JPS644596B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水銀法塩化アルカリ電解槽を有効にイ
オン交換膜電解槽に改造する方法に関する。

従来、塩化アルカリ水溶液を電解して塩素、水
素、苛性アルカリを製造するには主として水銀法
電解が採用されてきた。水銀法電解は高い電流効
率を保ちまた直接高純度、高濃度の苛性アルカリ
溶液を製造しうる利点がある。しかし媒体として
使用される水銀により環境汚染のおそれがあると
いう問題のため我が国においては、水銀法は漸
次、廃止される方向にある。このため袋状の陰極
全網表面に液透過性のアスベスト隔膜を付着させ
て内部に陰極室を構成し、アスベスト隔膜の外側
に陽極を挿入して陽陰室としこれを多数連設せし
めた隔膜法電解槽に転換されつつあるが、アスベ
スト隔膜法電解は水銀を全く使用しない利点はあ
るとしても水銀法電解に比較して電流能率が低
く、特に生成する苛性アルカリ溶液中に多量の食
塩分が浸入しかつ苛性アルカリ濃度もきわめて低
いため大規模な濃縮設備を要し、また多量の食塩
を分離せしめた濃縮液中にも未だ食塩分が残存し
高品質を要求される苛性アルカリの製造には不適
当であるという致命的な欠点があつた。近来、ア
スベスト隔膜に替えて陽イオン交換膜を使用する
所謂イオン交換膜法電解が注目されており、この
方法は水銀法よりは低濃度であるがアスベスト隔
膜法よりは高濃度で、かつ食塩分も遥かに少い高
品質の苛性アルカリ溶液が得られ、また電流効率
も高いため近時製膜技術の進歩に伴つて水銀法お
よびアスベスト隔膜法に替えて多く採用され工業
化されつつある。したがつて水銀法電解設備を転
換する場合、従来はアスベスト隔膜法に転換して
いたが最近ではイオン交換膜法に転換する方向に
ある。この転換の方法としては、水銀法電解設備
を撤去してイオン交換膜電解設備を新設するか、
または別にイオン交換膜法電解設備を新設後、水
銀法電解設備を撤去する方法が採られている。し
かしながら、この様な方法ではイオン交換膜電解
槽としての設計を自由に行いうる利点がある反
面、全面的に設備を取り替えるため経費が膨大化
しまた前者の場合は運転休止期間を考慮する必要
がある。したがつて水銀法電解槽の一部を利用し
てイオン交換膜槽に転換し得れば設備面積の有効
利用が図られこれに要する費用も大巾に削減し得
る利点がある。このような提案としてはすでに特
開昭58―71381号が知られているがこれらはいず
れも電解槽底板に平行に水平方向のイオン交換膜
を設けるものであつて、通常の竪型のイオン交換
膜電解槽に比べ電解面積が底板の大きさに制限さ
れるため生産量が水銀法より低下し、また交換膜
の取付け保守等の面あるいは底板に特殊な加工を
必要とする点等に難点がある。

本発明は以上の問題点を解決するためのもので
あつて、すなわち水銀法塩化アルカリ電解槽の基
礎、支持台及び各槽間を連結するブスバー、該ブ
スバーに設けられた短絡用スイツチに変更を加え
ることなく、上記電解槽の槽蓋、側壁及び陽極を
取り外し、陰極底板上に垂直方向に陰極板を所定
間隔を置いて平行に設置し、新たに側壁と側壁に
よつて支持される槽蓋とを設け、該槽蓋に穿口さ
れた開口部より袋状の陽イオン交換膜によつて包
まれた陽極体を上記陰極板の間に挿入し、陽極体
及びこの陽極体を包む陽イオン交換膜を陽極体上
部に設けられたガスケツトにより槽蓋開口部に嵌
合装着することを特徴とする水銀法よりイオン交
換膜法に転換するための塩化アルカリ電解槽の改
造方法である。

本発明の実施態様を説明すると、第１図に示さ
れる水銀法電解槽の槽蓋１、側壁４および陽極２
を取り外し底板３を露出させる。次に第２図に示
すごとく多数の陰極板３ａを垂直方向に所定間隔
を置いて溶接等の手段により底板３上に設置す
る。また側壁４ａを取りつける。陰極板３ａの形
状は第４図に示すように、鉄製の陰極リード棒３
ｂを、底板の幅方向に建て、これに鉄網３ｃを取
り付けた構造をなしている。次いで第３図に示す
ように袋状の陽イオン交換膜６で包まれた陽極２
ａを垂直方向にそれぞれの陰極３ａの間に挿入す
る。陽極２ａの形状は第５図に示されるごとくチ
タン被覆銅製の陽極リード棒２ｂを複数個、その
上部に取りつけたチタンプラグ５より吊下し、網
状の金属陽極２ｃを陽極リード棒２ｂの両側に装
着した構造となつており、網状の金属陽極はその
表面が上部開放袋状の陽イオン交換膜６で包まれ
ている。また上記の陽極リード棒２ｂを取りつけ
たチタンプラグ５は、槽蓋７に長方形に穿たれた
開口部と嵌合し、その嵌合部に第５ａ図に示され
るように袋状の陽イオン交換膜６の上部を挾持さ
せることによつてガスケツトシールされている。
このようにして上記陽極体は槽蓋に装着固定され
る。なお８は袋状の陽イオン交換膜６で仕切られ
た陽極室に塩水を供給循環する主管であり、枝管
９は陽極室下部に開口する。陰極室内にはそれぞ
れ注下水管、および生成する苛性アルカリ溶液の
循環用の給排出管（いずれも図示されていない）
が陰極液位を一定に保つように外部より挿入され
ている。１０は水素ガスの排出管である。

