JPS6227158B2 - - Google Patents
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- JPS6227158B2 JPS6227158B2 JP54159062A JP15906279A JPS6227158B2 JP S6227158 B2 JPS6227158 B2 JP S6227158B2 JP 54159062 A JP54159062 A JP 54159062A JP 15906279 A JP15906279 A JP 15906279A JP S6227158 B2 JPS6227158 B2 JP S6227158B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/34—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
- C25B1/46—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis in diaphragm cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
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- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Description
本発明は塩素と苛性ソーダ（水酸化ナトリウ
ム）の電解製造に関する。特に本発明は電解膜槽
での塩素と苛性ソーダの製造に関するものであ
る。 米国特許第4057474号（参照文献として引用）
は、電流効率を改善した膜電解槽での食塩水の電
解方法につき記載している。同号の改善は、一列
に並んだ多数の電解槽を操作し、陰極液を最初の
電解槽の陰極室から該列の相続く１以上の電解槽
の陰極室へ流すことにより、即ち直列陰極液流で
操作することにより達成されるものである。 塩素及び苛性ソーダ製造方法での主要な経済因
子は電気エネルギーである。このエネルギー使用
効率を改善するため、種々の試みが常々行われて
いるのである。 本発明の一目的は、塩素及び苛性ソーダの電解
製造の改善方法を提供することである。更に、直
列陰極液流に適する電解膜槽を使用することによ
り、塩素と苛性ソーダの製造の改善方法を提供す
ることも本発明の目的である。 上記を含む本発明の目的は、以下の記載より明
らかとなるであろう。 本発明は、多数の電解槽列にて塩化ナトリウム
水溶液を電解することによる塩素と苛性ソーダの
製造に於ける改善方法を提供するものであり、各
電解槽は陽イオン透過膜で分離された陰極室及び
陽極室を有し、陰極液は電解槽の陰極室から該列
の相続く１以上の電解槽の陰極室へ直列に流れる
のである。改善は、列のはじめの電解槽の少くと
も２槽の陰極室に水を導入すること、前記のはじ
めの電解槽から陰極液を取出すこと、斯く取出さ
れた陰極液流を合体すること及びその合体した陰
極液流を該列の相続く１以上の電解槽の陰極室に
導入することからなる。 はじめの電解槽の少くとも２槽を並列陰極液流
にて操作すると、該列の電解槽の綜括電力効率は
改善され、エネルギー消費料は減少する。 本発明は、塩素及び苛性ソーダ（水酸化ナトリ
ウム）製造の基本方法に関し、多室、複極、選択
透過膜電解装置又は一群の単極、選択透過膜電解
槽に於て直列陰極液流を使用する改善を付与する
ものであり、装置の綜括電力効率を最大にするた
めの直列陰極流装置中の各電解槽の配列又は配置
に関するものである。 選択透過膜電解槽での食温水の電解による塩素
及び苛性ソーダ製造に於ては、電流効率は一般に
苛性ソーダ濃度の増加につれて単調に減少する。 第１図は選択透過膜電解槽の陰極液中苛性ソー
ダ濃度に対する代表的電流効率曲線を表わし、苛
性ソーダ濃度が増加するにつれ電流効率が低下す
ることを説明するものである。第２図は、苛性ソ
ーダ濃度の増加に伴い電圧効率が増加することを
