Brevet FR2398815A1 — publié le 19790223

L'invention concerne un dispositif pour l'obtention d'un courant de mercure uniforme dans des électrolytes pour la fabrication de solutions alcalines et de chlore, l'unité d'électrolyse étant constituée par la cellule, l'organe de décomposition ou pile, la pompe à mercure, et les conduites de jonctions I1 est connu de fabriquer les solutions alcalines et le chlore dans des cellules électrolytiques à mercure. Le mercure doit y être constamment recyclé à l'aide d'une pompe, pour permettre le déroulement du processus d'électrolyse proprement dit, à savoir la formation de l'amalgame et sa décomposition, dans la pile ou l'organe de décomposition.Pour le pompage du mercure, on utilise des pompes mécaniques, telles que les pompes centrifuges ou a' cône, ou bien des pompes électromagnétiques L'inconvénient des pompes mécaniques consiste en ce que l'on ne peut utiliser les pompes à cône que lorsque la hauteur de déplacement du mercure n'est pas supérieure à 1 mètre.Avec une plus grande hauteur, il est difficile d'équilibrer le rotor de la pompe De plus, la sortie du mercure de la pompe s'effectue par gouttes, une partie importante formant de la 0farine de mercure ce qui provoque une mise à nu du fond en acier du bain d'électrolyse, et entraîne une augmentation du volume du mercure à verser, et l'augmentation de la perte en mercure et en solution, ce qui diminue l'efficacité de l'électrolyse et élève la teneur en mercure perdu dans le produit final Pour alimenter le mercure dans le cas de plus grandes hauteurs, on utilise des pompes à roue à aubes D'importantes fluctuations, ainsi que la diminution du rendement et de la hauteur d'alimentation de la pompe, en fonction de l'usure des palettes de la rouep entraînent les mêmes inconvénients que ceux cités plus haut On utilise aussi, pour la production de chlore et de solutions alcalines, des pompes électromagnétiques, pour le depla- cement du mercure cathodique dans l'unité d'électrolyse Cependant, les pompes connues que l'on vient de citer n'ont trouvé jusqu'à present aucune application pratique, à cause d'une série de difficultés techniques - insécurité de l'exploitation en ce qui concerne le déplacement de mercure, - fluctuations du rendement de la pompe en fonction de l'usure des garnitures de graphite, de l'organe de décomposition, et de la - consommation de mercure utilisé en fonctionnement entraînement de particules de graphite avec le mercure, ce qui perturbe le courant de mercure, De plus, il n'y a pas d'autorégulation de l'épaisseur de couche du mercure sur la cathode en fonction de la capacité réactionnelle de l'organe de décomposition et des fluctuations de capacité des pompes utilises, L'invention a pour but d'augmenter le rendement de la cellule par autorégulation de la capacité de la pompe, d'éviter la pollution du mercure, et de diminuer les pertes en mercure L'invention permet d'obtenir une remise en circulation de mercure autoréguléee et un écoulement de mercure totalement uniforme à travers toute la cellule d'électrolyse et les parties attenantes On évite la forsaation de coussins d'air et la dissociation du mercure Dans ce but, l'invention est caractérisée en ce que, dans le circuit d'électrolyse, constitué par la cellule, l'organe de décomposition, les conduites de jonction avec la pompe électromagnétique, est incorporé, dans les conduites, un organe limitateur et dégazeur, qui sert de récipient de niveau, ainsi qu'un postdégazeur et purgeur disposé entre l'organe décomposeur et la pompe électromagnétique Le volume du récipient de niveau se situe entre 0,05 à 3 % de la cap2citê horaire de la pompe TtR filtre annexée représente le dispositif conforme à l'inventicn pcur un circuit de mercure à autorégulation Le dispositif consL6te en un organe limitateur et dégazeur 3, qui sert en meme temps de récipient de niveau pour le mercure, et an un purgeur