JPS6067685A - 塩化アルカリ水溶液用電解槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塩化アルカリ水溶液の’ｉｆｆ解槽に関し、詳
しくは複数個の電気的直列に接続した電解槽において各
単位Ｋ　Ｗｌｌ槽で生ずる腐食を完全に防止した電解槽
を提供するものである。

塩化アルカリ水溶液を′電解して苛性アルカリと塩素を
製造する方法として例えばイオン交換膜をはさんで陰、
陽極を設け、陰、陽極室を形成し、塩化アルカリを１は
解して苛性アルカリ液を得る、いわゆるイオン交換脱法
塩化アルカリ電解方法がある。かかる方法を用いる電解
槽プラントはイオン交換膜をはさんで単極型陰、陽極を
設けた単一の単極槽を複数個電気的に接続して構成され
る単極式電解槽を電気的に直列に接続して形成されたシ
、或いはイオン交換膜をはさんで複極Ｊ！１１ｊ陰、陽
極を設けた単一の複極槽を単位ｒｌｉ解槽とし２てこれ
を電気的に直列に接続して構成きれる複極式電解槽を電
気的に複数個並列および／または１α列に接続して形成
される。

この様な電解槽プラントを用いて塩化アルカリ水溶液を
電解する際、単位電解槽陽彬室への液供給については、
複数個の単位＋ｔｌ、１１″Ｎｉ’！［亘って設けられ
た１つの共通の通路を辿して（Ｊｌ、艙される。また該
＋１ｔｉｌｉｉ室からの液払出も同様、一つの共通の通
路を通じてタンク等に集められる。しかしながら、単位
゛電解槽は電気的に直列接続されているため夫々の単位
電解槽に於ける電位は角なっており、電解時に単位電解
槽ｌＩＩ！極室への液供給および該Ｃに解槽内極室から
の液を共通の通路に抜出す際にはかかる液を通じて電解
電流の一部が漏洩するＱかかる電流の漏洩のため′電解
槽本体、特に該本体の液供給ノズルおよび液抜用ノズル
付近はいわゆる電極の作用をし、この部分で電解反応が
起る。′電解槽本体に付設する塩素ガス抜出ノズルも用
様でちるＱ 一般に塩化アルカＩＪ　［解槽陽極材質としては’ｌ’
　１％　ＮｂＸＴａ　等の高級な金属が用いられている
が、この種の材質はかかる電流が漏洩流出するような箇
所においては陽極として作用し、極度の電流値の下で陽
極酸化現象によシ著しく激しい腐食溶解を伴なう０また
、この種の材質は水素を吸収し易い金属であり、かかる
′電流が漏洩流入する箇所においては陰極として作用し
、激しい水素脆化を起すことになる。−１ 従来、このような電解槽本体の腐食を防止するために１
、給排液管の内径、長さ等を変化させ、配管抵抗を増大
させようとする方法（特開昭５３−１２７４２号、特開
昭５３−１４６９６号）、また該給排液管内に多孔板、
弁等を配して液の流通を局部的に遮断することによυ配
管抵抗を増大させ、漏洩電流を最小限に抑えようとする
試みが数多く提案されている（％開昭５２−３０２７９
号、特開昭５３−４５６９８号）。さらに、配置抵抗イ
ウ試ミモ提案すレテイル（ｌｒ！Ｊ、開Ｂ（３５７１７
４４７９号）０ しかしながら、この様な方法を採用しても、依然として
陽極室液供給ノズル、液抜用ノズル、および塩素ガス抜
出ノズルならびに１１４ｉｋ室本体の一部においては腐
食損傷のため一定時間の′ｆ（１、輩♀（（転後には、
これを取り換え操作成いはｌ＋接内盛ｎｌｉ　ｉ’ｓ等
が必要となり、完全に）１５食を防止することはできな
い。

