Brevet FR2550552A1 — publié le 19850215

La présente invention concerne un évent d'hydrogène perfectionné destiné à être utilisé dans des cellules chlore-base à membrane Le dispositif est entièrement fabriqué en une matière polymère, de préférence par 5 une opération de moulage-soufflage en une seule pièce. L'ensemble peut être utilisé soit sur des cellules déjà existantes, à titre de pièce de remplacement, soit sur des cellules neuves. Les cellules à membrane classiques utilisées 10 dans l'industrie du chlore et de la soude produisent comme produits électrochimiques principaux,par l'électrolyse d'une saumure, du chlore et de l'hydroxyde de sodium. Ces cellules contiennent une pluralité de chambres anodiques et cathodiques dans lesquelles il se forme respecti15 vement du chlore et de l'hydroxyde de sodium Il se dégage par ailleurs dans la chambre cathodique une certaine quantité d'hydrogène, petite, mais non négligeable L'hydrogène gazeux est habituellement recueilli au moyen d'une canalisation supérieure et stocké dans un réci20 pient pour être rejeté Pendant le fonctionnement de la cellule, l'hydrogène peut s'accumuler dans la chambre cathodique et, si cette accumulation n'est pas maîtrisée, elle peut endommager les composants intérieurs de la cellule ou même conduire à des explosions à l'intérieur de 25 la cellule A titre de sécurité, de nombreuses cellules industrielles actuellement en utilisation, telles que la cellule H-4 fabriquée par la société dite Occidental Chemical Corporation, sont équipées d'un dispositif qui laisse l'hydrogène en excès s'échapper de la cellule si 30 la pression de l'hydrogène excède un niveau déterminé. Les dispositifs d'échappement ou évents d'hydrogène sont constitués par un réseau complexe de tuyaux de fer ou d'acier et sont fixés à la surface externe supérieure de la cellule Une extrémité du dispositif communique avec 35 l'intérieur de la cellule à travers une ouverture ménagée dans la partie extérieure supérieure de la cellule. Cette ouverture collecte l'hydrogène issu des différents compartiments cathodiques de la cellule Le dispositif est muni d'une cuvette qui contient de l'eau servant de régulateur de pression et d'un manomètre pour mesurer la 5 pression Si la pression de l'hydrogène à l'intérieur de la cellule devient supérieure à la hauteur de l'eau dans la cuvette, l'hydrogène gazeux traverse l'évent sous la forme de bulles et il est rejeté dans l'atmosphère sans risque. Bien que l'évent d'hydrogène classique soit fabriqué en grande partie à partir de composants métalliques standards, il est affecté d'un certain nombre de graves inconvénients Etant donné que ce dispositif est entièrement fabriqué en fer ou en acier, il tend à rouil15 ler prématurément et doit donc être fréquemment remplacé Une fois monté, il ne peut pas être facilement réparé ou-remplacé, ce qui pose des problèmes de maintenance et de remontage En outre, la version classique donne un niveau de joint relativement bas par rapport à la cellu20 le, ce qui accroît le risque de débordement de la liqueur catholyte corrosive à travers l'évent pendant le démarrage de la cellule Ceci peut engendrer un important risque d'insécurité puisque, dans les conditions normales d'exploitation, les cellules sont périodiquement 25 arrêtées et remises en marche. Le principal but de la présente invention est donc de réaliser un évent d'hydrogène perfectionné qui élimine avec succès les nombreux inconvénients des évents de la technique antérieure. Selon la présente invention, on réalise un évent d'hydrogène perfectionné destiné à être utilisé sur des cellules chlore-base à membrane Le dispositif est entièrement fabriqué en une matière polymère telle que le polyéthylène, le polypropylène, le PVC, le CPVC 35 ou l'ABS Il peut avantageusement être fabriqué sous la forme d'une unité moulée en une seule pièce par souffla- ge et les divers éléments de l'ensemble peuvent être découpés dans cette unité unique puis assemblés. L'évent de la présente invention comprend trois éléments Le principal élément est un tube allongé qui 5 possède une partie inférieure filetée destinée à coopèrer avec le tuyau de sortie d'hydrogène de la cellule et une partie supérieure élargie qui est adaptée pour contenir de l'eau ou un autre milieu liquide approprié quelconque Une cheminée ayant à peu près la même section 10 transversale que la partie inférieure du tube est emboîtée dans le tube pour former un joint étanche aux fluides avec le tube dans sa zone d'emboîtement Une cloche est placée au-dessus de la cheminée à l'intérieur du tube pour coiffer la cheminée Cette cloche présente une 15 pluralité d'ouvertures dans sa partie inférieure ou de base, pour permettre à l'hydrogène gazeux de s'échapper. Dans sa partie de tête, la cloche est également équipée d'un raccord pour le montage d'un manomètre. L'évent d'hydrogène selon la présente invention 20 n'est pas affecté par les problèmes de corrosion de l'acier au carbone, il est durable et facile à assembler Ce dispositif possède également un important avantage de sécurité grâce au fait qu'il possède un niveau de liquide élevé qui réduit le risque de