RU2317351C2

RU2317351C2 - Alkaline metal chlorate producing process

Info

Publication number: RU2317351C2
Application number: RU2005102827/15A
Authority: RU
Inventors: Бо ХОКАНССОН; Эдуардо ФОНТЕС; Фредрик ХЕРЛИТЦ; Виктория ЛИНДСТРАНД
Original assignee: Акцо Нобель Н.В.
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2008-02-20
Also published as: AU2003239065B2; CN1665961A; BR0312387A; EP1527209A1; RU2005102827A; WO2004005583A1; CA2490737A1; BR0312387B1; AU2003239065A1

Abstract

FIELD: production of alkaline metal chlorate in electrolyzer, plant with such electrolyzer and method of using them for producing alkaline metal chlorate and(or) chlorine dioxide.

SUBSTANCE: electrolyzer is divided by means of cation selective separator by anode compartment where anode is placed and cathode compartment where gas-diffusion electrode is placed. In anode compartment there are inlet for electrolyte solution and outlet for solution subjected to electrolysis. In gas chamber there is inlet for introducing oxygen-containing gas. Process comprises steps of supplying electrolyte solution containing alkaline metal chloride to anode compartment and oxygen-containing gas to cathode compartment; transporting solution after its electrolysis from anode compartment to chlorate reactor for further reaction in order to produce concentrated electrolyte with alkaline metal chlorate.

EFFECT: highly effective electrolytic process for producing alkaline metal chlorate without adding chemical reagents for correlating pH.

24 cl, 2 dwg, 2 ex

Description

Настоящее изобретение относится к способу получения хлората щелочного металла, а также к электролизеру и к установке для осуществления способа. Данное изобретение, кроме того, относится к применению электролизера и установки для получения хлората щелочного металла и/или диоксида хлора.The present invention relates to a method for producing alkali metal chlorate, as well as to an electrolyzer and an apparatus for implementing the method. The present invention further relates to the use of an electrolyzer and apparatus for producing alkali metal chlorate and / or chlorine dioxide.

Уровень техникиState of the art

Хлорат щелочного металла, и особенно хлорат натрия, является важным химическим реагентом в целлюлозной промышленности, где он используется в качестве исходного материала при производстве диоксида хлора, который является важным химическим реагентом, отбеливающим целлюлозные волокна. Хлорат щелочного металла традиционно получают электролизом хлоридов щелочного металла в открытых неразделенных электролизерах, снабженных «водородвыделяющими» катодами (т.е. катодами, на которых выделяется водород). Общей химической реакцией, имеющей место в таких электролизерах, является следующая: MeCl+3H₂O→MeClO₃+3H₂, где Ме представляет собой щелочной металл. Данная реакция требует напряжения электролизера, составляющего 3 В.Alkali metal chlorate, and especially sodium chlorate, is an important chemical in the pulp industry, where it is used as a starting material in the production of chlorine dioxide, which is an important chemical reagent that bleaches cellulose fibers. Alkali metal chlorate is traditionally produced by electrolysis of alkali metal chlorides in open undivided electrolyzers equipped with "hydrogen-emitting" cathodes (i.e., cathodes that produce hydrogen). The general chemical reaction taking place in such electrolysis cells is the following: MeCl + 3H ₂ O → MeClO ₃ + 3H ₂ , where Me is an alkali metal. This reaction requires a cell voltage of 3 V.

Ранее для получения хлората также использовали электролизеры, которые были снабжены кислородпотребляющими газодиффузионными электродами. Химический реферат на английском языке (AN 1994:421025) заявки на патент Китая №1076226 раскрывает такие электролизеры для получения хлората натрия. В данном случае газодиффузионный электрод восстанавливает кислород, подаваемый в газовую камеру, смежную с этим газодиффузионным электродом. Реакцией восстановления, имеющей место на газодиффузионном электроде (газодиффузионном катоде), является следующая: 2Н₂О+О₂+4е^-→4ОН^-. Реакцией окисления, имеющей место на аноде, является следующая: 2Cl^-→Cl₂+2e^-. Напряжение электролизера для общей химической реакции в электролизере с газодиффузионным электродом составляет примерно 2 В, и это означает, что могут быть сэкономлены значительные эксплуатационные затраты при замене вышеописанного водородвыделяющего катода газодиффузионным электродом, действующим как катод.Earlier, electrolyzers that were equipped with oxygen-consuming gas diffusion electrodes were also used to produce chlorate. A chemical abstract in English (AN 1994: 421025) of Chinese Patent Application No. 1,076,226 discloses such electrolysis cells for producing sodium chlorate. In this case, the gas diffusion electrode restores oxygen supplied to the gas chamber adjacent to this gas diffusion electrode. The reduction reaction taking place on a gas diffusion electrode (gas diffusion cathode) is the following: 2Н ₂ О + О ₂ + 4е ^- → 4ОН ^- . The oxidation reaction taking place on the anode is as follows: 2Cl ^- → Cl ₂ + 2e ^- . The cell voltage for a general chemical reaction in a cell with a gas diffusion electrode is about 2 V, and this means that significant operational costs can be saved by replacing the above hydrogen-evolving cathode with a gas diffusion electrode acting as a cathode.

Однако работа электролизера, раскрытого в реферате на английском языке заявки на патент Китая №1076226, будет мгновенно приводить к отравлению газодиффузионного электрода, так как реакционные продукты HClO, ClO^- и ClO₃ ^-, образовавшиеся на аноде, будут свободно диффундировать в электролите, и на газодиффузионном электроде неизбежно будут протекать нежелательные побочные реакции в соответствии с формулами, приведенными ниже:However, the operation of the electrolyzer, disclosed in an abstract in English of Chinese patent application No. 1076226, will instantly lead to poisoning of the gas diffusion electrode, since the reaction products HClO, ClO ^- and ClO ₃ ^- formed on the anode will freely diffuse in the electrolyte, and unwanted side reactions will inevitably occur in the gas diffusion electrode in accordance with the formulas below:

Во многих способах получения хлората щелочного металла используют хроматы щелочного металла для подавления реакций 1-3. Однако хроматы щелочного металла могут также оказывать отрицательное воздействие на газодиффузионный электрод, который будет быстро дезактивироваться при контакте с хромат-ионами.Many methods for producing alkali metal chlorate use alkali metal chromates to suppress reactions 1-3. However, alkali metal chromates can also have a negative effect on the gas diffusion electrode, which will quickly deactivate upon contact with chromate ions.

