 13 en avgrenet anolyttstrom og 1^- en renset, avgrenet anolyttstrom for tilbakeforing. 2 a cell stack, 3 a circulation pump for anolyte, k- a cooling device for used anolyte, 5 a device for saturating the anolyte again, 6 a decanting device for chlorine, 7 a dechlorination system, 8 a drying system for chlorine, 9 a slurry tank, 10 a slurry pump , 11 a supply device for salt, 12 the chlorine product, 13 a branched anolyte stream and 1^- a purified, branched anolyte stream for return.

På Fig. 5 er vist et flytskjema for de saltopplosnings- og klorsystemer som omgir en eller flere cellestabler hvori flytende klor produseres direkte i cellene. En fagmann vil lett forstå hvorledes den på flytskjemaet antydede prosess skal utfores. Den omfatter summarisk de folgende prosesstrinn. Brukt anolytt ledes fra cellen 2 inn i varmeveksleren h hvori anolyttens temperatur senkes. Den avkjolte anolytt overfores derefter til apparatet 5 for på ny å mette anolytten ved at dens saltinnhold okes. Anolytten strommer derefter inn i avhellingsapparatet 6 for klor hvorfra størstedelen av anolytten via pumpen, 3 resirkuleres tilbake til cellen 2. En del av anolytten fra avhellingsapparatet 6 for klor strommer inn i avkloreringsapparatet 7 hvorfra den fjernes som en strom 13. Den rensede anolyttstrom lh og salt 11 tilfores en oppslemningstank 9 og overfores ved hjelp av oppslemningspumpen 10 til apparatet 5 for metning av anolytten. Det fra avhellingsapparatet 6 og avkloreringsapparatet 7 fjernede klor ledes gjennom klortorkeapparatet 8 og fjernes som en strom 12. Varmeoverforingsfluidumet fra cellen 2 passerer gjennom varmeveksleren 1 og avkjolingsapparatet h for brukt anolytt, hvorfra det fores til- Fig. 5 shows a flowchart for the salt dissolution and chlorine systems that surround one or more cell stacks in which liquid chlorine is produced directly in the cells. A person skilled in the art will easily understand how the process indicated on the flowchart is to be carried out. It briefly comprises the following process steps. Used anolyte is led from cell 2 into the heat exchanger h in which the temperature of the anolyte is lowered. The cooled anolyte is then transferred to the apparatus 5 to re-saturate the anolyte by increasing its salt content. The anolyte then flows into the decanting device 6 for chlorine from which the majority of the anolyte via the pump, 3 is recycled back to the cell 2. Part of the anolyte from the decanting device 6 for chlorine flows into the dechlorination device 7 from where it is removed as a stream 13. The purified anolyte stream lh and salt 11 is supplied to a slurry tank 9 and transferred by means of the slurry pump 10 to the apparatus 5 for saturating the anolyte. The chlorine removed from the decanting device 6 and the dechlorinating device 7 is led through the chlorine drying device 8 and removed as a stream 12. The heat transfer fluid from the cell 2 passes through the heat exchanger 1 and the cooling device h for used anolyte, from where it is fed to

bake til cellestabelen 2. bake to the cell stack 2.

Den teoretiske spaltningsspenning for natriumklorid er ca. 2,3, og en cellestabel drives i teknisk målestokk ved en spenning pr. element av ca. 2 volt over denne teoretiske spenning. Denne over-spenning omdannes til varme og tilsvarer en effekt på ca. 60 kW pr. tonn fremstilt klor pr. dag. Størsteparten av denne varme vil gi seg tilkjenne ved en temperaturstigning i den sirkulerende elektrolytt og i den fremstilte kaustiske opplosning, og en del av varmen vil fore til en temperaturstigning i isoleringsfluidumet 6 ifolge The theoretical splitting voltage for sodium chloride is approx. 2.3, and a cell stack is operated on a technical scale at a voltage per element of approx. 2 volts above this theoretical voltage. This over-voltage is converted into heat and corresponds to an effect of approx. 60 kW per tonnes of chlorine produced per day. Most of this heat will manifest itself in a temperature rise in the circulating electrolyte and in the produced caustic solution, and part of the heat will lead to a temperature rise in the insulating fluid 6 according to

Fig. i+. Denne varme må.fjernes. Dette kan oppnås ganske enkelt ved varmeveksling og ved at varmen avgis til luft eller vann. Hvis det imidlertid forekommer en tilstrekkelig temperaturforskjell mellom arbeidstemperaturen og varmebronnen, kan en vesentlig mengde av den elektriske energi utover den teoretisk nbdvendige gjenvinnes for kraftfremstilling, prosessvarme eller avsalting av vann etc. For kraftfremstilling er det gunstig å benytte et slikt fluidum som "Freon" som har et kokepunkt og trykkegenskaper som ligger nær be-tingelsene i cellestabelen. Derved omdannes avkjolingsapparatene og cellestabelen til en kjele. Det kokende, isolerende fluidum kan benyttes for drift av en turbin, hvorefter det kan kondenseres og tilbakeføres til avkjolingsapparatene h. Ellers er også destillert vann helt tilfredsstillende som isolerende fluidum. Fig. i+. This heat must be removed. This can be achieved simply by heat exchange and by the heat being released to air or water. If, however, there is a sufficient temperature difference between the working temperature and the heat source, a significant amount of the electrical energy beyond the theoretically necessary can be recovered for power production, process heat or desalination of water etc. For power production it is advantageous to use such a fluid as "Freon" which has a boiling point and pressure properties that are close to the conditions in the cell stack. Thereby, the cooling devices and the cell stack are converted into a boiler. The boiling, insulating fluid can be used to operate a turbine, after which it can be condensed and returned to the cooling devices h. Otherwise, distilled water is also completely satisfactory as an insulating fluid.

Flytende klor har en usedvanlig hoy varmeekspansjonskoeffisient. Liquid chlorine has an exceptionally high thermal expansion coefficient.

Ved værelsetemperatur er flytende klor langt tyngre enn anolytten, At room temperature, liquid chlorine is far heavier than the anolyte,

men ved hoyere temperaturer nærmer klorets egenvekt seg eller blir mindre enn anolyttens egenvekt. but at higher temperatures the specific gravity of the chlorine approaches or becomes less than the specific gravity of the anolyte.

Kloret må derfor separeres fra anolytten ved avhelling under anolytten eller fjernes ved toppen av anolytten. Temperaturbetingel-sene i avhellingsapparatet bor, om nodvendig ved hjelp av regulering, være slik at det sikres en tilstrekkelig tyngdeforskjell til at separeringen kan finne sted. Dessuten antyder klorets spesielle egenskaper at celleutformningen og driften av denne må være slik at det unngås at et klorteppe dannes over membranen når kloret er lettere enn elektrolytten, og slik at klor hindres fra å oversvomme anoden når kloret er tyngre enn elektrolytten. The chlorine must therefore be separated from the anolyte by decanting below the anolyte or removed at the top of the anolyte. The temperature conditions in the decanting apparatus must, if necessary by means of regulation, be such that a sufficient weight difference is ensured for the separation to take place. Moreover, chlorine's special properties suggest that the cell design and its operation must be such that a chlorine blanket is avoided over the membrane when the chlorine is lighter than the electrolyte, and so that chlorine is prevented from flooding the anode when the chlorine is heavier than the electrolyte.

