CA1094979A - Cellule d'electrolyse a diaphragme - Google Patents
Cellule d'electrolyse a diaphragmeInfo
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Abstract
L'invention concerne une cellule d'électrolyse à diaphragme, comprenant une chambre anodique et une chambre cathodique séparées par un diaphragme perméable, une conduite d'admission et une conduite d'extraction d'un électrolyte, un organe de réglage du débit d'électrolyte, un conduit d'évacuation d'un gaz produit dans la chambre anodique ou dans la chambre cathodique et une valve à ouverture réglable, montée dans le conduit d'évacuation du gaz. La cellule selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle est pourvue en outre d'un organe de manoeuvre de la valve, comprenant un flotteur relié à la valve par un organe de couplage et logé dans une enceinte qui est en communication, à sa partie supérieure, avec le conduit d'évacuation du gaz, en amont de la valve et, à sa partie inférieure, avec la chambre raccordée au conduit de gaz, l'enceinte, le flotteur et l'organe de couplage étant agencés de manière telle que, d'une part, pendant le fonctionnement normal de la cellule, l'enceinte soit partiellement remplie d'électrolyte et la valve soit partiellement ouverte et, d'autre part, un déplacement progressif ascendant, respectivement descendant du flotteur dans l'enceinte provoque une fermeture progressive, respectivement une ouverture progressive de la valve. Cette cellule peut être utilisée pour l'électrolyse du chlorure de sodium en solution aqueuse de manière à assurer la constance du rapport entre la densité de courant et le débit de liquide à travers le diaphragme.
Description
~0~
La presente invention a pour obJet des cellules d'électrolyse à
diaphragme perméable pour la production d'un gaz, en particulier des cellules pour l'électrolyse de solutions aqueuses de chlorure de métal alcalin.
Une difficulté majeure rencontree dans l'exploitation des cellules à diaphragme réside dans la nécessité d'adapter le fonctionnement des cel-lules à des variations du courant d'électrolyse. ~n cours d'exploitation, les cellules sont en effet sou~ises à des variations périodiques importantes du courant d'électrolyse, nécessitées notamment par des variations de la charge du réseau électrique ou, plus généralement,par des con6idérations d'ordre economique qui imposent à l'industrie de rétuire sa consommation électrique pendant les périodes de la journée où la consommation domestique est importante.
L'expérience a montré que des variations de l'intensité du courant d'électrolyse provoquent souvent des perturbations graves tans le fonction-nement des cellules ~ diaphragme, notamment une accélération du colmatage des diaphragmes en amiante, si certaines précautions ne sont pas respectées.
Afin d'éviter un colmatage prématuré des diaphragmes en amiante des cellules d'électrolyse, on propose, dans le brevet belge 71] 791 du 7 mars 1968, au nom de Imperial Chemicai Industries Ltd, de maintenir à tout moment pendant la marche de la cellule, la vitesse de percolation de l'élec-trolyte à travers le diaphragme sensiblement proportionnelle à la densité
du courant d'électrolyse. On agit pour ce faire sur la pression d'un gaz produit dans la chambre anodique ou dans la chambre cathodique de la cellule. A cet effet, la cellule est équipée d'une valve à ouverture réglable, qui étrangle partiellement un conduit d'évacuation du gaz lorsque la cellule fonctionne SOU8 une den~ité de courant nominale. En cas d'une baisse de la densité du courant d'électrolyse, on diminue proportionnellement le débit d'électrolyte et on modifie l'ouverture de la valve pour faire varier 18 pression gazeuse dans la cellule et adapter ainsi immédiatement la vitesse de percolation de l'électrolyte à travers le diaphragme pour qu'elle reste à tout moment proportionnelle à la densité du courant d'élec-trolyse.
La Demanderesse a maintenant trouvé une cellule à diaphragme perfection-~ 35 née, con~ue pour réagir automatiquement et rapidement à une variation de la : densité du courant d'électrolyse et/ou du débit d'admission d'électrolyte, en sorte de maintenir à tout moment sensiblement constant, le rapport entre la vitesse de passage de l'électrolyte à travers le diaphragme et la densité du courant d'électrolyse.
