BE569449A - - Google Patents

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BE569449A
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Description


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   La présente invention a trait à des perfectionnements apportés à des cuves électrolytiques dont la cathode consiste en mercure et, plus spécifique- ment,l'invention a trait à une cuve électrolytique perfectionnée de ce type et à un procédé perfectionné d'exploitation, qui sont adaptés à la production de divers produits par l'électrolyse. Comme la chose apparaîtra   ci-après ,   l'invention est particulièrement précieuse pour la production du chlore et de la soude caustique à partir de la saumure de chlorure de sodium. 



   Dans une cuve électrolytique$ la cathode est constituée par une nap- pe de mercure et,   l'anode,   par des blocs de graphite ou analogues. Lors de l' électrolyse   d'une   saumure, par exemple   d'une   saumure de chlorure de sodium, le cation sodium migre vers la cathode et forme un amalgame avec le mercure. 



  Les ions chlore migrent vers l'anode où ils se transforment en gaz chlore que l'on aspire hors de la   cuve..   L'amalgame de mercure est conduit dans une chambre de récupération ou de régénération où il réagit avec l'eau ou où il est autre- ment traité pour produire une solution caustique, sensiblement exempte de sel, et   l'hydrogénée   La tension appliquée aux bornes d'une cuve ordinaire à mercure peut descendre à environ 4,0'volts lorsque la densité du courant est d'environ 145 ampères par pied carré.

   La cuve ordinaire à mercure   requiert   la présence de grandes quantités de mercure dans la nappe cathodique et son fonctionnement est plus ou moins continu et ne peut être interrompu sans entraîner de grands frais de remise en marche 
D'une manière générale, le but de la présente invention consiste à améliorer le rendement d'exploitation et la capacité des cuves à mercure, em- ployées pour l'électrolyse des saumures et, spécialement, des saumures de chlo- rure de sodium. 



   Principes généraux 
La demanderesse a découvert que le rendement et la capacité d'une cuve électrolytique du type à amalgames de mercure, employée pour l'électroly- se de saumure, peuvent être grandement augmentés en construisant la cuve de ma- nière à permettre la circulation de l'électrolyte entre l'anode et la catho- de formée par l'amalgame de mercure avec un débit critique minimum. En général, la cuve électrolytique selon la présente invention comprend un passage par lequel la saumure est mise en circulation par une pompe ou d'une autre manière conve- nableo Le passage est proportionné et le débit de circulation de l'électroly- te est réglé de manière qui le nombre de Reynolds de l'électrolyte soit supé- rieur à environ 4.000.

   Un moyen est prévu pour faire passer un courant électri- que entre le toit et la base du passage, le toit du passage constituant l'ano- de et, la base du passage, la cathode. 



   La surface de la cathode est alimentée en mercure à son extrémité amont et le mouvement d'écoulement rapide de la saumure balaie le mercure sur la surface de la cathode, parallèlement à la direction d'écoulement de la saumure. Pour que le fonctionnement de la cuve ait un bon rendement, la pelli- cule de mercure doit être maintenue sur la surface de la cathode sous la forme d'une mince couche, de manière que le mercure ne se ride pas et ne   court-cir-   cuite pas   1 anode   et la cathode.

   Une autre considération importante concernant le mercure de la cathode,   c'est   que la concentration du métal cathodique dans l'amalgame de mercure formé pendant   l'éleotrolyse   doit être gardée en dessous d'un'pourcentage susceptible d'être déterminée Lorsqu'on traite la saumure de chlorure de sodium, des concentrations de sodium supérieures à 0,2% donnent lieu à un potentiel de décharge élevé du sodium, ce qui réduit le rendement de la.

   cuve et doit être évitée 
La demanderesse a représenté,   dansles   dessins annexés, une cuve construite et fonctionnant selon les principes exposés ci-avantsPuisque l'in- vention présente des avantages particuliers dans son application à l'électroly- se de la saumure de chlorure de sodium, la description qui suit et les dessins 

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 se rapportent à une cuve et à un procédé particulièrement appropriés à cette matière. 



   La figure 1 est un schéma   d'un   système agencé pour effectuer l'élec- trolyse de la saumure de   chloure   de sodium suivant les principes de la présen- te invention. 



   La figure 2 est une élévation latérale en section de la cuve élec- trolytique de la figure 1. 



   La figure 3 est une élévation en section suivant la ligne 3-3 de la figure 2. 



   La figure 4 est une courbe, représentant la tension aux bornes de la cuve de la figure 2, portée en ordonnées, en fonction du nombre de Reynolds de   l'électrolyte,   porté en abscisses. 