Det på Fig. 5 viste avkloreringssystem 7 muliggjor avgrening The dechlorination system 7 shown in Fig. 5 enables branching

av en forholdsvis liten del av den resirkulerende anolytt av to grunner, dvs. for å holde mengden av forurensninger på et aksepter-bart nivå og for oppslemning av det salt som tilfores systemet. of a relatively small portion of the recirculating anolyte for two reasons, i.e. to keep the amount of contaminants at an acceptable level and to slurry the salt fed to the system.

Sirkuleringshastigheten for anolytten kan være ca. 18,9-37,9 liter pr. minutt pr. tonn klor produsert pr., dag, mens den avgrenede strom 13 kan være ca. 1,1-1,9 liter pr. minutt. Avkloreringen under trykk oppnås ved å oppvarme den avgrenede strom ved hjelp av en egnet varmeutvekslingsanordning for utvinning av varme. Hvis det er behov for bruk av en liten mengde gassformig klor, som for fremstilling av hypokloritt eller saltsyre, kan avkloreringen avstedkommes ganske enkelt ved plutselig å senke trykket for den avgrenede strom til atmosfæretrykk for derefter å foreta avkloreringen ved hjelp av en luftblest eller under vakuum på vanlig måte. The circulation speed for the anolyte can be approx. 18.9-37.9 liters per minute per tonnes of chlorine produced per day, while the branched stream 13 can be approx. 1.1-1.9 liters per minute. The dechlorination under pressure is achieved by heating the branched stream using a suitable heat exchange device for extracting heat. If it is necessary to use a small amount of gaseous chlorine, such as for the production of hypochlorite or hydrochloric acid, the dechlorination can be accomplished simply by suddenly depressurizing the branch stream to atmospheric pressure and then carrying out the dechlorination by means of an air blast or under vacuum in a regular way.