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~1.0~ ~979 Ln consequellce, l'invention a pour ob~e-t une cellule d'électrolyse à diaphragme, comprenant une chambre anodique et une chambre cathodique séparées par un diaphragme perméable, une conduite ci'admission et une conduite d'ex-trac-tion d'un electrolyte, un organe de régLage du débit d'électrolyte, un conduit d'évacua-tion d'un gaz produit dans la chambre anodique ou dans la chambre cathodique et une valve a ouverture reglable, montée dans le conduit d'évacuation du gaz. La cellule suivant l'invention est caractérisée en ce qu'elle est pourvue en outre d'un organe de manoeuvre de la valve, comprenant un flotteur relié a la valve par un organe de couplage et logé dans une enceinte qui est en communication, a sa partie supérieure, avec le conduit d'évacua-tion du gaz, en amont de la valve et, a sa partie inferieure, avec la chambre raccordee au conduit de gaz, l'enceinte, le f lotteur et l'organe de couplage etant agences de maniere telle que, d'une part, pendant le fonctionnement normal de la cellule, l'enceinte soit partiellement remplie d'électrolyte et la valve soit partiellement ouverte et, d'autre part, un déplacement progressif ascendant, respec-tivement descendant du flotte.ur dans l'enceinte provoque une fermeture progressive, respectivement une ouverture progressive de la valve.
Dans la cellule suivant l'invention, la valve est conçue de façon a occuper en fonctionnement normal une position pour laquelle elle étrangle partiellement le conduit d'évacuation du gaz, la cellule étant alimentée sous un debit nominal d'élec-trolyte. La valve est reliee au f lotteur par l'organe de couplage qui est concu pour ouvrir ou fermer progressivement la valve suivant que le flotteur descend ou monte dans l'enceinte. ~illSi, si la densite de courant vient à diminuer, la pression du gaz dans 30 la chambre ou il est produit par l'electrolyse chute immediatement-et, par voie de consequence, la vitesse de passage de l'electrolyte a travers le diaphragme varie immediatement et proportionnelle-ment. Pendant le reglage du debit d'admission d'électrolyte dans ;~ - 2 -la cellule pour l'adapter a la nouvelle valeur de la densité de courant, le niveau d'électrolyte dans la chambre va fluctuer en actionnant la valve, pour se stabiliser finalemen-t à une valeur dépendant de la perméabilité du diaphra~me et de la pression du gaz dans la chambre, en amont de la valve.
Dans la cellule suivant l'invention, la chambre (anodi~
que ou cathodique) qui est reliée au conduit de gaz contenant la valve, peut être prolongée au-dessus du niveau normal de l'élec-trolyte dans ladite chambre, pour cons~ituer l'enceinte proprement dite contenant le flotteur.
En variante, l'enceinte peut former une cavité
distincte des chambres anodique et cathodique de la cellule.
Dans une forme de réalisation particulierement avan-tageuse de la cellule suivant l'invention, l'enceinte contenant le flotteur forme une cavité distincte des chambres anodique et cathodique et est raccordée a la chambre reliée au conduit de gaz contenant la valve, dans une zone de celle-ci où l'électrolyte est à l'abri d'un dégagement de gaz. Dans cette forme de réalisation de la cellule suivant l'invention, l'électrolyte présent dans l'enceinte contenant le flotteur n'est pas le siège d'un .. . . :
- 2a -3 ~o~ 9 dégagement de ga~, de sorte que son poids spécifique apparent est independant de la marche de la cellule et est egal à son poids specifique vrai.
L'invention s'applique indifferemment aux cellules à diaphragmes hori-zontaux, par exemple du type de celles decrites et revendiquees dans les brevets belges 781 959 du 12 avril 1972 et 787 989 du ]O avril 1973~ tous les deux au nom de la Demanderesse, et aux cellules à diaphragmes verticaux, par exemple du type de celles décrites et revendiquées dans les brevets belges 726 223 du 30 décembre 1968, 780 912 du 20 mars 1972 et 806 280 du 19 octobre 1973, tous au nom de la Demanderesse.
Des particularités et détails de l'invention ressortiront de la descrip-tion des figures annexées qui représentent trois formes de réalisation particulières de la cellule suivant l'invention.
La figure I montre, en section transversale verticale, une première forme de réalisation de l'invention, appliquee à une cellule à electrodes ver~icales;
La figure 2 montre, en section transversale verticale, une variante préférée de la cellule de la figure l;
La figure 3 montre, en section transversale verticale, une troisième forme de réalisation de l'invention appliquée à une cellule à diaphragme horizontal.
Dans ces figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
On a représente à la figure ~ une cellule à diaphragme à électrodes verticales du type de celles décrites par exemple dans les brevets belges 25 726 223, 780 912 et ~06 280 précités et convenant pour l'électrolyse t'une saumure de chlorure de sodium.
