JP2001026891A - Method of starting operation of alkaline chloride electrolytic cell using gas diffusion cathode - Google Patents
Method of starting operation of alkaline chloride electrolytic cell using gas diffusion cathodeInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス拡散陰極を備えた２室法電解槽におい
て、塩化アルカリ水溶液を電解する方法において、電解
槽の運転開始を安全に行い、電解槽を保護する方法を提
供する。
【解決手段】 陽イオン交換膜により陽極室と陰極室に
隔離され、陽極と陰極が陽イオン交換膜に両側から対峙
し、陰極が液透過型ガス拡散電極である電解槽の陽極室
に塩化アルカリ水溶液を導入し、陰極室には酸素又は酸
素及び／水分を導入して電解する塩化アルカリ電解方法
において、電解槽を組み立てた後の最初のスタートを行
う時の電流を電流密度として０．２ＫＡ／ｍ2 以下で通
電し、その後は、０．１ＫＡ／ｍ2 ・分以下の速度で電
流を増加させることを特徴とする塩化アルカリ電解槽の
運転開始方法。電解槽に短絡器を並列に結合し、短絡器
の抵抗を変えることにより電解槽の電流値を変えること
ができる。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for safely starting an electrolytic cell and protecting the electrolytic cell in a method for electrolyzing an aqueous alkali chloride solution in a two-chamber electrolytic cell provided with a gas diffusion cathode. . SOLUTION: The cation exchange membrane is separated into an anode chamber and a cathode chamber, and the anode and the cathode face the cation exchange membrane from both sides, and the cathode is an alkali chloride in an anode chamber of an electrolytic cell which is a liquid permeable gas diffusion electrode. In the alkali chloride electrolysis method in which an aqueous solution is introduced and oxygen or oxygen and / water is introduced into the cathode chamber for electrolysis, the current at the time of the first start after assembling the electrolytic cell is defined as a current density of 0.2 KA / energized in m 2 or less, then, the operation starting method alkali chloride electrolytic cell, characterized in that to increase the current at 0.1 kA / m 2 · min or less speed. A current value of the electrolytic cell can be changed by connecting a short circuiter to the electrolytic cell in parallel and changing the resistance of the short circuiter.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス拡散陰極を使
用した塩化アルカリ電解方法に関し、陽イオン交換膜に
より陽極室と陰極室に隔離され、陽極と陰極が陽イオン
交換膜にそれぞれ両側から近接して対峙し、陰極が液透
過型ガス拡散電極である電解槽の陽極室に塩化アルカリ
水溶液を導入し、陰極室には酸素又は酸素及び／水分を
導入して塩素と苛性アルカリ水溶液を得るという、いわ
ゆる２室法の塩化アルカリ電解方法での運転開始方法に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alkali chloride electrolysis method using a gas diffusion cathode, which is separated into an anode chamber and a cathode chamber by a cation exchange membrane, and the anode and the cathode are respectively adjacent to the cation exchange membrane from both sides. Then, an aqueous solution of alkali chloride is introduced into an anode chamber of an electrolytic cell having a liquid-permeable gas diffusion electrode as a cathode, and oxygen or oxygen and / water is introduced into a cathode chamber to obtain an aqueous solution of chlorine and caustic alkali. And an operation start method using a so-called two-chamber alkali chloride electrolysis method.
【０００２】[0002]
【従来の技術】産業の基礎資材である苛性ソーダ、塩素
は食塩水の電気分解によって製造されるが、大量の電力
を使用する。過去において精力的な省エネルギー努力が
行われ、大幅な省エネルギーが図られた。将来に向けて
は、更に大幅な省エネルギーが期待できる、ガス拡散陰
極を用いた塩化アルカリの電解方法が検討されている。2. Description of the Related Art Caustic soda and chlorine, which are basic materials of industry, are produced by electrolysis of saline solution, but use a large amount of electric power. Vigorous energy conservation efforts have been made in the past, resulting in significant energy savings. For the future, an electrolysis method of alkali chloride using a gas diffusion cathode, which can be expected to further save energy, is being studied.
