JPS5830954B2 - 塩化アルカリ電解装置 - Google Patents
塩化アルカリ電解装置Info
- Publication number
- JPS5830954B2 JPS5830954B2 JP53065732A JP6573278A JPS5830954B2 JP S5830954 B2 JPS5830954 B2 JP S5830954B2 JP 53065732 A JP53065732 A JP 53065732A JP 6573278 A JP6573278 A JP 6573278A JP S5830954 B2 JPS5830954 B2 JP S5830954B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- calcium
- magnesium
- cation exchange
- exchange membrane
- hard rubber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は塩化アルカリ水溶液の陽イオン交換膜電解にお
いて、陽イオン交換膜の長寿命化を目的とする塩化アル
カリ電解装置に関する。
いて、陽イオン交換膜の長寿命化を目的とする塩化アル
カリ電解装置に関する。
塩化アルカリ水溶液の電解により、苛性アルカリ、塩素
等を生産する場合にアスベスト、陽イオン交換膜等の隔
膜を用いて電解する方法が近年多くなってきた。
等を生産する場合にアスベスト、陽イオン交換膜等の隔
膜を用いて電解する方法が近年多くなってきた。
就中、食塩水溶液の電解が電解工業の中心であり、技術
的問題点も遂次解決されつつある。
的問題点も遂次解決されつつある。
これら問題点のうちの１つとして不純物としてのカルシ
ウム分、マグネシウム分の除去という問題がある。
ウム分、マグネシウム分の除去という問題がある。
電解槽に供給される食塩水溶液はそのソースが海水であ
るためにカルシウム分、マグネシウム分を当然のことな
がら含有しておりこれらは通常カルシウムイオンＣａ＋
＋、マグネシウムイオンＭｇ＋十として海水中に存在す
るが、これらのイオンは電解中に陽極室から陰極に向っ
て移動し、一方陰極室中の水酸イオンＯＨは陽極に向っ
て移動する。
るためにカルシウム分、マグネシウム分を当然のことな
がら含有しておりこれらは通常カルシウムイオンＣａ＋
＋、マグネシウムイオンＭｇ＋十として海水中に存在す
るが、これらのイオンは電解中に陽極室から陰極に向っ
て移動し、一方陰極室中の水酸イオンＯＨは陽極に向っ
て移動する。
これらのイオンの移動は隔膜を通して向流的に行われ、
これらのイオンは隔膜中で Ｃａ＋＋＋２ （ＯＨ） −＞ Ｃａ（ＯＨ）２Ｍｇ
” ＋２ （ＯＨ，）−０Ｍｇ（ＯＨ）２の反応に従っ
て水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムを生成し、隔
膜中に沈着し、隔膜の性能を損うことになり隔膜の耐用
性を著しく短くすることになる。
これらのイオンは隔膜中で Ｃａ＋＋＋２ （ＯＨ） −＞ Ｃａ（ＯＨ）２Ｍｇ
” ＋２ （ＯＨ，）−０Ｍｇ（ＯＨ）２の反応に従っ
て水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムを生成し、隔
膜中に沈着し、隔膜の性能を損うことになり隔膜の耐用
性を著しく短くすることになる。
特に隔膜が陽イオン交換膜の場合には顕著となる。
これの対策として食塩水の精製が行われるようになった
。
。
これは、例えばキレート樹脂等により電解槽に供給する
食塩水中に存在するＣａ＋１Ｍｇ＋十などを取除くこと
が一般的に行われるようになり、上記のような問題点は
一応解消されるようになった。
食塩水中に存在するＣａ＋１Ｍｇ＋十などを取除くこと
が一般的に行われるようになり、上記のような問題点は
一応解消されるようになった。
しかしながら、本発明者等は、実際に電解槽を運転して
みて陽イオン交換膜の寿命が未だ充分に満足すべきもの