et post-dégazeur 4 disposé entre le décomposeur 1 et 1 F pompe à mercure 2, inséré dans le circuit de circulation de mercure Le liïitateur et dégazeur 3 est relié au décomposeur 1 par un trop-plein, disposé soit dans une partie verticale, soit dans une partie horizontale de la conduite Le limitateur et dégazeur 3 est muni en même temps d'un dégazeur 7 qui débouche dans un conduit d'aspiration d'hydrogène, ou à l'air libre A travers ce dégazeur 7 sont éliminés l'hydrogène ou la vapeur d'eau formés Le limitateur et dégazeur 3 a pour récipient de niveau une contenance de mercure de 2 à 10 % du volume de mercure du décomposeur 1 Cette provision de mercure exerce une pression sur la pompe à mercure 2 Avant la pompe à mercure 2, est encore inséré le purgeur post-dégazeur 4 Dans ce purgeur post-dégazeur 4 se trouve un filtre 5 pour retenir les particules de graphite entraînées ou les autres impuretés du mercure.L'élimination des impuretés du purgeur post-dégazeur 4 et de la conduite de post-dêgazage 8 est assurée à l'aide d'un courant partiel d'eau de la pile, qui est introduit par le tube 9 Les grosses impuretés sont expulsées par le tube d'écoulement 6 Le mercure se trouvant dans la décomposeur 1 s'écoule à travers un trop-plein dans le limitateur-dégazeur 3, qui sert également comme récipient de niveau pour le mercure.Les vapeurs d'eau et d'hydrogène restantes qui se forment à cause des températures élevées régnant dans l'appareil sont aliminées par le conduit de dégazage 7 attenant, dans le conduit d'aspiration d'hydrogène ou à l'air libre Le mercure se trouvant dans le limitateir-dégazeur 3 exerce une pression, par son poids spécifique élevé, sur la pompe à mercure 2 située en-dessous du récipient de niveau Cette pression représente une pression préalable pour la pompe à mercure 2 et régule automatiquement la vitesse de la pompe Aussitôt que le niveau de mercure baisse dans le limitateur-dégazeur 3, la pression préalable sur la pompe à mercure 2 et la quantité alimentée diminuendo Lorsque le niveau de mercure remonte dans le limitateur et dégazeur 3, la pression sur la pompe à mercure 2 augmente, et la capacité d'alimentation de la pompe à mercure 2 aussi Cette autorégulation s instaure dès la mise en route de l'installation. Afin de garantir un fonctionnement régulier de la pompe à mercure 2, on doit encore insérer en amont de cette pompe un purgeur post-dégazeur 4 Dans ce purgeur et post-dégazeur 4, se trouve incorporé un filtre 5, qui retient toutes les impuretés du mercure Par introduction d'un courant partiel d'eau de la pile à travers le tube 9 dans le purgeur post-dégazeur 4, on évite des incrustations Les impuretés sont éliminées du circuit par le conduit de post-dégazage 8 Les impuretés grossières sont expulsées par le tube d'écoulement 6 Les poches de gaz ou de vapeur pouvant encore éventuellement se former sont également éliminées par le tube de post-dégazage 8 R E V E N D I C A T I O N S 10) Dispositif de régulation de circulation d'un courant de mercure dans des unités d'électrolyse chloro-alcalines constituées par une cellule, un organe de décomposition ou pile, une pompe à mercure et les conduites de jonction, dispositif caractérisé en ce que, entre l'organe de décomposition (1) et la pompe à mercure (2), sont insérés, un limitateur-dégazeur C3), servant de récipient de niveau de mercure, avec conduite de dégazage (7), et/ou un purgeur et post-dégazeur (4) avec filtre, dans lequel passe, pour le nettoyer, un courant partiel de l'eau de la pile, et avec un tuyau d'écoulement (6) et une conduite de post- dégazage 20) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le niveau de mercure dans le limitateur-dégazeur (3), qui sert également comme récipient de niveau, exerce sur la pompe à mercure (2) une pression préalable, qui assure l'auto-régulation de la capacité de la pompe et par là, du courant de circulation du mercure.