   La figure 5 est une courbe représentant la tension aux bornes de la cuve, portée en ordonnées, en fonction de la densité du courant dans la cuve, exprimée en ampères par pied carré de cathode, portée en abscisses, pour la ou ve représentée figure 2, où l'électrolyte est mis en circulation avec un débit tel que   l'électrolyte   ait un nombre de Reynolds d'environ 20.000. 



   L'emsenble de la cuve peut être porté par le bloc cathodique d'acier 
11, comme le représentent les dessinso Le bloc cathodique   11 a   une surface su- périeure plane 13, sensiblement horizontale. Une borne électrique de raccorde- ment convenable 15 est prévue pour relier la cathode 11 à la borne négative d'une génératrice 17 de courant continu. A l'extrémité amont du bloc cathodique 
11 (le coté   gauche .   dans la figure 2) se trouve une entrée de mercure 19, qui communique avec une auge transversale 21, qui   s'étend   sur toute la largeur du bloc cathodique 11. L'auge 21 comporte un bord courbe 23 du o8té aval, pour fa-   ciliter   le mouvement de sortie du mercure de 1 auge 21. 



   Un piégé à mercure 25 est disposé à l'extrémité aval de la catho- de 11 et comporte une surface en pente 27 qui s'étend depuis le bord de la par- tie active de la surface cathodique   13,   vers le bas, vers une sortie d'amalga- me 29. L'évacuation de   1 amalgame   de mercure par ce piège 25 se trouve favori- sée et 1'.entraînement de l'amalgame par la saumure est sensiblement supprimé en façonnant soigneusement la sortie de saumure 31, comme il est décrit dans un des alinéas suivants. 



   Une boîte de tête 33 et un canal d'étalement d'écoulement 35 sont prévus en amont de la surface cathodique 13 et sont portés par le bloc cathodi- que 11. La boite de tête 33 peut avoir'toute forme convenable en section, mais elle s'étend de préférence sur toute la largeur du bloc cathodique 11 et a une hauteur convenable pour assurer   l'existence   d'une hauteur hydrostatique cons- tante de   lélectrolyte,   nécessaire à un bon rendement du fonctionnement.

   La boite de tête 33 comporte une entrée de saumure 37 et celle-ci est reliée par un tuyau convenable 39 à une source de   saumure.   L'étaleur d'écoulement 35 com- prend un ajutage allongé et étroit, dont la hauteur est approximativement égale à l'espacement de la surface cathodique 13 et du bloc anodique 41, et dont la largeur est approximativement égale à la largeur de la cuve. La surface inférieu- re de l'étaleur d'écoulement s'étend sur   l'auge   d'apport de mercure 21 et   compor-   te une lèvre à contre-dépouille 43 agencée pour donner, au mercure contenu dans l'auge 21, la forme d'un bourrelet, comme la figure 2 le montre en 45. 



   Des longerons verticaux 47, qui   constituent   les extrémités de l'é- taleur d'écoulement 35, les extrémités de la boite de tête 33 et les côtés du passage de saumure, sont attachés au bloc cathodique 11. Les longerons 47 sont faits   d'une   matière électriquement isolante ou   ils,peuvent   être faits d'une matière conductrice si des garnitures isolantes convenables sont prévues. 



   La chambre anodique est de section rectangulaire et s'étend vers le haut.suffisamment pour loger le bloc anodique de graphite 41. L'extrémité amont 

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 de la chambre anodique est constituée par un organe vertical 49 supporté par les longerons 47 et attaché, à son extrémité inférieure, à là surface supérieu- re de   1 étaleur   d'écoulement 35. Les côtés de la chambre anodique sont consti- tués par les parois des longerons 47 et son extrémité aval est constituée par un organe vertical en forme de plaque 51 que portent aussi les parois 47 et qui est relié, à son extrémité inférieure, à la sortie de saumure 31. 



   Le bloc anodique de graphite 41 a une taille telle qu'il est apte à remplir la chambre anodique et il est supporté depuis un châssis 53 formant pont, de manière à en permettre le réglage verticalUn raccordement   électri-   que convenable 55 est prévu avec le pôle positif de la génératrice de courant continu 17. Dans la cuve représentée par les dessins l'anode 41 est supportée par un arbre fileté 57 qui s'étend vers le haut et traverse le châssis formant pont 53 dans lequel se trouve un écrou de réglage 59. Le raccordement anodique 55   s'établit   avec la partie supérieure de 1 arbre 57 au moyen d'écrous 61 et " d'une patte 63. Un couvercle convenable 65 et un( presse-étoupe 67 sont aussi prévus pour empêcher la perte de la saumure par des fuites hors de la cuve. 



