SE416963B - Elektrolysor for kloratframstellning - Google Patents

Description

j9ose19-s 10. 15. 20. 25. 30. 2 ar på basplattornas ena sida istället för elektrodplattcr.

Genom detta arrangemang får cellraden en mycket enkel utform- ning samtidigt som behovet av särskild strömanslutning mel- lan cellerna bortfaller.

I samband med tillämpning av principerna för bipo- lära elektroder vid elektrolytisk klorattillverkning upp- kommer emellertid en del för denna process specifika pro- blem. Klorattillverkningen innefattar en rad delsteg, var- vid den sannolika reaktionsföljden är, att först bildas hyd- roxyljoner vid katoden under vätgasutveckling och elemen- tärt klor vid katoden, varefter hydroxyljoner och klor in- bördes reagerar till hypokloritjoner, vilka slutligen dis- proportioneras till klorat och klorid. För att detta reak- tionsförlopp skall ske under optimala betingelser fordras att en rad villkor är uppfyllda. Elektrolytströmningen för- bi elektrodytorna måste vara ganska hög och produktionen av hypoklorit vid varje genomlopp av elektrolyten förbi elektroderna måste vara måttlig, för att inte bireaktioner och andra negativa effekter skall uppträda. Vidare måste elektrolytcirkulationen medge ett effektivt avlägsnande av bildad vätgas och bildad klorgas måste effektivt absorberas_ och kvarhâllas i elektrolyten under hela reaktionsförloppet.

Elektrolyten mäste ges en tillräcklig uppehâllstid efter elektrolysen för fullständig reaktion, särskilt för dispro- portioneringen av hypoklorit till klorat. Dessa villkor är sällan uppfyllda i kända bipolära elektrodkonstruktioner av ovan diskuterad art, eftersom dessa i allmänhet i första hand utformas för mest kompakta utförande och största ström- täthet, vilket ofta lett till optimering av förhållandet mel- lan volym och uppehållstid men inte till en genomtänkt cirku- lationsströmning av elektrolyten.

Andra problem uppkommer till följd av den korrosiva miljön i cellen, vilken miljö dels betingas av elektrolytens ' sammansättning och dels av den höga temperatur, som normalt 35. upprätthâlles för att erhålla hög reaktionshastighet, Korro- sionsproblemen medför begränsad livslängd för i stort sett -alla delar av cellen och nödvändiggör regelbunden översyn av cellen. Cellen bör därför vara lätt demonterbar och dess 10. 15. 20. 25. 30. 35. '7905619-8 v delar lätt utbytbara och lätt rengöringsbara. Eftersom i celler med bipolära elektroder elektroderna själva bildar mellanväggar, uppkommer också problem med avtätning av des- sa mot cellkärlets väggar, både vad avser elektrolytläckage och strömläckage mellan cellerna, vilka avtätningar måste gö- ras med arrangemang, som är korrosionssäkra och inte allvar- ligt försvårar demonterbarheten.

Kända anläggningar har endast i begränsad omfattning de uppräknade egenskaperna. Bipolära system har sålunda an- tingen varit utformade med externa reaktionstankar och på- tvingad genomströmning eller haft en komplicerad inre upp- byggnad, som varit mindre lämplig ur korrosions- och under- hållssynpunkt.

Exempelvis visar den amerikanska patentskriften 3.752.153 en elektrolysör, där ett antal delceller är anord- nade i ett gemensamt hölje, som också innefattar extra ut- rymmen för disproportioneríngsreaktionen. Delcellerna är emel- lertid parallellkopplade och elektroderna saknar vidare inter- folierade elektrodplattor och enkla fastsättningsorgan. Elektro- lysören medges därför inte hög strömtäthet och den inre elektro- lytcirkulationen blir hämmad och ineffcktiv. Den komplicerade detaljuppbyggnaden gör konstruktionen svårarbetad vid repara- tioner och dessutom känslig för korrosionsangrepp.

Uppfinningen_¿QQg§nt Föreliggande uppfinning har till huvudändamål att å- stadkomma en förbättrad och förenklad elektrolysör för elektro- lytisk klorattillverkning av det slag, som innehåller bipolära elektroder, vilken särskilt är förbättrad i fråga om elektro- lytströmning, korrosionsbeständighet vid högre temperaturer och tillgänglighet för reparationer och underhåll.

Detta uppnås genom att cellen får den utformning som framgår av patentkraven.