La cellule comprend une embase 1 formant la sole proprement dite de la cellule et supportant, à sa périphérie, un caisson rectangulaire 2 en acier, obturé par un couvercle 3. A l'intérieur du caisson 2, des -cathodes 4 alternent avec des rangées de plaques d'anodes sensiblement verticales et parallèles 5 traversant la ~ e de la cellule et raccordées, sous celle-ci, à une amenee de courant, non représentée.
Les anodes 5 sont par exemple constituées de plaques en graphite ou, de préference, de plaques en titane portant, sur leurs deux faces un revêtement connu en soi~ resistant aux conditions regnant dans la cellule et catalysant la decharge des ions chlore sur l'anode. A titre d'exemple, le revêtement des anodes peut comprendre un métal du groupe du platine ou un composé, par exemple un oxyde, d'un métal du groupe du platine.
4 ~0~-3~7~t Les cathodes 4 son~ formees ~'un treillis en acier, fixé aux parois du caisson 2 et profile en sorte de former des poches cathodiques s'étendant entre les anodes 5. Le treillis cathodique 4 est entièrement recouvert, sur sa face orientée vers les anodes, d'un diaphragme, non représenté, qui sépare ainsi la cellule en une chambre cathodique et une chambre anodique.
La chambre anodique est en communication, à travers le couvercle 3, avec une conduite 6 d'admission d'une saumure de chlorure de sodium à
electrolyser et avec un conduit 7 d'evacuation de chlore produit aux anodes 5 pendant l'electrolyse.
La chambre cathodique est en communication, à travers la paroi du caisson 2, avec un conduit 8 d'évacuation d'hydrogène produit aux cathodes 4, pendant l'électrolyse, et avec une conduite 9 d'extraction d'une lessive caustique.
Une valve 10, montée dans la conduite d'admission de saumure permet de régler le débit d'admission de saumure introduit dans la cellule, tandis qu'un tube en U renversé 11, prolongeant la conduite 9, permet de régler le niveau du catholyte dans la chambre cathodique, en faisant pivoter le tube 1] autour de l'axe du conduit 9.
Une valve 12 montée dans le conduit de chlore 7, permet de régler la pression du chlore dans l'enceinte 13 délimitée sous 1~ couvercle 3, au-dessus du niveau 14 de la saumure dans la chambre anodique.
Suivant l'invention, la valve ]2 est reliée à un flotteur 15 par une bielle d'actionnement 16, de manière que l'ouverture ou la fermeture de la valve 12 soit opérée automatiquement par une descente ou une montée du niveau de saumure 14. La position de la valve 12 est réglée de manière à obturer partiellement le conduit 7 pendant le fonctionnement nominal de la cellule, pour maintenir alors l'enceinte 13 sous une pression de chlore.
Cette particularite de la cellule suivant l'invention permet d'adapter - facilement le fonctionnement de la cellule à une diminution de la densité
du courant d'électrolyse, de manière à maintenir sensiblement constant le rapport i entre la vitesse de passage de la saumure à travers le diaphragme et la densité de courant. A cet effet, la diminution de la densité de courant provoque immédiate~ent une réduction de la pression de chlore dans l'enceinte ]3 et, par voie de conséquence, une diminution de la vitesse de passage de la saumure à travers le diaphragme.
En obturant partiellement la valve 10, on peut diminuer le débit d'admission de saumure dans la cellule pour l'adapter à la nouvelle densité.
de courant. Le flotteur 15 et la valve 12 reagissent alors immediatement l O ~ ~ 9 ~ ~
à cette variation du débit de saumure, pour faire régner, dans l'enceinte 13, une pression de chlore qui maintient le rapport - précité, constant.
En variante, la valve 10 peut être actionnée automatiquement lors d'une variation de la densité de courant, en étant par exemple couplée à
un ampèremètre monté dans le collecteur d'amenée de courant aux anodes ou à un voltmètre relié aux bornes de la cellule.
Dans une forme de réalisation modifiee de la cellule de la figure 1, représentée à la figure 2, le flotteur 15 est disposé dans une enceinte 17 en forme de cloche renversée, logee sous le couvercle 3 et emergeant au-dessus du niveau de saumure 14. L'enceinte 17 est ouverte à sa partie supérieure et est en communication, à sa partie inférieure, avec un tube 18 s'étendant sur toute la hauteur des électrodes et débouchant dans la chambre anodique, au voisinage immédiat de la sole de la cellule. Le flotteur 15 est relié à la valve 12 par un ensemble de bielles articulées 19, 20 et d'un levier 21.