   La sortie de saumure 31 s'étend sur la largeur du passage situé en- tre l'anode 41 et la   cathode'119   et cette sortie est façonnée de manière que le piège 25 à amalgame de mercure soit formé à   la'jonction   entre la surface ca- thodique 13 et la sortie 31o La surface supérieure 69 de la sortie 31 est fa-   çonnée   de   m4nière   à offrir une faible résistance à l'écoulement de la saumure par la sortie 31.

   La surface inférieure 71 de la sortie 31 est façonnée, comme le montre la figure, pour contribuer au captage de 1 amalgame de mercure que la saumure pourrait   entraînero   - Comme il est dit ci-avant, la cathode est faite   d'un   bloc d'acier et l'anode est un bloc de graphiteo La boîte de tête à saumure 339   1 étaleur   d'écoulement 35 et la sortie 31 sont faits de préférence d'une matière isolan- te convenable. Les longerons de la cuve et le dessus du compartiment anodique peuvent être faits d'une matière conductrice si l'on fait usage de garnitures isolantes, comme la figure 3 le montre en 73. 



   Un système, destiné à la mise en oeuvre du présent procédé électro- lytique perfectionnée est représenté schématiquement figure 1. Dans ce systè- me, on utilise un réservoir de saumure 75 qui comporte une sortie de saumure 779 reliée à une pompe convenable 79, destinée à alimenter la cuve électrolytique en saumure sous la pression requiseo Le réservoir de saumure 75 contient une réserve de sel solide 81, destinée à réenrichir   1 électrolyte   après chaque pas- sage par la cuve.

   Une entrée 83 et une sortie 85 sont prévues qui sont agencées pour être reliées à un système de purification de la saumure où-les sels   indé-   sirables du magnésium, du fer et analogues peuvent être   éliminés.   Un tuyau à vapeur 87 comporte une sortie 89 située sous le niveau supérieur de la saumure pour permettre de maintenir la saumure à la température désirée. Un tuyau de sortie du chlore 91, dont l'ouverture est disposée au-dessus du niveau supérieur de la saumure, s'étend vers le haut, à travers le dessus du réservoir de saumu- re 75. Une ouverture où passe une conduite 93, agencée pour être reliée à la sortie de saumure de la cuve électrolytique, est aussi prévue dans la partie supérieure du réservoir de saumure 75. 



   La cuve électrolytique représentée par les dessins est construite selon l'invention et est reliée, par des conducteurs convenables 95 et 97 à la génératrice ordinaire 17 qui est pourvue d'instruments convenables, indicateurs de la tension et du courant, 99 et 101, respectivement.Dans le système repré- senté, on ne voit qu'une seule cuve, mais il est évident que, dans une instal- lation réelle, on utilisait plusieurs cuves, et que la cathode d'une cuve serait reliée à l'anode de la cuve suivante, de la manière ordinaire,

   de façon qu'une tension allant de 50 à 500 volts puisse être utilisée pour la série des   cuveso   La pompe à saumure 79 est reliée à l'entrée de saumure de la boîte de tête par un tuyau 39 qui est pourvu d'un manomètre indicateur 103 et d'une vanne de ré- 

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 glage   105.   



   L'entrée de mercure 19 de la cuve est reliée,par une conduite conve- nable 107, pourvue d'une vanne de réglage 109, à un réservoir à mercure à ni- veau constant   111.   La sortie d'amalgame 29 de la cuve est reliée par une condui- te 113 au sommet de la tour d'extraction, de régénération, ou de récupération 115. 



   La tour de récupération 115 peut être de tout type ordinaire, mais la demanderesse a trouvé qu'on obtient de bons résultats à l'aide d'une tour verticale, comportant un empilage d'anneaux Rasohig de carbone 117. On introduit, par le fond de la tour 115, de 1 eau pure, à   1 aide   d'un tuyau 119 et son débit est réglé par une vanne   121.   Le mercure s'écoule vers le bas dans la tour 115, et l'eau s'écoule vers le haut. La réaction entre le mercure chargé   d'amalga-   me de sodium et l'eau produit la solution caustique, le gaz hydrogène et un mer- cure relativement pur, qui descend dans le fond de la tour 115 d'où il est pom- pé, par une pompe à engrenages 123, de retour vers le réservoir de mercure 111, par la conduite 125.

   Une construction convenable de la tour permet d'obtenir à partir du mercure des concentrations de la soude caustique dans la solution , s'élevant   jusqu'à     50%.   



   Un tuyau de trop-plein de mercure 127 du réservoir à niveau constant 111 est relié au sommet de la tour de récupération 115, ce qui permet l'intro- duction d'un léger excès de mercure dans le systèmeUn tuyau 129, fait d'une matière convenable, conduit   l'hydrolyse   de sodium du sommet de la tour de récu- pération 115 vers un récipient 131. Un autre tuyau 133 conduit l'hydrogène for- mé dans la tour à travers un réfrigérateur   (où   se condense le mercure   entraîné)   vers le point où l'on en dispose en respectant les règles de la sécurité. 