På Fig. 6 betegner 1 et avkjolingsapparat eller en varmeutvinningsenhet, 2 en cellestabel, 3 et avkjolingsapparat for anolytt, h et apparat for på ny å mette anolytten, 5 en ekspansjonsmotor, 6 en flash-separator for klor, 7 en sirkulasjonspumpe for anolytt, 8 et avkloreringssystem, 9 en kondensator for klor, 10 et 'torkesystem for klor, 11 en oppslemningspumpe, 12 en oppslemningstank, 13 salt-tilforsel, 1<*>+ en renset, avgrenet anolyttstrom for tilbakeføring, ;15 klorproduktet og 16 en avgrenet anolyttstrom. ;Den ved hjelp av flytskjemaet på Fig. 6 viste prosess utfores summarisk som folger. Den brukte anolytt strommer inn i apparatet h for fornyet metning av anolytten og derefter inn i ekspansjonsmotoren 5 som drives av anolytten efterhvert som denne strommer til flash-separatoren 6 for klor. Hoveddelen av anolytten strommer fra separatoren 6 inn i resirkuleringspumpen 7 for anolytten som pumper anolytten inn i kjoleapparatet 3 for anolytten og tilbake i cellestabelen 2. En mindre del av den separerte anolytt strommer inn i avkloreringssystemet 8, hvorfra den avgrenes fra systemet som en strom 16. Kloret fra flash-separatoren 6 og fra avkloreringssystemet 8 ledes inn i en kondensator 9 for klor og et torkesystem 10 for klor og fjernes derefter som en produktstrom 15. Renset anolytt 1^-og salt 13 tilfores en oppslemningstank 12 og overfores ved hjelp av en dppslemningspumpe II til apparatet h for fornyet metning av anolytt. Et elektrisk isolerende varmeoverforingsfluidum pumpes gjennom cellestabelen 2 og inn i en varmeoverforingsenhet 1, hvorfra det ledes gjennom anolyttkjoleapparatet og tilbake inn i cellestabelen. ;Dette flytskjema er derfor lignende det på Fig. 5 viste flytskjema, men med den unntagelse at det er beregnet for en celle hvorfra hele mengden av produsert klor fjernes som en opplost gass. For fremstilling av klorproduktet senkes den brukte anolytts trykk fra ;cellearbeidstrykket som forer til avgivelse av gassformig klor for- ;holdsvis direkte avhengig av forholdet mellom arbeidstrykket og det trykk som opprettholdes i flash-separatoren 6 for klor. Da det i flash-separatoren 6 separerte klor er varmt og fuktig og har et visst trykk, kan det kondenseres ved hjelp av avkjoling. Det foretrekkes å 0 foreta flash-separeringen ved trykk over 7 kp/cm 2 for å kunne ;trekke fordel av det vanligvis tilgjengelige avkjoling svann. ;Da meget store mengder anolytt må pumpes fra flash-trykk til ;arbeidstrykk og dette medforer et betraktelig forbruk av energi, ;foretrekkes det å gjenvinne en stor del av denne energi ved plutselig ekspansjon av den brukte anolytt og det fremstilte klor i en ekspan- ;sjonsmotor 5. ;Flytskjemaene på Fig. 5 og 6 angår fremstilling av fuktig, ;flytende klor. Dette kan om nodvendig vaskes fritt for vedheftende salter og derefter torkes. Ved vanlig gjennomføring av prosessen 1 teknisk målestokk er det av vesentlig betydning at kloret torkes slik at dets fuktighetsinnhold vil befinne seg i likevekt med ca. ;95%-ig svovelsyre ved 15,6°C da stålet i det utstyr hvori det flyt- ;ende klor på vanlig måte transporteres og lagres, ellers vil korro- ;dere. ;Det salt som tilfores systemet, er som regel renset og frem- ;stilt på stedet. Det tilforte salt bor fortrinnsvis være forholdsvis findelt for å sikre at det hurtig vil opploses da saltkrystaller ellers kan komme inn i cellen og erodere membranene. ;På Fig. 7 betegner 1 en cellestabel, 2 et avkjolingsapparat ;for kaustisk opplosning eventuelt kombinert med et varmeutvinnings- ;system (ikke vist), 3 en separator for kaustisk opplosning, h en sirkuleringspumpe for kaustisk opplosning, 5 en flash-separatortank for kaustisk opplosning, 6 et avkjolingsapparat for hydrogen, 7 et system for fjernelse av kvikksolv, 8 en vakuumavgassingsbeholder for kaustisk opplosning, 9 en vakuumpumpe, 10 en hydrogenstrom, 11 en gjenvunnet kvikksolvstrom, 12 en strom av kaustisk opplosning og 13 en vannstrom. ;Hydrogen og kaustisk opplosning fjernes sammen fra celle- ;stabelen og separeres i apparatet 3. Da hydrogen bare er meget lite opploselig i en kaustisk opplosning, vil hovedmengden av hydrogenet fraskilles i form av en varm gass under trykk. Efter avkjoling av denne varme gass i avkjolingsapparatet 6 senkes kvikksolvinnholdet i den kalde gags ytterligere, idet dette innhold allerede er meget ;lavt på grunn av at hydrogenet befinner seg under trykk- og det kondenserte kvikksolv kan gjenvinnes. Den meget lille mengde kvikksolvdamp som er tilstede i det kalde hydrogen som befinner seg under trykk, kan fjernes ytterligere i .systemet 7 ved hjelp av kjent teknikk, som ved vasking med klorvann eller adsorpsjon etc. Da systemet forutsetter et fullstendig innelukket apparat i mot-setning til en vanlig kvikksdlvcelle og fordi hydrogenets kvikk-solvinnhold er omvendt proporsjonalt med det trykk ved hvilket hydrogenet dannes, reduseres den forurensning som kvikksolvet medforer eller som må bekjempes, med en faktor på 10 eller derover. Hydrogenet som strommer ut ved 10, vil da ikke lenger medfore oko-logiske konsekvenser på grunn av at kvikksolvet effektivt er blitt fjernet. Det bor også bemerkes at kloret fremstilles uten nærvær av en ukondenserbar gass, og ingen ubehagelig luktende gass må derfc slippes ut eller behandles. ;Efter separeringen i separatoren 3 resirkuleres størsteparten av den kaustiske opplosning til apparatet 2 for avkjoling. Dette avkjolingssystem sammen med det på Fig. 5 og 6 viste avkjolingssystem kan drives på forskjellige måter avhengig av de onskede resu] tater. Det kan benyttes ganske enkelt for avkjoling av den kaustisl opplosning for således å fjerne varmeinnholdet i strommen av kausti: opplosning, eller varmen kan fjernes fra den kaustiske opplosning ved at strommen av denne holdes på en hoyere temperatur enn strommei av saltopplosning, hvorved forbedres mulighetene for varmeutvinning istedenfor en ganske enkel avkjoling. Den okede nettomengde av kaustisk opplosning i systemet, dvs. nettoproduksjonen av kaustisk opplosning, kan ledes fra separatoren 3 "til flash-separatortanken 5 hvor den vil ekspandere til nær atmosfæretrykk. Opplost hydrogen ;og dessuten små hydrogenbobler vil på dette punkt fjernes fra den kaustiske opplosning. Avhengig av systemets utformning kan det ;hydrogen som fjernes i flash-separatortanken 5 være fritt for kvikk _y----~s5fv'"~'og- det behøver da ikke å utsettes for en annen behandling enn for å fjerne små dråper av kaustisk opplosning, eller det kan inneholde en del kvikksolvforurensninger, og det kan da behandles ;parallelt med hovedstrømmen av hydrogen fra separatoren 3. Hydrogen er tilbøyelig til å holde seg suspendert som meget små bobler i en kaustisk opplosning når hydrogentrykket oppheves, og det kan derfor være onskelig hurtig å ekspandere gjenværende hydrogenbobler under vakuum fra den kaustiske opplosning i avgassingsbeholderen 8C Den lille hydrogenmengde som på dette punkt vil pumpes fra den ;kaustiske opplosning, kan forenes med hydrogenstrommen fra flash-separatortanken 5 og behandles after behov. Den kaustiske opplosning fra avgassingsbeholderen 8 kan overfores direkte for lagring uten frykt for at det vil kunne forekomme hydrogenek^plosjoner i lagringstankene. ;Systemet kan benyttes innen et vidt område for temperatur og trykk som vil fore til produksjon av flytende eller opplost klor i overensstemmelse med disse produkters fysikalske egenskaper. Innen' området for anvendbare betingelser bestemmes valget av et spesielt trykk og en spesiell temperatur av en avveining av de dkonomiske faktorer ved hjelp av velkjent optimaliseringsteknikk. Som eksempler på temperatur- og trykkområder for fremstilling av flytende klor kan nevnes et absolutt trykk på cac 7,0-70,3 kp/cm 2 ved en temperatur på ca. 15,5-132,2°C eller et absolutt trykk på 21,0-^5,7 kp/cm^ ved en temperatur på 65,5-107,2°C„ ;Ut fra okonomiske avveininger vil prosessen i alminnelighet gjennomfores ved en temperatur over temperaturen for en tilgjengelig varmebronn. I vanlig industriell praksis vil denne.temperatur være 26,7°C. Dette innebærer at en celle hvori flytende klor fremstilles, vil holdes på et trykk over 7,0 kp/cm og at flash-trykket for et system hvori kloret fremstilles fullstendig i form av en opplost gass, ikke er lavere enn 7,0 kp/cm 2 for at kloret skal kunne fortettes til væske uten å måtte tilgripe mekanisk avkjoling»;De ovre grenser for trykket og temperaturen dikteres igjen i det vesentlige ut fra okonomiske avveininger„ Den ovre grense for flytende klor er selvfølgelig dets kritiske temperatur. Ved meget hoye trykk blir det nodvendige utstyr meget kostbart, og fremgangsmåten vil deffor vanligvis ikke gjennomfores ved et trykk over 70,3 kp/cm 2 c De arbeidstemperaturer som er mulige for disse trykkområ0der, kan fastslås på basis av velkjente data. Mulighetene for gjenvinning av varme fra systemet forbedres ved