【０００３】ガス拡散陰極を用いた塩化アルカリ電解槽
は、通常３室法である。陽イオン交換膜、液不透過性の
ガス拡散陰極によって陽極室、陰極液室、ガス室に区画
される。一方、液透過性のガス拡散電極を使用した２室
法も検討されている。後者の方法においては、陽イオン
交換膜により２室に区画され、陰極室内にガス拡散陰極
が配置される。陽イオン交換膜とガス拡散電極の間には
含水性の高いスペーサ等が配置され、苛性アルカリ水溶
液を保持することによって電解を継続することが可能に
なっている。ガス拡散陰極の背面には酸素含有ガスが供
給され、酸素含有ガスはガス透過性の優れたガス拡散陰
極中を拡散し、反応点において苛性ソーダを生成する。
生成した苛性ソーダ水溶液はスペーサ中を落下し、また
孔を通して電極背面に抜き出され、余剰酸素含有ガスと
ともに電解槽外へ排出される。An alkali chloride electrolytic cell using a gas diffusion cathode is usually a three-chamber method. The anode compartment, catholyte compartment and gas compartment are defined by a cation exchange membrane and a liquid-impermeable gas diffusion cathode. On the other hand, a two-chamber method using a liquid-permeable gas diffusion electrode is also being studied. In the latter method, a cation exchange membrane is used to partition the chamber into two chambers, and a gas diffusion cathode is disposed in the cathode chamber. A highly water-containing spacer or the like is arranged between the cation exchange membrane and the gas diffusion electrode, and the electrolysis can be continued by holding the caustic aqueous solution. An oxygen-containing gas is supplied to the back surface of the gas diffusion cathode, and the oxygen-containing gas diffuses through the gas diffusion cathode having excellent gas permeability to generate caustic soda at a reaction point.
The generated aqueous caustic soda solution falls in the spacer, is drawn out to the back of the electrode through the hole, and is discharged out of the electrolytic cell together with the excess oxygen-containing gas.
【０００４】ガス拡散陰極を用いない、通常のイオン交
換膜法電解における運転開始方法を開示した特許文献と
して、特開昭５７−９８６８９号、特開昭５７−９４５
８６号、特開昭５４−６１０８０号公報等があるが、ガ
ス拡散陰極を用いた２室法電解における運転開始方法に
関する提案はほとんどなかった。Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-98689 and 57-945 disclose a method of starting operation in ordinary ion exchange membrane method electrolysis without using a gas diffusion cathode.
No. 86, JP-A-54-61080, etc., there have been almost no proposals regarding a method of starting operation in two-chamber electrolysis using a gas diffusion cathode.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の既に知られてい
る、ガス拡散陰極を使用しないイオン交換膜法塩化アル
カリ電解では、陽極を有する陽極室と陰極を有する陰極
室がイオン交換膜により区画され、陽極室には塩化アル
カリ水溶液が供給され、陽極において塩素ガスを生成
し、陰極室には苛生アルカリ又は水が供給され、陰極に
おいて苛性アルカリ及び水素ガスを生成する。一方、ガ
ス拡散陰極を用いる塩化アルカリ電解においては、陽極
を有する陽極室とガス拡散陰極を有する陰極室がイオン
交換膜により区画され、陽極室には塩化アルカリ水溶液
が供給され、陽極において塩素ガスを生成し、陰極室に
は苛性アルカリ又は水及び酸素含有ガスが供給され、ガ
ス拡散陰極において苛性アルカリを生成する。In the known ion exchange membrane method of alkali chloride electrolysis without using a gas diffusion cathode, an anode chamber having an anode and a cathode chamber having a cathode are separated by an ion exchange membrane. Aqueous alkali chloride solution is supplied to the anode chamber, chlorine gas is generated at the anode, caustic alkali or water is supplied to the cathode chamber, and caustic and hydrogen gas are generated at the cathode. On the other hand, in alkali chloride electrolysis using a gas diffusion cathode, an anode chamber having an anode and a cathode chamber having a gas diffusion cathode are separated by an ion exchange membrane, an alkali chloride aqueous solution is supplied to the anode chamber, and chlorine gas is supplied to the anode. The cathode chamber is supplied with caustic or water and an oxygen-containing gas to produce caustic at the gas diffusion cathode.
【０００６】これら二つの電解法を比較した場合におい
て、陽極反応は全く同じであるが、陰極反応は大きく異
なり、ガス拡散陰極を使用するイオン交換膜法電解にお
いては、水素ガスが発生しないのが特徴である。さら
に、このガス拡散陰極を用いる塩化アルカリ電解方法
も、３室法と２室法がある。３室法においては、陽イオ
ン交換膜、液不透過性のガス拡散陰極によって陽極室、
陰極室、ガス室に区画される。一方、２室法において
は、陽イオン交換膜により２室に区画され、陰極室内に
ガス拡散陰極が配置される。陽イオン交換膜とガス拡散
陰極の間には含水性の高いスペーサ等を配置し、苛性ア
ルカリ水溶液を保持することによって電解を継続するこ
とが可能になっている。ガス拡散陰極の背面には酸素含
有ガスが供給され、酸素ガスはガス透過性の優れたガス
拡散陰極中を拡散し、反応点において苛性ソーダが生成
する。生成した苛性ソーダ水溶液はスペーサ中を落下
し、また孔を通して電極背面に抜き出され、余剰酸素含
有ガスとともに電解槽外へ排出される。When these two electrolysis methods are compared, the anodic reaction is exactly the same, but the cathodic reaction is greatly different. In the ion exchange membrane method using a gas diffusion cathode, hydrogen gas is not generated. It is a feature. Further, alkali chloride electrolysis methods using the gas diffusion cathode include a three-chamber method and a two-chamber method. In the three-chamber method, a cation exchange membrane, a liquid-impermeable gas diffusion cathode, an anode chamber,
It is divided into a cathode room and a gas room. On the other hand, in the two-chamber method, the cation exchange membrane separates the two chambers, and a gas diffusion cathode is disposed in the cathode chamber. A highly water-containing spacer or the like is arranged between the cation exchange membrane and the gas diffusion cathode, and the electrolysis can be continued by holding a caustic aqueous solution. An oxygen-containing gas is supplied to the back of the gas diffusion cathode, and the oxygen gas diffuses in the gas diffusion cathode having excellent gas permeability, and caustic soda is generated at a reaction point. The generated aqueous caustic soda solution falls in the spacer, is drawn out to the back of the electrode through the hole, and is discharged out of the electrolytic cell together with the excess oxygen-containing gas.
