NO140427B - Fremgangsmaate til fremstilling av antibiotikum 1-n-(l-(-)-alfa-hydroksy-gamma-aminobutyryl)-xk-62-2 eller syreaddisjonssalter derav - Google Patents

Description

Multi-elektrolyseceller.

Foreliggende oppfinnelse angår for-bedringer vedrørende multi-elektrolyseceller. Mer spesielt angår den multielek-trolyseceller som består av et flertall enkeltceller for fremstilling av klorater av alkalimetaller fra vandige oppløsninger av klorider av alkalimetaller.

Det er kjent å fremstille klorater av alkalimetaller ved elektrolyse av oppløs-ninger av klorider av alkalimetaller i sepa-rate enkeltceller hvor anodene er av grafitt, katoden er av jern eller stål og hvor det ikke er noe diafragma mellom anodene og katoden. Magnetittblokker og platina-plater har også vært anvendt som anode-materialer, men fordi den maksimale strømtetthet som det er mulig å bruke ved magnetitt er lav og fordi meget høye omkostninger hindrer bruk av anoder av pla-tinaplater, blir det nesten utelukkende anvendt grafittanoder. Anvendelse av grafittanoder medfører at prosessen blir kostbar på grunn av den sterke tæring på anoden. Elektrolytten i celler som produserer klorater har forholdsvis høy pH, slik at oxyda-sjon av grafitten ved utladning av hydroxy-lioner er meget kraftig. Sterk tæring fører ikke bare til høye omkostninger med ut-skiftning av anoder, men også til gradvis økende cellespenning på grunn av den økende avstand mellom anode og katode, og dermed følgende unødig stort energi-forbruk. Videre er den maksimale anode-strømtetthet som kan oppnåes med aksep-tabel intensitet av anodetæringen begren-set til omkring 1,5 A/m2 selv når det er anordnet kjøling av cellen, og når kjøle-innretninger ikke er tatt til hjelp kan anodestrømtettheten være så lav som 0,2— 0,5 kA/m2.

I norsk patent nr. 103 050 er det beskrevet og krevet patent på en multielek-trolysecelle beregnet for fremstilling av klor, hypokloritt eller klorat fra vandige oppløsninger av et klorid av et alkalimetall og som består av et flertall enkeltceller hvor en inert skillevegg atskiller anoden i en enkeltcelle fra katoden i en tilliggende enkeltcell, og hvor den inerte skillevegg er en elektrisk ledende, kjemisk inert skillevegg av en plate av titanmetall. Ifølge det nevnte norske patent kan anoden i hver av multi-elektrolysecellens enkeltceller blant annet dannes av et belegg av platinametall, nemlig ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium eller platina eller en legering av to eller flere slike metaller på den ene side av hver titanmetallplate.

Det er funnet at når en multi-elektrolysecelle bestående av et flertall enkeltceller, slik som i norsk patent nr. 103 050 hvor det ikke er noe diafragma mellom hvert par anoder og katoder, anvendes for fremstilling av et klorat av et alkalimetall ved elektrolyse av vandige oppløsninger av et klorid av et alkalimetall, kan det brukes en overraskende høy strømtetthet med godt økonomisk resultat når anoden i hver enkeltcelle er et belegg av et platinametall på den ene side av titanmetallplaten. Dette er spesielt tilfelle når katoden i hver enkelt-celle av multi-elektrolysecellen er blank eller ubelagt titan som beskrevet i norsk patent nr. 103 050 eller er et belegg av et platinametall, jern eller stål på den flate av den neste titanmetallplate som vender mot anoden. Det foretrekkes imidlertid at katoden består av et belegg av et platinametall som kan påføres titanmetallplaten ved hjelp av en av de metoder som er angitt i det nevnte patent siden det er funnet at et katodebelegg av et platinametall nedset-ter den cellespenning som er nødvendig og ikke er utsatt for den korrosjon som fore-kommer på katodebelegg av jern og stål når cellen tas ut av drift. Det foretrekkes også at anodebelegget av platinametall i hver enkeltcelle påføres titanoverflaten elektrolytisk da et slikt elektrolytisk påført belegg av platinametall gir den laveste og mest stabile cellespenning. Det er videre funnet at når klorat av et alkalimetall fremstilles i multi-elektrolyseceller av den art som her beskrives, kan avstanden mellom anode og katode med fordel gjøres meget liten (omkring 3 mm er passende), hvil-ket ytterligere hjelper til med å nedsette cellespenningen.

