Brevet FR2202732A1 — publié le 19740510

La présente invention vise à perfectionner les couvercles équipant les cellules d'électrolyse, en particulier les cellules à diaphragme pour l'électrolyse de soluticns aqueuses d'halogénures de létaux alcalins. Pbur la production de chlore par électrolyse d1 une sau@ure de chlorure de sodium, il est connu de faire usage de cellules k disphragme a électrodes verticals parallèles, dans lesquelles du chlore est libéré aux anodes, et de l'hydrogène aux cathodes. Ces cellules connues, analogues à celle représentée à la page 95 du traité "Chlorine, its manufacture, prop@rties and us es", J-S. Sconce, Reimhold Publishing Corp., New York, 1962, sont surmontées d'un couvercle de grandes dimensions, en communication, d'une part avec une @@mission de s@u@@re et, d'autre part, avec une conduite d'éracuation de chlore. Ce couvercle de grandes dimensions est destiné i permettre une variation du niveau de l'anolyte au-dessus des électrodes, tout en délimdtant au-dessus de l'anolyte, une poche pour le chlore dégagé aux anodes. Malgré les précautions prises au cours de l'exploitation des cellules à diaphragme, il peut arriver que de l'hydr@gène se mélange au chlore @n quantité telle qu'il se forme un mélange détonant sous le couvercle. Les explosions qui résultent de la formation d'un mélange détonant sous le couvercle des cellules sont partioulièrement dangereuses pour le personnel, et elles risquant en outre d'@ndo@@@ger zérieu@ement les cellules. Elles peuvent en effet provequer un soulèvement ou une destruction du couvercle, avec projection de saumure chaude à l'extérieur de la cellule. La présente invention remédie à ces inconvénient@. Elle concerne à cet effet un couvercle pour une cellule d'électrolyse, couçu pour être partiellement en contact avec l'électrolyte. Suivant l'invention, le couvercle est caractérisé en ce qu'il est constitué de deux parties superposées, assemblées de manière étanche et séparable, la partie supérieure étant disposée entière rat au-dessus du niveau de l'électrolyte. Dans le cas où il se produit une augmentation subite et importante de pression dans une cellule équipée du couvercle suivant l'invention, par exemple en cas d'explosion sous le couvercle, la partie supérieure est soulevée ou éjectée, tandis que la partie inférieure reste en place et retient l'électro- lyte dans la cellule. Le couvercle suivant l'invention présente ainsi l'avantage appréciable d'éviter une projection d'électrolyte hors de la cellule et une détérioration des organes de la cellule sous l'effet de l'explosion. Dans une forme de réalisation avantageuse du couvercle suivent l'invention la partie supérieure de ce couvercle est retenue appliquée sur la partie infé- rieure par un moyen connu en soi, permettant un soulèvement momentané de la partie supérieure sous l'action d'une pression gazeuse sous le couvercle, supérieure i une valeur prédéterminée. Cette forse de réalisation présente I 'avantage supplésentaire de const@- tuer une soupape de sûreté fonctionnant en cas de surpression occasionnelle dans la cellule, sans nécessiter un arrêt de celle-ci. L'invention concerne égalerait une cellule a diaphragiê pour l'électrolyse d'une solution d'un halogénure d'au moins un métal alcalin, cette cellule comprenant une embase, des anodes sensiblement verticales et sensiblement parallèles au-dessus de l'embase, un caisson cathodique qui est disposé sur l'embase, autour des anodes, et qui est uni de cathodes ajourées alternant avec les anodes et recouvertes d'un diaphragme, et un couvercle posé sur le caisson cathodique.La cellule est caractérisée en ce que son couvercle est constitué de deux parties superposées, assemblées de manière étanche et séparable, la partie supérieure étant disposée au-dessus du niveau de l'électrolyte, La cellule suivant l'invention présente, sur les cellules connues, l'avantage d'une plus grande sécurité contre des surpressions ou des explosions survenant accidentellement au cours de l'électrolyse. Des particularités et détaile de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante des figures annexées, qui représentent, à titre d'exemple, quelques fori- de réalisation du couvercle et de la cellule suivant l'inven- tion. le figure 1 montre, en section verticale