Cet agencement particulier de la cellule suivant l'invention a pour conséquence que la saumure contenue dans l'enceinte 17 n'est pas le siège d'un dégagement de chlore, contrairement à la masse de saumure contenue dans le couvercle, de sorte que SOIl poids spécifique n'est pas influencé
par la densité du courant d'électrolyse Il s'ensuit que, pendant le fonc-tionnement de la cellule, la saumure dans l'enceinte 17 va s'établir à
un niveau 22, inférieur au niveau 14 dans le couvercle.
En variante, un tube 32 peut relier le conduit 7, en aval de la valve 12, avec la chambre anodique, dans une zone de celle-ci voisine des extrémités supérieures des électrodes. Cette variante de la cellule évite que le niveau 14 de la saumure dans la chambre anodique puisse descendre en dessous d'un niveau critique, par exemple en cas d'avarie dans le circuit d'évacuation du chlore.
On a représenté, à la figure 3, une forme de réalisation de l'invention appliquée à une cellule à diaphragme horizontale. Celle-ci comprend une enceinte étanche 23 divisée en une chambre cathodique inférieure 24 et une chambre anodique supérieure 25, par une cathode horizontale ajou~ée 26, portant un diaphragme non représenté.
La chambre anodique 25 contient une série d'anodes horizontales 27 suspendues au-dessus de la cathode 26 par des~âtonnets 28 couplés à une amenée de courant, non représentée. Elle est en communication avec une conduite 6 d'admission de saumure et avec un conduit 7 d'évacuation du chlore produit aux anodes 27.
La chambre cathodique 24 est en communication à la fois avec un 6 ~.09'197~
conduit 8 d'évacuation d'hydrogène produit à la cathode et avec une conduite 9 d'extraction d'une lessive caustique.
Une valve 12, à ouverture réglable est mon~ée dans le conduit 7, pour régler la pression te chlore au-dessus du niveau de saumure dans la chambre anodique 25.
Conformé~ent à l'invention, la valve 12 est reliée à un flotteur 15 dis-posé dans une enceinte 29 qui est située à côté de la cellule et qui est en communication, à sa partie inférieure, avec un tube 30 débouchant dans la chambre anodique 25, sous le niveau de saumure et, à sa partie supérieure, avec un tube 31 débouchant dans le conduit d'évacuation de chlore 7, en amont de la valve 12.
Le tube 31 reliant l'enceinte 29 au conduit de chlore 7 est avanta-geufiement utilisé pour ~ passage de la bielle 16 reliant la valve 12 au flotteur 15.
De preférence, le tube 30 débouche dans la chambre anodique 25 au-; dessous des anodes 27, pour éviter que le poids spécifique de l'électrolyte contenu dans l'enceinte 29 soit influencé par le dégagement du chlore aux anodes.
Dans la description des figures, qui précède, on n'a considéré que le cas où la valve 12 es~ montée dans le conduit d'évacuation du chlore. Il est toutefois évident qu'en variante, la valve 12 peut être montee dans ].e conduit 8 d'évacuation de l'hydrogène, l'enceinte contenant le flotteur 15 étant alors reliée au conduit 8, en amont de la valve,et à la chambre cathodique.
L'invention n'est évidemment pas limitee à la description qui precède, de nombreuses modifications pouvant y être apportées.
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La presente invention a pour obJet des cellules d'électrolyse à
diaphragme perméable pour la production d'un gaz, en particulier des cellules pour l'électrolyse de solutions aqueuses de chlorure de métal alcalin.
Une difficulté majeure rencontree dans l'exploitation des cellules à diaphragme réside dans la nécessité d'adapter le fonctionnement des cel-lules à des variations du courant d'électrolyse. ~n cours d'exploitation, les cellules sont en effet sou~ises à des variations périodiques importantes du courant d'électrolyse, nécessitées notamment par des variations de la charge du réseau électrique ou, plus généralement,par des con6idérations d'ordre economique qui imposent à l'industrie de rétuire sa consommation électrique pendant les périodes de la journée où la consommation domestique est importante.
L'expérience a montré que des variations de l'intensité du courant d'électrolyse provoquent souvent des perturbations graves tans le fonction-nement des cellules ~ diaphragme, notamment une accélération du colmatage des diaphragmes en amiante, si certaines précautions ne sont pas respectées.