   Lorsque le système commence à fonctionner, la surface 13 de la ca- thode 11 est d'abord noyée de mercure et on actionne la pompe à saumure 79 pour faire circuler la saumure par la cuve, ce qui déplace lentement le mercure sur la surface cathodique 13. A ce moment, l'espacement anode-cathode est d'environ 1/4 de pouce. On fait démarrer la génératrice électrique 17 et un courant con- tinu passe par la cuve avec une intensité qui produit une densité de courant d' environ 75 ampères par pied carré. Après que ce courant a passé par la cuve pen- dant environ 5 minutes, on effectue des modifications graduelles et simultanées du débit d'écoulement de la saumure, du débit d'écoulement du mercure, de l'es- pacement   anode-oàthode   et de la densité du courant.

   On réduit alors l'espacement anode-cathode à environ 1/8 à 3/16 de pouce, on augmente le débit de la   saumu-   re jusqu'à ce que le nombre de Reynolds soit supérieur à environ   4.000   et on règle le débit du mercure à l'aide de la vanne 109, de manière que la pellicule de mercure mouille tout juste la surface de la cathode. Dès que le nombre de 
Reynolds atteint, dans la cuve, le chiffre critique d'environ   40000,   la résis- tance diminue grandement dans la cuve et la densité du courant peut être gran- dement augmentée sans qu'on observe l'augmentation habituelle de la tension, due à la polarisation. 



   Pendant les périodes où la cuve ne fonctionne pas, on augmente no- tablement la distance anode-cathode, de manière que la surface cathodique puis- se être noyée d'une forte couche de mercure. Par suite de la présence de cette couche épaisse de mercure sur la cathode au commencement de la période de mise en marche, il faut avoir soin que la couche de mercure ne vienne' pas en contact avec l'anode et ne court-circuite pas la cuve. 



   Le chlore formé dans la cuve est évacué avec l'électrolyte en cir- culation et se dégage dans le réservoir de saumure 75 d'où il est conduit vers un système de liquéfaction ou un appareil agencé pour utiliser le gaz chlore. 



  On purifie périodiquement ou continûment la saumure contenue dans les organes du système, pour en éliminer les matières organiques, les sels indésirables de divers métaux, etc, qui tendent généralement à diminuer le rendement du courant et qui gênent'le fonctionnement optimum du système. 

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   La demanderesse a trouvé que, pour exploiter le système avec un ren- dement maximum, certaines considérations sont importantes ou critiques.   Lorsqu    on électrolyse des saumures de chlorure de sodium, il convient de veiller au maintien des conditions qui suivent 
1. Le nombre de Reynolds de   l'électrolyte   qui s'écoule dans le pas- sage séparant   l'anode   de la cathode doit être supérieur à environ 4.000.Des nombres de Reynolds supérieurs, par exemple   20.000,   donnent lieu à des condi- tions de fonctionnement et à un rendement meilleurs encore., 
2.

   La température de la saumure doit être soigneusement réglée de manière à empêcher la production d'une résistance supplémentaire, due   au   bouil-   lonnement,   à l'extrémité aval des électrodes, mais, en même   temps,     la   tempéra- ture doit permettre la production maximum du chlore lors de chaque cycle de passage entre les électrodes.   L'augmentation   de la température   jusqu'à   un   car-,   tain point, réduit la résistance de la saumure et donne ainsi directement lieu. à une réduction de la tension de la cuve.On peut employer avec succès une tem-   pérature   optimum de 80  à 87 C pour un nombre de Reynolds   d'environ   20.000. 



   3.   Lépaisseur   de la pellicule d'amalgame de mercure sur la cathode doit être réglée en réglant le débit de son écoulement sur la cathode de maniè- re que ladite pellicule soit assez mince pour qu'elle ne se ride pas et ne vien- ne pas en contact avec   l'anode,   même si l'on fait usage   d'une   grande vitesse d'écoulement de l'électrolyte.Le débit voulu du mercure dépend aussi delà con- centration du sodium dans l'amalgame; comme 'il a été dit ci-avantla   concentra-   tion du sodium ne doit pas dépasser 0,2%. 