【０００７】この２室法におけるガス拡散電極を備えた
電解槽の運転開始には、特別な配慮が必要である。すな
わち、２室法においては、陽イオン交換膜とガス拡散電
極の間には含水性の高いスペーサ等を配置し、苛性アル
カリ水溶液を保持することが必要であるが、組み立てた
電解槽の陽イオン交換膜とガス拡散電極の間のスペーサ
部に、苛性アルカリ水溶液を事前に供給することは極め
て困難である。この苛性アルカリは、運転中にガス拡散
陰極で生成したものが保持されることを基本としてい
る。従って、組み立てて、塩化アルカリ水溶液及び酸素
を流しただけでは両電極間には導電性はなく、電流を流
すことはできない。実験用の電解槽であれば、苛性アル
カリで濡らした状態で組み立てることも可能であるが、
実用電解槽では非常に煩雑となる。従来のガス拡散陰極
を用いないイオン交換膜法電解や、３室法のガス拡散陰
極を用いるイオン交換膜法電解においては、塩化アルカ
リ水溶液の供給と、苛性アルカリ水溶液の循環及び酸素
含有ガスの導入により電流を流すことができ、比較的大
きな速度で電流を増加させても問題がない。[0007] Special consideration is required for starting the operation of the electrolytic cell provided with the gas diffusion electrode in the two-chamber method. That is, in the two-chamber method, it is necessary to arrange a highly water-containing spacer or the like between the cation exchange membrane and the gas diffusion electrode to hold the caustic aqueous solution. It is extremely difficult to supply a caustic aqueous solution in advance to the spacer between the exchange membrane and the gas diffusion electrode. This caustic is based on the fact that what is produced at the gas diffusion cathode during operation is retained. Therefore, merely by assembling and flowing an aqueous alkali chloride solution and oxygen, there is no conductivity between the two electrodes, and no current can flow. If it is an experimental electrolytic cell, it is possible to assemble it in a state wet with caustic alkali,
This is very complicated in a practical electrolytic cell. In the conventional ion exchange membrane electrolysis without using a gas diffusion cathode or the ion exchange membrane electrolysis using a three-chamber gas diffusion cathode, supply of an alkali chloride aqueous solution, circulation of a caustic alkali aqueous solution, and introduction of an oxygen-containing gas. And the current can flow, and there is no problem even if the current is increased at a relatively high speed.
【０００８】２室法のガス拡散陰極を用いるイオン交換
膜法電解において、運転開始時に無理に電流を流そうと
した場合には、電解槽の両電極間の比較的抵抗の少ない
部分のみに大電流が流れ、イオン交換膜や電極が融ける
危険がある。本発明は、ガス拡散陰極を備えた２室法電
解槽において、塩化アルカリ水溶液を電解し、塩素及び
苛性アルカリを製造する方法において、電解槽の運転開
始を安全に行い、電解槽を保護することを目的とする。In the ion exchange membrane method electrolysis using the gas diffusion cathode of the two-chamber method, if an attempt is made to apply a current forcibly at the start of the operation, the large current is applied only to the relatively low resistance portion between the two electrodes of the electrolytic cell. There is a danger that current will flow and the ion exchange membrane and electrodes will melt. The present invention relates to a method for producing an aqueous chlorine chloride solution in a two-chamber electrolytic cell equipped with a gas diffusion cathode to produce chlorine and caustic alkali, thereby safely starting operation of the electrolytic cell and protecting the electrolytic cell. With the goal.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ガス拡散
陰極を備えた２室法電解槽において、塩化アルカリ水溶
液を電解し、塩素及び苛性アルカリを製造する方法にお
いて、電解槽の運転開始を安全に行い、電解槽を保護す
る方法について、鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成
するに至った。Means for Solving the Problems The present inventors have proposed a method for producing chlorine and caustic alkali by electrolyzing an aqueous alkali chloride solution in a two-chamber electrolytic cell provided with a gas diffusion cathode. As a result of diligent studies on a method for safely performing the above-described steps and protecting the electrolytic cell, the present invention has been completed.