Det er funnet at når klorat av et alkalimetall fremstilles ved elektrolyse av en oppløsning av et klorid av et alkalimetall i henhold til foreliggende oppfinnelse, kan det anvendes med høy virkningsgrad en strømtetthet som er omkring 3—14 ganger større enn i tidligere kjente kloratceller forsynt med anoder av grafitt, magnitt eller platina. I en multielektrolyse ifølge foreliggende oppfinnelse er f. eks. energifor-bruket en strømtetthet på omkring 3,5 kA/ m<2> minst like lavt som i de tidligere kjente kloratceller med lav strømtetthet.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det derfor angitt en modifikasjon av den form for multi-elektrolysecelle med bipolare elektroder som er beskrevet i norsk patent nr. 103 050, hvor det ikke er noe diafragma mellom anode og katode i hver enkeltcelle, og som er spesielt nyttig ved fremstilling av et klorat av et alkalimetall fra vandige oppløsninger av et klorid av et alkalimetall, og hvor anoden i hver enkelt enkelt-celle er et belegg av et platinametall på den ene side av en skillevegg av titanmetallplate, karakterisert ved at katoden er et belegg av et platinametall eller av jern eller stål på den flate av neste skillevegg av titanmetallplate som vender mot anoden. Det foretrekkes å la multielektrolysecel-len ifølge oppfinnelsen arbeide under driftsbetingelser hvor den anvendte strøm-tetthet er minst 2 kA/m<2> og fortrinsvis mellom 2 og 4 kA/m<2>.

Med betegnelsen «platinametall» me-nes edelmetall av platinagruppen eller en legering av to eller flere slike metaller som definert i norsk patent nr. 103 050.

Under drift av elektrolysecellen ifølge oppfinnelsen kan elektrolyse foregå kontinuerlig, idet en vandig oppløsning innehol-dende klorid av et alkalimetall ledes gjennom cellen ved høy temperatur (70—80°C), mens den utstrømmende lut kan avkjøles eller konsentreres for å befordre krystallisasjon av det klorat som er dannet i cellen. Det foretrekkes på velkjent måte å ha en liten konsentrasj on av et kromat i den lut som tilføres cellen (2—10 g/l av et kromat av et alkalimetall er passende), for å befordre kloratproduksj onen. En spesielt for-delaktig metode er gjort mulig på grunn av de høye elektrolytt-temperaturer som kan anvendes i den foreliggende prosess. Metoden består i å la cellen arbeide i til-knytning til et system for kontinuerlig krystallisasjon og gjentatt metning, hvorved kloratet gjenvinnes uten å ty til inndamp-ning og ganske enkelt ved avkjøling av den lut som strømmer ut fra cellen, og luten mettes på ny med klorid av et alkalimetall og oppvarmes for å føres tilbake til cellen. Den temperatur hvorved metningen foretas, vil avhenge av oppløsningsforholdene

for de salter som inngår i prosessen. For

eksempel ved fremstilling av natriumklorat foretas metningen med natriumklorid best ved en høyere temperatur (omkring 70°C er passende) for å oppnå den maksimale opp-løselighet for kloridet, og krystallisatoren kan arbeide ved omkring 20°C. På den annen side må metningen ved fremstilling av kaliumklorat foregå ved en lavere temperatur på grunn av den steilere oppløselighets-kurve for kaliumklorid, ellers kan det frem-deles være tilstrekkelig av kaliumklorid til stede i oppløsningen til at dette salt utfelles sammen med kloratet i krystallisatoren ved avkjølingen av den lut som strømmer ut fra cellen for krystallisasjon av kaliumklorat. Ved fremstilling av ka-liumsalt er det bekvemt å foreta metningen ved krystallisator-temperaturen (omkring 20°C er passende) og så å oppvarme den mettede lut før den ledes tilbake til cellen. Varmeenergi kan innspares ved å operere syklusen avkjøling/krystallisasjon — metning/oppvarmning ifølge varme-veksler-prinsippet.

Ved hjelp av et eksempel skal oppfinnelsen ytterligere omtales under henvis-ning til de ledsagende tegninger. Fig. 1 viser skjematisk (ikke i målestokk) en utførel-sesform for multi-elektrolysecelle ifølge oppfinnelsen i vertikalsnitt. Fig. 2 viser et arrangement av apparatur som er egnet for fremstilling av natriumklorat etter det ovenfor nevnte prinsipp for kontinuerlig metning.