表わす。電圧効率と電流効率の積が電力効率であ
り、第３図に示すように、電力効率曲線は一般に
苛性ソーダ濃度の増加時最大値を経る。 電流効率の低下は、水酸イオンが膜を通して行
う逆移動が増加するためであり、電圧効率増大効
果は、陰極液の電気伝導性の増加に基くものであ
る。 米国特許第4057474号に、電解による塩素／苛
性ソーダ製造に於ける電流効率及び電圧効率の定
義及びそれらに影響する諸因子が記載されてい
る。 苛性ソーダ濃度の増大につれ電流効率は単調に
低下するが、陰極液中苛性ソーダの同一最終濃度
に関しては、単純直列陰極液流配列の方が常に、
並列陰極液流配列よりも電流効率が高くなること
が理解されるであろう。“単純”直列陰極液流配
列とは、各々同一電流負荷で操作する単一電解槽
を、各単一電解槽の陰極液が相続く電解槽の陰極
室に流れるよう接続したものと定義する。 修正直列陰極液流配列、例えば、装置中の最初
の２槽を並列陰極液流にし、陰極液出口流を合体
して第３槽に供給し、それが第４、第５槽等と直
列陰極液流になつているものは、単純直列陰極液
流と比べて電流効率の点からは不利であるにもか
かわらず、電力効率は改善されることが知見され
た。 第１図に示すように、各電解槽個々の電流効率
は電解槽中の苛性ソーダ濃度に関係するが、装置
の綜括電流効率は、各々通過する電流を等しいと
すると、各電解槽電流効率の平均である。従つ
て、単純直列陰極液流装置の電解槽数を多くする
と、綜括電流効率は最大達成可能値即ち第１図の
曲線を零から陰極液の最終苛性ソーダ濃度まで積
分して得られる平均値により近ずくのである。こ
の値は単純直列陽極流で槽数を無限にしたとき正
確に達成される。 槽数が有限だと、電解槽の数を定め陰極液の最
終苛性ソーダ濃度を一定に定めたときの最大綜括
電流効率は単純直列陰極液流のとき達成される。
何故ならこのとき電流効率曲線下での有限濃度変
化ステツプ数が最大になるからである。 しかし、電力効率を最大にしようと望むときは
事情が全く異なり、第３図に示すように、電力効
率は陰極液中苛性ソーダ濃度の関数として最大値
をとるのである。今や、電力効率対苛性ソーダ濃
度曲線で苛性ソーダ濃度が実質的に最大値の左側
にある間は操作しないよう、各電解槽を配列する
のが有利なことが知見された。 これは、本発明により、修正直列陰極液流配列
即ち装置中の最初の２以上の電解槽を並列陰極液
流にて操作し、前記のごとく、以下の電解槽を直
列陰極液流にて操作する配列により達成されるの
である。最初の２以上の電解槽を並列陰極液流に
て操作すると、直列陰極液流にて操作する場合よ
りも、各電解槽の苛性ソーダ濃度を高めることが
できる。電力効率を最大化する正確な配列は明ら
かに電力効率曲線の形状に依存して変化する。し
かし、電力効率曲線の形状がどの様な場合も、合
体陰極液流中の苛性ソーダ濃度が斯る曲線の最大
値の左側に実質的にならぬよう、はじめの電解槽
の数を十分にして並列陰極液流による操作を行う
のである。 最大電力効率を得るには、列中の各電解槽個々
の特性を精密に計算しておくことが望ましい。こ
れには入口及び出口の陰極液流組成、膜を通過す
る物質の移動及び発生水素に付随して蒸気として
失なわれる水を考慮する必要がある。 個々の電解槽の特性を計算する際、 ｘ＝水の電解により陰極室で生成するOH-のモ
ル数。 x′＝膜を逆移動して陰極室から失なわれるOH-の
モル数。 x″＝先行電解槽から陰極室に供給されるNaOHの
モル数。 ｙ＝内浸透（lndosmotic）流により膜を通して陰
極室に入るH2Oのモル数。 y′＝発生水素と共に蒸気として陰極室から失なわ
れるH2Oのモル数。 y″＝先行電解槽から、或いは、最初の電解槽に
関しては外部源から、陰極室に供給される
H2Oのモル数。 とすると、 ｙ＝ｋ（ｘ−x′） y′＝k′x 但しｋは膜を通過移動したNa+モル当りの内浸
透H2Oモル数を表わす定数であり、k′は生成H21/
２モル当りのH2Oのモル数を表わす定数である。
k′はH2O蒸気圧の関数であり、従つて陰極液温度