【００１０】すなわち、本発明は、次の手段によって前
記の目的を達成することができる。 （１）陽イオン交換膜により陽極室と陰極室に隔離さ
れ、陽極と陰極が陽イオン交換膜にそれぞれ両側から接
近して対峙し、陰極が液透過型ガス拡散電極である電解
槽の陽極室に塩化アルカリ水溶液を導入し、陰極室には
酸素又は酸素及び／水分を導入して電解することにより
塩素と苛性アルカリ水溶液を得る塩化アルカリ電解方法
において、電解槽を組み立てた後の最初のスタートを行
う時の電流を電流密度として０．２ＫＡ／ｍ2 以下で通
電し、その後は、０．１ＫＡ／ｍ2・分以下の速度で電
流を増加させることを特徴とする塩化アルカリ電解槽の
運転開始方法。That is, the present invention can achieve the above object by the following means. (1) An anode chamber and a cathode chamber are separated by a cation exchange membrane, and the anode and the cathode approach and face the cation exchange membrane from both sides, respectively, and the anode chamber of an electrolytic cell in which the cathode is a liquid-permeable gas diffusion electrode. In the alkaline chloride electrolysis method of introducing an aqueous solution of alkali chloride into the cathode chamber and introducing oxygen or oxygen and / or moisture into the cathode chamber to perform electrolysis to obtain an aqueous solution of chlorine and caustic alkali, the first start after assembling the electrolytic cell. The operation of the alkali chloride electrolytic cell is characterized in that the current is supplied at a current density of 0.2 KA / m 2 or less, and thereafter the current is increased at a rate of 0.1 KA / m 2 · min or less. Method.
【００１１】（２）陽イオン交換膜により陽極室と陰極
室に隔離され、陽極と陰極が陽イオン交換膜にそれぞれ
両側から接近して対峙し、陰極が液透過型ガス拡散電極
である電解槽の陽極室に塩化アルカリ水溶液を導入し、
陰極室には酸素又は酸素及び／水分を導入して電解する
ことにより塩素と苛性アルカリ水溶液を得る塩化アルカ
リ電解方法において、多数の単位電解槽が整流器に対し
て直列に接続されてなるガス拡散陰極を備えた塩化アル
カリ電解槽を定格電流で運転したまま、少なくとも１つ
の単位電解槽に抵抗を調節できる回路を並列に配置し、
該回路の抵抗を調節することにより、該単位電解槽の電
流を少しずつ増加させることにより、該単位電解槽の運
転を開始することを特徴とする塩化アルカリ電解方法。 （３）電流を増加させる場合において、最初の電流を電
流密度として、０．２ＫＡ／ｍ2 以下で通電し、その後
は、０．１ＫＡ／ｍ2 ・分以下の速度で電流を増加させ
ることを特徴とする請求項２記載の塩化アルカリ電解方
法。(2) An electrolytic cell in which the cation exchange membrane is separated into an anode chamber and a cathode chamber, and the anode and the cathode are opposed to the cation exchange membrane from both sides, respectively, and the cathode is a liquid-permeable gas diffusion electrode. An aqueous alkali chloride solution is introduced into the anode chamber of
A gas diffusion cathode in which a large number of unit electrolytic cells are connected in series to a rectifier in an alkali chloride electrolysis method in which chlorine or an aqueous caustic solution is obtained by introducing oxygen or oxygen and / or moisture into the cathode chamber to perform electrolysis. A circuit capable of adjusting the resistance is arranged in parallel in at least one unit electrolytic cell while the alkaline chloride electrolytic cell provided with
An alkali chloride electrolysis method, wherein the operation of the unit electrolytic cell is started by gradually increasing the current of the unit electrolytic cell by adjusting the resistance of the circuit. (3) When increasing the current, the current is supplied at a current density of 0.2 KA / m 2 or less, and the current is increased at a rate of 0.1 KA / m 2 · minute or less. The alkali chloride electrolysis method according to claim 2, wherein:
【００１２】本発明をさらに詳しく説明する。ガス拡散
陰極を用いるイオン交換膜法塩化アルカリ電解におい
て、ガス拡散陰極では、次の反応が起こっている。 １／４ Ｏ2 ＋ １／２ Ｈ2 Ｏ ＋ ｅ → ＯＨ- このように、ガス拡散陰極では酸素及び水が反応に関与
する。The present invention will be described in more detail. In the ion exchange membrane method alkali chloride electrolysis using a gas diffusion cathode, the following reaction occurs in the gas diffusion cathode. 1/4 O 2 + 1/2 H 2 O + e → OH - In this manner, oxygen and water participate in the reaction in the gas diffusion cathode.