Afin d'éviter un colmatage prématuré des diaphragmes en amiante des cellules d'électrolyse, on propose, dans le brevet belge 71] 791 du 7 mars 1968, au nom de Imperial Chemicai Industries Ltd, de maintenir à tout moment pendant la marche de la cellule, la vitesse de percolation de l'élec-trolyte à travers le diaphragme sensiblement proportionnelle à la densité
du courant d'électrolyse. On agit pour ce faire sur la pression d'un gaz produit dans la chambre anodique ou dans la chambre cathodique de la cellule. A cet effet, la cellule est équipée d'une valve à ouverture réglable, qui étrangle partiellement un conduit d'évacuation du gaz lorsque la cellule fonctionne SOU8 une den~ité de courant nominale. En cas d'une baisse de la densité du courant d'électrolyse, on diminue proportionnellement le débit d'électrolyte et on modifie l'ouverture de la valve pour faire varier 18 pression gazeuse dans la cellule et adapter ainsi immédiatement la vitesse de percolation de l'électrolyte à travers le diaphragme pour qu'elle reste à tout moment proportionnelle à la densité du courant d'élec-trolyse.
La Demanderesse a maintenant trouvé une cellule à diaphragme perfection-~ 35 née, con~ue pour réagir automatiquement et rapidement à une variation de la : densité du courant d'électrolyse et/ou du débit d'admission d'électrolyte, en sorte de maintenir à tout moment sensiblement constant, le rapport entre la vitesse de passage de l'électrolyte à travers le diaphragme et la densité du courant d'électrolyse.
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~1.0~ ~979 Ln consequellce, l'invention a pour ob~e-t une cellule d'électrolyse à diaphragme, comprenant une chambre anodique et une chambre cathodique séparées par un diaphragme perméable, une conduite ci'admission et une conduite d'ex-trac-tion d'un electrolyte, un organe de régLage du débit d'électrolyte, un conduit d'évacua-tion d'un gaz produit dans la chambre anodique ou dans la chambre cathodique et une valve a ouverture reglable, montée dans le conduit d'évacuation du gaz. La cellule suivant l'invention est caractérisée en ce qu'elle est pourvue en outre d'un organe de manoeuvre de la valve, comprenant un flotteur relié a la valve par un organe de couplage et logé dans une enceinte qui est en communication, a sa partie supérieure, avec le conduit d'évacua-tion du gaz, en amont de la valve et, a sa partie inferieure, avec la chambre raccordee au conduit de gaz, l'enceinte, le f lotteur et l'organe de couplage etant agences de maniere telle que, d'une part, pendant le fonctionnement normal de la cellule, l'enceinte soit partiellement remplie d'électrolyte et la valve soit partiellement ouverte et, d'autre part, un déplacement progressif ascendant, respec-tivement descendant du flotte.ur dans l'enceinte provoque une fermeture progressive, respectivement une ouverture progressive de la valve.
Dans la cellule suivant l'invention, la valve est conçue de façon a occuper en fonctionnement normal une position pour laquelle elle étrangle partiellement le conduit d'évacuation du gaz, la cellule étant alimentée sous un debit nominal d'élec-trolyte. La valve est reliee au f lotteur par l'organe de couplage qui est concu pour ouvrir ou fermer progressivement la valve suivant que le flotteur descend ou monte dans l'enceinte. ~illSi, si la densite de courant vient à diminuer, la pression du gaz dans 30 la chambre ou il est produit par l'electrolyse chute immediatement-et, par voie de consequence, la vitesse de passage de l'electrolyte a travers le diaphragme varie immediatement et proportionnelle-ment. Pendant le reglage du debit d'admission d'électrolyte dans ;~ - 2 -la cellule pour l'adapter a la nouvelle valeur de la densité de courant, le niveau d'électrolyte dans la chambre va fluctuer en actionnant la valve, pour se stabiliser finalemen-t à une valeur dépendant de la perméabilité du diaphra~me et de la pression du gaz dans la chambre, en amont de la valve.
Dans la cellule suivant l'invention, la chambre (anodi~
que ou cathodique) qui est reliée au conduit de gaz contenant la valve, peut être prolongée au-dessus du niveau normal de l'élec-trolyte dans ladite chambre, pour cons~ituer l'enceinte proprement dite contenant le flotteur.
En variante, l'enceinte peut former une cavité
distincte des chambres anodique et cathodique de la cellule.