axiale, une première forte de réalisation du couvercle suivant invention. La figure 2 est une vue analogue d'une deuxième forme de réalisation du couvercle @uivant l'invention. La figure 3 montre en élévation, avec arrachement partiel, une forme de réalisation particulière de la cellule suivant l'invention. Dans ces figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques. Le couvercle de la figure 1, désigné d'une manière générale par la notation de référence 1, est réalisé en béton. Il est constitué de deux parties superp@sées 2 et 3. La partie inférieure 2, profilée sensiblement en forme de pyramide tronquée de section rectangulaire, est destinée à pr@ndre appui sur la périphérie du caisson cathodique d'une cellule k électrodes verticales, par exemple une cellule du type Solvay DA 40.La partie supénieure 3 est profilée @n forme de @uvette quadrangulaire retournée ; elle repose sur la partie inférieure 2, avec interposition d'un Joint d'étanchéité 4. Elle est percée d'une ouverture 5 pour son raccordement à une canalisation d'amenée dlélectro- lyte, par exemple une saumure, et est en outre munie une tubulure 6 pour l'évacuation d'un gaz, par exemple un halogène, produit aux électrodes. La hauteur de la partie inférieure 2 du couvercle est réglée de manière que, lorsque le couvercle est en place sur la cellule, le niveau de l'électro- lyte soit au-dessous de l'extrémité supérieure 7 de cette partie 2. 2ar ailletrs, la partie supérieure 3 est conçue de manière que son poids équilibre la poussée verticale résultant d'une pression prédéterminée de gaz sous le couvercle, cette pression prédéterminée étant supérieure à la pression normale du fonctionnement de la cellule. De cette manière, le couvercle de la figure 1 est retenu sur le caisson cathodique de la cellule, sous la seule action de son poids propre. En cas de surpression dangereuse dans la cellule, par exemple dans le cas où une explosion survient sous le couvercle, la partie supérieure 3 réagit immédiatement > la manière d'une soupape de streté, en se soulevant légèrement pour permettre un échappement partiel et momentanné de gaz jusqu'à ce que la pression dans la cellule soit retombée cous la valeur prédéterminée susdite. le poids requis pour la partie supérieure 3 du couvercle peut eAtre obtenu en disposant une sasse appropriée sur cette partie 3. Pour un profil approprié de cette partie 3, cette masse peut avantageusement être limitée à la sasse de béton qui la constitue. Dans le cas où il est destiné à équiper une cellule à chlore, le couvercle de la figure 1 peut être réalisé en un béton contenant une résine, capable de résister à ltaction corrosive du chlore. En variante, il peut aussi être réalisé en béton ordinaire, mais il est avantageux de le munir intérieurement d'un revetement protecteur résistant au chlore et à l'acolyte tel qu'un stratifié de polyester. Pour assurer une bonne adhérence du stratifié au béton, on peut avantageusement ancrer ou coller des graviers ou des fibres de verre au polyester, ces graviers ou ces fibres étant ensuite noyés dans le béton lors de la coulée de celui-ci autour de la couche de polyester. Pour ce faire, on fabrique, sur un moule mule, reproduisant exactement la partie interne du couvercle, une couche de polyester (cf. SPEAKING OUT nG 22 édité par ATLAS CHEMICAL INDUSTRIES, INC.) qu'on renforce par dépôt de plusiewn tissus de verre.Avant solidification de la masse ainsi obtenue, on colle des crochets en les disposant à environ 20 cm l'un de l'autre sur toute la surface libre sur laquelle on répand ensuite une couche de gravier de fine granulométrie (environ 1 à 5 m). Après polymérisation et post-durcissage exécutés de manière connue en soi, on démoule la couche de polyester renforcé obtenue et on l'introduit au centre d'un moule femelle du couvercle, avant de couler du béton dans l'espace libre annulaire. Grtce aux crochets et graviers d'ancrage on obtient alors une excellente adhérence entre le béton et son revêtement protecteur.En variante,cn peut utiliser, en tant que moule mule, une structure en matière plastique thermoformée elle-mEme résistante à la corrosion, en PVC surchloré par exemple, qu'on renforce comme décrit ci-dessus en assurant une adhésion entre le polyester et le PVC surchloré de