hoye temperaturer slik at det fås en temperaturforskjell mellom saltopplosningen og den kaustiske opplosning på den ene side og temperaturen i varmebronnen på den annen. Ved fremstilling av flytende klor direkte i cellen må be-tydelig vekt tillegges kokepunktskurven for flytende klor. Når opplost klor fremstilles i cellen^ vil klorets opploselighet avta med dkende saltkonsentrasjon og temperatur og oke med okende trykk. Jo storre trykkforskjellen mellom cellen og flash-separatoren er, desto mer klor vil det dannes pr. volumenhet saltopplosningsstrom pr. gjennomgang. Jo hoyere saltkonsentrasjonen er, desto lavere vil klorproduksjonen pr. gjennomgang av saltopplosning bli. Jo hoyere cellearbeidstemperaturen er, desto mindre klor vil bli opplost i saltopplosningen, men desto mer varme kan gjenvinnes fra denne. For fastslåelse av arbeidsbetingelser for ethvert spesielt tilfelle vil standard optimaliseringsteknikk sammen med kjente data angående klorets kokepunkt og opploselighet kunne benyttes. ;Alle vanlige klor celler må befinne seg i en bygning da de ikke i praksis kan drives utendors. De foreliggende celler kan anvendes utendors i praktisk talt et hvilket som helst klima, og derved unngås omkostninger for oppsetting av bygninger. Med den konstruksjoj som cellene ifolge oppfinnelsen har, er det heller ikke nodvendig med stromskinnesystem fra del til del eller et stromskinnefordelings-system for hver del, og dette innebærer at det ikke forekommer kobber eller aluminiumstromskinner rundt cellene. Derved spares ikke bare kapitalomkostninger, men også hovedvedlikeholdsomkostningene for det samlede kloranlegg. ;Oppfinnelsen er ovenfor blitt beskrevet i forbindelse med elektrolyse av natriumklorid og natriumsulfat for fremstilling av kaustisk soda og hydrogen i hvert tilfelle. Oppfinnelsen er imidlertid ikke begrenset til elektrolyse av disse opplosninger. Oppløs-ninger som inneholder andre ioner, spesielt de tilsvarende kalium-ioneholdige opplosninger, kan elektrolyseres på lignende måte. Den foreliggende oppfinnelse har generell anvendbarhet for forbindelser som kan elektrolyseres i vanlige kvikksolvkatodeceller. Den foreliggende oppfinnelse er også gunstig for utforelse av andre kjente elektrolyeeprosesser for opplosninger som inneholder alkalimetallioner. Selvfolgelig bor anolytter (eller forurensninger eller uheldig innvirkende ioner i anolyttene) eller materialer for sekundær delen av prosessen og som det er kjent vil innvirke uheldig på elektrolyseprosessens gjennomfbring, unngås. Dessuten kan sekundærcellen benyttes, av og til uten grafitt som utarmingsmiddel, for fremstilling av natriumsulf id ved bruk av n-a tr iumpolysulf id som utarmingsmiddel, for fremstilling av natriumhydrosulfitt ved bruk av en svoveldioxydopplbsning som utarmingsmiddel, for fremstilling av alkoholater, for forskjellige organiske reduksjoner, for dimeri-seringer eller lignende omsetninger. ;Ved noyaktig innstilling av strbmutbytteforholdene for derved å unngå en oxydasjon av metallbestanddelen i den sammensatte membran er det dessuten mulig | anvende denne metallbestanddel som en bi-polar elektrode og således utfore et ytterligere reaksjonstrinn mellom en sluttelektrode i sekundærkammeret og den anioniske side av den nu bipolare metallbestanddel i den sammensatte membran. Som et eksempel på en slik reaksjon kan nevnes fremstill<i>ngen av natrium. Dessuten utelukker ikke beskrivelsen av kvikksblvlaget som stasjonært at kvikksolvet alternativt kan sirkuleres fra den sammensatte membran. ;I de nedenstående eksempler ble det benyttet celler som inneholdt en platinabelagt titananode anordnet overfor en sammensatt membran, idet en i det vesentlige mettet natriumkloridopplosning strommet mellom anoden og den sammensatte membran. Det fremstilte klor ble fjernet fra cellen sammen med saltopplosningsstrommen. Den sammensatte membran var en membran av perfluorsulfonsyre som mar-kedsføres under varemerket "Nafion" og som var fremstilt fra en kopolymer av tetrafluorethylen og en vinylether med formelen FSC^CT^ CF20CF(CF2)CF20CF=CF2 ved hjelp av vanlig teknikk for fremstilling av termoplaster, fulgt av en omdannelse av den vedhéftende sulfonyl-fluoridgruppe til den tilsvarende syre fra den erholdte kopolymer med en ekvivalentvekt av 950-1350, og med et kvikksolvlag over membranen. Kvikksolvmengden var tilstrekkelig til å dekke den polymere membran fullstendig, idet forsiktighet ble utvist slik at eventuelle korrugeringer eller buler i den polymere membran også ;ble dekket. Kvikksolvet for den sammensatte membran befant seg i kontakt med grafittelementer, og vann ble ledet over kvikksolvet for fremstilling av kaustisk soda og hydrogen over den sammensatte membran. I alle eksempler strakk membranens overflate seg inn i kvikksolvet som folge av en svelling av membranen på grunn av et opplosningsmiddel eller på grunn av elektrolytten og fordi trykket mot saltopplosningen var storre enn vekten av kvikksolvet og den kaustiske opplosning over membranen. Bruttocelleoverflaten var ca. 1 dm p (ca. 5,1 x 20,3 cm). Strommen av vann gjennom utarmings-cellen eller sekundærcellen ble variert slik at det ble fremstilt forskjellige konsentrasjoner av kaustisk opplosning inneholdende fra under 10% til over 50$ kaustisk soda, og det kunne ikke iakttas noen innvirkning på driften av cellen. ;Eksempel 1 ;En celle ble drevet ved atmosfæretrykk og med en polymer membran med en nominell tykkelse på 0,051 mm. Saltopplosningens stromningshastighet var ca. 15,9 liter pr. minutt. Cellespenningen var ^,9 V ved 50 A og 6,6 V ved 80 A. Saltopplosningens stromningshastighet ble oket til 2^,2 liter pr. minutt for å forbedre bort-foringen av gass fra cellen, og spenningen falt til 6,0 V ved 80 A. Temperaturen var 87,8-96,l°C. ;Eksemne! 2 ;Den samme celle ble benyttet med en membran som forst var blitt neddyppet i saltsyre og derefter i en mettet vandig opplosning av kvikksolvklorid i 2h timer ved 100°C. Kvikksolvet i membranen ble derefter redusert til metallisk kvikksolv in situ ved hjelp av hydroxylamin, og cellen ble drevet under de samme betingelser som tidligere med anvendelse av en stromningshastighet for saltopplosningen av 2^,2 liter pr. minutt. Cellespenningen var 5,6 V ved 80A og <>>+,6 V ved 50 A. ;i Eksempel 3 ;Den samme celle ble benyttet under de samme betingelser, men membranen var blitt svellet med glycol for den ble impregnert med kvikksolv som beskrevet i eksempel 2. Spenningen over cellen var 0,2-0,3 V lavere ved 80A enn spenningen uten bruk av en glycolbe-handlet membran. ;Eksempel h ;En celle med en polymer membran med en nominell tykkelse på 0,089 mm ble drevet ved en temperatur på 23,9°C og et trykk på 31,6 kp/cm 2 og med en stromningshastighet for saltopplosningen av 50 cm0^ pr. minutt. Det var tatt ut spor i anoden for at det flytende klor skulle renne av fra denne. Celledelene over kvikksolvet besto av nikkelpinner med en diameter på 1,59 mm på 6,35 mm sentra og med en grafittduk rundt og mellom pinnene. Grafitten og nikkelen var i kontakt med kvikksolvet. Ved ca. 10 A og en cellespenning på 3,6<*>+ V kunne til å begynne med klor opplost i saltopplosning iakttas gjennom et observasjonsglass ved cellens utlop. Efterhvert som strøm-styrken ble oket til 50 A steg izellespenningen og falt derefter efter hvert som flytende klor ble dannet, og cellespenningen ble stabil ved 5,1 V. Det flytende klor kunne iakttas som en adskilt fase gjennom observasjonsglasset sammen med saltopplosning som inneholdt opplost klor. Flytende klor kom til syne efterhvert som strømstyrken ble oket fordi klorproduksjonen da oversteg klorets opploselighet i saltopplosningen. Ved en hoyere temperatur og med en tynnere polymer membran kunne en lavere cellespenning erholdes. Observasjonsglasset ble slik anordnet at saltopplosningen og det flytende klor kom inn gjennom et neddykket ror ved toppen. Observasjonsglasset var også forsynt med et overløp over det neddyppede rørs bunnkant. Denne anordning førte ved disse arbeidstemperaturer til at det flytende klor ble avsatt på bunnen av observasjonsglasset og at saltopp-løsningen strømmet over fra toppen av observasjonsglasset. Denne virket derfor som et dekanteringsapparat. Fra overløpet strømmet saltoppløsningen som inneholdt oppløst klor, til en mottagerbe-holder. Derefter ble trykket i mottagerbeholderen redusert, og det oppløste klor boblet ut av saltoppløsningen. Hydrogen og kaustisk oppløsning strømmet fra cellen og inn i en beholder hvori hydrogenet og den kaustiske oppløsning ble separert. Hele systemet ble opprinnelig fylt med nitrogen, og hydrogenet ble derefter sluppet ut i atmosfæren sammen med det ifylte nitrogen. In Fig. 6, 1 denotes a cooling device or a heat recovery unit, 2 a cell stack, 3 a cooling device for anolyte, h a device for re-saturating the anolyte, 5 an expansion motor, 6 a flash separator for chlorine, 