JPH0688267A - 電解槽 - Google Patents

電解槽

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JPH0688267A
JPH0688267A JP4239439A JP23943992A JPH0688267A JP H0688267 A JPH0688267 A JP H0688267A JP 4239439 A JP4239439 A JP 4239439A JP 23943992 A JP23943992 A JP 23943992A JP H0688267 A JPH0688267 A JP H0688267A
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JP
Japan
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electrolytic cell
gas
fluorine
long
heat resistance
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Pending
Application number
JP4239439A
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English (en)
Inventor
Atsuhisa Mitsumoto
敦久 三本
Makoto Aritsuka
眞 在塚
Isao Harada
功 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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Publication date
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  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電解を長期間安定して操業する。 【構成】 三弗化窒素ガスまたは弗素ガスの製造を行
う電解槽において、少なくとも内部の電解液と接する部
分及び電解により発生するガスと接する部分が長期耐熱
温度140℃以上の弗素系樹脂で被覆されている電解
槽。 【効果】 三弗化窒素ガスまたは弗素ガスの発生が長
期間安全、かつ不純物の生成もなく効率よく製造可能。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融塩電解法による三
弗化窒素ガスや弗素ガスの製造の際に使用される、電解
槽に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】酸性弗
化アンモニウムまたは弗化アンモニウムと弗化水素を原
料とするNHF ・HF系や、これに更に酸性弗化カ
リウムまたは弗化カリウムを原料として加えたKF・N
F・HF系溶融塩電解法による三弗化窒素(N
)ガスの製造、並びに酸性弗化カリウムまたは弗化
カリウムと弗化水素を原料とするKF・HF系溶融塩電
解法による弗素(F)ガスの製造を行なう場合には、
電解槽の材質としては溶融塩電解液に比較的腐食されに
くい、鉄、モネル、不銹鋼、銅、ニッケル、白金などの
金属が通常使用されているが、このような金属類でも、
ある程度の腐食は避けられず、従って、上記溶融塩電解
においては電解槽の肉厚が次第に薄くなるので、電解槽
の定期的な更新を必要とするという問題がある。
【0003】そこで、この腐食問題を解決するために、
少なくとも内部の電解液と接する部分及び電解により発
生するガスと接する部分をこれらに対して耐蝕性がある
と考えられている弗素系樹脂により被覆するという方法
が考えられる。しかしながら、この方法であっても、上
記溶融塩電解において操業時の電解液の温度が100℃
以上であること、また、電解液及び電解により発生する
ガスの腐食性が非常に強い等の特殊な環境条件下での長
期にわたる耐蝕性に関するデータもなく、多種類の弗素
系樹脂の中から、実際にこれらの条件を満たすものを選
定することは非常に困難な問題である。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記問題の
根本的な解決手段である電解槽の腐食防止について種々
検討を重ねた結果、電解槽の内面を被覆する弗素系樹脂
の長期耐熱温度が140℃以上であれば上記に示したよ
うな電解槽の腐食を長期にわたって防止することが可能
であることを見い出し本発明を完成するに至ったもので
ある。即ち、本発明の電解槽は少なくとも内部の電解液
と接する部分及び電解により発生するガスと接する部分
が長期耐熱温度140℃以上の弗素系樹脂で被覆されて
なることを特徴とするものである。
【0005】以下本発明を添付せる図面を参照しながら
詳細に説明する。本発明が対象とする電解槽には種々の
形状のものがある。例えば電解槽の底面が長方形、正方
形、円形、楕円形である場合等である。しかし電解槽は
何れの形状であっても、槽本体、蓋板、電極(陽極及び
陰極)、陽極と陰極を隔離する隔板等で構成されてお
り、これらの配置や構造が多少異なる程度なので、ここ
では最も一般的な底面が長方形である直方体の電解槽を
例に挙げて本発明を説明する。図1は内面が長期耐熱温