以上説明したように本発明方法によつて形成さ
れるイオン交換膜電解槽は実質的に櫛型電解槽で
あり、水銀法電解槽の底板を利用することにより
竪型の単位槽を多数設置することができる。

本発明方法の利点を列挙すると、 (i) 水銀法電解槽の底板をそのまま利用するので
電槽の基礎、支持台等もそのまま使用できる。

(ii) 水銀法電解槽の各槽間を電気的に直列に連結
していた銅条（ブスバー）もそのまま利用でき
る。

(iii) 水銀法電解槽を１槽毎に停止させるために銅
条間に設けられているスイツチもそのまま利用
できるので１槽毎の短絡が可能であり、停止槽
数に制限がない。

上記のような経済的利点のほか、底板上の改造
のみで転換できるので転換工期が大巾に短絡で
き、また１槽毎に転換するのがきわめて容易であ
るから、転換工期中も生産量の低下が最小限に止
められる利点がある。

特にこの方法により形成されるイオン交換膜電
解槽は竪型槽であるため、従来この種の改造法と
して提案されていた水平式のイオン交換膜電解槽
のごとく、単一面積の大なる交換膜を必要とせず
特に陽極および陰極より発生する塩素ガス、水素
ガスの排出が容易に行われるのでこれらの滞留に
よる電流効率の低下への影響が防がれ、また交換
膜や陽極部の取替え加工もきわめて容易であり実
用的価値が大である。

実施例 水銀法塩化アルカリ電解槽（140×550×23cm）
の底板上に第４図、第５図に示されるような、網
状鉄陰極板（100×100cm）を16枚、各10.6cmの間
隔を置いて設置した。次いで陽イオン交換膜（デ
ユポン社製ナフイオン901、商品名）で包まれた
網状の貴金属被覆チタン板（100×100cm）をそれ
ぞれ図面に示されるように極間距離２mmを保つよ
うに陰極板間に挿入し別個に作製したFRPライ
ニング鉄製の槽蓋に取付けて吊下させた。槽蓋を
保持する側壁の高さは110cmとし塩水導入出管、
塩素ガス排出管、苛性アルカリ溶液導入出管、水
素ガス排出管は公知の櫛型イオン交換膜電解槽の
フローに従つて配管した。運転条件は陰極電流密
度20A／ｄm²、飽和食塩水流量0.8m³／hr、注加
水量70／hrであり、120日間電解を行つた結果、
NaOH濃度32重量％の苛性ソーダ溶液が生産さ
れ、電流能率94〜96％、電解電圧は3.1〜3.2Vで
あつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は改造前の水銀法電解槽、第２図はイオ
ン交換膜法電解槽に改造中の電解槽、第３図は改
造後のイオン交換膜電解槽をそれぞれ示す概略図
である。第４図は改造後のイオン交換膜電解槽の
陰極部を示す部分的縦断面図、第５ａ図は改造後
のイオン交換膜電解槽の陰極部、陽極部の構成を
示す部分的縦断面図、第５ｂ図は第５ａ図のＡ―
A′切断面よりみた部分的縦断面図である。 １，７…槽蓋、２，２ａ…陽極、２ｂ…陽極リ
ード棒、３…陰極底板、３ｂ…陰極リード棒、３
ｃ…網状陰極、４…側壁、６…袋状の陽イオン交
換膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水銀法塩化アルカリ電解槽の基礎、支持台及
   び各槽間を連結するブスバー、該ブスバーに設け
   られた短絡用スイツチに変更を加えることなく、
   上記電解槽の槽蓋、側壁及び陽極を取り外し、陰
   極底板上に垂直方向に複数の陰極板を所定間隔を
   置いて平行に設置し、新たに側壁と側壁によつて
   支持される槽蓋とを設け、該槽蓋に穿口された開
   口部より袋状の陽イオン交換膜によつて包まれた
   陽極体を上記陰極板の間に挿入し、陽極体及びこ
   の陽極体を包む陽イオン交換膜を、陽極体上部に
   設けられたガスケツトにより槽蓋開口部に嵌合装
   着することを特徴とする水銀法よりイオン交換膜
   法に転換するための塩化アルカリ電解槽の改造方
   法。