でないことを経験し、その原因を深（検討した結果、そ
の原因が陽極液と直接接触する配管、ヘッダー、気液分
離槽、陽極液受槽、供給塩水配管の内面に施された硬質
ゴムライニングのいずれかから溶出されるカルシウム分
及び／又はマグネシウム分によるものであることを見出
し、本発明をなしえたものである。
みて陽イオン交換膜の寿命が未だ充分に満足すべきもの
でないことを経験し、その原因を深（検討した結果、そ
の原因が陽極液と直接接触する配管、ヘッダー、気液分
離槽、陽極液受槽、供給塩水配管の内面に施された硬質
ゴムライニングのいずれかから溶出されるカルシウム分
及び／又はマグネシウム分によるものであることを見出
し、本発明をなしえたものである。
即ち本発明は陽イオン交換膜で陽極室と陰極室とに区分
された塩化アルカリ電解装置において、陽極液と直接接
触する配管、ヘッダー、気液分離槽、陽極液受槽、供給
塩水配管のうち少くとも１つの内面をカルシウム分及び
マグネシウム分の合計が０．７重量φ以下である低カル
シウム硬質ゴムでライニングした塩化アルカリ電解装置
を要旨とするものである。
された塩化アルカリ電解装置において、陽極液と直接接
触する配管、ヘッダー、気液分離槽、陽極液受槽、供給
塩水配管のうち少くとも１つの内面をカルシウム分及び
マグネシウム分の合計が０．７重量φ以下である低カル
シウム硬質ゴムでライニングした塩化アルカリ電解装置
を要旨とするものである。
以下に、塩化ナトリウム電解装置の場合についいて説明
する。
する。
塩化ナトリウム電解槽の構造としては、各種のものが提
案されているが、陽極を含む陽極室と陰極を含む陰極室
が陽イオン交換膜により区分されたものが一般的であり
、陽極室の構成材料としてはチタン、タンタル等の金属
が、そして陰極室の構成材料としては鉄、ステンレス等
の金属が使われることが多い。
案されているが、陽極を含む陽極室と陰極を含む陰極室
が陽イオン交換膜により区分されたものが一般的であり
、陽極室の構成材料としてはチタン、タンタル等の金属
が、そして陰極室の構成材料としては鉄、ステンレス等
の金属が使われることが多い。
また、電解槽に付属する配管、ヘッダー、気液分離槽、
電極液受槽、供給液配管等の材質は、陽極側にあっては
アスベスト強化ポリエステル樹脂、硬質ゴム等あるいは
金属にこれらをライニングしたものが使用され、一方、
陰極側では、鉄、ステンレス等の金属又は合金が使用さ
れることが多い。
電極液受槽、供給液配管等の材質は、陽極側にあっては
アスベスト強化ポリエステル樹脂、硬質ゴム等あるいは
金属にこれらをライニングしたものが使用され、一方、
陰極側では、鉄、ステンレス等の金属又は合金が使用さ
れることが多い。
（場合によっては、陰極側でポリプロピレン等の合成樹
脂、硬質ゴム等が使用されることもある。
脂、硬質ゴム等が使用されることもある。
）そして、原料食塩水溶液は陽極室に供給され、ナトリ
ウムイオンは隔膜を通って陰極室に移動し、苛性ソーダ
と水素を生成する。
ウムイオンは隔膜を通って陰極室に移動し、苛性ソーダ
と水素を生成する。
そして陽極室からは残った塩素イオンが塩素ガスとして
生成される。
生成される。
以上の材質のうち、特に陽極室に付属する上記各部材に
は陽極液温度等の関係から硬質ゴムライニングの使用せ
られることが多いが、硬質ゴムライニングにはカルシウ
ム分、マグネシウム分が含まれており、これらが精製し
た塩化ナトリウム水溶液中に溶出し、折角精製した塩化
ナトリウム水溶液中のカルシウム分及び／又はマグネシ
ウム分の濃度を上昇させることになる。
は陽極液温度等の関係から硬質ゴムライニングの使用せ
られることが多いが、硬質ゴムライニングにはカルシウ
ム分、マグネシウム分が含まれており、これらが精製し
た塩化ナトリウム水溶液中に溶出し、折角精製した塩化
ナトリウム水溶液中のカルシウム分及び／又はマグネシ
ウム分の濃度を上昇させることになる。
通常の硬質ゴム中にはカルシウム分、マグネシウム分は
Ｃａ元素、Ｍｇ元素に換算してそれぞれ０．７〜３重量
係及び０．０５〜１重量係程度含有されている。