Elektrolysören enligt uppfinningen är således av den typ, som innefattar ett i huvudsak parallellepipediskt cell- hölje, med fyra sidoväggar, en botten och en ovansida, vari vertikala skiljeväggar är anordnade i form av bipolära elek- troder, vilka indelar höljet i ett antal elektriskt seriekopp- lade celler, varvid varje elektrod innefattar en basplatta och ett antal, på ömse sidor om och i huvudsak vinkelrätt mot 10. 15. 20. 25. 30. 35. 7905619-8 denna fast anbringade, inbördes parallella, elektrodplattor, varvid elektroderna är så placerade i höljet, att elektrod- plattorna från angränsande elektroder blir interfolierade och så att ett fritt utrymme bildas under elektrodplattorna och ett fritt utrymme bildas över elektrodplattorna, vilket utrymme är större än utrymmet under dessa och bildar ett ex- tra strömnings- och reaktionsutrymme för elektrolyten. Med detta i och för sig kända arrangemang kan en stor strömtät- het påläggas varje cell, samtidigt som en stor genomström- ningsyta för vertikal elektrolytströmning förbi elektrodytorna erhålles, vilket är väsentligt för att uppnå den ovannämnda snabba cirkulationen.

Elektrolysören enligt uppfinningen kännetecknas av att utrymmet över elektrodplattorna har en höjd mellan 5 och 15 gånger höjden av elektrodplattorna, att elektroderna är så placerade i höljet, att ett fritt sidoutrymme bildas mellan elektrodplattorna och åtminstone den ena av höljets med elektrodplattorna parallella sidor, att mellanväggar är anordnade, vilka ansluter mot varje basplattas periferi på ett tätande och basplattan fixerande sätt och sträcker sig ut till botten och sidorna av höljet och upp i detta för bil- dande av ett mot antalet celler svarande antal delutrymmen och att distanselement är anordnade mellan mellanväggarna för fixe- ring av dessa i inbördes parallellt läge och med fixerat in- bördes avstånd. Det föredrages, att vertikala strömnings- styrande väggar anordnas parallellt med elektrodplattorna och sträcker sig från ovansidan av de yttre elektrodplattor- na i delcellen upp i utrymmet ovanför cellpaketet.

Genom detta arrangemang bildas en strömníngskanal för i cellen cirkulerande elektrolyt, vilken strömmar förbi elektrodplattorna, berikas med vätgas, stiger upp mellan si- doväggarna och de strömningsstyrande väggarna, då-sådana fö- rekommer ovanför elektrodpaketet, vänder vid kanalens topp, där vätgas koncentreras, strömmar nedåt utmed höljets väg- gar och slutligen vänder vid botten och strömmar upp ånyo mellan elektrodplattorna. Strömningen blir i huvudsak sta- bil under hela cirkulationen och väsentligen utan tillbaka- blandning, vilket maximerar reaktionshustígheten för klorat- bildningen. En väsentlig vfitnkehüjd erhålles ovanför elek- 5. 10. 15. 20. 25. 30. 35- 7905619~8 trodplattorna, vilket medför kraftig stigeffekt och cirkula- tionshastighet samt god klorgasabsorption, samtidigt som tillräcklig uppehållstid för elektrolyten erhålles under cir- kulationen. Bredden på cirkulationskanalerna och elektrod- plattornas placering medför lågt strömningsmotstånd. Den in- neslutna elektrolytvolymen leder till stabil och lättregle- rad drift med endast små variationer i driftsparametrarna.

Genom att basplattorna är inbördes förenade med sär- skilda från höljet skilda förbindelseorgan samt mellanväg- garna utformade med i huvudsak samma form som höljets tvär- snitt kan höljet utformas utan särskilda fästorgan och med en slät insida, som underlättar renovering och reparationer.

Elektroderna kan uttagas som en enhet ur höljet eller demon- teras på plats. Få och enkelt utformade delar minskar korro- sionsproblemen. Om höljet utformas i plast, liksom övriga delar som är parallella med elektrodplattorna, medan mellan- väggarna utformas i títanmetall, erhålles en konstruktion med stor tålighet mot korrosion och stor säkerhet mot såväl inre som yttre kortslutningar och strömläckage.

Detaljbeskrivning av uppfinningen I de bipolära elektroderna kan kända material för klo- ratceller utnyttjas. Det föredrages dock, att basplattan inne- fattar en titanplåt, som med fördel är förenad med en annan plåt på sin som katod fungerande sida. Denna andra plåt kan vara av järn och kan fästas mot titanplåten medelst spräng- fogning eller annan metod för intim sammanfogning. Vid basplat- med flera skikt av detta slag utformas helst titanplåten så, mellanväggarna kan anslutas till och avtätas mot denna, nå- som enklast kan ske genom att titanplåten sträcker sig nå- tor att got got utanför järnplåten runt basplattans omkrets. På basplattan är elektrodplattor fastsatta i huvudsak vinkelrätt mot plat- tan, ämpligen medelst svetsning och hårdlödning. Höjden och längden på elektrodplattorna kan variera mellan exempelvis 0,1 och l m, men måtten ligger företrädesvis mellan 0,2 och 0,5 m. Materialet i elektrcdplattorna på katodsidan kan vara järn och på anodsidan ädelmctall- eller ädelmetalloxidbelagd titan. Elektrodplattorna på anodsidan respektive katodsidan placeras lämpligen inbördes något förskjutna, så att vid sam- manställning av flera elektroder en rak cellrad erhålles, då 10. 15. 20. 25. 30. 35. '79Û5619~8 katodelektrodplattorna placeras mellan anodelektrodplattorna.