   Le nombre de Reynolds doit il est ici question est une grandeur sans dimensions, donnée par la relation suivante 
 EMI5.1 
 Nombre de Reyno Ids "" 4 w L. P /u où   L.   est le périmètre baigne par le fluide dans le passage par lequel   l'électrolyte s'écoule.  Le périmètre de ce passage, dans la présente invention, vaut deux fois la somme de la largeur de la surface de la cathode 13 et de 1  espacement anode-cathode ;

   w est le   débit-'massique   de l'électrolyte, exprimé en livres-masse par seconde;et u est la viscosité de   19 électrolyte,   exprimée en livres-masse par pied par   secondée   
Les dimensions du passage de la cuve déterminent évidemment L ,le périmètre baignée et   l'on.   peut voir que de petits changements apportés à l'espa- cement anode-cathode   n ont   qu'un petit effet sur le nombre de Reynolds, tant que le débit massique de la saumure ne change pas.La viscosité de la saumure constituant   l'électrolyte   a quelque effet sur le nombre de   Reynolds   et, comme la température de l'électrolyte monte, la viscosité diminuece qui fait augmenter le nombre de Reynolds. 



   Toutefois,la variable principale de la cuve, dans les conditions du fonctionnement, c'est le débit massique qui dépend de la section transversa- le du passage et de la vitesse de l'électrolyte en circulation. 



   Pour obtenir un nombre de Reynolds,   d'environ     200000   dans une cu- ve ayant un espacement anode-cathode de   1/8   de   pouce,   lorsque la saumure est gardée à 87 C et a une concentration de chlorure de sodium de 324 gr par litre, il est nécessaire de donner à la saumure une vitesse d'environ 6,7 pieds par seconde dans la cuve.Pour obtenir cette vitesse de la saumure,il est hécessai- re de pomper par la cuve environ 30 gallons de saumure par pied de largeur   d'élec-   trode et par minute. 

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   La courbe de la figure 4 représente en A la relation entre le nombre de Reynolds porté en abscisses et la différence de potentiel des électrodes, portée en ordonnéeslorsque l'espacement anode-cathode est de 1/8 de pouce. 



  Pour exploiter la cuve, le nombre de Reynolds doit approcher d'environ   4.000   et tout augmentation subséquente du nombre de Reynolds n'a que peu d'effet sur la tension de la cuve, comme le montre la partie en palier de la courbe A, figure 4. Toutefois, d'autres considérations relatives au processus et à l'ap- pareil rendent désirable d'employer des nombres de Reynolds supérieurs et ren- dent   inemployables,   du point de vue du rendement économique, les nombres de Reynolds inférieurs à environ 4.000.

   La marche préférée est celle où la saumu- re s'écoule entre les électrodes avec un débit tel que son nombre de Reynolds soit d'environ   20.000,   lorsqu'on électrolyse une saumure de chlorure de sodium sensiblement saturée; la courbe A de la figure 4 répond à ces conditions.Un débit de saumure tel qu'il produise   un nombre   de Reynolds supérieur à   200000   parait n'avoir que peu ou point d'effet favorable sur les conditions de fonction- nement. La température-de l'électrolyte est une autre variable importante du processus. Il est désirable que le fonctionnement ait lieu à une température aus- si élevée que possible, à cause du fait que la résistance électrique de la sau- mur,e elle-même décroît avec l'augmentation de la température.

   Toutefois, à en- viron 90 C. le gaz chlore produit à l'anode forme immédiatement des bulles,   -ce   qui réduit la surface   efficace   de   l'anode,   ce qui, à son tour, augmente la tension de la cuve et entraîne plus que l'annulation des avantages de la tempé- rature supérieure de l'électrolyte. La demanderesse a découvert que si   l'éleo-   trolyte est gardé à une température comprise entre environ 80 et 87 C, on ob- tient les conditions de fonctionnement du meilleur rendement pour un nombre de Reynolds égal à   20.000.   Dans cet intervalle de température, la résistance spécifique de la saumure saturée est faible et la proportion du gaz chlore sous forme de bulles, à la sortie de la cuve, est inférieure à environ 7%.

   Une tem- pérature moindre de l'électrolyte limite le nombre des ions chlore qui peuvent être transformés   engàz   chlore lors d'un seul passage, avec un débit donné, et pour une tension donnée de la cuve. 



   La demanderesse a aussi découvert que l'espacement anode-cathode peut être réduit, avec succès, à environ 1/8 de pouce lorsque le nombre de Rey- nolds de l'éleotrolyte est d'environ 20.000. Ce petit espacement des électro- des donne lieu à des pertes relativement faibles d'énergie électrique par la résistance dé la solution au passage du courant électrique et donne aussi lieu   à   un effet Joule très petit et qu'on peut aisément régler.