Получение хлората может потребовать значительных количеств хлористоводородной кислоты и гидроксида щелочного металла, что также означает значительные затраты. Кроме того, обращение с указанными химическими реагентами является сложным из-за строгих требований к безопасности, предъявляемых при транспортировке, хранении и дозировании.Obtaining chlorate may require significant amounts of hydrochloric acid and alkali metal hydroxide, which also means significant costs. In addition, the handling of these chemicals is difficult due to the strict safety requirements for transportation, storage and dosing.

Целью настоящего изобретения является преодоление вышеуказанных проблем и одновременно создание энергоэффективного электролитического способа получения хлората щелочного металла. Другой целью настоящего изобретения является создание способа, который делает большую часть добавляемых извне химических реагентов, корректирующих рН, излишней в данном способе.The aim of the present invention is to overcome the above problems and at the same time create an energy-efficient electrolytic method for producing alkali metal chlorate. Another objective of the present invention is to provide a method that makes most of the pH-added chemicals added externally unnecessary in this method.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

1. Настоящее изобретение относится к способу получения хлората щелочного металла в электролизере, разделенном катионоселективным сепаратором на анодный отсек, в котором размещен анод, и катодный отсек, в котором размещен газодиффузионный электрод. Данный способ включает в себя введение раствора электролита, содержащего хлорид щелочного металла, в анодный отсек и кислородсодержащего газа - в катодный отсек; электролиз раствора электролита с получением электролизованного раствора в анодном отсеке; электролиз кислорода, введенного в катодный отсек, с образованием в результате гидроксида щелочного металла в катодном отсеке; транспортирование электролизованного раствора из анодного отсека в хлоратный реактор для дальнейшего реагирования электролизованного раствора с образованием концентрированного электролита, содержащего хлорат щелочного металла.1. The present invention relates to a method for producing an alkali metal chlorate in an electrolyzer separated by a cation-selective separator into an anode compartment in which an anode is placed, and a cathode compartment in which a gas diffusion electrode is placed. This method includes introducing an electrolyte solution containing an alkali metal chloride into the anode compartment and an oxygen-containing gas into the cathode compartment; electrolysis of an electrolyte solution to obtain an electrolyzed solution in the anode compartment; electrolysis of oxygen introduced into the cathode compartment to form an alkali metal hydroxide in the cathode compartment; transportation of the electrolyzed solution from the anode compartment to a chlorate reactor for further reaction of the electrolyzed solution with the formation of a concentrated electrolyte containing alkali metal chlorate.

В данном способе одно и то же пространство катодного отсека действует как в качестве газовой камеры для кислородсодержащего газа, так и в качестве камеры для получения гидроксида щелочного металла.In this method, the same cathode compartment space acts both as a gas chamber for an oxygen-containing gas and as a chamber for producing an alkali metal hydroxide.

2. Согласно одному предпочтительному варианту воплощения газодиффузионный электрод размещают на катионоселективном сепараторе для минимизации омического сопротивления.2. According to one preferred embodiment, the gas diffusion electrode is placed on a cation selective separator to minimize ohmic resistance.

Согласно другому предпочтительному варианту воплощения способ осуществляют в электролизере, в котором газодиффузионный электрод разделяет катодный отсек на газовую камеру с одной стороны газодиффузионного электрода и камеру гидроксида щелочного металла с другой его стороны, ограниченную между газодиффузионным электродом и катионоселективным сепаратором. Способ включает в себя введение раствора электролита, содержащего хлорид щелочного металла, в анодный отсек, введение раствора гидроксида щелочного металла в камеру гидроксида щелочного металла и кислородсодержащего газа - в газовую камеру; после этого электролиз раствора электролита с получением электролизованного раствора в анодном отсеке, электролиз кислорода, введенного в газовую камеру, с образованием в результате дополнительного гидроксида щелочного металла в камере гидроксида щелочного металла; транспортирование электролизованного раствора из анодного отсека в хлоратный реактор для дальнейшего реагирования электролизованного раствора с образованием концентрированного электролита, содержащего хлорат щелочного металла (хлоратного электролита).According to another preferred embodiment, the method is carried out in an electrolyzer in which a gas diffusion electrode separates the cathode compartment into a gas chamber on one side of the gas diffusion electrode and an alkali metal hydroxide chamber on the other side thereof, bounded between the gas diffusion electrode and the cation-selective separator. The method includes introducing an electrolyte solution containing an alkali metal chloride into the anode compartment, introducing an alkali metal hydroxide solution into the alkali metal hydroxide chamber and an oxygen-containing gas into the gas chamber; after that, electrolysis of the electrolyte solution to obtain an electrolyzed solution in the anode compartment, electrolysis of oxygen introduced into the gas chamber, resulting in the formation of additional alkali metal hydroxide in the alkali metal hydroxide chamber; transportation of the electrolyzed solution from the anode compartment to the chlorate reactor for further reaction of the electrolyzed solution with the formation of a concentrated electrolyte containing alkali metal chlorate (chlorate electrolyte).

Предпочтительно электролизеры могут работать под давлением вплоть до примерно 10 бар, предпочтительно - вплоть до примерно 5 бар. Это может быть достигнуто за счет применения соответствующего избыточного давления кислородсодержащего газа в газовой камере и инертного газа - в анодном отсеке.Preferably, the electrolytic cells can operate under pressure up to about 10 bar, preferably up to about 5 bar. This can be achieved by applying the appropriate overpressure of an oxygen-containing gas in the gas chamber and an inert gas in the anode compartment.

Катионоселективный сепаратор, который предпочтительно является по существу стойким к хлору и гидроксиду щелочного металла, обеспечивает эффективное получение электролизованного раствора и концентрированного гидроксида щелочного металла с низким содержанием хлорат-ионов и хлорид-ионов в камере гидроксида щелочного металла. Катионоселективный сепаратор, предпочтительно, представляет собой катионоселективную мембрану. Подходящим образом катионоселективная мембрана выполнена из органического материала, такого как фторсодержащий полимер из, например, перфторированных полимеров. Другие подходящие мембраны могут быть выполнены из полиэтилена, полипропилена или сульфированного поливинилхлорида, полистирола, или же полимеров или керамик на основе тефлона (политетрафторэтилена, ПТФЭ). Имеются другие коммерчески доступные мембраны, подходящие для использования, такие как мембраны Nafion^TM 324, Nafion^TM 550 и Nafion^TM 961, поставляемые фирмой Дюпон (Du Pont), и Flemion^TM, поставляемая фирмой Asahi Glass.A cation selective separator, which is preferably substantially resistant to chlorine and alkali metal hydroxide, provides an efficient electrolysis solution and concentrated alkali metal hydroxide with a low content of chlorate ions and chloride ions in the alkali metal hydroxide chamber. The cation selective separator is preferably a cation selective membrane. Suitably, the cation selective membrane is made of an organic material, such as a fluorine-containing polymer, for example, perfluorinated polymers. Other suitable membranes can be made of polyethylene, polypropylene or sulfonated polyvinyl chloride, polystyrene, or polymers or ceramics based on teflon (polytetrafluoroethylene, PTFE). Other commercially available membranes suitable for use are available, such as Nafion ^™ 324, Nafion ^™ 550 and Nafion ^™ 961 membranes supplied by Du Pont and Flemion ^™ supplied by Asahi Glass.