débordement de 25 liquide corrosif pendant le démarrage de la cellule. On donnera maintenant une brève description des dessins. La Fig 1 est une vue éclatée montrant les divers éléments individuels de l'évent d'hydrogène et 30 leurs positions relatives à l'état assemblé; la Fig 2 est une vue de côté partielle en coupe montrant l'évent d'hydrogène complet et représentant sa fixation sur une cellule à membrane. L'évent d'hydrogène perfectionné de la présente 35 invention comprend trois éléments, à savoir, un tube allongé, une cheminée et une cloche Le tube allongé pré- sente une partie supérieure élargie qui se rétrécit en cône pour se raccorder à une partie inférieure possédant une aire de section plus petite L'extrémité de la partie inférieure présente des filets extérieurs destinés à 5 coopérer avec le tuyau de sortie d'hydrogène de la cellule à membrane Ce tuyau de sortie fait saillie sur la partie extérieure supérieure de la cellule La partie supérieure élargie du tube est adaptée pour contenir un milieu fluide, tel que de l'eau ou du liquide de la cellu10 le Le tube peut avoir n'importe quelle forme de section désirée bien que, pour plus de commodité, on préfère une section circulaire Toutefois, il va de soi que le terme de 'tube' utilisé par le présent mémoire n'est pas limité à un objet ayant une section transversale circulai15 re. Une cheminée est placée dans le tube allongé. Cette cheminée possède de préférence une section transversale uniforme ayant à peu près les mêmes dimensions que la partie inférieure du tube allongé L'extrémité in20 férieure de la cheminée est assemblée à joint étanche à la surface interne inférieure du tube pour former un joint étanche aux fluides Etant donné que le tube et la cheminée sont fabriqués en un polymère, le joint étanche peut avaé 4 qeuseme être formé en chauffant le polymère à une température supérieure à son point de fusion. La longueur totale de la cheminée dépend de plusieurs facteurs L'extrémité supérieure de cet élément ne doit pas émerger au-dessus de l'extrémité supérieure du tube Toutefois, la cheminée doit également être 30 d'une longueur suffisante pour maintenir une contre-pression appropriée pour empêcher l'hydrogène gazeux de s'échapper par l'évent, sauf dans des situations d'urgence envisagées. Le troisième élément de l'évent d'hydrogène est 35 une cloche qui est placée à l'intérieur du tube en coiffant la cheminée La cloche possède une section intermé- diaire entre la section de la cheminée et celle de la partie supérieure élargie du tube et elle est adaptée à sa base pour s'emboîter à joint étanche dans la surface interne inférieure du tube Cet emboîtement n'a pas à 5 être étanche aux fluides et ces éléments peuvent être ajustés à serrage ou emboîtés à encliquetage. Lorsqu'elle est placée à l'intérieur du tube, la cloche délimite deux régions annulaires entre la cheminée et le tube, une région annulaire intérieure et une 10 région annulaire extérieure La communication entre ces régions pour le passage des fluides, que ces fluides soient liquides ou gazeux, est assurée par des ouvertures périphériques appropriées ménagées dans la cloche. Le positionnement des ouvertures par rapport à la hau15 teur de la cloche dépend de la contre-pression entretenue dans l'évent Les ouvertures sont de préférence prévues dans la partie de base inférieure de la cloche Un manomètre peut être engagé dans le raccord et fixé en place au moyen d'un bouchon ou d'un autre élément d'étan20 chéité classique. L'évent d'hydrogène est entièrement fait d'une matière polymère appropriée On peut citer comme exemples de telles matières le polypropylène, le polyéthylène, le PVC, le CPVC et t ABS-LT yptoy e est- géné+ ralement préféré en raison de son faible coût et de son haut point de fusion Bien que chacun des éléments individuels de l'évent d'hydrogêne puisse être fabriqué séparément, il est préférable, pour des raisons de faible coût et de commodité, de former l'ensemble complet en 30 une unité moulée en une seule pièce par soufflage Les éléments individuels peuvent être ensuite découpés dans cette unité et assemblés. L'invention sera à présent décrite en détail en se reportant aux dessins Tous les éléments de l'évent 35 d'hydrogène qui sont représentés sur les dessins présentent des sections circulaires, ce qui constitue la confi- guration préférée. La Fig 1 est une -mue éclatée représentant les différents éléments de l'évent d'hydrogène et leurs relations respectives Ainsi qu'on le voit sur le dessin, un 5 tube allongé 1 possède une partie supérieure élargie et une partie inférieure rétrécie La partie inférieure présente des filets extérieurs destinés à coopérer avec le tuyau de sortie d'hydrogène de la cellule 8 Une cheminée 3, de section à peu près constante, est adaptée pour 10 se loger à l'intérieur du tube, en s'appliquant contre la surface interne inférieure de ce tube Une cloche 2 présentant des ouvertures périphériques 9 dans sa partie intérieure est adaptée pour être placée dans le tube en coiffant la cheminée La partie de base de la cloche pré15 sente la forme d'une jupe 10 et s'applique également contre la surface