度140℃以上の弗素系樹脂で被覆された本発明の電解
槽の一例を示す正面断面図であり、形状は底面が長方形
の直方体である。図2は図1におけるA−A’矢視図を
示す。
【0006】本発明の電解槽は、少なくとも内部の電解
液と接する部分及び電解により発生するガスと接する部
分が、長期耐熱温度140℃以上の弗素系樹脂で被覆さ
れていなければならない。長期耐熱温度が140℃未満
では長期間の使用に耐えることが出来ないばかりか、N
ガスまたはFガス中の不純物であるCFの増加
が認められるので好ましくない。
【0007】図1及び図2は、電解液及び電解により発
生するガスと接する部分である電解槽本体1、蓋板3、
隔板固定用蓋板11、陽極及び陰極発生ガス出口管1
2、13の内面が全て長期耐熱温度140℃以上の弗素
系樹脂で被覆されているので、本発明の目的を最も完全
に達成することができる。
【0008】尚、隔板10も長期耐熱温度140℃以上
の弗素系樹脂で製作されていることが望ましい。また電
解槽においては陽極5及び陰極6に接続されている接続
棒7a、7bは、蓋板3とは絶縁材8a、8bで絶縁されてい
て、更に接続棒7a、7bは接続棒固定用袋ナット9a、9
bで蓋板3に間接的に固定されているが、この絶縁材8
a、8b、接続棒固定用袋ナット9a、9b、更にはガ
スケット14も長期耐熱温度140℃以上弗素系樹脂で
製作されていることが望ましい。ただし、本発明におい
ては電解槽本体1の内面が長期耐熱温度140℃以上の
弗素系樹脂で被覆されていれば、蓋板3、隔板固定用蓋
板11、陽極及び陰極発生ガス出口管12、13の内面
は、必ずしも長期耐熱温度140℃以上の弗素系樹脂で
被覆せずとも、本発明の一つの目的である電解再開始時
の溶融塩の電解槽外への噴出は防止することができる。
【0009】尚、本発明の電解槽を使用してFガスを
製造する場合に、陽極から発生するFガスが高濃度で
あると、長期耐熱温度140℃以上の弗素系樹脂でさえ
もF ガスと反応して腐食する可能性があるので、この
場合は隔板10で隔てられているFガスが発生する陽
極室へ窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスを供給
して、Fガスを希釈しながら溶融塩電解を行なうのが
好ましい。
【0010】ところで、本発明において使用される弗素
系樹脂は、長期耐熱温度が140℃以上であることが必
要である。長期耐熱温度とはアメリカの電気製品に適用
されるUL746B規格で規定される耐熱温度のことで
あり、無加重で長時間熱処理した際の力学特性低下の耐
熱限界を示す尺度である。通常、10万時間空気中で熱
処理したのち、常温での特性、例えば、引張強さ、衝撃
強さや電気特性が半減する温度を示す。この耐熱温度の
推定には、高温促進試験のアレニウスプロットを用い
る。
【0011】したがって、本発明において使用可能なフ
ッ素樹脂としては、例えばポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン
−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロ
エチレン−エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン
−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、クロ
ロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体等長期耐熱
温度が140℃以上のものが何れも使用可能であるが、
これらの中でもポリテトラフルオロエチレン及びテトラ
フルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテ
ル共重合体が長期耐熱温度が260℃とフッ素樹脂中最
も高いので、特に好ましい。尚、弗素系樹脂の被覆の方
法としてはコーティング、ライニングの何れの方法でも
よいが、ライニングの方が半永久的に使用できるので、
より好ましい。
【0012】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。 実施例1 図1及び図2に示す電解槽を用い、原料としてNH4F・HF
系の溶融塩を使用して、溶融塩電解によるNF3ガスの
製造を行なった(HF/NH4Fモル比=1.8 ) 。尚、電解槽本
体1、蓋板3及び隔板固定用蓋板11は何れも厚さ10mmの
鋼板製で、この内面に弗素系樹脂2としてそれぞれポリ
テトラフルオロエチレン(長期耐熱温度260℃)を5
mmの厚さにライニングしてある。電解反応は4週間に1
日(24時間)停止するというサイクルで3年間行なった
結果、使用開始前と3年間使用後電解槽内の弗素系樹脂
2には何ら変化なく、電解槽は腐食の点では半永久的に
使用されることが判った。また、原料溶融塩に対するN
3ガス中の不純物の測定を定期的に行ったところ、特
に異常値は見られなかった。なかでもCF4の濃度は、
3年間で15〜20ppmの値を推移し変化はなかっ
た。
【0013】実施例2 電解槽の弗素系樹脂2をテトラフルオロエチレン−エチ
レン共重合体(長期耐熱温度150℃)に変更した以外
は実施例1と同一の方法で電解を行った結果、使用開始
前と3年間使用後電解槽内の弗素系樹脂2には何ら変化