及びNaOH濃度に開係する。 直列陰極液流配列に関し、特定の電解槽を添字
ｎで表わし、その直前の電解槽をｎ−１で表わ
す。斯くして任意の１電解槽に関し、 x″n＝x″n−１＋xn−１−x′n−１ y″n＝y″n-1＋yn-1−y′n-1 前記定義により、任意の電解槽の陰極液出口の
NaOH濃度（重量％）は以下のごとく表現され
る。 Cn＝（ｘ″ｎ＋ｘｎ−ｘ′ｎ）（４０）（１００）／（ｘ″ｎ＋ｘｎ−ｘ′）４０＋（ｙ″＋ｙｎ−ｙ′ｎ）（１
８）(1) yn＝kn（xn−x′n） (2) 及び y′n＝k′nxn (3) を代入して Cn＝（ｘ″ｎ＋ｘｎ−ｘ′ｎ）（４０）（１００）／（ｘ″ｎ＋ｘｎ−ｘ′ｎ）４０＋（ｙ″ｎ＋ｋｎ〔ｘｎ−ｘ
′ｎ〕−ｋ′ｎｘｎ）（１８）(4) NaOH電流効率は以下のごとく定義される。 En＝ｘｎ−ｘ′ｎ／ｘｎ（100） (5) 或いは （xn−x′n）＝Ｅｎｘｎ／１００ (6) 方程式６を方程式４に代入すると Cn＝４０００ｘ″ｎ＋４０Ｅｎｘｎ／４０ｘ″ｎ＋１８ｙ″ｎ＋ｘｎ（０．４Ｅｎ＋０．１８ｋｎＥｎ−１８ｋ′
ｎ）(7) 方程式７は陰極室のNaOH濃度とNaOH電流効
率（En）、電解H2O（xn）、陰極室に供給される
NaOHと水（x″とy″）及び内浸透水及び水素と共
に失なわれる水に関する２個の定数（knとk′n）
の関係を示すものである。本方程式は、任意の特
定配列の直列陰極液流―装置の特性を計算するの
に使用でき、これを用いて最大電力効率を与える
配列を見出すことができる。 好適実施態様の説明 特定陰極液流配列と最終電解槽中の苛性ソーダ
濃度（製品濃度）与えたときの方程式７の解を得
るため電算機プログラムを開発した。本プログラ
ムは下記実施列を開発するため使用された。 実施列では内浸透水を表わす定数ｋを3.5モル
H2O／膜を通過したNa+モル数と仮定した。これ
は一般に第１図―第３図の特性曲線を示す膜につ
いては経験と一致している。 水素に付随し蒸気として失なわれる水を表わす
定数k′nは、80℃での各種濃度NaOH溶液のH2O
蒸気圧（ペリー（Perry）氏著の“Chemical
Engineeris Handbook”第４版第３―67節のデー
タを使用）から計算した。このデータをCnの関
数として水素流中H2Oモル分率（Un）に変換
し、 k′n＝１／２ Ｕｎ／１−Ｕｎ (8) の関係からk′n値の下表を得た。Ｃo Ｕo k′o ０ 0.460 0.426 ５ 0.448 0.406 10 0.422 0.365 15 0.388 0.317 20 0.346 0.264 k′nとCnに関する方程式は電算機プログラム中に
含めた。 電流効率及電力効率対Cnの曲線（第１図及び
第３図）も電算機プログラムに含めた。 電算機処理は、最初の電解槽のCnを初期仮定
し、内蔵方程式からEn，kn及びk′nを決定して
Cn値を計算し、この手順を仮定値と計算値が満
足すべき程度一致するまで繰返した。最初の電解
槽のCn値が第２の電解槽への供給物のCn-1にな
り、以下装置の最終電解槽に至るまでこの手順を
反復したのである。Cnの最終値が所望の値と十
分一致しなかつたときは、新たに最初の電解槽の
値を仮定し直し、全手順を繰返した。 本プログラムで種々の直列陰極液流流配列を評
価した。 並列陰極液流中の電解槽には、同一整数の配置
番号を付し、直列流中の電解槽には順々に電解槽
配置番号を付した。最初の二槽が並列で以降の槽
が直列である５―電解槽装置の付番は以下のごと
くである。 電解槽＃ 電解槽配置番号 １ １ ２ １ ３ ２ ４ ３ ５ ４ すべての場合、各電解槽を通過する電流及び電
解生成OH-量は同一である。 下表は、陰極液最終NaOH濃度がすべて20重量
％での、種々の直列陰極液流配列に於ける結果
を、綜括電力効率到達値の順に並べたものであ
る。 配 置 綜括電力効率 11111 52.7％ 12345 55.3 11223 55.8 11123 55.9 11112222334 56.0 111222334 56.0 11234 56.2 単純直列陰極液流（12345）は並列陰極液流