Подходящим образом для поддержания катионоселективного сепаратора на его анодной и/или катодной стороне размещают подложку.Suitably, a support is placed on its anode and / or cathode side to support the cation selective separator.

Анод может быть выполнен из любого подходящего материала, например титана. Анод подходящим образом покрывают, например, RuO₂/TiO₂ или Pt/Ir. Предпочтительно анод представляет собой DSA^TM-анод (анод стабильных размеров от англ. «dimension stable anode»), который может иметь подложку из «расширенной» сетки.The anode may be made of any suitable material, for example titanium. The anode is suitably coated, for example, with RuO ₂ / TiO ₂ or Pt / Ir. Preferably, the anode is a DSA ^TM anode (dimension stable anode), which may have an “expanded” mesh substrate.

Газодиффузионный электрод может представлять собой намокающий (смачиваемый) газодиффузионный электрод, полугидрофобный газодиффузионный электрод или любые другие газодиффузионные электроды, такие как газодиффузионные электроды, описанные в Европейских заявках на патент №01850109.8, №00850191.8, №00850219.7 и в патентах США №№US 5938901 и US 5766429. Какие-либо особые ограничения на используемый газодиффузионный электрод отсутствуют. Например, может быть использован газодиффузионный электрод, содержащий только реакционный слой и газодиффузионный слой. Газодиффузионный слой может быть выполнен из смеси углерода и ПТФЭ-смолы. Реакционный слой подходящим образом имеет содержание гидрофобного материала, такого как фторуглеродные соединения, для того, чтобы сохранить надлежащую водоотталкивающую способность и гидрофильность. Кроме того, на поверхности газодиффузионного слоя может быть образован защитный слой для более эффективного предотвращения превращения газодиффузионного слоя в гидрофильный.The gas diffusion electrode may be a wetting (wettable) gas diffusion electrode, a semi-hydrophobic gas diffusion electrode, or any other gas diffusion electrodes, such as the gas diffusion electrodes described in European Patent Applications No. 01850109.8, No. 00850191.8, No. 00850219.7 and US Pat. 5766429. There are no particular restrictions on the gas diffusion electrode used. For example, a gas diffusion electrode containing only a reaction layer and a gas diffusion layer may be used. The gas diffusion layer may be made of a mixture of carbon and PTFE resin. The reaction layer suitably has a content of hydrophobic material, such as fluorocarbon compounds, in order to maintain proper water repellency and hydrophilicity. In addition, a protective layer may be formed on the surface of the gas diffusion layer to more effectively prevent the gas diffusion layer from becoming hydrophilic.

Способ по настоящему изобретению может быть описан как циклический, так как на первой стадии раствор электролита, содержащий раствор хлорида щелочного металла, пропускают в электролизер, в котором по меньшей мере часть хлорида электролизуется (т.е. подвергается электролизу) с образованием, среди прочего, гипохлорита и хлората. Электролизованный раствор подходящим образом отводят в традиционный хлоратный реактор, например такой, который описан в патенте США №US 5419818, для дальнейшего реагирования с получением хлората. Хлоратный реактор может содержать несколько хлоратных сосудов. Хлоратный электролит может затем транспортироваться в кристаллизатор, где твердый хлорат щелочного металла может быть отделен посредством кристаллизации, тогда как маточный раствор, содержащий, среди прочего, непрореагировавшие хлорид-ионы, гипохлорит, хлорат, может быть рециркулирован в электролизер для дальнейшего электролиза. Кроме того, в качестве хлоратного реактора может быть использован скруббер с гидроксидом щелочного металла, в котором хлорат может образовываться за счет реагирования гидроксида щелочного металла, подаваемого в него, например, из камеры гидроксида щелочного металла, и образовавшегося газообразного хлора, выводимого из анодного отсека. Согласно одному предпочтительному варианту воплощения в способе используют одновременно как скруббер с гидроксидом щелочного металла, в который подают газообразный хлор, так и хлоратный реактор, в который подают электролизованный раствор.The method of the present invention can be described as cyclic, since in the first step, an electrolyte solution containing an alkali metal chloride solution is passed into an electrolytic cell in which at least a portion of the chloride is electrolyzed (i.e., electrolyzed) to form, inter alia, hypochlorite and chlorate. The electrolyzed solution is suitably diverted to a conventional chlorate reactor, such as that described in US Pat. No. 5,419,818, for further reaction to produce chlorate. A chlorate reactor may contain several chlorate vessels. The chlorate electrolyte can then be transported to the crystallizer, where the solid alkali metal chlorate can be separated by crystallization, while the mother liquor containing, among other things, unreacted chloride ions, hypochlorite, chlorate, can be recycled to the electrolyzer for further electrolysis. In addition, an alkali metal hydroxide scrubber can be used as a chlorate reactor, in which chlorate can be formed by reacting an alkali metal hydroxide supplied to it, for example, from an alkali metal hydroxide chamber and generated chlorine gas discharged from the anode compartment. According to one preferred embodiment, the method simultaneously uses both an alkali metal hydroxide scrubber to which chlorine gas is supplied and a chlorate reactor to which the electrolyzed solution is fed.

Концентрированный хлоратный электролит может содержать хлорат в количестве от примерно 200 до примерно 1200 г/л, предпочтительно - от примерно 650 до примерно 1200 г/л.The concentrated chlorate electrolyte may contain chlorate in an amount of from about 200 to about 1200 g / l, preferably from about 650 to about 1200 g / l.