Normalt finns det en anodplatta mer än antalet katodplattor, så att elektrodpaketet efter sammanläggning avslutas på båda sidorna av anodplattor till skydd för de närmaste katodplat- torna. Elektrodplattorna av olika polaritet skall inte beröra varandra, så att elektrisk kontakt uppkommer, utan skall hål- las åtskilda och helst med ett väldefinierat och mellan elek- trodens olika delar konstant inbördes avstånd. Elektrodplattor- ”nas tjocklek kan'ligga mellan 0,5 och 10 mm och helst mellan -1,5 och N mm. Det fria gapet mellan de sammanställda elektrod- plattorna ligger också helst inom dessa intervallgränser men behöver inte vara lika med tjockleken hos elektrodplattorna.

Distansorgan kan anordnas mellan elektrodplattorna men bör, för att inte hindra elektrolytens vertikala strömning, inte upptaga mer än en bråkdel av utrymmet mellan elektrodplattorna.

Antalet seriekopplade celler ligger lämpligen mellan 3 och 15 för en cellrad och helst mellan 6 och 12 och särskilt har 8 cel- ler visat sig ge enhanterligcellradsenhet. Ändelektroderna har som ovan nämnts givetvis endast elektrodplattor på sina in mot cellen vända ytor, medan på den yttre ytan strömanslutningen med fördel kan anordnas. Basplattorna, vilka lämpligen inte är perforerade, bildar åtminstone en del av väggarna mellan de seriekopplade cellerna. Sedan elektroderna sammanlagts på ovan diskuterade sätt med elektrodplattorna vertikalt, bildas således ett elektrodpaket av elektrodplattorna, vars vertikala sidor utgöres av de yttersta elektrodplattorna och av basplattorna samt vars horisontella sidor bildas av elektrodplattornas övre och undre kanter, vilka sistnämnda kanter således inte bildar ogenomträngliga ytor utan medger vertikal genomströmníng av elektrolyt. En så uppbyggd elektrodrad är inte självbärande utan fordrar särskilda sammanhållande organ för att bilda en sammanhängande enhet och för att måttpassningen mellan elektrod- plattorna skall kunna upprätthållas.

Runt de seriekopplade elektroderna i elektrodpaketet är anordnat ett elektrolyten innehållande cellhölje. Detta skall inte tätt omge elektrodpaketen utan skall lämna så mycket utrym- me runt elektrodpaketen, att en styrd cirkulationsströmning kan erhållas. Cirkulationsströmningens plan är parallellt med bas- 'plattan i elektroderna. Höljet är gemensamt för hela raden av 7905619-8 seriekopplade celler. Elektrodpaketen kan då ligga vid ena . långsidan av höljet, så att elektrolytens uppströmning sker 10. 15. 20. 250 30. 35. på denna sida och dess nerströmning sker längs den motsatta långsidan, men det föredrages, att cellpaketet placeras cen- tralt i höljet, så att uppströmningen sker centralt, medan ner- strömningen sker längs båda lângsidorna. För bästa cirkulations- strömning bör arean för uppströmningen vara ungefär lika stor som arean för nerströmningen, vilket innebär, att det samman- lagda fria avståndet från cellpaketet till de båda långsidorna bör ligga mellan 0,75 och 1,25 gånger cellpaketets horisontella bredd vinkelrätt mot långsidorna och helst ligger detta samman- lagda avstånd mellan 0,8 och 1,15 gånger cellpaketets bredd. Den nedåtgående elektrolytströmmen vänder vid höljets botten och ström- mar horisontellt in mot och under cellpaketet, genom vilket det se- dan åter genomströmmar vertikalt. Av denna anledning bör också av- ståndet mellan cellpaketets nedre kant och kärlets botten vara så stort, att det motsvarar strömningsarean för den nedåtströmmande elektrolyten. För central placering av cellpaketet bör därför av- ståndet till botten vara mellan 0,2 och 0,8 gånger cellpaketets bredd och helst mellan 0,3 och 0,6 gånger denna bredd. Om cellpa- ketet har sidoplacering i cellhöljet, bör avståndet till botten ligga mellan 0,3 och 1,0 och företrädesvis mellan 0,U och 0,8 gånger cellpaketets horisontella bredd. Höljet skall vara så ut- format, att ovanför cellpaketen finns ett större utrymme för ver- tikal elektrolysströmning än utrymmet under cellpaketet. Detta ut- rymme har till uppgift att genom tillvaratagande av vätgasliften i elektrolyten åstadkomma drivkraften i cirkulationsströmningen och får därför inte dimensioneras med för liten höjd, om en kraf- tig církulation skall erhållas. Utrymmet har också till uppgift att tillsammans med övriga cirkulationsutrymmen erbjuda en till- räcklig uppehållstid för elektrolyten för omsättning av hypoklorit till klorat i tillräcklig omfattning före elektrolytens träde mellan elektroderna. Ett viktigt ändamål med cellkonstruk- tionen enligt uppfinningen är, att merparten och helst väsent- ' ligen hela den erforderliga uppehållstiden för omsättningen skall kunna erbjudas elektrolyten inne i höljet, så att extra yttre re- aktionskärl i görligaste mån undvikes. Höljesvolymen får därför inte vara för liten och inte heller så stor, att det leder till återin- 7905619-8 10. 15. 20. 25. 30. '35. konstruktiva problem. En lämplig elektrolytnivå ovanför elektrod- paketen år därför mellan 5 och 15 gånger elektrodpaketens höjd, företrädesvis mellan 7 och 13 gånger denna höjd. Det är ur flera synpunkter fördelaktigt, att hela höljet är fyllt med elektrolyt, så att inga större gasvolymer bildas där. Detta innebär, att elektrolyt innehållande finfördelad vätgas avdrages från höl- jet och ledes till ett separat gasavskiljningssteg, skilt från höljesvolymen. Elektrolytutloppet kan då med fördel anordnas vid höljestoppen. Cellkärlets höjd i absoluta mått kommer därför lämp- ligen att ligga mellan 2 och 5 m eller företrädesvis mellan 3 och 4 m. Höljet bör vara uppdelat i en bottendel och en lockdel, vilka kan skiljas från varandra, men under drift år tätande fästa mot varandra, t ex via horisontellt, runt kärlet förlöpande flänsar.