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。ガス拡散陰極を用いたイオ
ン交換膜法電解槽の２室法の例を図１に示す。図１にお
いて、陽極室２は、通常のイオン交換膜法電解槽と同じ
であり、供給口４より塩化アルカリ水溶液が供給され、
ガス液透過性陽極３で電解される。生成した塩化ガス及
び希薄塩化アルカリ水溶液は排出口５より排出される。
また、陽極３にて生成したアルカリ金属イオンは、イオ
ン交換膜６を通り陰極室１１側へ移動する。一方、ガス
拡散陰極１０はイオン交換膜６にスペーサー９を介して
配置され、陰極室１１はガス室と兼用になっており、ガ
ス＋水供給口８より酸素含有ガス及び／又は水が供給さ
れ、ガス拡散陰極１０にて上式に従って電解される。生
成した水酸イオンは、イオン交換膜６を通り移動してき
たアルカリ金属イオンと反応して苛性アルカリを生成
し、苛性液＋排ガス排出口７より排ガスとともに排出さ
れる。ガス＋水供給口８より供給される水は苛性アルカ
リ濃度調整のために使用されるが、水を供給せず、イオ
ン交換膜から透過してくる水のみで電解することもでき
る。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of a two-chamber method using an ion exchange membrane method electrolytic cell using a gas diffusion cathode. In FIG. 1, an anode chamber 2 is the same as an ordinary ion exchange membrane electrolytic cell, and an alkali chloride aqueous solution is supplied from a supply port 4.
Electrolysis is performed at the gas liquid permeable anode 3. The generated chloride gas and the dilute aqueous alkali chloride solution are discharged from the outlet 5.
Further, the alkali metal ions generated at the anode 3 move to the cathode chamber 11 side through the ion exchange membrane 6. On the other hand, the gas diffusion cathode 10 is disposed on the ion exchange membrane 6 with the spacer 9 interposed therebetween, and the cathode chamber 11 is also used as a gas chamber, and an oxygen-containing gas and / or water is supplied from the gas + water supply port 8. Is electrolyzed at the gas diffusion cathode 10 according to the above equation. The generated hydroxyl ion reacts with the alkali metal ion that has passed through the ion exchange membrane 6 to generate caustic alkali, and is discharged together with the exhaust gas from the caustic liquid + exhaust gas outlet 7. Although the water supplied from the gas + water supply port 8 is used for adjusting the caustic alkali concentration, it is also possible to perform electrolysis only with water permeating from the ion exchange membrane without supplying water.
【００１４】この電解槽を組み立てた後の初期通電時に
おいて、塩化アルカリ水溶液及び酸素含有ガスを流して
も、両電極間（スペーサ部）に電解液が存在しないから
電気を流すことが難しくなっている。イオン交換膜をわ
ずかに拡散浸透してくる塩化アルカリ水溶液があるた
め、微少な電流は流すことが可能である。本発明者等の
検討によれば、０．２ＫＡ／ｍ2 程度の通電は可能であ
ることが判明している。ひとたび電流が流れると、これ
によりガス拡散陰極で苛性アルカリが生成するので、こ
れがガス拡散陰極とイオン交換膜の間のスペーサ部に保
持され、伝導性が増してくるのでさらに電流を流すこと
が可能となる。その後の電流増加速度は、０．１ＫＡ／
ｍ2 程度以下が適当である。本発明は、このような知見
に基づき完成されたものである。At the time of initial energization after assembling this electrolytic cell, it is difficult to flow electricity even though an alkaline chloride aqueous solution and an oxygen-containing gas are flowed because no electrolytic solution exists between the two electrodes (spacer portion). I have. Since there is an aqueous solution of alkali chloride that slightly diffuses and permeates the ion exchange membrane, it is possible to pass a small current. According to the study by the present inventors, it has been found that a current supply of about 0.2 KA / m 2 is possible. Once current flows, this generates caustic at the gas diffusion cathode, which is retained in the spacer between the gas diffusion cathode and the ion exchange membrane and increases conductivity, allowing more current to flow. Becomes The subsequent current increase rate is 0.1 KA /
A value of about m 2 or less is appropriate. The present invention has been completed based on such findings.