   Pour employer un es- pacement si petit, l'épaisseur de la pellicule de mercure doit être gardée au minimum, de manière que sa surface ne se ride pas lorsque la traînée due à 1' électrolyte en circulation déplace le mercure sur la surface de la cathodeUn autre facteur qui détermine le débit de l'écoulement de la pellicule de mer- cure est la concentration du sodium dans l'amalgame à la sortie du mercure de la cuve. La tension de la cuve augmente rapidement lorsque la concentration du sodium dans l'amalgame dépasse environ   0,2     %.   Le débit de l'amalgame doit être réglé par les cannes prévues à cet effet, de manière à garder la concentra- tion du sodium en dessous de cette valeur critique et à permettre ainsi à la tension de la cuve de rester minimum.

   La densité du courant, utilisée dans la -cuve lors de l'essai relatif de la courbe A de la figure 4, était de   1.000     am-   pères par pied carré. 



   La courbe B de la figure 5 représente la relation entre la diffé- rence de potentiel de la cuve, portée en ordonnées,   et.la   densité du courant dans la cuve, en ampères par pied carré de cathode, portée en abscisses, dans une cuve. expérimentale construite selon la présente invention.

   Une saumure de chlorure de sodium sensiblement saturée fut mise en circulation à un débit tel que son nombre de Reynolds était d'environ   20.000.   L'espacement anode-cathode était d'environ 1/8 de pouce et le débit de l'amalgame de mercure fut réglé de manière que l'amalgame ait, à sa sortie de la cuve, une teneur moyenne en so- dium d'environ   0,15%.   La tension de dissociation théorique d'une solution de chlo- 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 rure de sodium est d'environ 2,29 volts (ce que la figure 4 représente par la droite C) et la courbe B de la figure 5 montre que,pour 1.500 ampères par pied carré, la chute de tension dans la cuve même, en plus de la tension de dis-   sociation;

  ,   était seulement   d'environ   2,31 voltso La tension totale de 4,6 volts, comparée à la tension approximativement égale, requise pour une densité de cou- rant d'environ 100 ampères par pied carré, dans la cuve ordinaire, met en évi- dence les rendements améliorés que permet d'obtenir le présent appareil per-   fectionné.   Dans les essais, la demanderesse a gardé une concentration du chlo- rure de sodium dans la saumure constituant l'électrolyte, d'environ 324 gr par litreet la demanderesse trouve qu'environ   0,3%   du sel dissous fut transfor- mé en chlore et sodium-à chaque passage entre les électrodes. 



   La présente cuve perfectionnée est extrêmement pratique du point de vue de la réduction de la tension et elle présente aussi de bons rendements du courant et une excellente pureté du gaz. Grâce à la présente cuve perfection- née, la capacité de production d'une installation peut être aisément modifiée selon les besoins en chlore et on peut aisément arrêter l'installation sans di- minuer le rendement et sans endommager les   cuves.  Dans une installation où le chlore est capté et qui fonctionne en relation avec un autre processus, tel que certains processus de l'industrie du papier, aucune installation de liquéfac- tion du chlore   n'est   nécessaire,

   car la capacité susdite peut varier de jour en   jour.   L'aptitude à admettre des densités électriques extrêmement élevées (1.500 ampères par pied carré) fait qu'un nombre comparativement réduit de pré- sentes cuves perfectionnées peut remplacer un grand,nombre de cuves ordinaires, ce qui donne lieu à une économie de   1 encombrement   au plancher et des frais d'installation. D'autres avantages de la cuve sont constitués par le petit vo- lume de mercure contenu dans chaque cuve et la   haute.qualité   du produit causti-   que   exempt de sel, obtenu à partir de l'amalgame de sodium. 



   Les recherches préliminaires.ont montré que des appareils et des pro- cédés, qui sont semblables à ceux qui sont décrits ci-avant et qui sont desti- nés à la production du chlore et de la soude caustique à partir d'une saumu- re de chlorure de sodium, peuvent être employés pour   l'obtention   d'autres pro- duits électrolytiques. On estime que le chlorure et le bromure des autres mé- taux alcalins et de bien des métaux alcalino-terreux peuvent être économique- ment électrolysés dans une cuve   semblable   à celle qui a été ici décrite.