På fig. 1 vises en multi-elektrolysecelle som består av syv enkeltceller 1, men det vil forståes at den kan bestå av et større eller mindre antall enkeltceller. Multielek-trolysecellen er forsynt med endeplater 2 og 3 av titan, og mellom hvert par av enkeltceller 1 er det anordnet skillevegger 4 av titanmetallplater. Anoder 5 er tynne belegg av et platinametall anbrakt på den indre flate av endeplaten 2 og på den ene flate av hver titanskillevegg 4. Katoder 6 består fortrinnsvis av tynne belegg av et platinametall på den indre flate av endeplaten 3 og på den flate av hver titanskillevegg 4 som vender mot anodene. Katodebeleggene 6 kan imidlertid være belegg av jern eller stål. Anodene 5 og anodene 6 er atskilt fra hverandre med en avstand på omkring 3 mm ved hjelp av isolerende mellomstykker 7 og 8 anbrakt mellom endene på hvert par titanplater, idet hele sammenstillingen av plater og isolerende mellomstykker holdes sammen på en måte som gjør det hele væs-ke- og gasstett ved hjelp av klemanordnin-ger (ikke vist). Kanaler 9 som er ført gjennom det nedre sett isolerende mellomstykker brukes for tilførsel av elektrolytt til hver enkeltcelle, og kanaler 10 som er ført gjennom det øvre sett isolerende mellomstykker 8 brukes for avtapning av elektrolytten og hydrogengass fra hver enkeltcelle. Elektrolytten kan alternativt tilføres og avtappes fra enkeltcellene på annen måte, f. eks. gjennom kanaler utskåret i endepla-tene 2 og 3 og i titanskilleveggehe 4 nær henholdsvis bunnen og toppen. 11 og 12 er ledninger for elektrisk strøm tilkoblet den anodiske endeplate 2 henholdsvis den ka-todiske endeplate 3 av titan.

På fig. 2 er 13 en multi-elektrolysecelle av den type som er vist på fig. 1, i det foreliggende tilfelle bestående av syv enkeltceller 1. Ved fremstilling av natriumklorat ved bruk av apparaturen på fig. 2 mettes føde-elektrolytten med natriumklorid ved en temperatur på omkring 70° C i mat-ningsenhéten 14 og føres kontinuerlig gjennom ledninger 9 til hver enkeltcelle 1, hvor

natriumklorat og hydrogen dannes ved elektrolyse. Brukt elektrolytt forlater enkeltcellene gjennom ledninger 10 sammen med den hydrogen som er utviklet i cellene. Hydrogen tappes ut ved 15 og brukt elektrolytt føres gjennom ledningen 16, av-kjøles i varmeveksleren 17 og strømmer så gjennom krystallisatoren 18, hvor natriumklorat-krystallene utfelles. Moderlut forlater krystallisatoren 18 gjennom en ledning

19, oppvarmes delvis i varmeveksleren 17 og deretter i oppvarmingsenheten 20 og re-turnerer til metningsenheten 14. Ledningen 21 er anordnet for en sekundær strøm av

elektrolytt fra cellene 1 til metningsenheten uten å passere gjennom krystallisatoren som et middel til å innregulere klorid/ klorat-innholdet i den elektrolytt som går inn og ut av cellene. Strømmen gjennom ledningen 21 kontrolleres av en ventil 22. Det vil forstås ut fra den foregående omta-le at apparaturen på fig. 2 også kan anvendes for kontinuerlig fremstilling av kaliumklorat forutsatt at oppvarmningsinn-retningen omplaseres slik at metningsenheten arbeider ved lav temperatur og den mettede elektrolytt etterpå oppvarmes før den tilføres til cellene.

Nedenstående tabell anskueliggjør den effektive fremstilling av natrium- og kaliumklorat ved hjelp av oppfinnelsen. I den anvendte multi-elektrolysecelle bestod anodene av galvanisk utfelte belegg av platina og katodene var platinabelegg påført ved den påstrøknings- og brenningsprosess som er kjent fra den kjeramiske industri.

Claims (2)

1. Modifikasjon av den form for multi-elektrolysecelle med bipolare elektroder som er angitt i norsk patent nr. 103 050, hvor det ikke er noe diafragma mellom anode og katode i hver enkelt-celle og som er spesielt nyttig ved fremstilling av et klorat av et alkalimetall fra en vandig oppløsning av et klorid av et alkalimetall samt hvor anoden i hver enkeltcelle er et belegg av et platinametall på den ene side av en skillevegg av titanmetallplate, karakteri sert ved at katoden (6) er et belegg av et platinametall eller av jern eller stål på den flate av neste skillevegg av titanmetallplate (4) som vender mot anoden (5).

2. Multi-elektrolysecelle ifølge påstand 1, karakterisert ved at anodebelegget av et platinametall i hver celle er galvanisk utfelt på titanoverflaten.