なく、電解槽は腐食の点では半永久的に使用されること
が判った。また、原料溶融塩に対するNF3ガス中の不
純物の測定を定期的に行ったところ、特に異常値は見ら
れなかった。なかでもCF4の濃度は、3年間で15〜
20ppmの値を推移し変化はなかった。
【0014】実施例3 実施例1と同様に図1及び図2に示す電解槽を用い電解
槽本体1の弗素系樹脂2はテトラフルオロエチレン−パ
ーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(長期耐熱
温度260℃)を3mmの厚さにライニング、原料として
KF・HF系の溶融塩を使用して、溶融塩電解によるF2ガス
の製造を行なった(HF/KFモル比=2.0 )。尚、電解反応
時はF2ガスの発生する陽極室へN2ガスを供給して発生す
るF2ガスを希釈しながら行なった。電解反応は実施例1
と同様4週間に1日停止するというサイクルで3年間行
ない、3年間使用後の電解槽内を観察した。長期耐熱温
度260℃の弗素系樹脂であるテトラフルオロエチレン
−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体を内面
にライニングしている電解槽本体1、蓋板3、隔板固定
用蓋板11及び弗素系樹脂2には全く変化なく、電解槽
本体1は腐食の点では半永久的に使用されることが判っ
た。また、原料溶融塩に対するFガス中の不純物の測
定を定期的に行ったところ、特に異常値は見られなかっ
た。なかでもCFの濃度は、3年間で20〜30pp
mの値を推移し変化はなかった。
【0015】比較例1 実施例1と同様に図1及び図2に示す電解槽を用い(た
だし電解槽本体1の弗素系樹脂2は長期耐熱温度が12
0℃であるポリクロロトリフルオロエチレンを3mmの
厚さにライニング)、原料としてNHF・HF系の溶
融塩を使用して、実施例1と同様に溶融塩電解によるN
ガスの製造を1年間行なった(HF/NHFモル
比=1.8 ) 。1年間使用後の電解槽内を観察した
ところ、弗素系樹脂でライニングした個所が数個所破損
しており、さらに継続して使用するには危険性をともな
うと判断した。また、原料溶融塩に対するNFガス中
の不純物の測定を定期的に行ったところ、使用開始して
3か月経過後CFの濃度が徐々に増加するのが観察さ
れた。そして、1年後には500ppmに増加し長期の
使用には耐えられないことが判明した。
【0016】比較例2 実施例1と同様に図1及び図2に示す電解槽を用い(た
だし電解槽本体1の弗素系樹脂2は長期耐熱温度が12
0℃であるポリビニリデンフルオライドを3mmの厚さ
にライニング)、実施例2と同様に溶融塩電解によるF
ガスの製造を1年間行なった。1年間使用後の電解槽
内を観察したところ、弗素系樹脂でライニングした個所
が数個所破損しており、さらに継続して使用するには危
険性をともなうと判断した。また、原料溶融塩に対する
ガス中の不純物の測定を定期的に行ったところ、使
用開始して1か月経過後CFの濃度が徐々に増加する
のが観察された。そして、1年後には1%に増加し長期
の使用には耐えられないことが判明した。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、従来技術では達成され
なかった電解槽の長期使用が達成される。即ち、本発明
の範囲外である比較例はライニングした樹脂が1年程度
で破損するという現象が発生し、長期使用に耐えること
ができなかった。そして、破損したフッ素樹脂が原料浴
中に溶け込むことによって有機物濃度が増加し、CF
の発生が多くなる。特にCFは沸点がNFガスとほ
ぼ同一であり、CFの増加は後工程の分離精製操作が
非常に困難となる。これに対し、本発明の範囲内である
実施例は3年間の使用に耐え、腐食の完全防止によって
電解槽の定期的な更新の必要がなく、不純物としてのC
の増加も全くない。
【0018】
【図面の簡単な説明】
【図1】 内面が弗素系樹脂で被覆された本発明の電解
槽の一例を示す正面断面図であり、形状は底面が長方形
の直方体である。
【図2】 図1におけるA−A’矢視図を示す。
【符号の説明】
1 電解槽本体 2 弗素系樹脂 3 蓋板 4 溶融塩電解浴 5 陽極 6 陰極、 7a、7b 接続棒 8a、8b 絶縁材 9a、9b 接続棒固定用袋ナット 10 隔板 11 隔板固定用蓋板 12 陽極発生ガス出口管 13 陰極発生ガス出口管 14 ガスケット 15 蓋板用ボルトナット 16 隔板固定用ボルト

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三弗化窒素ガスまたは弗素ガスの製
    造を行う電解槽において、少なくとも内部の電解液と接
    する部分及び電解により発生するガスと接する部分が長
    期耐熱温度140℃以上の弗素系樹脂で被覆されてなる
    ことを特徴とする電解槽。
JP4239439A 1992-09-08 1992-09-08 電解槽 Pending JPH0688267A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4239439A JPH0688267A (ja) 1992-09-08 1992-09-08 電解槽

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