Dans une forme de réalisation particulierement avan-tageuse de la cellule suivant l'invention, l'enceinte contenant le flotteur forme une cavité distincte des chambres anodique et cathodique et est raccordée a la chambre reliée au conduit de gaz contenant la valve, dans une zone de celle-ci où l'électrolyte est à l'abri d'un dégagement de gaz. Dans cette forme de réalisation de la cellule suivant l'invention, l'électrolyte présent dans l'enceinte contenant le flotteur n'est pas le siège d'un .. . . :
- 2a -3 ~o~ 9 dégagement de ga~, de sorte que son poids spécifique apparent est independant de la marche de la cellule et est egal à son poids specifique vrai.
L'invention s'applique indifferemment aux cellules à diaphragmes hori-zontaux, par exemple du type de celles decrites et revendiquees dans les brevets belges 781 959 du 12 avril 1972 et 787 989 du ]O avril 1973~ tous les deux au nom de la Demanderesse, et aux cellules à diaphragmes verticaux, par exemple du type de celles décrites et revendiquées dans les brevets belges 726 223 du 30 décembre 1968, 780 912 du 20 mars 1972 et 806 280 du 19 octobre 1973, tous au nom de la Demanderesse.
Des particularités et détails de l'invention ressortiront de la descrip-tion des figures annexées qui représentent trois formes de réalisation particulières de la cellule suivant l'invention.
La figure I montre, en section transversale verticale, une première forme de réalisation de l'invention, appliquee à une cellule à electrodes ver~icales;
La figure 2 montre, en section transversale verticale, une variante préférée de la cellule de la figure l;
La figure 3 montre, en section transversale verticale, une troisième forme de réalisation de l'invention appliquée à une cellule à diaphragme horizontal.
Dans ces figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
On a représente à la figure ~ une cellule à diaphragme à électrodes verticales du type de celles décrites par exemple dans les brevets belges 25 726 223, 780 912 et ~06 280 précités et convenant pour l'électrolyse t'une saumure de chlorure de sodium.
La cellule comprend une embase 1 formant la sole proprement dite de la cellule et supportant, à sa périphérie, un caisson rectangulaire 2 en acier, obturé par un couvercle 3. A l'intérieur du caisson 2, des -cathodes 4 alternent avec des rangées de plaques d'anodes sensiblement verticales et parallèles 5 traversant la ~ e de la cellule et raccordées, sous celle-ci, à une amenee de courant, non représentée.
Les anodes 5 sont par exemple constituées de plaques en graphite ou, de préference, de plaques en titane portant, sur leurs deux faces un revêtement connu en soi~ resistant aux conditions regnant dans la cellule et catalysant la decharge des ions chlore sur l'anode. A titre d'exemple, le revêtement des anodes peut comprendre un métal du groupe du platine ou un composé, par exemple un oxyde, d'un métal du groupe du platine.
4 ~0~-3~7~t Les cathodes 4 son~ formees ~'un treillis en acier, fixé aux parois du caisson 2 et profile en sorte de former des poches cathodiques s'étendant entre les anodes 5. Le treillis cathodique 4 est entièrement recouvert, sur sa face orientée vers les anodes, d'un diaphragme, non représenté, qui sépare ainsi la cellule en une chambre cathodique et une chambre anodique.
La chambre anodique est en communication, à travers le couvercle 3, avec une conduite 6 d'admission d'une saumure de chlorure de sodium à
electrolyser et avec un conduit 7 d'evacuation de chlore produit aux anodes 5 pendant l'electrolyse.
La chambre cathodique est en communication, à travers la paroi du caisson 2, avec un conduit 8 d'évacuation d'hydrogène produit aux cathodes 4, pendant l'électrolyse, et avec une conduite 9 d'extraction d'une lessive caustique.
Une valve 10, montée dans la conduite d'admission de saumure permet de régler le débit d'admission de saumure introduit dans la cellule, tandis qu'un tube en U renversé 11, prolongeant la conduite 9, permet de régler le niveau du catholyte dans la chambre cathodique, en faisant pivoter le tube 1] autour de l'axe du conduit 9.
Une valve 12 montée dans le conduit de chlore 7, permet de régler la pression du chlore dans l'enceinte 13 délimitée sous 1~ couvercle 3, au-dessus du niveau 14 de la saumure dans la chambre anodique.
Suivant l'invention, la valve ]2 est reliée à un flotteur 15 par une bielle d'actionnement 16, de manière que l'ouverture ou la fermeture de la valve 12 soit opérée automatiquement par une descente ou une montée du niveau de saumure 14. La position de la valve 12 est réglée de manière à obturer partiellement le conduit 7 pendant le fonctionnement nominal de la cellule, pour maintenir alors l'enceinte 13 sous une pression de chlore.