（11111）より秀れているが、装置の供給端側の電
解槽が並列流配置で製品端に近い電解槽が直列流
配置の修正直列陰極液流の方が更に良好なことが
結果から明らかである。種々の５―電解槽配置の
中で11234が最良であり、これは最初の２槽が並
列流、次の３槽が直列流のものである。 所与の電解槽系での最適配置は、並列流群のは
じめの電解槽を多数にして、最大電力効率を与え
るNaOH濃度の近い値となるようにしたものであ
り、以降の電解槽は直列流にする。 下記表にて以上のことを説明する。
ム）の電解製造に関する。特に本発明は電解膜槽
での塩素と苛性ソーダの製造に関するものであ
る。 米国特許第4057474号（参照文献として引用）
は、電流効率を改善した膜電解槽での食塩水の電
解方法につき記載している。同号の改善は、一列
に並んだ多数の電解槽を操作し、陰極液を最初の
電解槽の陰極室から該列の相続く１以上の電解槽
の陰極室へ流すことにより、即ち直列陰極液流で
操作することにより達成されるものである。 塩素及び苛性ソーダ製造方法での主要な経済因
子は電気エネルギーである。このエネルギー使用
効率を改善するため、種々の試みが常々行われて
いるのである。 本発明の一目的は、塩素及び苛性ソーダの電解
製造の改善方法を提供することである。更に、直
列陰極液流に適する電解膜槽を使用することによ
り、塩素と苛性ソーダの製造の改善方法を提供す
ることも本発明の目的である。 上記を含む本発明の目的は、以下の記載より明
らかとなるであろう。 本発明は、多数の電解槽列にて塩化ナトリウム
水溶液を電解することによる塩素と苛性ソーダの
製造に於ける改善方法を提供するものであり、各
電解槽は陽イオン透過膜で分離された陰極室及び
陽極室を有し、陰極液は電解槽の陰極室から該列
の相続く１以上の電解槽の陰極室へ直列に流れる
のである。改善は、列のはじめの電解槽の少くと
も２槽の陰極室に水を導入すること、前記のはじ
めの電解槽から陰極液を取出すこと、斯く取出さ
れた陰極液流を合体すること及びその合体した陰
極液流を該列の相続く１以上の電解槽の陰極室に
導入することからなる。 はじめの電解槽の少くとも２槽を並列陰極液流
にて操作すると、該列の電解槽の綜括電力効率は
改善され、エネルギー消費料は減少する。 本発明は、塩素及び苛性ソーダ（水酸化ナトリ
ウム）製造の基本方法に関し、多室、複極、選択
透過膜電解装置又は一群の単極、選択透過膜電解
槽に於て直列陰極液流を使用する改善を付与する
ものであり、装置の綜括電力効率を最大にするた
めの直列陰極流装置中の各電解槽の配列又は配置
に関するものである。 選択透過膜電解槽での食温水の電解による塩素
及び苛性ソーダ製造に於ては、電流効率は一般に
苛性ソーダ濃度の増加につれて単調に減少する。 第１図は選択透過膜電解槽の陰極液中苛性ソー
ダ濃度に対する代表的電流効率曲線を表わし、苛
性ソーダ濃度が増加するにつれ電流効率が低下す
ることを説明するものである。第２図は、苛性ソ
ーダ濃度の増加に伴い電圧効率が増加することを
表わす。電圧効率と電流効率の積が電力効率であ
り、第３図に示すように、電力効率曲線は一般に
苛性ソーダ濃度の増加時最大値を経る。 電流効率の低下は、水酸イオンが膜を通して行
う逆移動が増加するためであり、電圧効率増大効
果は、陰極液の電気伝導性の増加に基くものであ
る。 米国特許第4057474号に、電解による塩素／苛
性ソーダ製造に於ける電流効率及び電圧効率の定
義及びそれらに影響する諸因子が記載されてい
る。 苛性ソーダ濃度の増大につれ電流効率は単調に
低下するが、陰極液中苛性ソーダの同一最終濃度
に関しては、単純直列陰極液流配列の方が常に、
並列陰極液流配列よりも電流効率が高くなること
が理解されるであろう。“単純”直列陰極液流配
列とは、各々同一電流負荷で操作する単一電解槽
を、各単一電解槽の陰極液が相続く電解槽の陰極
室に流れるよう接続したものと定義する。 修正直列陰極液流配列、例えば、装置中の最初