Ｃａ元素、Ｍｇ元素に換算してそれぞれ０．７〜３重量
係及び０．０５〜１重量係程度含有されている。
本発明の目的からいえば、これらの含有量がＯになれば
理想的であるが、硬質ゴム中のこれら含有量をＯにせし
めることは技術的にも困難であり、また、かような硬質
ゴムを製造することは経済性の点からみても得策ではな
い。
理想的であるが、硬質ゴム中のこれら含有量をＯにせし
めることは技術的にも困難であり、また、かような硬質
ゴムを製造することは経済性の点からみても得策ではな
い。
一方、本発明者等は塩化ナトリウム水溶液中に＋＋＋＋
含有されるＣａ、Ｍｇ 等と陽イオン交換膜の寿命
の関係及び硬質ゴム中に含有されるカルシウム分、マグ
ネシウム分の量と硬質ゴムが食塩水溶液と接触した場合
食塩水溶液中へ溶出されるカルシウム分、マグネシウム
分の量との関係について検討した結果、硬質ゴム中のカ
ルシウム分、マグネシウム分は必ずしもＯにする必要は
なく、ある一定範囲内に入っておれば充分痛嘆の耐用性
を向上せしめることを見出した。
の関係及び硬質ゴム中に含有されるカルシウム分、マグ
ネシウム分の量と硬質ゴムが食塩水溶液と接触した場合
食塩水溶液中へ溶出されるカルシウム分、マグネシウム
分の量との関係について検討した結果、硬質ゴム中のカ
ルシウム分、マグネシウム分は必ずしもＯにする必要は
なく、ある一定範囲内に入っておれば充分痛嘆の耐用性
を向上せしめることを見出した。
即ち、食塩水溶液中のＣａ＋＋２Ｍｇ＋十濃度が約０．
１ ｐｐｍ以下の時は、これらのイオンは、隔膜中で上
記反応を起すことなく陽イオン交換膜を通り抜けていく
。
１ ｐｐｍ以下の時は、これらのイオンは、隔膜中で上
記反応を起すことなく陽イオン交換膜を通り抜けていく
。
このことのために、硬質ゴム中のカルシウム分及びマグ
ネシウム分の合量は０．７重量弔以下、好ましくは０．
５重量俤以下、より好ましくは０．２重量φ以下（いず
れもＣａ元素、Ｍｇ元素換算の数字であり、以后の数値
限定は全てこのベースによる。
ネシウム分の合量は０．７重量弔以下、好ましくは０．
５重量俤以下、より好ましくは０．２重量φ以下（いず
れもＣａ元素、Ｍｇ元素換算の数字であり、以后の数値
限定は全てこのベースによる。
）にすることが必要である。
上記のように限定する理由はカルシウム分、マグネシウ
ム分の含量が上記の上限より多いと陽イオン交換膜中Ｃ
ａ （ＯＨ）２ ｔＭｇ（ＯＨ）２ が沈着する程度
にまでカルシウム分、マグネシウム分の溶出量増加によ
る食塩水溶液中子＋＋＋ のＣａ Ｍｇ の濃度が増加することによる
。
ム分の含量が上記の上限より多いと陽イオン交換膜中Ｃ
ａ （ＯＨ）２ ｔＭｇ（ＯＨ）２ が沈着する程度
にまでカルシウム分、マグネシウム分の溶出量増加によ
る食塩水溶液中子＋＋＋ のＣａ Ｍｇ の濃度が増加することによる
。
以下、実施例により、本発明をより詳しく説明する。
実施例 １
陽イオン交換膜を隔膜として陽極室と陰極室とに区分さ
れた巾０．３ｍ、高さ１ｍの電解槽で陽極室はチタン製
、陰極室はステンレス（ＳＵＳ−３０４）製の電解槽を
用いて、気液分離器、淡塩水循環配管、淡塩水受槽及び
供給塩水配管には一般鋼材又は一般ガス管等に低カルシ
ウム硬質ゴム（Ｃａ分及びＭｇ分の含有量が各々０．１
及び０．０３重量φ）をライニングしたものを使用して
電解装置を組み立てた。
れた巾０．３ｍ、高さ１ｍの電解槽で陽極室はチタン製
、陰極室はステンレス（ＳＵＳ−３０４）製の電解槽を
用いて、気液分離器、淡塩水循環配管、淡塩水受槽及び
供給塩水配管には一般鋼材又は一般ガス管等に低カルシ
ウム硬質ゴム（Ｃａ分及びＭｇ分の含有量が各々０．１
及び０．０３重量φ）をライニングしたものを使用して
電解装置を組み立てた。
この電解装置に、カルシウムイオン濃度及びマグネシウ
ムイオン濃度が０．Ｏ２ｐｐｍ以下で、食塩濃度が３０
５ ？／Ｌの塩水を陽極側に供給して、電流密度２０Ａ
／ｄｍ２、電解槽温度９１℃、苛性ソ−ダ濃度４０係で
１８０日間運転を継続した結果、陽イオン交換膜の電流