Cette particularite de la cellule suivant l'invention permet d'adapter - facilement le fonctionnement de la cellule à une diminution de la densité
du courant d'électrolyse, de manière à maintenir sensiblement constant le rapport i entre la vitesse de passage de la saumure à travers le diaphragme et la densité de courant. A cet effet, la diminution de la densité de courant provoque immédiate~ent une réduction de la pression de chlore dans l'enceinte ]3 et, par voie de conséquence, une diminution de la vitesse de passage de la saumure à travers le diaphragme.
En obturant partiellement la valve 10, on peut diminuer le débit d'admission de saumure dans la cellule pour l'adapter à la nouvelle densité.
de courant. Le flotteur 15 et la valve 12 reagissent alors immediatement l O ~ ~ 9 ~ ~
à cette variation du débit de saumure, pour faire régner, dans l'enceinte 13, une pression de chlore qui maintient le rapport - précité, constant.
En variante, la valve 10 peut être actionnée automatiquement lors d'une variation de la densité de courant, en étant par exemple couplée à
un ampèremètre monté dans le collecteur d'amenée de courant aux anodes ou à un voltmètre relié aux bornes de la cellule.
Dans une forme de réalisation modifiee de la cellule de la figure 1, représentée à la figure 2, le flotteur 15 est disposé dans une enceinte 17 en forme de cloche renversée, logee sous le couvercle 3 et emergeant au-dessus du niveau de saumure 14. L'enceinte 17 est ouverte à sa partie supérieure et est en communication, à sa partie inférieure, avec un tube 18 s'étendant sur toute la hauteur des électrodes et débouchant dans la chambre anodique, au voisinage immédiat de la sole de la cellule. Le flotteur 15 est relié à la valve 12 par un ensemble de bielles articulées 19, 20 et d'un levier 21.
Cet agencement particulier de la cellule suivant l'invention a pour conséquence que la saumure contenue dans l'enceinte 17 n'est pas le siège d'un dégagement de chlore, contrairement à la masse de saumure contenue dans le couvercle, de sorte que SOIl poids spécifique n'est pas influencé
par la densité du courant d'électrolyse Il s'ensuit que, pendant le fonc-tionnement de la cellule, la saumure dans l'enceinte 17 va s'établir à
un niveau 22, inférieur au niveau 14 dans le couvercle.
En variante, un tube 32 peut relier le conduit 7, en aval de la valve 12, avec la chambre anodique, dans une zone de celle-ci voisine des extrémités supérieures des électrodes. Cette variante de la cellule évite que le niveau 14 de la saumure dans la chambre anodique puisse descendre en dessous d'un niveau critique, par exemple en cas d'avarie dans le circuit d'évacuation du chlore.
On a représenté, à la figure 3, une forme de réalisation de l'invention appliquée à une cellule à diaphragme horizontale. Celle-ci comprend une enceinte étanche 23 divisée en une chambre cathodique inférieure 24 et une chambre anodique supérieure 25, par une cathode horizontale ajou~ée 26, portant un diaphragme non représenté.
La chambre anodique 25 contient une série d'anodes horizontales 27 suspendues au-dessus de la cathode 26 par des~âtonnets 28 couplés à une amenée de courant, non représentée. Elle est en communication avec une conduite 6 d'admission de saumure et avec un conduit 7 d'évacuation du chlore produit aux anodes 27.
La chambre cathodique 24 est en communication à la fois avec un 6 ~.09'197~
conduit 8 d'évacuation d'hydrogène produit à la cathode et avec une conduite 9 d'extraction d'une lessive caustique.
Une valve 12, à ouverture réglable est mon~ée dans le conduit 7, pour régler la pression te chlore au-dessus du niveau de saumure dans la chambre anodique 25.
Conformé~ent à l'invention, la valve 12 est reliée à un flotteur 15 dis-posé dans une enceinte 29 qui est située à côté de la cellule et qui est en communication, à sa partie inférieure, avec un tube 30 débouchant dans la chambre anodique 25, sous le niveau de saumure et, à sa partie supérieure, avec un tube 31 débouchant dans le conduit d'évacuation de chlore 7, en amont de la valve 12.
Le tube 31 reliant l'enceinte 29 au conduit de chlore 7 est avanta-geufiement utilisé pour ~ passage de la bielle 16 reliant la valve 12 au flotteur 15.
De preférence, le tube 30 débouche dans la chambre anodique 25 au-; dessous des anodes 27, pour éviter que le poids spécifique de l'électrolyte contenu dans l'enceinte 29 soit influencé par le dégagement du chlore aux anodes.