7 a circulation pump for anolyte, 8 a dechlorination system, 9 a condenser for chlorine, 10 a drying system for chlorine, 11 a slurry pump, 12 a slurry tank, 13 salt supply, 1<*>+ a purified, branched anolyte stream for return, ;15 the chlorine product and 16 a branched anolyte stream. The process shown by means of the flowchart in Fig. 6 is carried out in summary as follows. The used anolyte flows into the apparatus h for renewed saturation of the anolyte and then into the expansion motor 5 which is driven by the anolyte as it flows to the flash separator 6 for chlorine. The main part of the anolyte flows from the separator 6 into the anolyte recirculation pump 7 which pumps the anolyte into the anolyte dresser 3 and back into the cell stack 2. A smaller part of the separated anolyte flows into the dechlorination system 8, from where it is branched off from the system as a stream 16 The chlorine from the flash separator 6 and from the dechlorination system 8 is led into a condenser 9 for chlorine and a drying system 10 for chlorine and is then removed as a product stream 15. Purified anolyte 1^ and salt 13 are fed to a slurry tank 12 and transferred by means of a immersion pump II to the apparatus h for renewed saturation of anolyte. An electrically insulating heat transfer fluid is pumped through the cell stack 2 and into a heat transfer unit 1, from where it is passed through the anolyte jacket apparatus and back into the cell stack. This flow chart is therefore similar to the flow chart shown in Fig. 5, but with the exception that it is calculated for a cell from which the entire amount of produced chlorine is removed as a dissolved gas. For the production of the chlorine product, the pressure of the used anolyte is lowered from the cell working pressure which leads to the emission of gaseous chlorine, relatively directly depending on the relationship between the working pressure and the pressure maintained in the flash separator 6 for chlorine. As the chlorine separated in the flash separator 6 is hot and moist and has a certain pressure, it can be condensed by means of cooling. It is preferred to carry out the flash separation at pressures above 7 kp/cm 2 in order to take advantage of the usually available cooling water. As very large quantities of anolyte must be pumped from flash pressure to working pressure and this entails a considerable consumption of energy, it is preferred to recover a large part of this energy by sudden expansion of the used anolyte and the produced chlorine in an expansion ;sion engine 5. ;The flow charts on Fig. 5 and 6 relate to the production of moist, ;liquid chlorine. If necessary, this can be washed free of adhering salts and then dried. In normal implementation of the process 1 technical scale, it is of essential importance that the chlorine is dried so that its moisture content will be in equilibrium with approx. 95% sulfuric acid at 15.6°C as the steel in the equipment in which the liquid chlorine is normally transported and stored will otherwise corrode. The salt supplied to the system is usually purified and produced on site. The added salt should preferably be relatively finely divided to ensure that it will dissolve quickly, as salt crystals can otherwise enter the cell and erode the membranes. In Fig. 7, 1 denotes a cell stack, 2 a cooling device for caustic dissolution possibly combined with a heat recovery system (not shown), 3 a separator for caustic dissolution, h a circulation pump for caustic dissolution, 5 a flash separator tank for caustic solution, 6 a cooling apparatus for hydrogen, 7 a system for the removal of quicksilver, 8 a vacuum degassing vessel for caustic solution, 9 a vacuum pump, 10 a hydrogen stream, 11 a recovered quicksilver stream, 12 a stream of caustic solution and 13 a water stream. ;Hydrogen and caustic solution are removed together from the cell stack and separated in apparatus 3. As hydrogen is only very slightly soluble in a caustic solution, the main amount of hydrogen will be separated in the form of a hot gas under pressure. After cooling this hot gas in the cooling device 6, the mercury content in the cold gas is lowered further, as this content is already very low due to the fact that the hydrogen is under pressure and the condensed mercury can be recovered. The very small amount of mercury vapor that is present in the cold hydrogen that is under pressure can be further removed in the system 7 using known techniques, such as washing with chlorine water or adsorption etc. As the system requires a completely enclosed apparatus in counter- addition to an ordinary mercury cell and because the mercury-sol content of the hydrogen is inversely proportional to the pressure at which the hydrogen is formed, the pollution that the mercury brings with it or that must be combated is reduced by a factor of 10 or more. The hydrogen that flows out at 10 will then no longer have ecological consequences because the mercury has been effectively removed. It should also be noted that the chlorine is produced without the presence of a non-condensable gas, and no unpleasant-smelling gas must therefore be released or treated. ;After the separation in the separator 3, the majority of the caustic solution is recycled to the apparatus 2 for cooling. This cooling system together with the cooling system shown in Fig. 5 and 6 can be operated in different ways depending on the desired results. It can be used simply for cooling the caustic solution to thus remove the heat content in the stream of caustic solution, or the heat can be removed from the caustic solution by keeping the stream of this at a higher temperature than the stream of salt solution, thereby improving the possibilities for heat recovery instead of a fairly simple cooling down. The added net amount of caustic solution in the system, i.e. the net production of caustic solution, can be led from the separator 3 "to the flash separator tank 5 where it will expand to near atmospheric pressure. Dissolved hydrogen; and furthermore small hydrogen bubbles will at this point be removed from the caustic solution. Depending on the design of the system, the hydrogen that is removed in the flash separator tank 5 can be free of quick _y----~s5fv'"~'and it does not then need to be subjected to any other treatment than to remove small droplets of caustic solution, or it may contain some mercury impurities, and it can then be treated in parallel with the main flow of hydrogen from the separator 3. Hydrogen tends to stay suspended as very small bubbles in a caustic solution when the hydrogen pressure is lifted, and it can therefore, it is desirable to quickly expand the remaining hydrogen bubbles under vacuum from the caustic solution in the degassing vessel 8C The small amount of hydrogen that e point will be pumped from the caustic solution, can be combined with the hydrogen stream from the flash separator tank 5 and treated as needed. The caustic solution from the degassing container 8 can be transferred directly for storage without fear that hydrogen explosions may occur in the storage tanks. The system can be used within a wide range of temperature and pressure which will lead to the production of liquid or dissolved chlorine in accordance with the physical properties of these products. Within the range of applicable conditions, the choice of a particular pressure and a particular temperature is determined by a balancing of the economic factors by means of well-known optimization techniques. As examples of temperature and pressure ranges for the production of liquid chlorine, an absolute pressure of cac 7.0-70.3 kp/cm 2 can be mentioned at a temperature of approx. 