の２槽を並列陰極液流にし、陰極液出口流を合体
して第３槽に供給し、それが第４、第５槽等と直
列陰極液流になつているものは、単純直列陰極液
流と比べて電流効率の点からは不利であるにもか
かわらず、電力効率は改善されることが知見され
た。 第１図に示すように、各電解槽個々の電流効率
は電解槽中の苛性ソーダ濃度に関係するが、装置
の綜括電流効率は、各々通過する電流を等しいと
すると、各電解槽電流効率の平均である。従つ
て、単純直列陰極液流装置の電解槽数を多くする
と、綜括電流効率は最大達成可能値即ち第１図の
曲線を零から陰極液の最終苛性ソーダ濃度まで積
分して得られる平均値により近ずくのである。こ
の値は単純直列陽極流で槽数を無限にしたとき正
確に達成される。 槽数が有限だと、電解槽の数を定め陰極液の最
終苛性ソーダ濃度を一定に定めたときの最大綜括
電流効率は単純直列陰極液流のとき達成される。
何故ならこのとき電流効率曲線下での有限濃度変
化ステツプ数が最大になるからである。 しかし、電力効率を最大にしようと望むときは
事情が全く異なり、第３図に示すように、電力効
率は陰極液中苛性ソーダ濃度の関数として最大値
をとるのである。今や、電力効率対苛性ソーダ濃
度曲線で苛性ソーダ濃度が実質的に最大値の左側
にある間は操作しないよう、各電解槽を配列する
のが有利なことが知見された。 これは、本発明により、修正直列陰極液流配列
即ち装置中の最初の２以上の電解槽を並列陰極液
流にて操作し、前記のごとく、以下の電解槽を直
列陰極液流にて操作する配列により達成されるの
である。最初の２以上の電解槽を並列陰極液流に
て操作すると、直列陰極液流にて操作する場合よ
りも、各電解槽の苛性ソーダ濃度を高めることが
できる。電力効率を最大化する正確な配列は明ら
かに電力効率曲線の形状に依存して変化する。し
かし、電力効率曲線の形状がどの様な場合も、合
体陰極液流中の苛性ソーダ濃度が斯る曲線の最大
値の左側に実質的にならぬよう、はじめの電解槽
の数を十分にして並列陰極液流による操作を行う
のである。 最大電力効率を得るには、列中の各電解槽個々
の特性を精密に計算しておくことが望ましい。こ
れには入口及び出口の陰極液流組成、膜を通過す
る物質の移動及び発生水素に付随して蒸気として
失なわれる水を考慮する必要がある。 個々の電解槽の特性を計算する際、 ｘ＝水の電解により陰極室で生成するOH-のモ
ル数。 x′＝膜を逆移動して陰極室から失なわれるOH-の
モル数。 x″＝先行電解槽から陰極室に供給されるNaOHの
モル数。 ｙ＝内浸透（lndosmotic）流により膜を通して陰
極室に入るH2Oのモル数。 y′＝発生水素と共に蒸気として陰極室から失なわ
れるH2Oのモル数。 y″＝先行電解槽から、或いは、最初の電解槽に
関しては外部源から、陰極室に供給される
H2Oのモル数。 とすると、 ｙ＝ｋ（ｘ−x′） y′＝k′x 但しｋは膜を通過移動したNa+モル当りの内浸
透H2Oモル数を表わす定数であり、k′は生成H21/
２モル当りのH2Oのモル数を表わす定数である。
k′はH2O蒸気圧の関数であり、従つて陰極液温度
及びNaOH濃度に開係する。 直列陰極液流配列に関し、特定の電解槽を添字
ｎで表わし、その直前の電解槽をｎ−１で表わ
す。斯くして任意の１電解槽に関し、 x″n＝x″n−１＋xn−１−x′n−１ y″n＝y″n-1＋yn-1−y′n-1 前記定義により、任意の電解槽の陰極液出口の
NaOH濃度（重量％）は以下のごとく表現され
る。 Cn＝（ｘ″ｎ＋ｘｎ−ｘ′ｎ）（４０）（１００）／（ｘ″ｎ＋ｘｎ−ｘ′）４０＋（ｙ″＋ｙｎ−ｙ′ｎ）（１
８）(1) yn＝kn（xn−x′n） (2) 及び y′n＝k′nxn (3) を代入して Cn＝（ｘ″ｎ＋ｘｎ−ｘ′ｎ）（４０）（１００）／（ｘ″ｎ＋ｘｎ−ｘ′ｎ）４０＋（ｙ″ｎ＋ｋｎ〔ｘｎ−ｘ
′ｎ〕−ｋ′ｎｘｎ）（１８）(4) NaOH電流効率は以下のごとく定義される。 En＝ｘｎ−ｘ′ｎ／ｘｎ（100） (5) 或いは （xn−x′n）＝Ｅｎｘｎ／１００ (6) 方程式６を方程式４に代入すると Cn＝４０００ｘ″ｎ＋４０Ｅｎｘｎ／４０ｘ″ｎ＋１８ｙ″ｎ＋ｘｎ（０．４Ｅｎ＋０．１８ｋｎＥｎ−１８ｋ′