また、陽極液中に塩酸等を添加しｐｌ＋を「げ、生成塩
素ガス中の酸素の混入を極力抑えようという試みがなさ
れているが、このように陽極液の、Ｈを下げ′ると、液
の電導度が上昇ずろ／こめかかる電流は増加する０また
、陽極室材質の腐食ならび水素吸収もｐＨが低下すると
、その損傷の度合も増加する傾向にあり、両者が重なっ
て著しく激しい腐食損傷を受ける結果となシ、長期間安
定な電解運転を維持することができない０ 特に、イオン交換脱法電解に使用されるイオン交換膜は
金属イオンの吸着性が強＜、゛ｒｔ１解液中に金属イオ
ンが存在すると該イオン交換膜表面に吸着析出し、脱退
電圧を低下させることになる。また、一端性能が劣化し
た膜は嘔解液中の金稙イオンが低ドシでもほとんど性能
復帰しない。従って、このことからも陽極室本体の腐食
は完全に防止する必要性を生じる。

以上の点から本発明者は研死全重ねた結果本発明に到達
しン′（。

すなわち、本発明は゛電解槽陽極室に設置される液供給
ノズルおよび／または生成液抜出ノズル内に絶縁性の挿
入管を設け、さらに陽極室内における該挿入管開孔部付
近および／または該挿入管内に４ｉｔｉ　１ＪＪＪ電極
を設置作することを特徴とする塩化アルカリ水溶液用電
解槽を提供するものである。

本発明は電解槽内に絶縁性の」（（１人管を設けること
により、漏洩抵抗の一部をｉｊ（解槽内で形成させ、リ
ーク電流を最小限に抑え、さらに、その（ｊ；！小す−
ク電流によって発生する該挿入管開孔部付近での陽極酸
化腐食反応ならびに水素発生反応を補助電極を設置する
ことによって、４　’ｒ’＋”ｉ槽でのＭ％食損傷を完
全に抑える手段を有する電力了槽を４ｊＡ供するもので
ある。

この場合の補助電極は内接溶解反応としては全く作用せ
ず、ガス発生反応又は溶液の酸化反応、又は溶液の遺児
反応として作用する電極である。

本発明における電解槽本体とは伯を＋１η成する部材で
あシ、例えば極室ブール型亀Ｍ槽であれば箱体；フィル
タープレス型電解槽であれば♀枠がこれに相当する。槽
を構成する部材である陽極室および陽極室に付属するノ
ズル材質としてシコ：一般にチタン、チタン合金、タン
タル、ジルコニウム、ニオブ等が用いられ、また陰４ゲ
室ならびに陰杉室に付属するノズル材質としては、鉄、
軟カ・１、鋳鉄、ステンレス鋼、Ｎｉ基合金、旧等が用
いられる。

陽陰極室に付椙するノズルは溶接等により接続されてい
る態様が一般的である。液供給および液払出ノズルとし
てはパイプ状のものが多く用いられるが、その他種々の
形状のものが用いられる。

本発明において液給排ノズル内に設置Ｗされる挿入管は
電気絶縁性であることが望ましい。電気伝導性であれば
挿入管を通って腐食電流が流れる恐れがあるからである
。挿入管材料は、塩化アルカリ水溶液、塩素ガス等に対
して電Ｍ温度下で耐えて電気絶縁性であればよい。

例えば、テフロン、アスベスト、塩化ビニール。

アクリル樹脂、ＥＰＤＭゴムやその他のゴム等が挙げら
れる。

挿入管の形状としてはパイプ状のものが多く用いられ、
少なくとも１箇所の開孔部を有するものである。

本発明の補助電極は陽極としても、陰極としても作動す
る。すなわち、電解電流の一部が漏洩流出する゛電解槽
における補助電極は陽極として、漏洩流入する電解槽に
おける補助ＩＥ杼は陰極として作用する。

陽極として作動する補助−′１１Ｌ極としては、例えば
白金族の金属をチタン又はタンタル上に被覆させた、い
わゆる被覆金属電極、黒鉛ブロック、また純Ｚｒ）Ａｇ
などが使用される。