Delningslinjen förlöper lämpligen något ovanför cellpaketet i bottendelen, så att åtkomligehten för denna är god med avtaget lock¿ Materialvalet för höljet är liksom materíalvalet för e- lektroderna av stor betydelse för korrosionsbeständigheten och därmed möjligheterna att utnyttja höga elektrolyttemperaturer, vilket minskar den nödvändiga reaktionsvolymen. Materialet i höl- jet utgöres lämpligen av en stomme med en inre korrosionsskyddan- de beläggning. Stommen kan vara av metall, men det föredrages, att den utföres i syntetmaterial, eftersom detta minskar korro- sionsproblemen, överslagsriskerna och medför en lättare konstruk- tion. Bland syntetmaterialen föredrages glasfiberarmerad poly- ester, sventuellt med ingjutna metallförstärkningar. Insidan skall beläggas med ett korrosionsbeständigt material, vilket kan vara metallískt, t ex av titan, men fordrar då elektrisk i- solering mellan varje steg. Bättre år därför ett syntetmaterial, som motstår elektrolytens påverkan väl. Lämpliga sådana utgöres av plasten, innehållande fluor, såsom polyetrafluoretylen, poly- fluoretenpropen eller polyvinylidenfluorid, och särskilt har väv- buren sådan plast visat sig fungera väl, varvid väven utgjorts av syntetmaterialfiber, särskilt glasfíber. Beläggningen liksom reparationer underlättas och hållbarheten ökar, om insidan av 'kärlet, både dess botten och dess lock, göres i huvudsak slät, utan särskilda fästen eller andra anordningar för mellanväggar, något som är möjligt, om mellanväggarna anordnas på det sätt, som diskuteras nedan. 'l0. 15. 20. 25. 30. asl 7905619-8 De utrymmen, som är anordnade för att möjliggöra elek- trolytens cirkulationsströmning runt elektrodpaketet, innebär, att särskilda mellanväggar måste anordnas i plan med basplattor- na i elektroderna och sträcka sig från dessa ut till höljet under och vid sidan och upp över elektrodpaketen. Mellanväg- garna är nödvändiga för att förhindra alltför stor ombland- ning av elektrolyt mellan cellerna och att förhindra ström- läckage. De är också nödvändiga för att upprätthålla den kon- trollerade cirkulationsströmningen, så att en stabil och i huvudsak tubformig strömning erhålles. Kravet på god avtät- ning är störst i närheten av elektroderna, där även små ström- läckage kan orsaka stora effektivitetsförluster. Problemen minskar med avståndet från elektroderna genom det tilltagande motståndet i elektrolyten. Även om det är möjligt att förstora basplattan i elektroderna, så att den bildar en mellanvägg utanför den med elektrodplattor besatta delen, är detta ingen lämplig metod ur ekonomisk och praktisk synpunkt. Enligt uppfinningen utrustas därför cellen företrädesvis med sepa- rata mellanväggar, vilka uppfyller i huvudsak hela höljets med basplattan parallella tvärsnitt, åtminstone nertill och större delen av höljets höjd. Mellanväggarna behöver inte sträcka sig ända upp till höljestoppen, utan ett fritt bland- ningsutrymme för elektrolyten kan utan risk för läckströmmar~ tillåtas närmast under lockets övre yta. Mellanväggen är ut- rustad med ett urtag nertill för tätande inpassning av elek- trodens basplatta. Det är lämpligt att dela mellanväggen i en nedre del, i huvusak i utformning motsvarande tvärsnittet hos bottendelen av höljet, och en övre del, i huvudsak i utform- ning motsvarande tvärsnittet hos höljets lock. Om mellanväg- gen delas på detta sätt, lägges delningslinjen lämpligen genom urtaget för basplattan, så att elektroden kan insättas eller urtagas, sedan den övre delen av mellanväggen avlägsnats.