ｎ）(7) 方程式７は陰極室のNaOH濃度とNaOH電流効
率（En）、電解H2O（xn）、陰極室に供給される
NaOHと水（x″とy″）及び内浸透水及び水素と共
に失なわれる水に関する２個の定数（knとk′n）
の関係を示すものである。本方程式は、任意の特
定配列の直列陰極液流―装置の特性を計算するの
に使用でき、これを用いて最大電力効率を与える
配列を見出すことができる。 好適実施態様の説明 特定陰極液流配列と最終電解槽中の苛性ソーダ
濃度（製品濃度）与えたときの方程式７の解を得
るため電算機プログラムを開発した。本プログラ
ムは下記実施列を開発するため使用された。 実施列では内浸透水を表わす定数ｋを3.5モル
H2O／膜を通過したNa+モル数と仮定した。これ
は一般に第１図―第３図の特性曲線を示す膜につ
いては経験と一致している。 水素に付随し蒸気として失なわれる水を表わす
定数k′nは、80℃での各種濃度NaOH溶液のH2O
蒸気圧（ペリー（Perry）氏著の“Chemical
Engineeris Handbook”第４版第３―67節のデー
タを使用）から計算した。このデータをCnの関
数として水素流中H2Oモル分率（Un）に変換
し、 k′n＝１／２ Ｕｎ／１−Ｕｎ (8) の関係からk′n値の下表を得た。Ｃo Ｕo k′o ０ 0.460 0.426 ５ 0.448 0.406 10 0.422 0.365 15 0.388 0.317 20 0.346 0.264 k′nとCnに関する方程式は電算機プログラム中に
含めた。 電流効率及電力効率対Cnの曲線（第１図及び
第３図）も電算機プログラムに含めた。 電算機処理は、最初の電解槽のCnを初期仮定
し、内蔵方程式からEn，kn及びk′nを決定して
Cn値を計算し、この手順を仮定値と計算値が満
足すべき程度一致するまで繰返した。最初の電解
槽のCn値が第２の電解槽への供給物のCn-1にな
り、以下装置の最終電解槽に至るまでこの手順を
反復したのである。Cnの最終値が所望の値と十
分一致しなかつたときは、新たに最初の電解槽の
値を仮定し直し、全手順を繰返した。 本プログラムで種々の直列陰極液流流配列を評
価した。 並列陰極液流中の電解槽には、同一整数の配置
番号を付し、直列流中の電解槽には順々に電解槽
配置番号を付した。最初の二槽が並列で以降の槽
が直列である５―電解槽装置の付番は以下のごと
くである。 電解槽＃ 電解槽配置番号 １ １ ２ １ ３ ２ ４ ３ ５ ４ すべての場合、各電解槽を通過する電流及び電
解生成OH-量は同一である。 下表は、陰極液最終NaOH濃度がすべて20重量
％での、種々の直列陰極液流配列に於ける結果
を、綜括電力効率到達値の順に並べたものであ
る。 配 置 綜括電力効率 11111 52.7％ 12345 55.3 11223 55.8 11123 55.9 11112222334 56.0 111222334 56.0 11234 56.2 単純直列陰極液流（12345）は並列陰極液流
（11111）より秀れているが、装置の供給端側の電
解槽が並列流配置で製品端に近い電解槽が直列流
配置の修正直列陰極液流の方が更に良好なことが
結果から明らかである。種々の５―電解槽配置の
中で11234が最良であり、これは最初の２槽が並
列流、次の３槽が直列流のものである。 所与の電解槽系での最適配置は、並列流群のは
じめの電解槽を多数にして、最大電力効率を与え
るNaOH濃度の近い値となるようにしたものであ
り、以降の電解槽は直列流にする。 下記表にて以上のことを説明する。
【表】
【表】
本表と第３図から、単純直列陰極液流配列は、
最大電力効率よりはるか下のNaOH濃度で最初の
電解槽を操作した結果となつていることが明らか
である。他方、11234配置の複合直列陰極液流配
列では、最初の２槽は適正NaOH濃度に極く近い
ところで行なわれている。 電力効率曲線が異ると最適配置が若干異ること