   Par exemple, une   telle   cuve peut être utilisée à la préparation des sels du sodium et du chlore à oxydation plus élevée, c'est-à-dire du chlorite de sodium et du   chlorate   de sodium, et à la préparation du brome et du chlore à partir de leurs sels potassiques 
Les particularités, estimées perfectionnées, de la présente in- vention, sont exposées dans les revendications annexées. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS 1. Perfectionnement du procédé de production du chlore par l'élec- trolyse d'une saumure d'un chlorure d'un métal alcalin dans une cuve à cathode de mercure, qui comprend les opérations consistant à faire passer la saumure sur la surface de l'anode et de la cathode avec un débit et dans des conditions tels que le nombre de Reynolds de la saumure soit d'au moins environ 40000 et à provoquer le: mouvement du mercure de ladite cathode dans le même sens que la- dite saumurée 2.
    Perfectionnement du procédé d'électrolyse d'une saumure dans une cuve à cathode de mercure, qui comprend les opérations consistant à faire passer la saumure sur les surfaces de l'anode et de la cathode avec un débit et dans des conditions tels que le nombre de Reynolds de la saumure soit d'au moins environ 4.000 et à provoquer le mouvement du mercure de ladite cathode sur cette dernière,' dans le même sens que ladite saumure, le mouvement dudit mercure étant effectué par la traînée due à 1 écoulement de la saumure sur la surface dudit mercureo <Desc/Clms Page number 8> 3.Perfectionnement du procédé d'électrolyse d'une saumure de chlo- rure de sodium dans une cuve à cathode de mercure,
    qui.comprend les opérations consistant à fairs passer la saumure entre 1 anode et la cathode de la cuve avec un débit et dans des conditions tels que le nombre de Reynolds de la saumure qui y passe soit d'au moins environ 4.000'et à balayer le mercure sur la-catho- de avec un débit tel qu'une concentration du sodium inférieure à environ 0,2% soit'gardée dans ledit mercure, le mouvement de l'amalgame étant provoqué par l'écoulement de la saumure en contact avec ce derniero 4.
    Perfectionnement du procédé de production du chlore par l'électne- lyse d'une se-amure de chlorure de sodium dans une cuve à cathode de mercure, qui comprend les opérations consistant à faire passer la saumure entre les sur- faces d'une paire d'électrodes horizontalement disposées et verticalement espa- cées, avec un débit et dans des conditions tels que le nombre de Reynolds de la saumure soit d'au moins environ 40000 et à provoquer le mouvement du mercu- re sur 1'électrode inférieure pour former la cathode, le mouvement du mercure ayant lieu dans le sème sens que l'écoulement de ladite saumure, le mouvement dudit mercure étant provoqué par la traînée due à l'écoulement de ladite sau- mure sur la surface du mercure,
    et le débit du mercure étant tel que la concen- tration du sodium ne dépasse pas Oe2%.
    5. Perfectionnement du procédé de production du chlore par l'élec- trolyse d'une saumure de chlorure de sodium dans une cuve à cathode de mercure, qui. comprend les opérations consistant à faire passer une saumure de chlorure de sodium sensiblement saturée entre les surfaces d'une paire d' électrodes horizontalement disposées et verticalement espacées, avec un débit et dans des conditions tels que le nombre de Reynolds*de la saumure soit d'au moins environ 20.000, à maintenir la saumure à une température d'environ 80 à 87 C, et à pro- voquer le mouvement du mercure sur l'électrode inférieure pour former la catho- de, le mouvement du mercure ayant lieu dans le même sens que l'écoulement de ladite saumure,
    le mouvement dudit mercure étant effectué par la traînée due à. l'écoulement de la saumure sur la surface du mercure, et le débit du mercure étant tel que la concentration du sodium ne dépasse pas 0,2%.
    6. Dans un appareil d'électrolyse de saumure, une paire d'électrodes comprenant une oathode de forme allongée, ayant une surface supérieure de forme générale plane, couverte d'une couche de mercure, une anode ayant une surface plane située au-dessus de ladite cathode et espacée de cette dernière, un moyen destiné à faire passer la saumure d'une extrémité à 1 autre de ladite cathode, entre lesdites électrodes, une entrée de mercure située à l'extrémité amont de ladite cathode, une auge s'étendant transversalement dans la surface de la- dite cathode et reliée à ladite entrée de mercure, et un moyen destiné à éva- cuer l'amalgame de mercure de l'extrémité aval de ladite cathode.
    7. Dans une cuve électrolytique de l'espace décrite, un moyen dé- limitant un passage fermé, de forme horizontalement allongée, un moyen destiné à pomper la saumure par ledit passage, un moyen destiné à faire passer un cou- rant électrique du toit dudit passage à la base de ce dernier et un moyen des- tiné à introduire le mercure,en une couche relativement mince,sur la base du- dit passage, ledit moyen de pompage comprenant une boite de tête et un ajuta- ge étaleur d'écoulement, grâce à quoi ladite saumure est répartie sur toute la largeur dudit passage,ledit moyen d'introduction de mercure comprenant une auge s'étendant transversalement à la surface de base dudit passage à son ex- trémité;