【００１５】したがって、この電解槽の通電に当たって
は、整流器の電流をゼロから最初の電流として０．２Ｋ
Ａ／ｍ2 以下となるように通電し、その後は０．１ＫＡ
／ｍ 2 ・分以下の速度となるように電流を増加させてい
くことが必要である。Therefore, when energizing the electrolytic cell,
Is 0.2K from rectifier current to zero
A / mTwoAnd then 0.1 KA
/ M Two・ The current is increased so that the speed is less than
Is necessary.
【００１６】通常の工業的な電解槽においては、多数の
電解槽が一つの整流器に接続されて電解を行うことが一
般的である。ことに単極式電解槽の場合には、多数の電
解槽が整流器に直列に配置されているため、この中の一
つの電解槽を節電または通電する場合においては、短絡
器と呼ばれる特別な機具を使用する。図２は、その例を
示したものである。図２において、一つの電解槽１４を
節電する場合には、短絡器１５をこの電解槽の両端に接
続し、その後短絡器１５の内部スイッチを入れて電解電
流を短絡器側にバイパスさせることにより、その他の電
解槽を運転したまま、一つの電解槽を節電することがで
きる。運転開始する場合は、逆に短絡器１５のスイッチ
を切り、バイパスしていた電流を切断することにより運
転開始する電解槽１４に電流を流す。ガス拡散陰極を用
いないイオン交換膜法電解においては、電流増加速度に
それほどの制約はないので、一度に通電することが普通
であるが、数段階に分けて通電することもある。数段階
に分けて通電する場合の短絡器は、内部に複数のスイッ
チ及び抵抗体を有しており、このステッチを一つずつ切
断することによりステップ的に電流を流すことが可能で
ある。In a typical industrial electrolytic cell, it is general that a large number of electrolytic cells are connected to one rectifier to perform electrolysis. In particular, in the case of a monopolar electrolytic cell, a large number of electrolytic cells are arranged in series with a rectifier. Use FIG. 2 shows an example. In FIG. 2, when one electrolytic cell 14 is conserved, a short circuit 15 is connected to both ends of the electrolytic cell, and then the internal switch of the short circuit 15 is turned on to bypass the electrolytic current to the short circuit side. In addition, one electrolytic cell can be saved while the other electrolytic cells are operating. When starting the operation, on the contrary, the switch of the short-circuit device 15 is turned off, and the current that has been bypassed is cut off, so that the current flows through the electrolytic cell 14 where the operation starts. In the ion exchange membrane method electrolysis without using a gas diffusion cathode, there is not much restriction on the rate of current increase, so that it is usual to energize at once, but energization may be performed in several stages. A short-circuit device in the case of energizing in several stages has a plurality of switches and resistors inside, and it is possible to flow a current stepwise by cutting the stitches one by one.
【００１７】しかしながら、ガス拡散陰極を使用するイ
オン交換膜法電解の２室法においての初期通電の電流値
は、極端に低いため、そのまま使用することは通常不可
能である。したがって、初期通電時の電流を０．２ＫＡ
／ｍ2 以下の小電流を流すための特別の短絡器とする必
要があるが、短絡器の内部抵抗を適宜調節することによ
り達成できる。本発明によれば、ガス拡散陰極を用いる
２室法電解において、電解槽を組み立てた後の、最初の
スタートを行う時の電流を調節することにより、電解槽
の運転開始を安全に行い、電解槽を保護することができ
る。However, the current value at the time of initial energization in the two-chamber method of ion exchange membrane electrolysis using a gas diffusion cathode is extremely low, so that it is usually impossible to use it as it is. Therefore, the current at the time of initial energization is 0.2 KA.
It is necessary to use a special short circuit for passing a small current of / m 2 or less, but this can be achieved by appropriately adjusting the internal resistance of the short circuit. According to the present invention, in a two-chamber electrolysis using a gas diffusion cathode, by assembling the electrolytic cell, by adjusting the current at the time of the first start, the operation of the electrolytic cell is started safely, The tank can be protected.
【００１８】[0018]
【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこの実施例のみに限定されるもの
ではない。The present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to only this embodiment.