Den nedre delen av mellanväggen bör dimensioneras så, att den förmår bära lasten av den i denna inpassade, bipolära elektro- den samt lasten av den övre delen av mellanväggen. Det är då_ lämpligt att förse mellanväggens nedre kant med en fot eller liknande mot höljets beklädnad skonsam avslutning och helst bör även mellanväggens sidokanter förses med sådana avslut- 7905619-8 . _ ningar. För att kunna fylla en bärande funktion måste basplat- tan kunna inpassas i mellanväggens urtag på ett stabilt sätt.

Ett lämpligtsättatt få en lätt demonterbar anslutning mellan dessa delar är att förse basplattans eller företrädesvis mel- lanväggens vertikala sidor i urtaget med U-formiga avslutning- ar, så att basplattan i den bipolära elektroden kan uppifrån s och ned inskjutas i urtaget. På samma sätt kan den övre hori- 10. 15. 20. 25! sontella kanten hos basplattan eller företrädesvis motsvarande kant eller kanter på den övre mellanväggen förses med en U-for- mad avslutning, så att den övre delen av mellanväggen kan pla- ceras på den nedre och på basplattan, så att den övre väggen i läge fixeras i förhållande till dessa delar. Mellanväggarna kan utformas i något mot elektrolyten resistent och oledande material, exempelvis plast. Eftersom mellanväggarna är paral- lella med basplattorna ochvinkelrätanwt potentialfallet i den seriekopplade raden av delceller, får de en isopotential placering och kan följaktligen även utformas i metall, vilket föredrages, åtminstone för den nedre mellanväggen. En föredra- gen metall är titan, som har både goda styrkeegenskaper och god korrosionsbeständighet.

Eftersom elektrodplattorna inte har inbördes kontakt mellan angränsande bipolära elektroder mer än via eventuella distansorgan dem emellan, erhålles inte en självbärande elek- trodrad med enbart elektroder och mellanväggar, utan det in- bördes avståndet mellan de olika mellanväggarna och elektro- > derna måste först fixeras med andra organ. Sådana organ anord- _30. 35. nas lämpligen mellan mellanväggarna istället för mellan elektro- derna. Ett sätt att fixera mellanväggarna i ett inbördes för- hållande med väldefinierat och stabilt avstånd och med god parallellitet mellan basplattorna och därmed mellan elektrod- plattorna är att anordna längs cellraden förlöpande stavar, Ävilka fästes vid varje mellanvägg. Ett flertal sådana stavar bör då anordnas och fästas vid varje mellanvägg. Stavarna fäs- tes, så att det inbördes avståndet mellan mellanväggarna fixe- ras, exempelvis med på stavarna anordnade distanselement. Sta- varna utformas helst i något icke-metalliskt material, såsom något av de ovannämnda syntetmaterialen, t ex polytetra- fluoretylen. Det är väsentligast och ofta tillräckligt, att 10. 15. 20. 25. 300 -35. 7905619-8 11 den nedre delen av mellanväggarna förses med fixeringsorgan av detta slag, eftersom dessa väggdelar enligt vad som ovan sagts bär den största vikten och dessutom definierar elektrod- avstånden. Med sådana organ bildar elektroderna och mellan- väggarna en sammanhängande och självständig enhet, vilken dess- utom kan vara helt självbärande. En sådan enhet kan placeras i höljet utan särskilda fixeringsorgan i detta och fungera där utan extra avtätningar.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen av- gränsas utrymmet för uppåtströmmande elektrolyt från utrym- met för nedåtströmmande elektrolyt genom anordnande av en strömningstub i utrymmet ovanför elektrodpaketen. Ström- ningstuben anordnas vertikalt och med en öppning nertill, som uppsamlar all den elektrolyt, som stiger upp från elektrod- paketet och leder den upp till önskad höjd i höljet, där den tillåts vända och strömma neråt. Tuben kan ges många olika former, t ex med en strömningsmodifierande hals på mitten eller med särskilda gasavskiljningsorgan i toppen.