Раствор электролита, вводимый в анодный отсек, подходящим образом содержит по меньшей мере некоторое количество хлората, подходящим образом - в интервале от примерно 1 до примерно 1000, предпочтительно - от примерно 300 до примерно 650, а наиболее предпочтительно - от примерно 500 до примерно 650 г/л, в расчете на хлорат натрия. Подходящим образом раствор электролита имеет концентрацию хлорид-ионов в интервале от примерно 30 до примерно 300 г/л, предпочтительно - от примерно 50 до примерно 250 г/л, а наиболее предпочтительно - от примерно 80 до примерно 200 г/л, в расчете на хлорид натрия.The electrolyte solution introduced into the anode compartment suitably contains at least some chlorate, suitably in the range of from about 1 to about 1000, preferably from about 300 to about 650, and most preferably from about 500 to about 650 g / l, calculated on sodium chlorate. Suitably, the electrolyte solution has a chloride ion concentration in the range of from about 30 to about 300 g / l, preferably from about 50 to about 250 g / l, and most preferably from about 80 to about 200 g / l, based on sodium chloride.

Согласно другому предпочтительному варианту воплощения концентрация хлората в растворе электролита, вводимом в анодный отсек, составляет от примерно 1 до примерно 50 г/л, предпочтительно - от примерно 1 до примерно 30 г/л.According to another preferred embodiment, the concentration of chlorate in the electrolyte solution introduced into the anode compartment is from about 1 to about 50 g / l, preferably from about 1 to about 30 g / l.

Подходящим образом, большая часть газообразного хлора, образовавшегося в анодном отсеке, растворяется в электролизованном растворе. Растворенный хлор самопроизвольно подвергается частичному гидролизу с образованием гипохлористой (хлорноватистой) кислоты согласно реакции:Suitably, most of the chlorine gas formed in the anode compartment is dissolved in the electrolyzed solution. Dissolved chlorine spontaneously undergoes partial hydrolysis with the formation of hypochlorous (hypochlorous) acid according to the reaction:

Cl₂+H₂O→HClO+HCl.Cl ₂ + H ₂ O → HClO + HCl.

Гипохлористая кислота диссоциирует в присутствии буфера или гидроксидионов (В^-) до гипохлорита согласно реакции:Hypochlorous acid dissociates in the presence of a buffer or hydroxide (B ^- ) to hypochlorite according to the reaction:

HClO→HB+ClO^-.HClO → HB + ClO ^- .

Электролизованный раствор в анодном отсеке имеет рН, предпочтительным образом превышающий 4 для того, чтобы стимулировать растворение хлора. Электролизованный раствор, содержащий хлор и/или гипохлористую кислоту, может транспортироваться в хлоратный реактор. Значение рН раствора электролита, подаваемого в анодный отсек, подходящим образом находится в интервале от примерно 2 до примерно 10, предпочтительно - от примерно 5,5 до примерно 8. Концентрация гидроксида щелочного металла в камере гидроксида щелочного металла подходящим образом находится в интервале от примерно 10 до примерно 500, предпочтительно - от примерно 10 до примерно 400, более предпочтительно - от примерно 20 до примерно 400, а наиболее предпочтительно - от примерно 40 до примерно 160 г/л, в расчете на гидроксид натрия. Полученный гидроксид щелочного металла может быть непосредственно выведен или рециркулирован в камеру гидроксида щелочного металла для дальнейшего электролиза до тех пор, пока не будет достигнута желаемая концентрация. Полученный гидроксид щелочного металла может использоваться для подщелачивания хлоратного электролита в хлоратном реакторе и перед кристаллизацией хлората. Гидроксид щелочного металла может также использоваться для осаждения гидроксидов щелочноземельных металлов, железа и алюминия с целью очистки свежего хлорида щелочного металла, используемого в растворе электролита. Гидроксид щелочного металла может также использоваться для абсорбции хлора из технологического газа, сбрасываемого из хлоратного реактора, и, как указывалось ранее, для абсорбции газообразного хлора, выводимого из анодного отсека, с целью прямого получения хлората щелочного металла в скруббере с гидроксидом щелочного металла.The electrolyzed solution in the anode compartment has a pH preferably in excess of 4 in order to stimulate the dissolution of chlorine. An electrolyzed solution containing chlorine and / or hypochlorous acid can be transported to a chlorate reactor. The pH of the electrolyte solution supplied to the anode compartment is suitably in the range of from about 2 to about 10, preferably from about 5.5 to about 8. The concentration of alkali metal hydroxide in the alkali metal hydroxide chamber is suitably in the range of from about 10 up to about 500, preferably from about 10 to about 400, more preferably from about 20 to about 400, and most preferably from about 40 to about 160 g / l, based on sodium hydroxide. The resulting alkali metal hydroxide can be directly withdrawn or recycled to the alkali metal hydroxide chamber for further electrolysis until the desired concentration is reached. The resulting alkali metal hydroxide can be used to alkalize a chlorate electrolyte in a chlorate reactor and before chlorate crystallization. Alkali metal hydroxide can also be used to precipitate alkaline earth metal, iron and aluminum hydroxides to purify fresh alkali metal chloride used in the electrolyte solution. An alkali metal hydroxide can also be used to absorb chlorine from a process gas discharged from a chlorate reactor, and, as previously indicated, to absorb chlorine gas discharged from the anode compartment to directly produce an alkali metal chlorate in an alkali metal hydroxide scrubber.

Согласно одному предпочтительному варианту воплощения в раствор электролита добавляют хромат щелочного металла в качестве буфера рН и для подавления нежелательных реакций. Хромат может быть добавлен в количестве от примерно 0,01 до примерно 10 г/л, предпочтительно - вплоть до примерно 6 г/л. Согласно другому предпочтительному варианту воплощения хромат не добавляют в раствор электролита.According to one preferred embodiment, alkali metal chromate is added to the electrolyte solution as a pH buffer and to suppress undesired reactions. Chromate may be added in an amount of from about 0.01 to about 10 g / L, preferably up to about 6 g / L. According to another preferred embodiment, chromate is not added to the electrolyte solution.

Температура в электролизере подходящим образом находится в интервале от примерно 20 до примерно 105°С, предпочтительно - от примерно 40 примерно 100°С.The temperature in the cell is suitably in the range of from about 20 to about 105 ° C, preferably from about 40 to about 100 ° C.

Хлорат предпочтительно получают непрерывным способом, но также может использоваться периодический способ. Способ по настоящему изобретению может быть преимущественно интегрирован в процесс получения диоксида хлора с использованием либо хлоратного электролита, либо соли хлората щелочного металла в качестве исходного материала.Chlorate is preferably prepared in a continuous process, but a batch process can also be used. The method of the present invention can be advantageously integrated into the process of producing chlorine dioxide using either a chlorate electrolyte or an alkali metal chlorate salt as a starting material.