15.5-132.2°C or an absolute pressure of 21.0-^5.7 kp/cm^ at a temperature of 65.5-107.2°C„ ;Based on economic considerations, the process will generally be carried out at a temperature above the temperature of an available heat source. In normal industrial practice, this temperature will be 26.7°C. This means that a cell in which liquid chlorine is produced will be kept at a pressure above 7.0 kp/cm and that the flash pressure for a system in which chlorine is produced completely in the form of a dissolved gas is not lower than 7.0 kp/cm cm 2 so that the chlorine can be condensed into a liquid without having to resort to mechanical cooling"; The upper limits for the pressure and temperature are dictated again essentially based on economic considerations" The upper limit for liquid chlorine is of course its critical temperature. At very high pressures, the necessary equipment becomes very expensive, and the method will therefore not usually be carried out at a pressure above 70.3 kp/cm 2 c. The working temperatures that are possible for these pressure ranges can be determined on the basis of well-known data. The possibilities for recovering heat from the system are improved at high temperatures so that there is a temperature difference between the salt solution and the caustic solution on the one hand and the temperature in the heat source on the other. When producing liquid chlorine directly in the cell, considerable weight must be attached to the boiling point curve for liquid chlorine. When dissolved chlorine is produced in the cell, the solubility of chlorine will decrease with increasing salt concentration and temperature and increase with increasing pressure. The greater the pressure difference between the cell and the flash separator, the more chlorine will be formed per volume unit salt dissolution flow per review. The higher the salt concentration, the lower the chlorine production per review of salt solution become. The higher the cell working temperature, the less chlorine will be dissolved in the salt solution, but the more heat can be recovered from it. To determine working conditions for any particular case, standard optimization techniques together with known data regarding chlorine's boiling point and solubility can be used. ;All normal chlorine cells must be located in a building as they cannot in practice be operated outdoors. The present cells can be used outdoors in practically any climate, thereby avoiding costs for erecting buildings. With the construction that the cells according to the invention have, there is also no need for a busbar system from part to part or a busbar distribution system for each part, and this means that there are no copper or aluminum busbars around the cells. This not only saves capital costs, but also the main maintenance costs for the overall chlorine plant. The invention has been described above in connection with the electrolysis of sodium chloride and sodium sulfate for the production of caustic soda and hydrogen in each case. However, the invention is not limited to the electrolysis of these solutions. Solutions containing other ions, especially the corresponding potassium ion-containing solutions, can be electrolysed in a similar manner. The present invention has general applicability to compounds which can be electrolysed in ordinary mercury solar cathode cells. The present invention is also beneficial for carrying out other known electrolysis processes for solutions containing alkali metal ions. Obviously, anolytes (or contaminants or adversely affecting ions in the anolytes) or materials for the secondary part of the process and which are known to adversely affect the performance of the electrolysis process should be avoided. In addition, the secondary cell can be used, occasionally without graphite as a depleting agent, for the production of sodium sulphide using sodium polysulphide as a depleting agent, for the production of sodium hydrosulphite using a sulfur dioxide solution as a depleting agent, for the production of alcoholates, for various organic reductions, for dimerizations or similar reactions. ;By accurately setting the strb exchange conditions in order to thereby avoid oxidation of the metal component in the composite membrane, it is also possible | use this metal component as a bi-polar electrode and thus carry out a further reaction step between a final electrode in the secondary chamber and the anionic side of the now bipolar metal component in the composite membrane. As an example of such a reaction, the production of sodium can be mentioned. Moreover, the description of the mercury vapor layer as stationary does not exclude that the mercury solution can alternatively be circulated from the composite membrane. In the examples below, cells were used which contained a platinum-coated titanium anode arranged opposite a composite membrane, with an essentially saturated sodium chloride solution flowing between the anode and the composite membrane. The produced chlorine was removed from the cell together with the salt dissolution stream. The composite membrane was a membrane of perfluorosulfonic acid which is marketed under the trademark "Nafion" and which was prepared from a copolymer of tetrafluoroethylene and a vinyl ether of the formula FSC^CT^CF20CF(CF2)CF20CF=CF2 by means of the usual technique for the preparation of thermoplastics, followed by a conversion of the attached sulfonyl fluoride group to the corresponding acid from the obtained copolymer with an equivalent weight of 950-1350, and with a mercury film over the membrane. The amount of mercury was sufficient to cover the polymeric membrane completely, care being taken so that any corrugations or bulges in the polymeric membrane were also covered. The mercury for the composite membrane was in contact with graphite elements, and water was passed over the mercury to produce caustic soda and hydrogen over the composite membrane. In all examples, the surface of the membrane extended into the mercury as a result of swelling of the membrane due to a solvent or electrolyte and because the pressure against the salt solution was greater than the weight of the mercury and the caustic solution above the membrane. The gross cell surface was approx. 1 dc p (approx. 5.1 x 20.3 cm). The flow of water through the depletion cell or secondary cell was varied so that different concentrations of caustic solution containing from less than 10% to more than 50% caustic soda were produced, and no effect on the operation of the cell could be observed. ;Example 1 ;A cell was operated at atmospheric pressure and with a polymeric membrane having a nominal thickness of 0.051 mm. The flow rate of the salt solution was approx. 15.9 liters per minute. The cell voltage was ^.9 V at 50 A and 6.6 V at 80 A. The flow rate of the salt solution was increased to 2^.2 liters per minute to improve the removal of gas from the cell, and the voltage dropped to 6.0 V at 80 A. The temperature was 87.8-96.1°C. Eczema! 2 ;The same cell was used with a membrane which had first been immersed in hydrochloric acid and then in a saturated aqueous solution of mercuric chloride for 2 hours at 100°C. The mercury in the membrane was then reduced to metallic mercury in situ by means of hydroxylamine, and the cell was operated under the same conditions as before using a brine flow rate of 2^.2 liters per second. minute. The cell voltage was 5.6 V at 80 A and <>>+.6 V at 50 A. ;in Example 3 ;The same cell was used under the same conditions, but the membrane had been swollen with glycol before it was impregnated with quicksilver as described in Example 2. The voltage across the cell was 0.2-0.3 V lower at 80A than the voltage without the use of a glycol-treated membrane. ;Example h ;A cell with a polymer membrane with a nominal thickness of 0.089 mm was operated at a temperature of 23.9°C and a pressure of 31.6 kp/cm 2 and with a flow rate for the salt solution of 50 cm0^ per . minute. A groove had been cut out in the anode so that the liquid chlorine would run off from it. The cell parts above the mercury consisted of nickel pins with a diameter of 1.59 mm on 6.35 mm centers and with a graphite cloth around and between the pins. The graphite and nickel were in contact with the mercury. At approx. 10 A and a cell voltage of 3.6<*>+ V could initially be observed with chlorine dissolved in salt solution through an observation glass at the cell outlet. As the amperage was increased to 50 A, the cell voltage rose and then fell as liquid chlorine was formed, and the cell voltage stabilized at 5.1 V. The liquid chlorine could be observed as a separate phase through the observation glass together with salt solution containing dissolved chlorine. Liquid chlorine came into view as the current strength was increased because the chlorine production then exceeded the chlorine's solubility in the salt solution. At a higher temperature and with a thinner polymer membrane, a lower cell voltage could be obtained. The observation glass was arranged in such a way that the salt solution and liquid chlorine entered through a submerged rudder at the top. The observation glass was also provided with an overflow over the bottom edge of the submerged tube. At these working temperatures, this arrangement led to the liquid chlorine being deposited on the bottom of the observation glass and the salt solution overflowing from the top of the observation glass. This therefore acted as a decanting device. From the overflow, the salt solution containing dissolved chlorine flowed to a receiving container. Then the pressure in the receiver vessel was reduced, and the dissolved chlorine bubbled out of the salt solution. Hydrogen and caustic solution flowed from the cell into a container in which the hydrogen and the caustic solution were separated. The entire system was initially filled with nitrogen, and the hydrogen was then released into the atmosphere together with the filled nitrogen.