Det har emellertid visat sig vara tillräckligt för erhållan- de av en god cirkulationsströmning, att den uppåtstigande strömmen skiljs från den nedåtgående med hjälp av en slät strömningsstyrande vägg, vilken anordnas vertikalt och vin- kelrätt mot mellanväggarna och sträckande sig mellan dessa ovanför ytterkanterna hos elektrodpaketet, så att de ström- ningsstyrande väggarna tillsammans med mellanväggarna bildar tuben för uppâtstigande vätska. Eftersom de strömningssty- rande väggarna således sträcker sig mellan mellanväggarna, kan de även fungera som distansorgan mellan och fixeringsor- gan för dessa. Om därför de strömningsstyrande väggarna för- ses med fästorgan vid sina vertikala kanter och mellanväggar~ na förses med motsvarande fästorgan vertikalt ovanför cell- paketets ytterkontur och dessa organ sammanfcgas,erhålles av dessa väggar en sammanhängande struktur, som inte fordrar sär- skilda fästorgan i höljets lock för stabil fixering.

Tillförselrör för elektrolyt kan anordnas i form av längsgående rör i cellen, vilka rör kan placeras i urtag i mellanväggarna. Om dessa urtag placeras vid delningslinjen mellan den nedre och den övre delen av mellanväggarna kan rö- 79os619-s 10. 15. 20. 30. 35. ren insättas och avlägsnas,då de övre och nedre delarna av mellanvëggarna skilts åt. Rören förbindes med matningsled- ningar utanför cellen via genomföringar i höljet. Om elektro- lyten mellan cellutrymmena kan omblandas inne i höljet, t ex i ett utrymme i höljets topp enligt ovan, kan det räcka med elektrolyttillförsel i endast en del av cellutrymmena, varvid ett längsgående rör inte erfordras, utan enkla genomföringar kan utnyttjas. I höljets övre del bör åtminstone en öppning anordnas för bortledning av elektrolyt till ett särskilt vät- gas-avskiljningssteg och till kloratavskiljningssteget.

En anläggning utformad enligt ovan kan demonteras på följande sätt. Locket lossas och avlyftes. Enheten av övre mallanväggar och strömningszhegränsandc väggar avlyftes och kan eventuellt demonteras ytterligare på annan plats. Even- tuella tillförsel- och bortförselrör avlyftes ur sina urtag.

Enheten av elektroder och nedre mellanväggar lyftes ur höl- jets nederdel. De enskilda elektroderna kan avlägsnas från furtagen i mellanvâggarna. De enskilda mellanväggarna åtskil- jes genom avlägsnande av fixeringsorganen dem emellan. Alter- nativt kan demontering av elektroder och nedre mellanväggar ske med dessa delar kvar i höljets bottendel. Montering av cellen sker i motsatt ordning.

För att få till stånd en tillfredsställande cirkula- tionsströmning i en cell av ovan beskrivet slag bör strömkon- centrationen ligga mellan 10 och 40, företrädesvis mellan 18 och 35, ampere per liter cirkulerande elektrolyt i varje spän- ningsfall. En föredragen strömningshastighet i elektrodgapet mellan 0,05 och 0,7 m/s kan då erhållas och en uppehållstid för elektrolyten mellan passagerna genom elektrodgapen av mel- lan 0,5 och 7 minuter. Temperaturen bör hållas mellan 50 och 9o°c een helst mellan eo een so°c för att en tillräckligt snabb omsättning av hypoklorit till klorat skall ske. Hypo- klorithalten vid utträde ur elektrodgapet bör ligga mellan 0,5 och 5 gram/liter räknat som natriumhypoklorit och helst mel- lan 1,5 och 3,5 gram/liter. Halten klorat ligger mellan 300 och 700 gram per liter räknat som natriumklorat och halten klorid mellan 50 och 300 gram/liter räknat som natriumklorid. Elek- trolytens pH ligger grovt mellan 5 och 8 men har företrädesvis '1o. 15. 20. 25. 30. 35. 7905619-8 13 ett pH mellan 5,8 och 6,5 och helst omkring 6,1. Av elektro- lyten avdrages på känt sätt en delström ur cellen för av~ skiljning av vätgas och klorat och återföring till cellen.

Figurförteckning Figurbilagorna visar en föredragen utföringsform av cellen enligt uppfinningen för elektrolytisk framställning av natriumklorat. Figur l visar ett snitt av cellen i vy längs cellraden. Figur 2 visar ett snitt av cellen i vy vinkel- rätt mot cellraden. Figur 3 visar ett snitt av den nedre mel» lanväggen i vy mot botten. Figur 4 visar ett snitt av den övre mellanväggen i vy mot botten. Figur 5 visar ett hori- sontellt snitt genom den bipolära elektroden.