【００１９】実施例１ 陽極を有する陽極室、ガス拡散陰極を有する陰極室、及
びガス室がそれぞれ２個で構成された単極式電解槽（ク
ロリンエンジニアズ社製ＤＣＭ １０２電解槽を改良し
たもの）において、以下の条件にて電解試験を行った。 〔電解槽の構成〕 電極面積：０．７５６ｍ2 （幅６２ｃｍ×高さ１２２ｃ
ｍ）×２＝１．５１２ｍ2 定格電流密度：３０ ＫＡ／ｍ2 陽極 ：チタンを基材として、ＲｕＯ2 ／ＴｉＯ2 を
主体とする物質をコーティングした電極、ＤＳＥ（登録
商標）、ペルメレック電極社製 イオン交換膜：旭化成社製Ｆ４２０３ ガス拡散陰極：銀とテフロンから構成された、液透過型
ガス拡散電極 スペーサー：カーボンクロス（厚さ０．４ｍｍ） 極間距離：陽極／イオン交換膜＝０ｍｍ、イオン交換膜
／陰極＝０．４ｍｍExample 1 An anode chamber having an anode, a cathode chamber having a gas diffusion cathode, and a monopolar electrolytic cell having two gas chambers each (an improved version of DCM102 electrolytic cell manufactured by Chlorine Engineers) ), An electrolysis test was performed under the following conditions. [Configuration of electrolytic cell] Electrode area: 0.756 m 2 (width 62 cm × height 122 c)
m) × 2 = 1.512 m 2 Rated current density: 30 KA / m 2 Anode: An electrode coated with a substance mainly composed of RuO 2 / TiO 2 using titanium as a base material, DSE (registered trademark), Permelec electrode company Ion exchange membrane: Asahi Kasei Corporation F4203 Gas diffusion cathode: Liquid-permeable gas diffusion electrode composed of silver and Teflon Spacer: Carbon cloth (thickness: 0.4 mm) Distance between electrodes: Anode / ion exchange membrane = 0 mm, Ion exchange membrane / cathode = 0.4 mm
【００２０】〔定常時電解条件〕 陰極室内苛性ソーダ濃度：３２％ 供給塩化ナトリウム水溶液濃度：３００ｇ／リットル 陽極室内塩化ナトリウム水溶液濃度：２００ｇ／リット
ル 供給ガス濃度：９３％（ＰＳＡ装置より供給）[Equilibrium electrolysis conditions] Concentration of caustic soda in cathode room: 32% Concentration of aqueous sodium chloride solution: 300 g / l Concentration of sodium chloride aqueous solution in anode room: 200 g / l Supply gas concentration: 93% (supplied from PSA device)
【００２１】〔電解開始時条件〕運転開始時、陽極室に
塩水を供給し、陰極室には酸素含有ガスをＰＳＡ装置
（酸素濃縮装置）から供給した。その後、整流器から最
初に２００Ａ（電流密度：０．１３ＫＡ／ｍ2 ）を流し
た。その時の電解電圧は、一時的に２Ｖを越えたが徐々
に低下してきた。５分後に５００Ａ（電流密度：０．３
３ＫＡ／ｍ2 ）としたのち、５分毎に５００Ａずつ電流
を増加させ、最終的に４５４０Ａ（電流密度：３．０
ＫＡ／ｍ 2 ）とした。したがって、この運転開始時にお
ける当初電流密度：０．１３ＫＡ／ｍ2 であり、電流の
増加速度は、０．０６６ＫＡ／ｍ2 ・分であった。電流
を増加させている間に特に問題はなかった。[Conditions at the start of electrolysis]
PSA equipment supplies salt water and oxygen-containing gas in the cathode chamber
(Oxygen concentrator). Then, from the rectifier
First 200A (current density: 0.13 KA / mTwoSink)
Was. The electrolysis voltage at that time temporarily exceeded 2 V, but gradually
Has declined. After 5 minutes, 500 A (current density: 0.3
3 KA / mTwo), And then 500A every 5 minutes
And finally 4540 A (current density: 3.0
KA / m Two). Therefore, when starting this operation,
Current density: 0.13 KA / mTwoAnd the current
The rate of increase is 0.066 KA / mTwo・ It was minutes. Current
There was no particular problem during the increase.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明によれば、ガス拡散陰極を用いる
２室法電解において、電解槽の運転開始を安全に行い、
電解槽を保護することができる。According to the present invention, in a two-chamber electrolysis using a gas diffusion cathode, the operation of the electrolytic cell can be started safely,
The electrolytic cell can be protected.
【図１】ガス拡散陰極を有する２室法のイオン交換膜法
電解槽の模式図を示す。FIG. 1 is a schematic view of a two-chamber ion exchange membrane electrolytic cell having a gas diffusion cathode.
【図２】単極式電解槽における短絡器の設置の一実施例
を示す工程系統図である。FIG. 2 is a process system diagram showing one embodiment of installation of a short circuiter in a monopolar electrolytic cell.