効率は９６．２％から９６．１係に低下し、電圧は３．
８１Ｖから３．８３Ｖに上昇したのみで異常は見られな
かった。
ムイオン濃度が０．Ｏ２ｐｐｍ以下で、食塩濃度が３０
５ ？／Ｌの塩水を陽極側に供給して、電流密度２０Ａ
／ｄｍ２、電解槽温度９１℃、苛性ソ−ダ濃度４０係で
１８０日間運転を継続した結果、陽イオン交換膜の電流
効率は９６．２％から９６．１係に低下し、電圧は３．
８１Ｖから３．８３Ｖに上昇したのみで異常は見られな
かった。
運転中の沃塩水中のカルシウムイオン濃度は０．０２ｐ
ｐｍ〜０．０５ＶＩＰｍであり、マグネシウムイオン濃
度は０．０２ｐｐｌ［ｌ以下であった。
ｐｍ〜０．０５ＶＩＰｍであり、マグネシウムイオン濃
度は０．０２ｐｐｌ［ｌ以下であった。
実施例 ２
実施例１と同一仕様の電解装置で、カルシウム分含有量
が０．４重量多、マグネシウム分含有量が０．０３重量
幅の低カルシウム硬質ゴムをライニング材として用いた
。
が０．４重量多、マグネシウム分含有量が０．０３重量
幅の低カルシウム硬質ゴムをライニング材として用いた
。
この電解装置にカルシウムイオン濃度及びマグネシウム
イオン濃度が０．Ｏ２ｐｐｍ以下で、食塩濃度が３００
？／ｌ、の塩水を陽極側に供給し、電流密度２０Ａ／
ｄｒｎ’、電解温度８９℃、苛性ソーダ濃度４０％で１
６５日間運転を継続した結果、陽イオン交換膜の電流効
率は９６．０％から９５．８％に低下し、電圧は３．７
９Ｖから３．８１Ｖに上昇したのみで異常は見られなか
った。
イオン濃度が０．Ｏ２ｐｐｍ以下で、食塩濃度が３００
？／ｌ、の塩水を陽極側に供給し、電流密度２０Ａ／
ｄｒｎ’、電解温度８９℃、苛性ソーダ濃度４０％で１
６５日間運転を継続した結果、陽イオン交換膜の電流効
率は９６．０％から９５．８％に低下し、電圧は３．７
９Ｖから３．８１Ｖに上昇したのみで異常は見られなか
った。
運転中の沃塩水中のカルシウムイオン濃度は０、Ｏ２ｐ
ｐｍ２ｐｐ０．Ｏ８ｐｐｍであり、マグネシウムイオン
濃度は０．０２ｐｐ［［ｌ以下であった。
ｐｍ２ｐｐ０．Ｏ８ｐｐｍであり、マグネシウムイオン
濃度は０．０２ｐｐ［［ｌ以下であった。
実施例 ３
実施例１と同一仕様の電解装置で、カルシウム分含有量
が０．６２重量多、マグネシウム分含有量が０．０４重
量多の低カルシウム硬質ゴムをライニング材として用い
た。
が０．６２重量多、マグネシウム分含有量が０．０４重
量多の低カルシウム硬質ゴムをライニング材として用い
た。
この電解装置にカルシウムイオン濃度及びマグネシウム
イオン濃度が０．Ｏ２ｐｐｍ以下で、食塩濃度が３００
？／ｌの塩水を陽極側に供給し、電流密度２０ Ａ／
ｄｒｎ’、電解温度９０℃、苛性ソーダ濃度４０％で
１７０日間運転を継続した結果、陽イオン交換膜の電流
効率は９５．６％から９３．８％に低下し、電圧は３．
８１Ｖから３．８４Ｖに上昇したのみであった。
イオン濃度が０．Ｏ２ｐｐｍ以下で、食塩濃度が３００
？／ｌの塩水を陽極側に供給し、電流密度２０ Ａ／
ｄｒｎ’、電解温度９０℃、苛性ソーダ濃度４０％で
１７０日間運転を継続した結果、陽イオン交換膜の電流
効率は９５．６％から９３．８％に低下し、電圧は３．
８１Ｖから３．８４Ｖに上昇したのみであった。
運転中の沃塩水中のカルシウムイオン濃度０．０２旧以
下〜０．Ｏ８ｐｐｍ、マグネシウムイオン濃度は０．０
２ｐｐｌｎ以下であツタ。
下〜０．Ｏ８ｐｐｍ、マグネシウムイオン濃度は０．０
２ｐｐｌｎ以下であツタ。
比較例
実施例１と同一仕様の電解装置で、カルシウム濃度が０
．７％、マグネシウム濃度が０．０５％の従来の硬質ゴ
ムをライニング材として用いた。
．７％、マグネシウム濃度が０．０５％の従来の硬質ゴ
ムをライニング材として用いた。
この電解装置にカルシウムイオン濃度及びマグネシウム
イオン濃度が０．Ｏ２ｐｐｍ以下で、食塩濃度が３１０
ｆ／７の塩水を陽極側に供給し、電流密度２０ Ａ／
ｄｍ２、電解温度９０℃、苛性ソーダ濃度４０係で１
５０日間運転を継続した結果、陽イオン交換膜の電流効
率９５．８％から９２．１％に低下し、電圧は３．８８