Данное изобретение также относится к электролизеру для получения хлората щелочного металла, содержащему катионоселективный сепаратор, разделяющий электролизер на анодный отсек, в котором размещен анод, и катодный отсек, в котором размещен газодиффузионный электрод. В анодном отсеке предусмотрены впуск раствора электролита и выпуск электролизованного раствора, а в катодном отсеке предусмотрен впуск для введения кислородсодержащего газа.The present invention also relates to an electrolytic cell for producing an alkali metal chlorate, comprising a cation selective separator separating the electrolytic cell into an anode compartment in which an anode is placed, and a cathode compartment in which a gas diffusion electrode is placed. An inlet of an electrolyte solution and an outlet of an electrolyzed solution are provided in the anode compartment, and an inlet for introducing an oxygen-containing gas is provided in the cathode compartment.

Согласно одному предпочтительному варианту воплощения газодиффузионный электрод размещен на сепараторе для минимизации омического сопротивления.According to one preferred embodiment, a gas diffusion electrode is placed on the separator to minimize ohmic resistance.

Согласно другому предпочтительному варианту воплощения газодиффузионный электрод разделяет катодный отсек на газовую камеру с одной стороны газодиффузионного электрода и камеру гидроксида щелочного металла с другой его стороны, ограниченную между газодиффузионным электродом и катионоселективным сепаратором. В камере гидроксида щелочного металла предусмотрены впуск и выпуск раствора гидроксида щелочного металла.According to another preferred embodiment, the gas diffusion electrode separates the cathode compartment into a gas chamber on one side of the gas diffusion electrode and an alkali metal hydroxide chamber on the other hand, bounded between the gas diffusion electrode and the cation selective separator. In the alkali metal hydroxide chamber, an inlet and outlet of an alkali metal hydroxide solution are provided.

Предпочтительно катионоселективный сепаратор может представлять собой любую катионоселективную мембрану, описанную выше. Предпочтительно в газовой камере также предусмотрен выпуск кислородсодержащего газа. Предпочтительно отдельный выпуск газообразного хлора предусмотрен в анодном отсеке и/или в хлоратном реакторе. Газообразный хлор может также покидать анодный отсек через выпуск электролизованного раствора. Согласно одному варианту воплощения данного изобретения анодный отсек не снабжен отдельным выпуском газообразного хлора.Preferably, the cation selective separator may be any cation selective membrane described above. Preferably, an oxygen-containing gas is also provided in the gas chamber. Preferably, a separate outlet of gaseous chlorine is provided in the anode compartment and / or in the chlorate reactor. Chlorine gas may also leave the anode compartment through the outlet of the electrolyzed solution. According to one embodiment of the invention, the anode compartment is not provided with a separate outlet of gaseous chlorine.

Конструкция электролизеров согласно вышеописанным вариантам воплощения является столь прочной, что электролизеры могут выдерживать потоки электролита и другие физические условия, которые являются традиционными в технологии получения хлората. Предпочтительным образом электролизер сконструирован так, чтобы выдерживать поток в анодном и/или катодном отсеке, предпочтительно составляющий не менее примерно 0,5 м³ч^-1м^-2, более предпочтительно - не менее примерно 1 м³ч^-1м^-2, даже более предпочтительно - не менее примерно 3 м³ч^-1м^-2, а наиболее предпочтительно - не менее примерно 5 м³ч^-1м^-2. Предпочтительно впуски и выпуски сконструированы так, чтобы отвечать указанным требованиям.The design of the electrolytic cells according to the above described embodiments is so strong that the electrolytic cells can withstand electrolyte flows and other physical conditions that are traditional in the technology of producing chlorate. Preferably, the cell is designed to withstand flow in the anode and / or cathode compartment, preferably at least about 0.5 m ³ h ^-1 m ^-2 , more preferably at least about 1 m ³ h ^-1 m ^-2 , even more preferably not less than about 3 m ³ h ^-1 m ^-2 , and most preferably not less than about 5 m ³ h ^-1 m ^-2 . Preferably, the inlets and outlets are designed to meet the specified requirements.

Данное изобретение, кроме того, относится к установке, содержащей описанный выше электролизер, в которой выпуск анодного отсека соединен с хлоратным реактором, подходящим образом - через выпуск электролизованного раствора. Хлоратный реактор может быть в свою очередь соединен с кристаллизатором для транспортирования хлоратного электролита, хлорат из которого может быть осажден в кристаллизаторе и отделен от маточного раствора. Хлоратный реактор подходящим образом соединен с анодным отсеком, так что часть хлоратного электролита, содержащего хлорат щелочного металла, может быть рециркулирована в анодный отсек.The present invention further relates to a plant containing the electrolyzer described above, wherein the outlet of the anode compartment is connected to a chlorate reactor, suitably via the outlet of the electrolyzed solution. The chlorate reactor can in turn be connected to a crystallizer for transporting a chlorate electrolyte, from which chlorate can be precipitated in the crystallizer and separated from the mother liquor. The chlorate reactor is suitably connected to the anode compartment, so that a portion of the chlorate electrolyte containing alkali metal chlorate can be recycled to the anode compartment.

Установка подходящим образом содержит резервуары для хранения хлорида щелочного металла и/или агентов обработки электролита, таких как хромат щелочного металла.The apparatus suitably comprises tanks for storing alkali metal chloride and / or electrolyte processing agents such as alkali metal chromate.

Реактор также может представлять собой скруббер с гидроксидом щелочного металла, к которому газообразный хлор может подводиться из анодного отсека и взаимодействовать с гидроксидом щелочного металла с получением хлората щелочного металла. Подходящим образом контейнер с гидроксидом щелочного металла соединен с камерой гидроксида щелочного металла для питания и циркуляции гидроксида щелочного металла. Такой контейнер, подходящим образом - емкость, может непрерывно питаться водой и рециркулируемым гидроксидом щелочного металла для корректировки концентрации гидроксида щелочного металла, подаваемого в камеру гидроксида щелочного металла. Выпуск камеры гидроксида щелочного металла может быть соединен с несколькими узлами в хлоратной установке для подщелачивания, например, с впуском скруббера с гидроксидом щелочного металла или другого хлоратного реактора или с кристаллизатором для транспортирования гидроксида щелочного металла. Предпочтительно в данной установке предусмотрены как скруббер с гидроксидом щелочного металла, так и традиционный хлоратный реактор, получающие электролизованный раствор.The reactor can also be an alkali metal hydroxide scrubber to which chlorine gas can be supplied from the anode compartment and reacted with an alkali metal hydroxide to produce an alkali metal chlorate. Suitably, the alkali metal hydroxide container is connected to the alkali metal hydroxide chamber for feeding and circulating the alkali metal hydroxide. Such a container, suitably a container, can be continuously fed with water and recycled alkali metal hydroxide to adjust the concentration of alkali metal hydroxide supplied to the alkali metal hydroxide chamber. The outlet of the alkali metal hydroxide chamber can be connected to several nodes in a chlorate alkalizing plant, for example, with an inlet of a scrubber with an alkali metal hydroxide or other chlorate reactor or with a crystallizer for transporting an alkali metal hydroxide. Preferably, this apparatus provides both an alkali metal hydroxide scrubber and a conventional chlorate reactor to produce an electrolyzed solution.