Figurbeskrivning Som bäst framgår av figur l och 2 består cellhöljet, vilket allmänt betecknas med l, av en bottendel 2 och en lockdel 3, vilka kan tätande förenas längs sina respektive flänsar 4 och 5. Höljet har genomföringar 6 för tillför- selrör för elektrolyten och för strömanslutningar 7. Höljet har också ett avlopp 8 för elektrolyt och vätgas. Höljet är tillverkat i polyester med en korrosionsbeständig beläggning på insidan av ca 3 mm polyvinylidenfluorid. Pâ höljets utsida är förstärkningsprofiler 9 av polyester anordnade, vilka even- tuellt innehåller metallförstärkningar. Höljet har en höjd av 3,6 mm, en bredd av 0,9 m och en längd av 3,4 m. Höljets inre är uppdelat i åtta delceller 10 genom anordnande avgränsning~ ar bestående av bipolära elektroder ll, nedre mellanväggar 12 och övre mellanväggar 13. De bipolära elektrodernas ll upp- byggnad framgår bäst av figur EI De innefattar en basplatta 14, bestående av en anodskiva 15 av titan, intimt förenad med en katodskiva 16 av järn. På anodskivan är anodelektrodplattor 17 av ädelmetalloxidbelagd titan fastsvetsade och på katod- skivan 16 är katodelektrodplattor 18 av järn fastsvetsade, varvid anodelektrodplattorna 17 respektive katodelektrodplat- torna 18 är något förskjutna i förhållande till varandra.

Elektrodplattornas sammanlagda aktiva yta är ca 10 m2 och av- sedda att tåla strömmen 25 ka. Cellspänningen är ca 3 volt. I höljet är sju bipolära elektroder anordnade med basplattorna 14 parallella och med anodelektrodplattorna och katodelektrod- W 7905619-s 'l0. 15. 20. 25. 30. 35. 14 plattorna placerade mellan varandra till bildande av de serie- kopplade cellerna. Cellraderna avslutas i varje ände med en unipolär elektrod 19 med elektrodplattor på endast den in mot höljet vända sidan men med anslutningar för yttre strömtilled- ning på den andra sidan. De bipolära elektroderna ll uppbäres av de nedre mellanväggarna 12, vilkas utseende bäst framgår av figur l och 3. Den nedre mellanväggen 12 är utformad i ca 3 mm tjock titanplåt och har en i stort sett U-formad uppbygg- nad. De yttre sidokanterna och nederkanten av väggen är för- sedda med påsvetsade fötter 20. Den nedre delen av de verti- kala inre kanterna av den U-formade mellanvëggen 12 är för- sedda med pâsvetsade U-profiler 21, avsedda att_omfatta anod- skivans 15 vertikala kanter, då den bipolära elektroden ll upp- ifrån och ner insatts i den nedre mellanväggens 12 centrala urtag. Elektroden ll vilar då på den horisontella kanten 22 av mellanväggen 12. Urtagen i mellanväggen 12 är något djupa- re än höjden på elektrodens basplatta, så att en bit av urta- get kvarstår efter insättning av elektroden. Fyra hål 23 är upptagna i mellanväggen 12, genom vilka stavar 24 föres och fästes vid mellanväggarna, så att dessa sammanhålles på öns- kat inbördes avstånd, vilket bäst framgår av figur 2. Den öv- re mellanväggens 13 konstruktion framgår av figur l och 4.

Den övre mellanväggen 13 kan utföras i tunnare material än 'har någon bärande funktion och tjocklek av ca 2 mm och är även övre kant är i huvudsak rak och den nedre, eftersom den inte har i denna utföringsform en den utförd i titanplât. Dess slutar ca 0,4 m från höljets mot den nedre mellanväggen svarande utformning, d v s med en förlängning 25, som sträcker sig ned i den del av urtaget i mellanväggen 12, som inte upptages av basplattan. Förlängning- en 25 har en påsvetsad U-profil 26 i sin nederdel, avsedd att gripa om den övre horisontella delen av anodskivan 15. Övriga delar av delningslinjen mellan den övre mellanväggen 13 och den nedre mellanväggen l2 är utfyllda med syntetmaterialpack- ningar 27, vilka har H-profil och förenar mellanväggarna med varandra. Mellanväggarna 13 har urtag 28, i vilka ett längs- gående rör 29 kan läggas, vilket kan anslutas till en yttre ledning 30 via genomföringen 6. Elektrolyt kan sedan tillfö- topp. Dess nedre kant har en 10. 15. 20. 25I 7905619-8 15 ras varje delcell via inlcppsledningar 31. Liksom den nedre mellanväggen 12 har den övre mellanväggen 13 vid sina verti- kala kanter fastsvetsade fötter 20 för att skona höljets in- nerbeläggning. Mellanväggen 13 har också vertikalt fastsvet- sade flänsar 32, vid vilka de strömningsstyrande väggarna 33 kan fästas. Dessa strömningsstyrande väggar 33 är utformade i polytetrafluoreten och sträcker sig från basplattans 14 yttre vertikala sidor upp till en höjd, som ligger ca 0,9 m under mellanväggarnas 13 övre kant. De yttre strömningsstyrande väg- garna 33 är försedda med extra bitar 34 av syntetmaterial för skydd av höljets kortsidor.