Ｖから３．９３Ｖに上昇した。
イオン濃度が０．Ｏ２ｐｐｍ以下で、食塩濃度が３１０
ｆ／７の塩水を陽極側に供給し、電流密度２０ Ａ／
ｄｍ２、電解温度９０℃、苛性ソーダ濃度４０係で１
５０日間運転を継続した結果、陽イオン交換膜の電流効
率９５．８％から９２．１％に低下し、電圧は３．８８
Ｖから３．９３Ｖに上昇した。
運転中の沃塩水中のカルシウムイオン濃度は０．１２ｐ
ｐｍ−０，２４ｐｐｍで、マグネシウムイオン濃度は０
．１ ｌｐｐｍ−０，１ｓｐｐｍであった。
ｐｍ−０，２４ｐｐｍで、マグネシウムイオン濃度は０
．１ ｌｐｐｍ−０，１ｓｐｐｍであった。
又、電解装置を解体して陽イオン交換膜を点検したとこ
ろ、陽イオン交換膜の内部に白色の結晶がみられた。
ろ、陽イオン交換膜の内部に白色の結晶がみられた。
Claims (1)
- １ 陽イオン交換膜で陽極室と陰極室とに区分された塩
化アルカリ電解装置において、陽極液と直接接触する配
管、ヘッダー、気液分離槽、陽極液受槽、供給塩水配管
のうち少な（とも１つの内面をカルシウム分及びマグネ
シウム分の含量が０．７重量係以下である低カルシウム
硬質ゴムでライニングした塩化アルカリ電解装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53065732A JPS5830954B2 (ja) | 1978-06-02 | 1978-06-02 | 塩化アルカリ電解装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53065732A JPS5830954B2 (ja) | 1978-06-02 | 1978-06-02 | 塩化アルカリ電解装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54157793A JPS54157793A (en) | 1979-12-12 |
| JPS5830954B2 true JPS5830954B2 (ja) | 1983-07-02 |
Family
ID=13295479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53065732A Expired JPS5830954B2 (ja) | 1978-06-02 | 1978-06-02 | 塩化アルカリ電解装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5830954B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5569277A (en) * | 1978-11-17 | 1980-05-24 | Tokuyama Soda Co Ltd | Electrolytic method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3857773A (en) * | 1973-04-05 | 1974-12-31 | Ppg Industries Inc | Suppression of crevice corrosion in gasketed titanium crevices by the use of rubber compound gaskets substantially free of calcium |
| JPS5186100A (ja) * | 1975-01-25 | 1976-07-28 | Asahi Chemical Ind | Ensuinodenkaihoho |
-
1978
- 1978-06-02 JP JP53065732A patent/JPS5830954B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54157793A (en) | 1979-12-12 |
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