陰極として作動する補助電極としては例えば白金族金属
、または白金族被覆全域ｆｉＬ林、黒鉛ブロック、純Ｎ
＋　−、Ｚｒ　％　Ａｇなどが使用されるが、陰極とし
て作用する場合はｍ解反応ン一はとんど伴なわないので
、Ｔｉ、Ｔａ等のものを犠牲的に取り付く１水素脆化し
ても定期的に取り換えてやれば、補助電極として十分使
用可能である。

本発明の補助′電極設置箇所としては、特に限定されな
いが、操作上の観１点から、寸；Ａ：ｌ鴻食を防止する
効率の点から、陽極液供給ノズルおよび７寸たけ生成液
抜出ノズル内に設置された絶縁性の挿入管の開孔部付近
および／まだはＪｒ１１人・群内に設けることが好まし
い。

本発明用補助電極の形状としては線、棒、金網、板等、
各積用いられ、電極として作用するものであれば、すべ
ての態様のものが採用される。特に板材を用いる場ば、
陽極室本体に直接張り付けるか、または本体の一部を補
助電極として作用する材質で製作するととも本発明を実
施するに当やでは有効、な手段である。

本発明によれば電解槽陽極室に股部される液供給ノズル
および／′または生成液抜出ノズル内に絶縁性の挿入管
を設け、さらに該挿入管開孔部付近および／または挿入
管内に補助電極を設置することによシミ解槽本体および
ａｔ解解重本体伺属する金ｋＡ製ノズルの腐食を完全に
防止することができる。このだめ電解槽の寿命は著しく
長くなり、特に陽極液中に雇酸等を添加し、低ｐＨ運転
する場合は極めて有効であり、従来の方法に比べ１、メ
ンテナンスが軽減できる点において４ｄｌＬめて経済的
に優れた電解槽で；らる。

本発明の電解槽は陽極室供給液および該陽極室抜出液中
に溶出金属イオンの量が皆無に等しいから、イオン交換
膜に対する悪影響、すなわちイオン交換膜の性能低下を
起すことなく漁具的な寿命を維持することができる。

次に本発明の実施例について説明する。

（実施例１） 陽極はルテニウムオキサイドとチタニウムオキサイドを
コーティングしたチタニウムのエキスバンドメタル、陰
極はＮ１のエキスバンドメタルからなる複極式電極を有
し、本体は陽極室がチタニウム、陰極室がＳＵ８３０４
ステンレン鋼よりなる通電面積２００　ａｍ”　（幅２
　ｍ　Ｘ高さ１ｎ７）の士ルユニットを用いた。

単位電解槽陽極室の概ｍ３図をオ１図に示す。′電解槽
陽極室本体１のノズルにはフッ諧樹脂製の液供給管２お
よび生成液抜出管３を設置ｉ′″ｌ°シ、生成液抜出管
３は滴下器４に連結した。′＋だ液供給管２および滴下
器４にはセルユニット共通の通路５．６を接続し、液供
給ノズル、生成液抜出ノズル内にはフッ素樹脂製の挿入
管７を設けた。さらに、挿入管開孔部付近または挿入管
内には補助’＋１３’、極を設置した。

補助電極として、高電位側に位１消する、すなわち電解
電流の一部が漏洩流出するセルユニットにはルテニウム
オキザイドとチタニウムオキザイドをコーティングした
チタニウム製補助’ｉｒ＆極を、また、低電位側に位置
する、すなわち、−かかる電流が漏洩流入するセルユニ
ットにはＴＩ製の補助′電極を設置した。