interne inférieure du tube, au-dessus du point de contact avec la cheminée La cloche présente dans sa partie de tête une ouverture 14 qui sert de raccord pour un manomètre (non représenté sur la Fig 1). La Fig 2 est une vue en coupe partielle et de c 8 té de l'évent d'hydrogène L'extrémité inférieure du tube 1 se monte dans le raccord 5 qui se monte également sur le tuyau de sortie d'hydrogène 4 de la cellule à membrane 8 A son extrémité inférieure, la cheminée 3 forme 25 un joint étanche avec la surface interne rétrécie du tube La cloche 2 est placée à l'intérieur du tube et coiffe la cheminée La cloche présente une partie de base évasée 10 qui s'applique contre la surface interne inférieure de la partie supérieure élargie du tube Des ou30 vertures périphériques 9 sont prévues dans la partie inférieure de la cloche La cloche divise le volume de liquide du tube en une région annulaire intérieure 11 et une région annulaire extérieure 12 Ces deux régions sont adaptées pour contenir un milieu liquide, comme re35 présenté Le passage du fluide, liquide ou gaz, de l'une à l'autre des deux régions, est permis par des ouvertu- res périphériques 9 La paroi supérieure fermée de la cloche est munie d'une sortie ou d'un raccord 14 qui est adapté pour recevoir un manomètre 7 Un joint 6 est prévu pour fixer le manomètre au raccord. En fonctionnement, le niveau du liquide dans les deux régions annulaires est suffisant pour maintenir la contre-pression désirée qui est nécessaire pour empêcher l'hydrogène gazeux de s'échapper de la cellule, sauf pendant les périodes d'élévation de la pression, o 10 il est nécessaire de laisser de l'hydrogène s'échapper pour éviter la détérioration des composants intérieurs de la cellule ou les explosions à l'intérieur de la cellule Le manomètre sert également à indiquer la pression relative régnant à l'intérieur de la cellule et il 15 constitue donc un organe de sécurité supplémentaire. Etant donné que les éléments de l'évent d'hydrogène sont fabriqués entièrement en matières polymères, le dispositif est moins sujet à la corrosion que les éléments en acier au carbone et demande moins d'en20 tretien On peut également régler facilement la différence de pression en modifiant la hauteur de la cheminée selon le besoin. Bien que diverses formes de réalisation de l'invention aient été représentées et décrites dans le pré25 sent mémoire, il va de soi que l'invention n'est pas limitée à ces exemples Au contraire, les revendications annexées doivent être considérées comme couvrant toutes les modifications et variantes qui restent dans le principe et le domaine de la présente invention. R E V E N D I C AT IONS 1 Event d'hydrogène perfectionné en polymères, destiné à être utilisé sur des cellules chlore-base à membrane, cet évent étant caractérisé en ce qu'il comprend: a) un tube allongé ( 1) qui comprend une partie 5 supérieure élargie munie d'une extrémité ouverte et une partie inférieure adaptée pour se monter sur le tuyau de sortie d'hydrogène ( 4) de ladite cellule ( 8), ladite partie supérieure étant adaptée pour contenir un milieu liquide; b) une cheminée ( 3) placée à l'intérieur du tube 10 ( 1), l'extrémité inférieure de cette cheminée étant montée à joint étanche sur la surface interne inférieure dudit tube, l'extrémité supérieure de cette cheminée étant en retrait au-dessous de l'extrémité ouverte du tube; et c) une cloche ( 2) placée à l'intérieur du tube, qui 15 coiffe la cheminée, ladite cloche divisant la région comprise entre la cheminée et la partie supérieure élargie du tube en une région intérieure ( 11) et une région extérieure ( 12), la base de ladite cloche ( 2) étant adaptée pour s'appliquer contre la surface interne inférieure du 20 tube et la partie supérieure de la cloche présentant un raccord de manomètre, ladite cloche ( 2) présentant des ouvertures périphériques ( 9) qui permettent aux fluides de circuler entre la région intérieure ( 11) et la région extérieure ( 12). 2 Event d'hydrogène selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un manomètre ( 7) monté à joint étanche sur le raccord de manomètre ( 14). 3 Event d'hydrogène selon la revendication 1, caractérisé en ce que le milieu liquide est l'eau. 4 Event d'hydrogène selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est fait de polypropylène. Event d'hydrogène selon la revendication 1, caractérisé en ce que tous les éléments ( 1, 2, 3) en polymère du dispositif sont moulés par soufflage en une unité unique et découpés avant d'être réassemblés. 6 Event d'hydrogène selon larevendication 1, caractérisé en ce que la partie inférieure du tube allongé ( 1) est munie d'un filetage extérieur destiné à se raccorder au tuyau de sortie d'hydrogène ( 4). 7 Event selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base de la cloche ( 2) est évasée. 8 Event d'hydrogène selon la revendication 7, caractérisé en ce que la cloche ( 2) est montée par encli10 quetage sur la surface interne inférieure du tube ( 1). 9 Event d'hydrogène selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube ( 1), la cheminée ( 3) et la cloche ( 2) ont des sections circulaires.