１ 電解槽 ２ 陽極室 ３ 陽極 ４ 陽極液供給口 ５ 陽極液排出口 ６ イオン交換膜 ７ 苛性液＋排ガス排出口 ８ ガス＋水供給口 ９ スペーサー １０ ガス拡散陰極 １１ 陰極室 １２ 整流器 １３ 交流電源 １４ 電解槽 １５ 短絡器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrolyzer 2 Anode chamber 3 Anode 4 Anolyte supply port 5 Anolyte discharge port 6 Ion exchange membrane 7 Caustic liquid + exhaust gas discharge port 8 Gas + water supply port 9 Spacer 10 Gas diffusion cathode 11 Cathode chamber 12 Rectifier 13 AC power supply 14 Electrolyzer 15 Short-circuit device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 昭博 東京都港区西新橋一丁目14番１号 東亞合 成株式会社内 (72)発明者 斎木 幸治 大阪府豊中市北条町４丁目６番１−815号 (72)発明者 渡辺 武史 大阪府高石市高砂１−６ 三井化学株式会 社大阪工場内 Ｆターム(参考） 4K011 AA11 AA21 AA34 AA68 DA03 4K021 AA03 AB01 BA03 BB03 CA05 CA06 DB16 DB31 DB53 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akihiro Sakata 1-14-1 Nishi-Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Inside Toagoseisei Co., Ltd. (72) Inventor Koji Saiki 4-6-1 Hojo-cho, Toyonaka-shi, Osaka −815 (72) Inventor Takeshi Watanabe 1-6 Takasago, Takaishi City, Osaka Prefecture F-term (reference) 4K011 AA11 AA21 AA34 AA68 DA03 4K021 AA03 AB01 BA03 BB03 CA05 CA06 DB16 DB31 DB53
Claims (3)
隔離され、陽極と陰極が陽イオン交換膜にそれぞれ両側
から接近して対峙し、陰極が液透過型ガス拡散電極であ
る電解槽の陽極室に塩化アルカリ水溶液を導入し、陰極
室には酸素又は酸素及び水分を導入して電解することに
より塩素と苛性アルカリ水溶液を得る塩化アルカリ電解
方法において、電解槽を組み立てた後の最初のスタート
を行う時の電流を電流密度として０．２ＫＡ／ｍ2 以下
で通電し、その後は、０．１ＫＡ／ｍ2 ・分以下の速度
で電流を増加させることを特徴とする塩化アルカリ電解
槽の運転開始方法。An anode and a cathode are separated from each other by a cation exchange membrane, and the anode and the cathode are opposed to the cation exchange membrane from both sides, respectively, and the cathode is a liquid-permeable gas diffusion electrode. First start after assembling the electrolyzer in the alkali chloride electrolysis method in which an aqueous alkali chloride solution is introduced into the anode compartment and oxygen or oxygen and moisture are introduced into the cathode compartment to perform electrolysis to obtain a chlorine and caustic aqueous solution. The operation of the alkaline chloride electrolytic cell is characterized in that a current at the time of performing the current is supplied at a current density of 0.2 KA / m 2 or less, and thereafter, the current is increased at a rate of 0.1 KA / m 2 · min or less. How to get started.
隔離され、陽極と陰極が陽イオン交換膜にそれぞれ両側
から接近して対峙し、陰極が液透過型ガス拡散電極であ
る電解槽の陽極室に塩化アルカリ水溶液を導入し、陰極
室には酸素又は酸素及び水分を導入して電解することに
より塩素と苛性アルカリ水溶液を得る塩化アルカリ電解
方法において、多数の単位電解槽が整流器に対して直列
に接続されてなるガス拡散陰極を備えた塩化アルカリ電
解槽を定格電流で運転したまま、少なくとも１つの単位
電解槽に抵抗を調節できる回路を並列に配置し、該回路
の抵抗を調節することにより、該単位電解槽の電流を少
しずつ増加させることにより、該単位電解槽の運転を開
始することを特徴とする塩化アルカリ電解方法。2. An electrolytic cell having an anode chamber and a cathode chamber separated from each other by a cation exchange membrane, wherein the anode and the cathode approach and face the cation exchange membrane from both sides, respectively, and the cathode is a liquid-permeable gas diffusion electrode. In the alkali chloride electrolysis method of introducing an aqueous solution of alkali chloride into the anode chamber and introducing oxygen or oxygen and water into the cathode chamber to perform electrolysis to obtain an aqueous solution of chlorine and caustic alkali, a large number of unit electrolytic cells are provided with respect to the rectifier. A circuit capable of adjusting the resistance is arranged in parallel in at least one unit electrolytic cell while the alkaline chloride electrolytic cell provided with the gas diffusion cathodes connected in series is operated at the rated current, and the resistance of the circuit is adjusted. Wherein the operation of the unit electrolytic cell is started by gradually increasing the current of the unit electrolytic cell.
電流を電流密度として、０．２ＫＡ／ｍ2 以下で通電
し、その後は、０．１ＫＡ／ｍ2 ・分以下の速度で電流
を増加させることを特徴とする請求項２記載の塩化アル
カリ電解方法。3. When increasing the current, the current is supplied at a current density of 0.2 KA / m 2 or less, and then the current is increased at a rate of 0.1 KA / m 2 · minute or less. The alkali chloride electrolysis method according to claim 2, wherein:
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