Varje cellutrymme i den visade konstruktionen rymmer ca l m3 elektrolyt. Vid drift fylles hela höljet med elektro- lyt och spänning appliceras mellan strömanslutningarna 7. Vät- gasluften kommer då att cirkulera elektrolyten såsom tidigare beskrivits, d v s uppåt mellan de strömningsstyrande väg- garna 33 och nedåt mellan höljets långsidor och de strömnings styrande väggarna 33. Vid strömningens högsta punkt vänder elektrolytströmmen och en del avdrages från höljet genom öpp- ningen 8. Den avdragna mängden motsvarar ett fullständigt elektrolytbyte varje timme. Resterande elektrolyt strömmar åter in mellan elektrodgapen i cellpaketet efter att ha vänt vid höljets botten.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade utfö- ringsformerna utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav.

Claims (8)

' v9oså19-s 10. 15. 20. 25. 30. 35. 16 Patentkrav

1. Elektrolysör för kloratframställning, innefat- tande ett i huvudsak parallellepipediskt cellhölje (1), med fyra sidoväggar, en botten och en ovansida, vari vertikala skiljeväggar är anordnade i form av bipolära elektroder (ll), vilka indelar höljet (1) i ett antal elektriskt seriekopplade celler, varvid varje elektrod (ll) innefattar en basplatta (lä) och ett antal, på ömse sidor om och i huvudsak vinkel- rätt mot denna fast anbringade, inbördes parallella, elek- trodplattor (17, 18), varvid elektroderna (ll) är så place- rade i höljet (1), att elektrodplattorna (17, 18) från an- gränsande elektroder (ll) blir interfolierade och så att ett fritt utrymme bildas under elektrodplattorna (17, 18) och ett fritt utrymme bildas över elektrodplattorna (17, 18), vilket utrymme är större än utrymmet under dessa och bildar ett ex- tra strömnings- och reaktionsutrymme för elektrolyten, k ä n n e t e c k n a d därav, att utrymmet över elektrod- plattorna (17, 18) har en höjd mellan 5 och 15 gånger höj- den av elektrodplattorna (17, 18), att elektroderna är så placerade i höljet (1), att ett fritt sidoutrymme bildas mel- lan elektrodplattorna (17, 18) och åtminstone den ena av höl- jets (l) med elektrodplattorna (17, 18) parallella sidor, att mellanväggar (12, 13) är anordnade, vilka ansluter mot varje basplattas (lä) periferi på ett tätande och basplattan (lä) fixerande sätt och sträcker sig ut till botten och sidorna av höljet (1) och upp i detta för bildande av ett mot antalet celler svarande antal delutrymmen (10) och att distanselement (ZH) är anordnade mellan mellanväggarna (12, 15) för fixering av dessa i inbördes parallellt läge och med fixerat inbör- des avstånd. '

2. Elektrolysör enligt krav l, n a d där-av, att melianväggarna (12, 13) i höjdled slutat på avstånd från höljets (1) ovansida till bildande av ett för delutrymmena (10) gemensamt utrymme för elektrolyt när- mast under höljets (2, 3) ovansida.

3. Elektrolysör enligt krav 1 eller 2, t e c k n a d därav, att åtminstone ett utlopp (8) för elektrolyt och vätgas är anordnat vid höljets (1) ovansida. k ä n n e t e c k - k ä n n e - 7905619-'8 l7

4. U. Elektrolysör enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att utloppet (8) leder till en gasavskiljare med en ledning för elektrolyten till ett kloratavskilj- ningssteg.

5. Elektrolysör enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d därav, att materialet i mellanväggarna (12, 13) är titanplåt.

6. Elektrolysör enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a d därav, att höljet (l) är av oledande syntetmaterial med en innerbeklädnad av fluorhaltig plast.

7. Elektrolysör enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d därav, att mellanväggarnas (12, 13) mot höljet (1) anliggande kanter är försedda med mot höljeinsidan skon- samma avslutningar (20).

8. Elektrolysör enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den innefattar strömningsstyrande väggar (35) anordnade vertikalt och nträckande sig från i huvud- sak parallellt med elektrodplattorna (17, 18) uppåt i höl- jet (l) så, att ett centralt utrymme ovanför elektrodplat- torna (17, 18) bildas för uppâtstigande elektrolyt och ett längs höljets (1) parallellt med elektrodplattorna (17, 18) anordnade sidor liggande utrymme bildas för nedåtgående elektrolyt.