façon que l'en- semble constitue en soi le revêtement protecteur du béton Dans une variante non représentée du couvercle de la figure 1, ce couvercle est équipé d'un organe de guidage du soulèvement de la partie 3 par rapport à la partie 2. Le couvercle représenté à la figure 2 est réalisé essentiellement en polyester, généralement renforcé. Vu son faible poids, sa partie inférieure 2 doit titre fixée au caisson cathodique de la cellule, par exemple au moyen de serrejoints coopérant avec sa bride inférieure 8. Sa partie supérieure 3, réalisée sous forme d'un panneau, est retenue appliquée contre la partie inférieure 2, au moyen de ressorts tarés 9 comprimés chacun entre la partie supérieure 3 et une butée 10 reliée à la partie inférieure 2 par une tige 11. Par déplacement de la butée 10 le long de la tige Il, il est possible de modifier à volonté la valeur de la pression prddéterminée susdite, pour laquelle la partie supérieure 3 du couvercle s'écarte de la partie 2. Les tiges 11 constituent par ailleurs des organes de guidage de la partie 3 vis-à-vis de la partie 2. La cellule représentée à la figure 3 est conçue pour la production de chlore par électrolyse une saumure de chlorure de sodium. Elle comprend une embase 12 reposant sur des isolateurs 1 et supportant un caisson cathodique 14 en acier. Ce caisson cathodique 14 porte des csthodes ajourées verticales, non visibles sur la figure, alternant avec des anodes non visibles sur la figure. I1 est surmonté d'un couvercle 1 analogue à celui qui vient d'être décrit en référence à la figure 1. Ce couvercle 1, en béton, est retenu sur le caisson cathodique 14 sous la seule action de son propre poids. Pendant le fonctionnement de la cellule de la figure 3, le niveau 15 de l'acolyte est maintenu constamment au-dessous du joint 4 séparant les deux parties 2 et 3 du couvercle. La présente invention n' est évidemment pas limitée aux formes de réalisation qui viennent entre décrites. De nombreuses modifications peuvent y être apportées, sans sortir du cadre des revendications suivantes. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Couvercle pour cellule d'électrolyse, conçu pour Etre partiellement en contact avec l'électrolyte, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux parties superposées, assemblées de manière étanche et séparable, la partie supérieure étant disposée au-dessus du niveau de l'électrolyte. 2 - Couvercle suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie supérieure est retenue appliquée sur la partie inférieure par un noyai connu en soi, permettant un soulèvement momentané de la partie supérieure sous l'ac- tion d'une pression gazeuse sous le couvercle, supérieure à une valeur prédéterminée. 3 - Couvercle suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen pré- cité comprend un ressort taré reliant les deux parties du couvercle entre elles. 4 - Couvercle suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caracté- risé en ce que le moyen précité comprend une sasse reliée a la partie supérieure du couvercle. 5 - Couvercle suivant l'une quelconque des revendications 2 a 4, caractéri- sé en ce qu'il comprend un organe d@ guidage du déplacement de la partie supérieure vis-à-vis de la partie inférieure. 6 - Couvercle suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractéri- sé en ce qu'il est en béton. 7 - Couvercle suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la partie supérieure est en béton et agencée en sorte que son poids équilibre sensiblement la poussée verticale résultant de la pression gazeuse prédéterminée susdite sous le couvercle. 8 - Cellule à diaphragme pour l'électrolyse d'une solution d'un halogénure d'au moins un métal alcalin, cette cellule comprenant - une embase, - des anodes sensiblement verticales et sensiblement parallèles au-dessus de cette embase, - un caisson cathodique qui est disposé sur l'embase, autour des anodes, et qui est rri de cathodes ajourées alternant avec les anodes et recouvertes d'un disphragme, et - un couvercle posé sur le caisson cathodique, caractérisée en ce que le couvercle est conforte a l'un. quelconque des reven- dications 1 i 7. 9 - Cellule suivant la revendication 8, caractériaéa en ce qu'elle est destinée 8 l'électrolyse d une saumure de chlorure de sodium.