PL72252B2 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: 24.05.1971 (P, 148321) Zgloszenie ogloszono: 05.05.1973 ; Opis patentowy opublikowano: 30.11.1974 72252 KI. 121,1/06 MKP COld 1/06 CZY U, L.n.A Twórcy wynalazku: Rafal Dylewski, Irena Kustra, Alfred Krystek, An- I drzej Muszko, TadeuszKaczmarek * Uprawniony z patentu tymczasowego: Instytut Chemii Nieorganicznej, i /" ¦ Gliwice (Polska) Sposób elektrolizy roztworów chlorków metali alkalicznych w elektrolizerach z membranami jonitowymi Przedmiotem wynalazku jest sposób elektrolizy roztworów chlorków metali alkalicznych w elektro¬ lizerach z membranami jonitowymi umozliwiajacy uzyskiwanie chloru, wodoru i wodorotlenku metalu alkalicznego.Chlor otrzymuje sie znanymi od dawna metodami polegajacymi n? elektrolizie chlorków alkalicznych w instalacjach rteciowych lub przeponowych.W obydwu tych metodach wspólproduktami chloru sa wodór i roztwór wodorotlenku metalu alkalicz¬ nego (sodu lub potasu), których czystosc ma wplyw na cene i zastosowanie. W metodzie rteciowej, która jest drozsza, uzyskuje sie roztwór wodorotlenku wyzszej jakosci, poniewaz nie zawiera on chlorku, jednak -warunki bezpieczenstwa i higieny pracy sa klopotliwe a wszystkie produkty sa zanieczyszczone pewna iloscia rteci.Metoda przeponowa jest tansza, produkty nie za¬ wieraja rteci, ale do otrzymania wodorotlenku o za¬ danym stezeniu niezbedny jest uklad wyparny,* a poza tym roztwór wodorotlenku zawiera kilka procent chlorku alkalicznego, co w znacznym stop¬ niu ogranicza jego zastosowanie. Znany od niedaw¬ na proces elektrolizy z membranami jonitowymi laczy w sobie zalety metody przeponowej i rtecio¬ wej, jednakze jego wada jest trudnosc uzyskania wysokiego stezenia wodorotlenku alkalicznego spo¬ wodowana spadkiem wydajnosci pradowej w miare powiekszania sie stezania produktu.W dotychczasowych badaniach uzyskiwano z do- 15 20 25 30 bra wydajnoscia wynoszaca ponad 90% kilkupro¬ centowy roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego nie majacy zadnego zastosowania z powodu zbyt niskiego stezenia, natomiast przy stezeniach ponad 30% jego wydajnosc nie przekraczala 60%.W toku badan ustalono, ze czynnikami wplywa¬ jacymi na obnizanie wydajnosci sa: niewystarczaja¬ ca intensywnosc wymiany masy oraz straty wodoro¬ tlenku, wynikajace wskutek jego przenikania przez membrane do komory anodowej. Straty te sa tym wieksze, im dluzej roztwór przebywa w komorze katodowej. Wynika stad koniecznosc jak najszyb¬ szego przeplywu roztworu wodorotlenku przez ko¬ more katodowa poniewaz ulatwia to wymiane masy przez wymieszanie i skraca czas przebywania roz¬ tworu w elektrolizerze. Z drugiej jednak strony krótki czas nie wystarcza na osiagniecie odpowied¬ niego stezenia wodorotlenku, bo im wyzsze jest wy¬ magane stezenie koncowe roztworu, tym czas jego pobytu w elektrolizerze musi byc dluzszy.Celem wynalazku jest opracowanie takiej metody elektrolizy roztworów chlorków alkalicznych, aby wyzyskujac zalety elektrolizerów z membranami jonitowymi dajacych nie zanieczyszczony roztwór wodorotlenku alkalicznego otrzymywac ten roztwór w postaci stezonej wprost z elektrolizera bez dodat¬ kowego stosowania instalacji wyparnej.Cel ten zrealizowano przez polaczenie komór ka¬ todowych obiegiem roztworu wodorotlenku metalu alkalicznego, gdzie do pierwszej komory jako czyn- 722523 nik zasilajacy wplywa woda lub rozcienczony roz¬ twór wodorotlenku alkalicznego. Roztwór ten prze¬ plywa przez komory katodowe kolejnych elektroli¬ zerów, przy czym jego stezenie stopniowo wzrasta, ra z komory katodowej ostatniego elektrolizera od¬ plywa roztwór wodorotlenku metalu alkalicznego o wymaganym stezeniu. Przy wykonywaniu sposobu wedlug wynalazku stosuje sie elektrolizery jedno¬ biegunowe lub dwubiegunowe.Opracowujac warunki procesu elektrolizy dazono -do jak najwiekszego zblizenia anody do katody, co jest