    amont?ladite auge ayant un étranglement à son extrémité supérieure, pour donner au, meroure la forme d'un bourrelet transversal,et une auge trans- versale située à 1 extrémité aval dudit passage et destinée à capter le mercu- re entrainé par ladite saumure.
    8. Dans une cuve électrolytique destinée à la production du chlore à partir d'une saumure de chlorure de sodium, dans laquelle la saumure est mi- se en circulation à travers la cuve avec un débit tel qu'elle ait un nombre de <Desc/Clms Page number 9> Reynolds supérieur à environ 4.000, une cathode ayant une surface supérieure de forme générale plane,une anode supportée au-dessus de ladite cathode et' avant une surface plane qui est espacée de ladite surface supérieure de la catho- de, des organes d'étanchéité disposés le long des côtés de ladite anode et de ladite cathode pour délimiter un passage enfermé longitudinal, un moyen desti- né à introduire la saumure dans ledit passage,
    comprenant un ajutage étaleur d'écoulement dont l'extrémité aval s'étend sur la largeur dudit passage près d'une de ses extrémités, et une boîte de tête située à l'extrémité amont dudit ajutage pour maintenir un débit égal de la saumure entrant dans ledit ajutage, un moyen destiné à former une nappe de mercure, qui s'étend transversalement à ladite cathode à son extrémité amont, ledit moyen nommé en dernier lieu com- prenant une auge s'étendant transversalement dans ladite cathode à son extrémi- té amont, une sortie destinée à ladite saumure à l'extrémité aval dudit passa- ge, et un moyen destiné à éparer le mercure de ladite saumure à l'extrémité aval dudit passage.
    90 Dans une cuve électrolytique destinée à la production du chlore à partir d'une saumure de chlorure de sodium, dans laquelle la saumure est mise en circulation à travers la cuve avec un débit tel qu'elle ait un nombre de Reynolds supérieur à environ 4.000, une cathode ayant une surface supérieu- re de forme générale plane, disposée horizontalement, une anode supportée au- dessus de ladite cathode et ayant une surface plane qui est généralement paral- lèle à la surface supérieure de ladite cathode et en est espacée, un moyen des- tiné à pomper la saumure par le passage formé entre lesdites surfaces d'anode et de cathode, un moyen destiné à introduire le mercure, en une couche relati- vement mince,¯sur la base dudit passage,
    ledit moyen nommé en dernier lieu com- prenant une auge s'étendant transversalement dans ladite surface de cathode à son extrémité amont,ladite auge étant reliée à une source d'alimentation en mercure, et un moyen destiné à évacuer l'amalgame de mercure de l'extrémité aval de ladite surface de cathode, l'espacement entre ladite anode etladite surface de cathode étant inférieur à environ un quart de poce pendant le fonc- tionnement, et 1 épaisseur de la pellicule de mercure disposée sur ladite ca- thode valant une petite fraction de l'espacement entre lesdites surfaces d'ano- de et de cathode, 10.
    - Perfectionnement du procédé de production du chlore par l'éleo- trolyse d'une saumure de chlorure de sodium dans une cuve ayant une cathode horizontale et',une anode horizontale parallèle, espacée de ladite cathode, la- dite anode et ladite cathode refermant un passage destiné à la saumure, ledit perfectionnement comprenant les opérations consistant à faire passer un courant de saumure entre ladite anode et ladite cathode avec un débit massique, expri- mé en unités de masse, par-le passage délimité par ladite anode et ladite catho- de, supérieur à 1.000 (4.000 divisé par 4) fois le produit du périmètre baigné de la section transversale du passage par la viscosité de la saumure,
    ces derniè- res constantes étant exprimées en unités correspondantes à celles qui ont ser- vi à exprimer le débit massique.
    11. Perfectionnement du procédé de production du chlore par l'élec- trolyse d'une saumure sensiblement saturée de chlorure de sodium dans une cuve aant une cathode horizontale et une anode horizontale, espacée de ladite catho- de, ladite anode et ladite cathode délimitant un passage destiné à la saumure, qui comprend les opérations consistant à faire passer un courant de ladite sau- mure par ledit passage, entre ladite anode et ladite cathode, avec un débit mas- sique, exprimé en unité de masse, supérieur à 1.000 (40000 divisé par quatre) fois le produit du périmètre baigné de la section transversale du passage par la viscosité de la saumure, les facteurs masse, périmètre et viscosité étant exprimés en unités constantes,
    à maintenir la saumure à une température allant d'environ 80 à 87 C et à amener le mercure sur l'extrémité amont de 1 électro- de inférieure pour former la cathode, le mouvement du mercure ayant lieu dans le même sens que l'écoulement de ladite saumure et étant effectué par la traînée <Desc/Clms Page number 10> due à l'écoulement de la salure sur la surface du mercureet le mercure étant amené sur l'extrémité amont de ladite cathode avec un débit de nature à garder la concentration du sodium, à l'extrémité aval de la cathode, à une valeur in- férieure à 0,2% en poids.
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