Настоящее изобретение также относится к применению электролизера и установки, содержащей такой электролизер, для получения хлората щелочного металла, предпочтительно - хлората натрия, но также, например, хлората калия. Хлорат натрия может быть получен в виде твердой соли хлората натрия или в виде хлоратно-натриевого электролита для получения диоксида хлора, предпочтительно - посредством местного генератора диоксида хлора.The present invention also relates to the use of an electrolytic cell and an apparatus containing such an electrolytic cell for producing alkali metal chlorate, preferably sodium chlorate, but also, for example, potassium chlorate. Sodium chlorate can be obtained as a solid salt of sodium chlorate or as a sodium chloride electrolyte to produce chlorine dioxide, preferably through a local chlorine dioxide generator.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 схематически показан электролизер согласно одному из вариантов воплощения изобретения. На фиг.2 схематически показана установка для получения хлората натрия согласно изобретению.1 schematically shows an electrolyzer according to one embodiment of the invention. Figure 2 schematically shows the installation for producing sodium chlorate according to the invention.

Описание вариантов воплощенияDescription of Embodiments

На фиг.1 показан электролизер 1 для получения хлората натрия. Электролизер содержит анодный отсек 2, в котором размещен анод 2а, катионоселективную мембрану 3, катодный отсек 5, разделенный газодиффузионным электродом 5а на камеру 4 гидроксида щелочного металла и газовую камеру 6. Впуски и выпуски хлорида натрия и электролита в анодном отсеке показаны стрелками 7. В анодном отсеке может быть предусмотрен отдельный выпуск газообразного хлора (не показан). Впуски и выпуски гидроксида натрия в камере гидроксида щелочного металла показаны стрелками 8. Впуски и выпуски кислорода в газовой камере 6 показаны стрелками 9. Дополнительный вариант компоновки электролизер (не показано) включает в себя двухкамерный электролизер, т.е. без отдельной газовой камеры, в котором газодиффузионный электрод размещен прямо на катионоселективном сепараторе.1 shows an electrolyzer 1 for producing sodium chlorate. The cell contains an anode compartment 2, in which anode 2a, a cation-selective membrane 3, a cathode compartment 5, separated by a gas diffusion electrode 5a into an alkali metal hydroxide chamber 4 and a gas chamber 6 are placed. The inlets and outlets of sodium chloride and electrolyte in the anode compartment are shown by arrows 7. B a separate outlet of chlorine gas (not shown) may be provided in the anode compartment. The inlets and outlets of sodium hydroxide in the alkali metal hydroxide chamber are shown by arrows 8. The inlets and outlets of oxygen in the gas chamber 6 are shown by arrows 9. An additional arrangement of the cell (not shown) includes a two-chamber cell, i.e. without a separate gas chamber, in which the gas diffusion electrode is placed directly on the cation-selective separator.

На фиг.2 схематически показана установка для получения хлората натрия. Раствор 7 электролита, содержащий хлорид натрия, и хлоратный электролит, полученный на выходе из хлоратного реактора 10, вводят в анодный отсек 2 электролизера 1. Раствор электролита электролизуется с образованием электролизованного раствора, который прокачивают насосом через анодный отсек 2 в хлоратный реактор 10, где образование хлората продолжается. Хлоратный электролит в хлоратном реакторе 10 подщелачивается гидроксидом щелочного металла, полученным в катодной камере 4, перед его выведением в кристаллизатор 12, где кристаллизуется хлорат натрия. Хлоратный электролит также может быть отведен в реакционный сосуд (не показан) для получения диоксида хлора. В анодном отсеке 2 в процессе электролиза может быть получено некоторое количество газообразного хлора. Образовавшийся газообразный хлор может транспортироваться в скруббер 11 с гидроксидом натрия, где газообразный хлор абсорбируется в гидроксиде натрия, что приводит к образованию хлората натрия. Скруббер с гидроксидом натрия может, таким образом, работать как реактор образования хлората натрия (хлоратный реактор). В раствор 7 электролита перед его введением в анодный отсек может непрерывно добавляться хлорид натрия. В емкость 4а гидроксида натрия может непрерывно добавляться вода для поддержания соответствующей концентрации гидроксида натрия, проходящего через камеру гидроксида натрия. Гидроксид натрия может также использоваться для подщелачивания в кристаллизаторе 12.Figure 2 schematically shows the installation for producing sodium chlorate. The electrolyte solution 7 containing sodium chloride and the chlorate electrolyte obtained at the outlet of the chlorate reactor 10 are introduced into the anode compartment 2 of the electrolyzer 1. The electrolyte solution is electrolyzed to form an electrolyzed solution, which is pumped through the anode compartment 2 into the chlorate reactor 10, where chlorate continues. The chlorate electrolyte in the chlorate reactor 10 is alkalized with alkali metal hydroxide obtained in the cathode chamber 4, before it is discharged into the crystallizer 12, where sodium chlorate crystallizes. Chlorate electrolyte can also be diverted into a reaction vessel (not shown) to produce chlorine dioxide. In the anode compartment 2, a certain amount of gaseous chlorine can be obtained during the electrolysis. The resulting chlorine gas can be transported to a sodium hydroxide scrubber 11, where chlorine gas is absorbed in sodium hydroxide, resulting in the formation of sodium chlorate. The sodium hydroxide scrubber can thus function as a sodium chlorate formation reactor (chlorate reactor). Sodium chloride can be continuously added to the electrolyte solution 7 before being introduced into the anode compartment. Water can be continuously added to the sodium hydroxide tank 4a to maintain an appropriate concentration of sodium hydroxide passing through the sodium hydroxide chamber. Sodium hydroxide can also be used for alkalization in the crystallizer 12.