korzystne pod wzgledem energetycznym, ponie¬ waz daje obnizenie napiecia na zaciskach elektro¬ lizera. Wzieto przy tym pod uwage proponowane przez róznych badaczy zblizenie katody do membra¬ ny tak, by membrana lezala na katodzie. Zauwazo¬ no, ze wówczas membrana wiaze jony zelaza z ka¬ tody oslabiajac swe zdolnosci jonowymienne i zmniejszajac wytrzymalosc mechaniczna. Takwiec, choc zblizanie katody do membrany jest korzystne, to nie powinny sie one stykac. W praktyce jest to trudne do osiagniecia.Wedlug wynalazku wykorzystuje sie zalety uloze¬ nia membrany na katodzie i eliminuje sie wady sto¬ sujac miedzy nimi jako cienka warstwe posrednia papier azbestowy wzglednie inna przegrode poro¬ wata lub perforowana np. porowaty .polichlorek wi¬ nylu (polpor), perforowana plyte z polimetakrylanu metylu (metapleksu), tkanine odporna na srodowis¬ ko alkaliczne lub podobne tworzywo latwo przepu¬ szczajace roztwór elektrolitu a nie bedace przewod¬ nikiem pradu elektrycznego.,» ^ Zastosowanie sposobu wedlug wynalazku pozwala • ¦ *' na otrzymywanie roztworów wodorotlenków metali alkalicznych o wysokim stezeniu bez zanieczyszczen produktu powstajacych przy uzyciu dotychczaso- ^ , wych -metod. Sposób otrzymywania wodorotlenków metali alkalicznych przy uzyciu elektrolizerów jed- nobiegunowych i dwubiegunowych opisano w przy¬ kladach.Przyklad l/Do realizacji sposobu wedlug wy¬ nalazku zastosowano elektrolizery jednobiegunowe, które sa przedzielone membrana 1 na przestrzen katodowa 2, i przestrzen anodowa 3. Przewodem 4 doplywa solanka zasilajaca, natomiast solanka zu¬ bozala wyplywa przewodem 5. Z przestrzeni anodo¬ wej 3 jest odbierany chlor przewodem 6. 4 Przestrzen katodowa 2 zasilana jest poprzez prze¬ wód 7 5% roztworem KOH, a powstaly 10% KOH jest odbierany przewodem 8, który jest jednoczesnie przewodem zasilajacym nastepnego elektrolizera. 5 Z|przestrzeni katodowej przewodem 3 odbiera sie wodór. W ten sposób w kazdym kolejnym elektroli- zerze powstaje wodorotlenek potasowy o stezeniu wyzszym o 5% w stosunku do stezenia lugu wpro¬ wadzonego do elektrolizera. W rezultacie zastosowa¬ lo nia ukladu po piec elektrolizerów otrzymuje sie 30% roztwór KOH, natomiast w ukladzie po siedem elektrolizerów powstaje 40% roztwór KOH.Przyklad 2. Odmiana sposobu prowadzenia elektrolizy w elektrolizeraeh membranowych jest 15 zastosowanie opisanego sposobu w szeregowym ukladzie elektrolizerów dwubiegunowych. Elektrody 1 stanowia jednoczesnie katode i anode.Pomiedzy elektrodami znajduja sie membrany 2.Elektrolizery sa zasilane solanka przewodami 3, 20 a odprowadzenie zubozalej solanki nastepuje prze¬ wodami 4. Powstajacy wodorotlenek sodowy, któ¬ rego stezenie w kazdej z przestrzeni katodowej zwieksza sie o dalsze 5% jest przesylany przewo¬ dami 5 do nastepnej przestrzeni katodowej az do 25 osiagniecia stezenia 40% NaOH. Chlor z przestrzeni anodowej jest odprowadzany przewodami 6, a wo¬ dór z przestrzeni katodowej przewodami 7. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 30 ¦1. Sposób elektrolizy roztworów chlorków metali alkalicznych w elektrolizerach z membranami joni¬ towymi, znamienny tym, ze komory katodowe elek¬ trolizerów sa polaczone szeregowo obiegiem roz- 35 tworu metalu alkalicznego w ten sposób, ze do pierwszej komory doplywa roztwór zasilajacy, któ¬ rym jest rozcienczony wodorotlenek metalu alkalicz¬ nego przeplywajacy nastepnie przez komory kato¬ dowe kolejnych elektrolizerów, gdzie jego stezenie 40 wzrasta, a z komory katodowej ostatniego elektro¬ lizera odplywa roztwór wodorotlenku alkalicznego o wymaganym stezeniu, przy czym miedzy membra¬ na a katoda elektrolizerów umieszcza sie warstwe posrednia z tworzywa niemetalicznego. 45

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tyin, ze stosuje sie elektrolizery jednobiegunowe lub dwu¬ biegunowe. y y ~KI. 121,1/06 72252 MKP COldl/OG tia.l Fuj. 2 PL