上記のセルユニット２５対に陽イオン交換膜Ｎａ日ｏｎ
　９０１　（商品名デュポン社製）を隔）換としてはさ
み込み、復極式電解槽を作った。

次に食塩の電解を電流密度３０Ａ／ａｍ″、電解温度９
０℃で行なった。電解供給塩水濃度は２００　ｔ／、ｌ
、、またｐ）ｌは４に設定１−た。

その時の塩水中のＴｉ７ｉ度を１ケ月毎に測定したが、
２年間運転してもその濃度はすべて検出限界０．０１ｐ
ｐｍ以下の値を示し、電解槽を解体し、腐食状況を調食
してみたが、電解槽内部での腐食は全く認められなかっ
た。

（実施例２） 実施例１において補助電極設甜方法を第２図〜４図に示
すように付は変えた以外は実施例１と同一条件で食塩の
電解を行っだ。

第２図は生成液抜出ノズル内に設Ｇイｊ７た挿入管７開
孔部付近にメツシュ補助’）Ｗ４舅８を取り付けだ場合
、第３図は液供給ノズル内に設置した挿入管７に横穴を
数個開け、その回りに日前状のメッシュ補助電極８を配
置した場合、また、第４図は液供給ノズル内に挿入管７
を設け、その挿入′１を内に棒状補助電極８を配置した
場合の例である。

補助′電極材質としては実施例１と同様、高電位側に位
置するセルユニットにはルテニウム−ＡＡ−サイドとチ
タニウムオキザイドをコーディングしたチタン製であり
、低電位側に位（？゛１するセルユニットはＴｉ製であ
る。

その結果は、実施例１と同様、２年間運転しても腐食は
全く認められず、本発明の電苗槽し−目１柘食を完全に
防止する手段を有する焼異的なｒＩＬ解槽であることが
証明された。

（実施例３） 実施例１において、電解供給塩水に塩ｒりを添加し、ｐ
Ｈを４から２に下げ、それ以外は実施例１と同−条件で
食１ｊｉＫの電解を行った。

その結果、−年間電解運転後、′１「解槽を解体し７、
腐食状況を調査してみたが、電解槽内部での腐食は全く
認められず、またイオン交換膜への析出物も全く検出さ
れなかった。

（比較例１） 実施例３において補助電（ｖ８を取りはずし、それ以外
は実施例３と同一条件で食塩の電解を行ったＯ その結果、１解運転初期から電圧上昇がみられ、約１ケ
月経過後にはＴ’ｉ缶体からの洩れが検出さｉした。約
１５ケ月電解運転後、電解槽を解体してみたところ、液
供給ノズルおよび液払出ノズル内に挿入し）こ挿入管７
の開ロ部イ１近のＴ１缶休体高電位側セルユニットにお
いては激しいｒｔ＜食、低′ｔＥ位側セルユニットにお
いては水素脆化していた。

このことからも本発明の１（を解槽は完全腐食防止手段
を有するしＩ：かりでなく、省エネルギーの観点からも
すぐれブこＴｌｉｌ注解を維持できる電解槽であること
か明らかとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明における補助ｔｔｔ　４？な
らびに挿入管を付設した塩化アルカリ溶液の単位電解槽
の各態様を模式的に示した説明図である。 各図において、 １は単位電解槽、２は陽極室液供給イｆ”、’ｒｓは陽
極室生成液抜出管、４は滴下器、５　Ｊｄ　）り枠゛＄
液供給管の共通の通路、６は陽極室生成液抜１旧ｔ１の
共通の通路、７は挿入管、８は補助：（１，、析特許出
願人　東洋曹；’Ａ　Ｉ業Ｉ′ｌ：式会社第　１　図 第　２　図 第　６　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）単位電解槽の陽極室に設置される液供給ノズルおよ
   び／または生成液抜出ノズル内に絶縁性の挿入管を設け
   、さらに陽極室内における該挿入管開孔部付近および／
   または該挿入管内に補助電極を設置することを特徴とす
   る塩化アルカリ水溶液用市解槽 ２）単位電解槽がイオン交換膜を隔膜とした電解槽であ
   る特許請求の範囲坩・１項記載の電解槽