180464. lajstromszámú szabadalom • Eljárás halogén folyamatos előállítására halogénhidrogén elektrolízise útján
9 18046t 10 bináljuk. Amennyiben biner ötvözetet akarunk előállítani redukált oxidokból, a nemesfémhalogenidek megfelelő mennyiségét abban a súlyarányban keverjük egymással, amilyet az ötvözetben kívánunk, és az eljárást a fent megadott módon végezzük. Az elektródot úgy állítjuk elő, hogy először porított grafitot keverünk tetrafluoretilén-részecskékkel. Egy kereskedelmi forgalomban beszerezhető grafitforma az Union Oil Company által Pooo-Graphite 1748 kereskedelmi néven ismert termiék. A politetrafluoretilén egy fajtája a DuPont Company által készített Teflon T—30 kereskedelmi forgalomban levő termék. Az alkalmazott teflonmennyiség 15—30 súly%-os tartományban van, előnyösen 20 súly%. A redukált oxidokat a grafit—teflon-eleggyel összekeverjük. A grafitból, teflonból és a redukált fémoxidokból álló keveréket egy formába töltjük és addig hevítjük, ameddig egy lehúzható képszerű formává zsugorodik, ezt a formát ezután nyomás és hő alkalmazása mellett a membrán felületéhez kötjük és abba beágyazzuk. Ezt különböző módszerekkel végezhetjük, ide számítva a 3 134 697. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetett eljárást is, amely szerint az elektródszenkezetet egy részlegesen polimerizált ioncserélő membrán felületébe sajtolják, ezáltal a zsugorított, gázelnyelő hidrofób részecskeelegy egy darabként kapcsolódik a membránnal, és annak felületébe beágyazódik. Klórelőállításhoz a hidrogénklorid-oldatot bevezetjük az anolitkamrába. Ezt előnyösen 1—4 liter/perc x 930 cm2 bevezetési sebességgel végezzük. Ezzel a bevezetési sebességgel és nagy savkoncentráció alkalmazásával olyan kis értéken tartjuk az oxigénfejlődést az anódon, hogy az oxigénkonoentráció 0,02%-nál kisebb lesz. Abban az esetben, ha a savkoncentráció és a bevitt vizes hidrogénkloirid-oldat áramlási sebessége egyaránt kicsi, akkor az anódon levő viszonylag nagy mennyiségű víz vetekszik a HC1- lel a katalitikus reakcióhelyekért. Ezáltal azután oxigénfejlődés köziben víz elektrolizálódik az anódon. Mivel az oxigén a grafitot megtámadja, az oxigénfejlődést a lehető legkisebb értéken kell tartani. Előnyösen a hidrogénkloridkoncentráció a 7 n hid'rogénkloridkoncentráció felett van, mimellett az előnyös tartomány 9 n és 12 n között van. Az üzemfeszültség 1,8 Volt és 2,2 Volt között van az elektrődösszetételtől és a HGl-koncentrációtól függően körülbelül 430 mA/om2 áramsűrűség esetén, a cella és a bevezetett oldat hőmérsékletét 30 °C-on, azaz szobahőmérsékleten tartjuk. Amennyiben az elektrolizáló cella üzemi hőmérséklete megnövekszik, 80 °C-on vagy ennél magasabb hőmérsékleten üzemel, megnövekszik a rendszer hatásossága, és a klórelőállításhoz szükséges cellafeszültség csökken. A hőmérsékletnek egy olyan elektrolizáló oella teljesítőképességére való befolyását, amely egy tipikus hidratizált szulfonált polifluoretilénmembránnal van ellátva, 9—12 n HCl^koncentrációnál a következő táblázat mutatja. I. táblázat A cellahőmérséklet hatása hidratizált szulfonált poliitetrafluoretilén-membránnal ellátott elektrolizáló cella teljesítőképességére üzemáramsűrűség = 430 mAjcm2 Hőmérséklet (°C) Cellafeszültség (V) 30 1,85 50 1,70 80 1,52 üzemáramsűrűség — 645 mA/cm2 Hőmérséklet (°C) Cellafeszültség (V) 30 2,25 50 2,06 80 1,69 Az ez ideig legjobb kereskedelemben beszerezhető oella HCL elektrolizálásához 2,1 Volt cellafeszültségen üzemel 400 mA/om2 áramsűrűség mellett, de csak 80 °C-on lehet vele dolgozni. Ahogy az I. táblázatból látható, a találmány szerinti eljárás kisebb cellafeszültségnél valósítható meg, mint a hagyományos oellában, mégpedig alacsonyabb hőmérsékleten és nagyobb áramsűrűségnél. A találmány szerint az eljárás szobahőmérsékleten (körülbelül 30 °C-on) végezhető, mimellett a oella kisebb feszültségen dolgozik, mint a manapság használt cellák magasabb szobahőmérsékleten. A cella üzemi hőmérsékletének az emelése útján a oellafeszült séget csökkenthetjük, például 0,6—0,7 Volttal 80 °C-on egy adott áramsűrűség mellett. Ahogy a következő példák mutatják, a találmány szerinti eljárással elektrolízissel klórt olyan oellafeszültségek (1,8—2,2 Volt) mellett állíthatunk elő, amelyek kisebbek vagy egyenlők a manapság alkalmazott oellafeszültségekkel. Emellett nagyobb áram sűrűségekkel (430 mA/ /cm2) és sokkal alacsonyabb hőmérsékleten (körülbelül 30 °C) dolgozhatunk, mint az ismert eljárásoknál. A nagyobb áramsűrűségnél, kisebb cellafeszültségeknél és jóval alacsonyabb hőmérsékleteken való üzemeltetésnek nagy gazdasági haszna van. A hidrog'éngloridot klórgáz és hidrogénionok képződése közben az anódon elektrolizáljuk. A hidrogénionok a membránom átmennek és hidrogénkloridgáz képződése közben a katódon töltésüket vesztik. A klórgázt és az elhasznált vizes hidrogénklorid-oldatot eltávolítjuk a cellából és új hidrogénklorid-oldatot vezetünk be a fent megadott sebességgel. Szükség lehet arra, hogy az elektrolízist a légkörinél nagyobb nyomáson végezzük a gáz alakú elektrolízistermékek eltávolításának az elősegítésére. Amennyiben az anolit- és katolitkamrát a lég5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