Dans la description des figures, qui précède, on n'a considéré que le cas où la valve 12 es~ montée dans le conduit d'évacuation du chlore. Il est toutefois évident qu'en variante, la valve 12 peut être montee dans ].e conduit 8 d'évacuation de l'hydrogène, l'enceinte contenant le flotteur 15 étant alors reliée au conduit 8, en amont de la valve,et à la chambre cathodique.
L'invention n'est évidemment pas limitee à la description qui precède, de nombreuses modifications pouvant y être apportées.
:`~
Claims (10)
1. Cellule d'électrolyse à diaphragme, comprenant une chambre anodique et une chambre cathodique séparées par un diaphragme perméable, une conduite d'admission et une conduite d'extraction d'un électrolyte, un organe de réglage du débit d'électrolyte, un conduit d'évacuation d'un gaz produit dans la chambre anodique ou dans la chambre cathodique et une valve à
ouverture réglable, montée dans le conduit d'évacuation du gaz, caractérisée en ce que la cellule est pourvue en outre d'un organe de manoeuvre de la valve, comprenant un flotteur relié à
la valve par un organe de couplage et logé dans une enceinte qui est en communication, à sa partie supérieure, avec le conduit d'évacuation du gaz, en amont de la valve et, à sa partie infé-rieure, avec la chambre raccordée audit conduit de gaz, l'enceinte, le flotteur et l'organe de couplage étant agencés de manière telle que, d'une part, pendant le fonctionnement normal de la cellule, l'enceinte soit partiellement remplie d'électrolyte et la valve soit partiellement ouverte et, d'autre part, un déplacement progressif ascendant, respectivement descendant du flotteur dans l'enceinte provoque une fermeture progressive, respectivement une ouverture progressive de la valve.
ouverture réglable, montée dans le conduit d'évacuation du gaz, caractérisée en ce que la cellule est pourvue en outre d'un organe de manoeuvre de la valve, comprenant un flotteur relié à
la valve par un organe de couplage et logé dans une enceinte qui est en communication, à sa partie supérieure, avec le conduit d'évacuation du gaz, en amont de la valve et, à sa partie infé-rieure, avec la chambre raccordée audit conduit de gaz, l'enceinte, le flotteur et l'organe de couplage étant agencés de manière telle que, d'une part, pendant le fonctionnement normal de la cellule, l'enceinte soit partiellement remplie d'électrolyte et la valve soit partiellement ouverte et, d'autre part, un déplacement progressif ascendant, respectivement descendant du flotteur dans l'enceinte provoque une fermeture progressive, respectivement une ouverture progressive de la valve.
2. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte est reliée à ladite chambre raccordée audit conduit de gaz, dans une zone de celle-ci sensiblement exempte d'un dégagement de gaz.
3. Cellule suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'enceinte est reliée à ladite chambre au voisinage du fond de celle-ci.
4. Cellule suivant les revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que l'enceinte est logée dans ladite chambre raccordée audit conduit de gaz muni de la valve et débouche au-dessus du niveau maximum d'électrolyte dans ladite chambre.
5. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le conduit d'évacuation de gaz, muni de la valve, est en communication, en aval de la valve, avec un tube débouchant dans ladite chambre raccordée audit conduit, au-dessus d'un niveau minimum prédéterminé d'électrolyte dans ladite chambre.
6. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le diaphragme est sensiblement vertical.
7. Cellule suivant la revendication 6, caractérisée en ce que, dans le cas où la cellule comprend une alternance de plaques d'anodes sensiblement verticales et parallèles et de cathodes sensiblement verticales et parallèles en forme de poches à parois ajourées recouvertes d'un diaphragme, la valve est montée sur le conduit d'évacuation d'un gaz produit dans la chambre anodique.
8. Cellule suivant la revendication 7, caractérisée en ce que l'enceinte est disposée dans la cellule, au-dessus des anodes et des cathodes, et est prolongée, à sa partie inférieure, par un tube débouchant au voisinage d'une plaque de fond de la cellule.
9. Cellule suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de réglage du débit d'électrolyte comprend une valve montée sur la conduite d'admission d'électrolyte et un organe d'actionnement de ladite valve, couplé au circuit d'alimentation électrique de la cellule, en sorte de régler l'ouverture de ladite valve pour qu'elle soit sensiblement propor-tionnelle à la densité de courant dans la cellule.
10. Cellule suivant les revendications 1 ou 9, pour l'électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium.
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