は明らかであるが、陰極液苛性ソーダ濃度の関心
範囲で電力効率最大を示す限り、この原理は不変
である。
最大電力効率よりはるか下のNaOH濃度で最初の
電解槽を操作した結果となつていることが明らか
である。他方、11234配置の複合直列陰極液流配
列では、最初の２槽は適正NaOH濃度に極く近い
ところで行なわれている。 電力効率曲線が異ると最適配置が若干異ること
は明らかであるが、陰極液苛性ソーダ濃度の関心
範囲で電力効率最大を示す限り、この原理は不変
である。
第１図乃至第３図は、一電解膜槽の陰極液中の
苛性ソーダ濃度と電流効率（第１図）、電圧効率
（第２図）及び電力効率（第３図）の関係を図示
したグラフである。これら全グラフは、商品名ナ
フイオン（NAFION）にて販売されているパー
フルオル―スルホン酸膜使用電解槽のデータに基
くものである。
苛性ソーダ濃度と電流効率（第１図）、電圧効率
（第２図）及び電力効率（第３図）の関係を図示
したグラフである。これら全グラフは、商品名ナ
フイオン（NAFION）にて販売されているパー
フルオル―スルホン酸膜使用電解槽のデータに基
くものである。
Claims (1)
- １ 各々陽イオン透過膜で分離された陽極室と陰
極室を有する多数の電解槽列により塩素と苛性ソ
ーダを製造する方法に於て、最初の陰極室で製造
した苛性ソーダ陰極液を１以上の相続く電解槽の
陰極室に直列に通し、該列中のはじめの電解槽の
少くとも２槽を、該槽の各々の陰極室に水を導入
し、該槽の各々から苛性ソーダ陰極液を取出し、
斯く取出された陰極液流を合体し、且つ、該合体
陰極液流を該列中の１以上の相続く電解槽の陰極
室に導入することにより、並列陰極液流に維持す
ることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US05/967,190 US4181587A (en) | 1978-12-07 | 1978-12-07 | Process for producing chlorine and caustic soda |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5581251A JPS5581251A (en) | 1980-06-19 |
| JPS6227158B2 true JPS6227158B2 (ja) | 1987-06-12 |
Family
ID=25512434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15906279A Granted JPS5581251A (en) | 1978-12-07 | 1979-12-07 | Chlorine and caustic soda production method |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4181587A (ja) |
| EP (1) | EP0012245B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5581251A (ja) |
| AU (1) | AU537182B2 (ja) |
| CA (1) | CA1143696A (ja) |
| DE (1) | DE2966490D1 (ja) |
| ES (1) | ES486337A1 (ja) |
| NO (1) | NO793979L (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4285786A (en) * | 1980-05-09 | 1981-08-25 | Allied Chemical Corporation | Apparatus and method of monitoring temperature in a multi-cell electrolyzer |