Пример 1Example 1

Эксперимент проводили как периодический способ с начальным объемом в реакционном сосуде, составляющим 2 л. Начальная концентрация электролита в анодном отсеке составляла 110 г NaCl/л, 550 г NaClO₃ и 3 г Na₂Cr₂O₇/л. Данный раствор прокачивали насосом через анодный отсек электролизера с расходом 25 л/ч, соответствующим приблизительной линейной скорости вдоль анода, составляющей 2 см/с. Раствор гидроксида натрия с концентрацией 50 г/л прокачивали через катодный отсек с линейной скоростью вдоль катода, составляющей 2 см/с. В газовую камеру подавали избыток газообразного кислорода. Электролизер представлял собой лабораторный электролизер, имеющий анодный отсек с хлорным анодом стабильных размеров (DSA) и катодный отсек с газодиффузионным электродом из никелевой проволоки с платиновым покрытием, содержащим некатализированный углерод (5-6 мг/см²). Площадь каждого электрода составляла 21,2 см². Анодный и катодный отсеки были разделены катионоселективной мембраной Nafion 450, и расстояние между каждым электродом и мембраной составляло 8 мм.The experiment was conducted as a batch method with an initial volume of 2 l in the reaction vessel. The initial concentration of electrolyte in the anode compartment was 110 g of NaCl / L, 550 g of NaClO ₃ and 3 g of Na ₂ Cr ₂ O ₇ / L. This solution was pumped through the anode compartment of the cell with a flow rate of 25 l / h, corresponding to an approximate linear velocity along the anode of 2 cm / s. A solution of sodium hydroxide with a concentration of 50 g / l was pumped through the cathode compartment with a linear velocity along the cathode of 2 cm / s. An excess of gaseous oxygen was introduced into the gas chamber. The electrolyzer was a laboratory electrolyzer having an anode compartment with a stable size chlorine anode (DSA) and a cathode compartment with a gas diffusion electrode made of nickel wire with a platinum coating containing non-catalyzed carbon (5-6 mg / cm ² ). The area of each electrode was 21.2 cm ² . The anode and cathode compartments were separated by a Nafion 450 cation selective membrane and the distance between each electrode and membrane was 8 mm.

Твердый хлорид натрия добавляли в реакционный сосуд и подавали в анодный отсек со скоростью 0,71 г·Ампер^-1ч^-1 для поддержания постоянной концентрации хлорида натрия в реакционном сосуде. Воду добавляли в катодный отсек со скоростью 0,5 мл·Ампер^-1мин^-1 для поддержания постоянной концентрации гидроксида натрия. Электролиз проводили при температуре 70°С в данном электролизере при плотности тока 0,2-3 кА/м² и при рН 6,2. Ток варьировали в диапазоне 0,5-6,3 А. Электролиз проводили в течение 30 ч.Solid sodium chloride was added to the reaction vessel and fed into the anode compartment at a rate of 0.71 g · Ampere ^-1 h ^-1 to maintain a constant concentration of sodium chloride in the reaction vessel. Water was added to the cathode compartment at a rate of 0.5 ml · Ampere ^-1 min ^-1 to maintain a constant concentration of sodium hydroxide. The electrolysis was carried out at a temperature of 70 ° C in this cell at a current density of 0.2-3 kA / m ² and at a pH of 6.2. The current ranged from 0.5-6.3 A. Electrolysis was carried out for 30 hours

Выход по току в случае такого электролизера составлял 92% в расчете на гидроксид-ионы, полученные в катодном отсеке. Выход по току рассчитывали как отношение фактической и теоретической максимальной производительности по гидроксиду натрия. Производительность по гидроксид-ионам определяли путем анализа содержания гидроксид-ионов в католите и умножения его на общий (собранный) поток. Производительность по NaClO₃ рассчитывали исходя из общего количества NaClO₃, образовавшегося в анодном отсеке в течение всего процесса электролиза. Расчетный выход по току согласно образовавшемуся хлору был близким к 100%. Выход по току согласно производительности по хлорату составлял 95% при ее расчете в виде отношения фактически извлекаемого количества хлората натрия и теоретической максимальной производительности по хлорату натрия.The current efficiency in the case of such an electrolyzer was 92% based on hydroxide ions obtained in the cathode compartment. The current efficiency was calculated as the ratio of the actual and theoretical maximum sodium hydroxide performance. The performance of hydroxide ions was determined by analyzing the content of hydroxide ions in catholyte and multiplying it by the total (collected) stream. Productivity for NaClO _{3 was} calculated based on the total amount of NaClO ₃ formed in the anode compartment during the entire electrolysis process. The calculated current efficiency according to the resulting chlorine was close to 100%. The current efficiency according to the chlorate productivity was 95% when calculated as the ratio of the actually recoverable amount of sodium chlorate and the theoretical maximum productivity of sodium chlorate.

Пример 2Example 2

Эксперимент проводили как периодический способ с начальным объемом в реакционном сосуде, составляющим 2 л. Начальная концентрация электролита в анодном отсеке составляла 110 г NaCl/л, 550 г NaClO₃ и 3 г Na₂Cr₂O₇/л. Данный раствор прокачивали насосом через анодный отсек электролизера с расходом 25 л/ч, соответствующим приблизительной линейной скорости вдоль анода, составляющей 2 см/с. В газовую камеру подавали избыток газообразного кислорода. Электролизер представлял собой лабораторный электролизер, имеющий анодный отсек с хлорным анодом стабильных размеров (DSA) и катодный отсек с газодиффузионным электродом, выполненным из серебра, ПТФЭ и углерода на серебряной сетке. Площадь каждого электрода составляла 21,2 см². Анодный отсек и газодиффузионный электрод были разделены катионоселективной мембраной (Nafion 450). Расстояние между анодом и мембраной составляло 8 мм. Расстояние между мембраной и газодиффузионным электродом отсутствовало. Твердый хлорид натрия добавляли в реакционный сосуд и подавали в анодный отсек со скоростью 0,71 г·А^-1ч^-1 для поддержания постоянной концентрации хлорида натрия в реакционном сосуде. Электролиз проводили при температуре 70°С в таком электролизере при плотности тока 0,2-3 кА/м² и рН 6,2. Ток варьировали в диапазоне 0,5-6,3 А. Электролиз проводили в течение 30 ч. Производительность по NaClO₃ рассчитывали исходя из общего количества NaClO₃, образовавшегося в анодном отсеке в течение всего процесса электролиза. Расчетный выход по току согласно образовавшемуся хлору был близким к 100%. Выход по току согласно производительности по хлорату составлял 97% при ее расчете в виде отношения фактически извлекаемого количества хлората натрия и теоретической максимальной производительности по хлорату натрия.The experiment was conducted as a batch method with an initial volume of 2 l in the reaction vessel. The initial concentration of electrolyte in the anode compartment was 110 g of NaCl / L, 550 g of NaClO ₃ and 3 g of Na ₂ Cr ₂ O ₇ / L. This solution was pumped through the anode compartment of the cell at a flow rate of 25 l / h, corresponding to an approximate linear velocity along the anode of 2 cm / s. An excess of gaseous oxygen was introduced into the gas chamber. The electrolyzer was a laboratory electrolyzer having an anode compartment with a stable size chlorine anode (DSA) and a cathode compartment with a gas diffusion electrode made of silver, PTFE and carbon on a silver grid. The area of each electrode was 21.2 cm ² . The anode compartment and the gas diffusion electrode were separated by a cation selective membrane (Nafion 450). The distance between the anode and the membrane was 8 mm. The distance between the membrane and the gas diffusion electrode was absent. Solid sodium chloride was added to the reaction vessel and fed into the anode compartment at a rate of 0.71 g · A ⁻¹ h ⁻¹ to maintain a constant concentration of sodium chloride in the reaction vessel. The electrolysis was carried out at a temperature of 70 ° C in such an electrolyzer at a current density of 0.2-3 kA / m ² and a pH of 6.2. The current was varied in the range 0.5–6.3 A. Electrolysis was carried out for 30 hours. The NaClO ₃ productivity was calculated based on the total amount of NaClO ₃ formed in the anode compartment during the whole electrolysis process. The calculated current efficiency according to the resulting chlorine was close to 100%. The current efficiency according to the chlorate productivity was 97% when calculated as the ratio of the actually recoverable amount of sodium chlorate and the theoretical maximum productivity of sodium chlorate.