Claims (11)

Fremgangsmåte ved elektrolyse av vandige oppløsninger, fortrinnsvis natriumkloridoppløsninger for fremstilling av klor og kaustisk soda, inneholdende oppløste natrium- og/eller kaliumioner sammen med oppløste anioner av mineralsyrer og/eller organiske syrer og/eller hydroxylioner, hvor en elektrisk strøm ledes gjennom oppløsningen som holdes mellom en anode og en membran, karakterisert ved at elektrolysen utføres under anvendelse av en sammensatt membran som består av en polymermembran som er vendt mot anoden, og av et metallag som alkalimetall kan trenge gjennom og som befinner seg i intim kontakt med polymermembranen på den overflate av denne som er vendt bort fra anoden, ved overatmosfærisk trykk under slike betingelser hvor anodeproduktet fås i en i det vesentlige til væske fortettet tilstand eller i en tilstand hvor det er oppløst i oppløsningen.Process for the electrolysis of aqueous solutions, preferably sodium chloride solutions for the production of chlorine and caustic soda, containing dissolved sodium and/or potassium ions together with dissolved anions of mineral acids and/or organic acids and/or hydroxyl ions, where an electric current is passed through the solution held between an anode and a membrane, characterized in that the electrolysis is carried out using a composite membrane consisting of a polymer membrane facing the anode, and of a metal layer through which alkali metal can penetrate and which is in intimate contact with the polymer membrane on that surface of this facing away from the anode, at superatmospheric pressure under such conditions where the anode product is obtained in a substantially liquid condensed state or in a state where it is dissolved in the solution. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at elektrolysen utføres ved et trykk av 7-70 kg/cm <2>og en temperatur av 15-132°C. 2. Method according to claim 1, characterized in that the electrolysis is carried out at a pressure of 7-70 kg/cm <2> and a temperature of 15-132°C. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes en sammensatt membran hvorav metallaget består av kvikksølv. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that a composite membrane is used, the metal layer of which consists of mercury. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at det anvendes en polymermembran som består av en per- fluorcarbonpolymer med vedheftende sulfonsyre- og/eller sulfonatgrupper. 4. Method according to claims 1-3, characterized in that a polymer membrane is used which consists of a per- fluorocarbon polymer with attached sulfonic acid and/or sulfonate groups. 5. Elektrolysecelle for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1-4, karakterisert ved at katoden har form av en sammensatt membran (AB) som består av en polymermembran (A) og av et katodisk metallag (B) som alkalimetallioner kan trenge gjennom og som befinner seg i intim kontakt med membranen. 5. Electrolysis cell for carrying out the method according to claims 1-4, characterized in that the cathode has the form of a composite membrane (AB) which consists of a polymer membrane (A) and of a cathodic metal layer (B) through which alkali metal ions can penetrate and which is themselves in intimate contact with the membrane. 6. Elektrolysecelle ifølge krav 5,karakterisert ved at polymermembranen (A) består av en perfluorcarbonpolymer med vedhengende sulfonsyre- og/eller sulfonatgrupper. 6. Electrolysis cell according to claim 5, characterized in that the polymer membrane (A) consists of a perfluorocarbon polymer with attached sulfonic acid and/or sulfonate groups. 7. Elektrolysecelle ifølge krav 5 eller 6, karakterisert ved at metallet (B) er kvikksølv. 7. Electrolysis cell according to claim 5 or 6, characterized in that the metal (B) is mercury. 8. Elektrolysecelle ifølge krav 5-7, karakterisert ved at metallisk kvikksølv er avsatt i polymermembranen (A). 8. Electrolysis cell according to claims 5-7, characterized in that metallic mercury is deposited in the polymer membrane (A). 9. Elektrolysecelle ifølge krav 5-8, karakterisert ved at polymeren er blitt behandlet med et svellemiddel. 9. Electrolysis cell according to claims 5-8, characterized in that the polymer has been treated with a swelling agent. 10. Elektrolysecelle ifølge krav 5-9, karakterisert ved at en rekke elektriske katodeledninger (11) står i kontakt med metallet (B). 10. Electrolysis cell according to claims 5-9, characterized in that a number of electrical cathode lines (11) are in contact with the metal (B). 11. Elektrolysecelle ifølge krav 5-10, karakterisert ved at polymermembranen (A) består av en kopolymer av FS02CF2CF2OCF (CF3)CF2OCF=!CF2 med F2C=CF2 som er blitt behandlet for omdannelse av -S02F-gruppene til sulfonsyre- og/eller sulfonatgrupper.11. Electrolysis cell according to claims 5-10, characterized in that the polymer membrane (A) consists of a copolymer of FS02CF2CF2OCF (CF3)CF2OCF=!CF2 with F2C=CF2 which has been treated to convert the -SO2F groups into sulfonic acid and/or sulfonate groups.
NO4045/73A 1972-10-19 1973-10-18 PROCEDURES FOR ELECTROLYZING A WATER SOLUTION CONTAINING SODIUM AND / OR POTASSIUM IONS AND ELECTROLYSIS CELLS FOR CARRYING OUT IT NO138256C (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US298922A US3864226A (en) 1972-10-19 1972-10-19 Process for electrolyzing aqueous sodium or potassium ion solutions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO138256B true NO138256B (en) 1978-04-24
NO138256C NO138256C (en) 1978-08-02