| US4302610A (en) * | 1980-05-27 | 1981-11-24 | Allied Corporation | Vanadium containing niobates and tantalates |
| DE102011110507B4 (de) * | 2011-08-17 | 2022-09-08 | thyssenkrupp nucera AG & Co. KGaA | Methode und System zur Bestimmung der Einzelelement -Stromausbeute im Elektrolyseur |
| CN117051433B (zh) * | 2023-09-11 | 2024-12-17 | 上海磐动电气科技有限公司 | 一种多堆pem电解水制氢系统及控制方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ZA754732B (en) * | 1974-08-06 | 1976-08-25 | Hoechst Ag | Process and cell arrangement for the manufacture of chlorine and alkali metal hydroxide |
| US4057474A (en) * | 1976-06-25 | 1977-11-08 | Allied Chemical Corporation | Electrolytic production of alkali metal hydroxide |
| US4076603A (en) * | 1977-04-07 | 1978-02-28 | Kaiser Aluminum & Chemical Corporation | Caustic and chlorine production process |
-
1978
- 1978-12-07 US US05/967,190 patent/US4181587A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-11-20 EP EP79104604A patent/EP0012245B1/en not_active Expired
- 1979-11-20 DE DE7979104604T patent/DE2966490D1/de not_active Expired
- 1979-11-26 ES ES486337A patent/ES486337A1/es not_active Expired
- 1979-12-04 CA CA000341126A patent/CA1143696A/en not_active Expired
- 1979-12-04 AU AU53434/79A patent/AU537182B2/en not_active Ceased
- 1979-12-06 NO NO793979A patent/NO793979L/no unknown
- 1979-12-07 JP JP15906279A patent/JPS5581251A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0012245B1 (en) | 1983-12-14 |
| CA1143696A (en) | 1983-03-29 |
| ES486337A1 (es) | 1980-06-16 |
| NO793979L (no) | 1980-06-10 |
| AU537182B2 (en) | 1984-06-14 |
| EP0012245A1 (en) | 1980-06-25 |
| AU5343479A (en) | 1980-07-10 |
| JPS5581251A (en) | 1980-06-19 |
| US4181587A (en) | 1980-01-01 |
| DE2966490D1 (en) | 1984-01-19 |
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