Claims

1. A method of producing an alkali metal chlorate in an electrolyzer (1) separated by a cation-selective separator (3) into an anode compartment (2) in which anode (2a) is placed, and a cathode compartment (5) in which a gas diffusion electrode (5a) is placed, comprising introducing an electrolyte solution containing an alkali metal chloride into the anode compartment (2) and an oxygen-containing gas into the cathode compartment (5); electrolysis of an electrolyte solution to obtain an electrolyzed solution in the anode compartment (2); electrolysis of oxygen introduced into the cathode compartment (5), resulting in the formation of an alkali metal hydroxide in the cathode compartment (5); transporting the electrolyzed solution from the anode compartment (2) to a chlorate reactor (10, 11) to further react the electrolyzed solution to obtain a concentrated electrolyte with alkali metal chlorate.

2. The method according to claim 1, wherein said gas diffusion electrode (5a) separates the cathode compartment (5) into a gas chamber (6) on one side of the gas diffusion electrode (5a) and an alkali metal hydroxide chamber (4) bounded on its other side between a gas diffusion electrode (5a) and a cation selective separator (3), the method comprising introducing an alkali metal hydroxide solution into the alkali metal hydroxide chamber (4) and an oxygen-containing gas into the gas chamber (6).

3. The method according to any one of claims 1 or 2, in which the cation selective separator (3) is a cation selective membrane.

4. The method according to claim 1, in which the electrolyte solution has a pH from about 5.5 to about 8.

5. The method according to claim 1, in which the electrolyte solution has a concentration of alkali metal chloride from about 50 to about 250 g / L.

6. The method according to claim 1, in which the electrolyte solution introduced into the anode compartment (2) has an alkali metal chlorate concentration of from about 300 to about 650 g / l.

7. The method according to claim 1, in which the electrolyte solution has a concentration of alkali metal chlorate from about 1 to about 50 g / L.

8. The method according to claim 1, in which the electrolyte solution has a concentration of alkali metal chromate from about 0.01 to about 10 g / L.

9. The method according to claim 1, in which the electrolyte solution does not contain alkali metal chromate.

10. The method according to claim 1, in which the cathode compartment has a concentration of alkali metal hydroxide from about 10 to about 400 g / L.

11. The method according to claim 1, in which the electrolyzer (1) has a temperature of from about 40 to about 100 ° C.

12. The method according to claim 1, wherein the alkali metal hydroxide is transported from the alkali metal hydroxide chamber (4) to a chlorate reactor (10, 11).

13. An electrolyzer (1) for producing an alkali metal chlorate containing a cation-selective separator (3), dividing the electrolyzer (1) into the anode compartment (2), in which the anode (2a) is located, and the cathode compartment (5), in which the gas diffusion is located an electrode (5a), wherein in the anode compartment (2) there is provided an inlet of the electrolyte solution and the discharge of the solution subjected to electrolysis, and in the cathode compartment (5) there is an inlet for introducing an oxygen-containing gas, wherein said electrolyzer withstands a flow of at least about 0.5 m ³ m ^-2 h ^-1 through the anode ots a.

14. The electrolyzer (1) according to claim 13, wherein said gas diffusion electrode (5a) separates the cathode compartment (5) into a gas chamber (6) on one side of the gas diffusion electrode (5a) and an alkali metal hydroxide chamber (4) on the other the side bounded between the gas diffusion electrode (5 a) and the cation selective separator (3), and in the alkali metal hydroxide chamber (4), an alkali metal hydroxide inlet and outlet are provided, and an oxygen-containing gas inlet is provided in the gas chamber (6).

15. The electrolyzer (1) according to item 13 or 14, in which the cation-selective separator (3) is a cation-selective membrane.

16. The electrolyzer (1) according to item 13, in which a separate outlet of gaseous chlorine is provided in the anode compartment (2).

17. The electrolyzer (1) according to item 13, in which the release of gaseous chlorine is not provided in the anode compartment (2).

18. The cell (1) according to item 13, in which the release of oxygen-containing gas is provided in the cathode compartment (5).

19. Installation containing an electrolyzer (1) according to any one of claims 13-18, wherein the electrolyzer (1) is connected to a chlorate reactor (10, 11) through the outlet of the anode compartment (2).

20. Installation according to claim 19, in which the reactor (10, 11) has an electrolyte discharge with alkali metal chlorate connected to a crystallizer (12).

21. Installation according to claim 19 or 20, in which the alkali metal chlorate reactor (10, 11) is connected to the anode compartment (2) so that part of the alkali metal chlorate solution can be recycled to the anode compartment (2).

22. Installation according to claim 19, containing containers for storing alkali metal chloride and / or electrolyte processing agents.

23. The use of an electrolyzer (1) according to any one of claims 13-18 for the production of alkali metal chlorate and / or chlorine dioxide.

24. The use of the installation according to any one of paragraphs.19-22 for the production of alkali metal chlorate and / or chlorine dioxide.