Family

ID=23152568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO4045/73A NO138256C (en) 1972-10-19 1973-10-18 PROCEDURES FOR ELECTROLYZING A WATER SOLUTION CONTAINING SODIUM AND / OR POTASSIUM IONS AND ELECTROLYSIS CELLS FOR CARRYING OUT IT

Country Status (24)

Country Link
US (1) US3864226A (en)
JP (1) JPS582275B2 (en)
AR (1) AR206774A1 (en)
BE (1) BE806231A (en)
BR (1) BR7308030D0 (en)
CA (1) CA1043735A (en)
CH (2) CH606492A5 (en)
CS (1) CS193024B2 (en)
DD (1) DD109850A5 (en)
DE (1) DE2348889C3 (en)
DK (1) DK154027C (en)
ES (1) ES419772A1 (en)
FR (1) FR2203679B1 (en)
GB (1) GB1427829A (en)
IE (1) IE38350B1 (en)
IL (1) IL43321A (en)
IN (1) IN141177B (en)
IT (1) IT1003184B (en)
LU (1) LU68632A1 (en)
NL (1) NL7314449A (en)
NO (1) NO138256C (en)
PL (1) PL91059B1 (en)
SU (2) SU797594A3 (en)
ZA (1) ZA737955B (en)

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS551351B2 (en) * 1974-03-07 1980-01-12
JPS526374A (en) * 1975-07-07 1977-01-18 Tokuyama Soda Co Ltd Anode structure for electrolysis
JPS534796A (en) * 1976-07-05 1978-01-17 Asahi Chem Ind Co Ltd Electrolysis of pressurized alkali halide
ES452238A1 (en) * 1976-10-08 1977-11-01 Diaz Nogueira Eduardo Process for electrolysis of brine by mercury cathodes
US4086393A (en) * 1976-11-24 1978-04-25 Energy Development Associates Gas phase free liquid chlorine electrochemical systems
JPS55161081A (en) * 1979-06-01 1980-12-15 Asahi Glass Co Ltd Electrolytic cell
JPS5693883A (en) * 1979-12-27 1981-07-29 Permelec Electrode Ltd Electrolytic apparatus using solid polymer electrolyte diaphragm and preparation thereof
US4313812A (en) * 1980-03-10 1982-02-02 Olin Corporation Membrane electrode pack cells designed for medium pressure operation
US4390408A (en) * 1980-06-06 1983-06-28 Olin Corporation Membrane electrode pack cells designed for medium pressure operation
EP0110425A3 (en) * 1982-12-06 1985-07-31 Kanegafuchi Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha An electrolytic process of an aqueous alkali metal halide solution and electrolytic cell used therefor
JPS59150852U (en) * 1983-03-30 1984-10-09 朝日スチ−ル工業株式会社 wire lattice fence
JPS60117959U (en) * 1984-01-20 1985-08-09 朝日スチール工業株式会社 lattice fence
US5041197A (en) * 1987-05-05 1991-08-20 Physical Sciences, Inc. H2 /C12 fuel cells for power and HCl production - chemical cogeneration
JPS6450998A (en) * 1987-08-21 1989-02-27 Power Reactor & Nuclear Fuel Electrolysis treating method of radioactive waste liquid
IT1230714B (en) * 1989-02-10 1991-10-29 Solvay PROCESS OF MANUFACTURING A SULPHIDE OF AN ALKALINE METAL.
US5118398A (en) * 1989-12-05 1992-06-02 United Technologies Corporation Method and an apparatus for detecting ionizable substance
US20070087245A1 (en) * 2005-10-14 2007-04-19 Fuller Timothy J Multilayer polyelectrolyte membranes for fuel cells
US8636893B2 (en) * 2011-01-26 2014-01-28 Superior Plus Lp Process for producing chlorine with low bromine content
US20120186989A1 (en) * 2011-01-26 2012-07-26 Yuri Alexeevich Omelchenko Process for producing chlorine with low bromine content
WO2015027190A1 (en) 2013-08-23 2015-02-26 Mirakel Technologies, Inc. Systems, devices and methods for styling hair
EP3597791B1 (en) * 2018-07-20 2021-11-17 Covestro Deutschland AG Method for improving the performance of nickel electrodes

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1109311A (en) * 1912-01-06 1914-09-01 Edward A Allen Method and means for electrolyzing saline solutions.
US2681320A (en) * 1950-12-23 1954-06-15 Rohm & Haas Permselective films of cationexchange resins
US2742419A (en) * 1952-03-01 1956-04-17 Diamond Alkali Co Electrolytic cell base structure
GB1149416A (en) * 1967-03-16 1969-04-23 Ici Ltd Manufacture of chlorine and caustic alkali in diaphragm cells
GB1199952A (en) * 1967-05-15 1970-07-22 Wolfen Filmfab Veb Electrolysis of Alkali Metal Halide Solutions
US3645866A (en) * 1969-08-26 1972-02-29 Georgy Ivanovich Volkov Method of electrolysis with a flowing mercury cathode in a chlorine cell
US3682797A (en) * 1970-10-02 1972-08-08 Great Lakes Carbon Corp Stationary film mercury cell
US3775272A (en) * 1972-02-25 1973-11-27 Olin Corp Mercury diaphragm chlor-alkali cell and process for decomposing alkali metal halides

Also Published As

Publication number Publication date
CA1043735A (en) 1978-12-05
JPS4974200A (en) 1974-07-17
SU971110A3 (en) 1982-10-30
IE38350B1 (en) 1978-02-15
IN141177B (en) 1977-01-29
DK154027C (en) 1989-02-13
DE2348889C3 (en) 1982-05-06
SU797594A3 (en) 1981-01-15
CH619741A5 (en) 1980-10-15
DK154027B (en) 1988-10-03
PL91059B1 (en) 1977-02-28
DE2348889A1 (en) 1974-08-01
BR7308030D0 (en) 1974-07-18
DD109850A5 (en) 1974-11-20
IL43321A0 (en) 1973-11-28
FR2203679A1 (en) 1974-05-17
FR2203679B1 (en) 1978-03-10
AU6147673A (en) 1975-04-17
US3864226A (en) 1975-02-04
IL43321A (en) 1976-09-30
DE2348889B2 (en) 1981-07-16
ES419772A1 (en) 1976-09-01
JPS582275B2 (en) 1983-01-14
CH606492A5 (en) 1978-10-31
LU68632A1 (en) 1973-12-27
NO138256C (en) 1978-08-02
GB1427829A (en) 1976-03-10
NL7314449A (en) 1974-04-23
BE806231A (en) 1974-04-18
ZA737955B (en) 1975-11-26
IT1003184B (en) 1976-06-10
IE38350L (en) 1974-04-19
CS193024B2 (en) 1979-09-17
AR206774A1 (en) 1976-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO138256B (en) PROCEDURES FOR ELECTROLYZING A WATER SOLUTION CONTAINING SODIUM AND / OR POTASSIUM IONS AND ELECTROLYSIS CELLS FOR CARRYING OUT IT
US4036714A (en) Electrolytic cells and processes
KR100351311B1 (en) Electrolyzer producing mixed oxidant gas
US4080270A (en) Production of alkali metal carbonates in a membrane cell
US5082543A (en) Filter press electrolysis cell
CA1153730A (en) Three-compartment cell with self-pressurized buffer compartment
WO2018182005A1 (en) Water electrolysis system, water electrolysis method, and method for producing hydrogen
JPS6131190B2 (en)
CA1115234A (en) Process for electrolysis of alkali halide
BRPI0710338A2 (en) electrochemical generation system for producing chlorine gas, noh and sodium hypochlorite solution and process for electrolytically producing chlorine gas, there is optionally a sodium hypochlorite
NO136480B (en)
NO743912L (en)
US4065367A (en) Method of operating an electrolysis cell
NO144245B (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF HALOGEN AND ALKALIMETAL HYDROXYD BY ELECTROLYSE OF Aqueous ALKALIMETAL HALOGENIDE SOLUTION
US4578159A (en) Electrolysis of alkali metal chloride brine in catholyteless membrane cells employing an oxygen consuming cathode
US3421994A (en) Electrochemical apparatus
US4046654A (en) Process for desalination with chlor-alkali production in a mercury diaphragm cell
US4919791A (en) Controlled operation of high current density oxygen consuming cathode cells to prevent hydrogen formation
US4568433A (en) Electrolytic process of an aqueous alkali metal halide solution
JPH0125835B2 (en)
US3923614A (en) Method of converting mercury cathode chlor-alkali electrolysis cells into diaphragm cells and cells produced thereby
NO139610B (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF ALKALY HYDROXYDE AND CHLORINE OR HYDROGEN OR CHLORINE BY ELECTROLYSE
WO2014161865A1 (en) Plant for chlor-alkali electrolysis and a process for using it
CN112301367A (en) Arsine and chlorine combined electrolysis device and arsine and chlorine combined electrolysis method using same
CN203247313U (en) Electrolysis bath