Brevet FR2865479A1 — publié le 20050729

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de fabrication d'hypochlorite par électrolyse de chlorure. Elle s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, à la préparation d'une solution aqueuse d'hypochlorite de sodium (qui est communément appelée " eau de javel ") par électrolyse du chlorure de sodium. On sait que les eaux et extraits de Javel peuvent être obtenus par électrolyse d'une solution de chlorure de sodium qui produit de la soude caustique, du chlore et de l'hydrogène. Dans des conditions de température appropriées, une réaction du chlore sur la soude caustique permet ensuite d'obtenir une solution aqueuse d'hypochlorite de sodium ainsi qu'une certaine quantité de chlorure de sodium. Communément, une solution de saumure concentrée est fabriquée dans un bac de dissolution dans lequel on a dissout du sel NaCL purifié. Cette saumure passe ensuite de manière continue dans une cellule d'électrolyse où la production d'hypochlorite de sodium va avoir lieu, selon les formules chimiques: 2NaCL +2H2O >2NaOH +H2+C12 30 2 NaOH + C12 > NaCLO + NaCl + H2O 2865479 2 Il s'avère que cette technique qui permet de produire de l'eau de javel présente néanmoins un certain nombre d'inconvénients. - La continuité de l'alimentation en saumure de la cellule d'électrolyse nécessite lorsqu'il s'agit de traiter des débits faibles de procéder à des dosages précis des débits de saumure. Le processus s'effectuant en continu, il convient d'obtenir immédiatement le rendement optimum d'électrolyse ce qui rend nécessaire l'utilisation d'électrodes adaptées. L'invention a donc plus particulièrement pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé permettant de produire de l'hypochlorite par électrolyse de chlorure, faisant intervenir un bac de saumure dans lequel on a dissout du sel NaCL purifié, une cellule d'électrolyse équipée au moins d'un capteur de niveau, un bac d'hypochlorite équipé d'au moins un capteur de niveau, une pompe de remplissage, une pompe de vidange ainsi qu'une réserve d'eau. Ce procédé est caractérisé par la répétition des trois étapes suivantes: le remplissage de la cellule d'électrolyse en saumure et en eau de dilution, le remplissage de la cellule en saumure étant contrôlé par un capteur de niveau; l'électrolyse pendant une période de temps prédéterminée pouvant être réglable, de la saumure diluée; la vidange de la cellule d'électrolyse à l'issue de ladite période de temps, l'hypochlorite produit se déversant dans le bac d'hypochlorite, cette vidange étant contrôlée par un capteur de niveau. Ainsi, compte tenu de la période de temps impartie pour effectuer l'électrolyse, il n'est pas nécessaire d'obtenir instantanément le rendement optimum d'électrolyse. Il est donc possible d'utiliser des électrodes moins coûteuses. De plus, il n'est plus nécessaire de procéder à des dosages précis des débits de saumure en effet, à chaque cycle, le traitement s'effectue sur une quantité prédéterminée de saumure qui est mesurée grâce au capteur de niveau de la cellule d'hypochlorite: ce capteur de niveau permet de déterminer la quantité de saumure qu'il convient de verser dans la cellule d'électrolyse à chaque cycle de traitement alors que le capteur de niveau présent dans le bac d'hypochlorite permet de contrôler la quantité d'hypochlorite produit. Ces capteurs peuvent commander notamment la fréquence des cycles de traitement en fonction de la demande en hypochlorite. Le bac de saumure pourra comprendre des moyens de chauffage qui permettront de chauffer la saumure avant son déversement dans la cellule d'électrolyse et garantir ainsi le rendement de l'électrolyse. Avantageusement, pour augmenter le volume de saumure traité pendant l'étape 20 d'électrolyse, des cellules d'électrolyse peuvent être montées en parallèle. Ces cellules étant connectées en amont à un bac de saumure. Avantageusement, pour augmenter la durée de vie des électrodes, le système peut être alimenté en eau adoucie. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence au dessin annexé dans lequel: La figure unique est une représentation d'un dispositif mettant en oeuvre 30 le procédé selon l'invention. Le procédé selon l'invention comprend la répétition des étapes suivantes: le remplissage d'une cellule d'électrolyse 4 en saumure (solution aqueuse de chlorure de sodium) et en eau de dilution, ce remplissage étant contrôlé par un capteur de niveau 6; l'électrolyse pendant une période de temps prédéterminée et réglable de la saumure diluée contenue dans la cellule d'électrolyse 4; la vidange de la cellule d'électrolyse 4 à la fin de ladite période de temps, l'hypochlorite produit se déversant dans un bac d'hypochlorite 8, cette vidange étant contrôlée par un capteur de niveau 11. Dans l'exemple illustré sur la figure unique, le dispositif pour mettre en oeuvre ledit procédé comprend: Une cellule d'électrolyse classique 4 comportant deux électrodes 10, 10' ainsi qu'au moins un capteur de niveau 6. Cette cellule d'électrolyse 4 est reliée à un bac de saumure 3 par un circuit 5 et à un bac d'hypochlorite 8 par un circuit 7. Le bac de saumure 3 peut comprendre des moyens de chauffage 16 alors que le bac d'hypochlorite 8, où se déverse l'hypochlorite produit, comprend au moins un capteur de niveau 11. - Une réserve d'eau 1 ou le réseau d'eau reliée à deux électrovannes deux voies 14 et 15. L'une de ces électrovannes 14 étant reliée au bac de saumure 3 alors que l'autre électrovanne 15 est reliée à la cellule d'électrolyse 4. Un générateur électrique 9 connecté aux électrodes 10, 10' de la cellule d'électrolyse 4. Une pompe de remplissage 12 située sur le circuit 5 qui permet de remplir la cellule d'électrolyse 4 en saumure. Cette pompe 12 peut être remplacée par une électrovanne en cas de fonctionnement gravitaire. Une pompe de vidange 13 située sur le circuit 7 qui permet de vidanger la cellule d'électrolyse 4 en déversant l'hypochlorite dans le bac 8. Cette pompe 13 peut être remplacée par une électrovanne en cas de fonctionnement gravitaire. Un boîtier de commande 17 du générateur électrique 9, des électrovannes 14 et 15, de la pompe de remplissage 12 et de la pompe de vidange 13. Ce boîtier de commande 17 étant connecté au capteur de niveau 6 de la cellule d'électrolyse 4 ainsi qu'au capteur de niveau 11 du bac d'hypochlorite 8. Le fonctionnement de ce dispositif est alors le suivant: Avant de lancer le processus de fabrication d'hypochlorite, l'utilisateur détermine grâce au boîtier de commande 17 la quantité de saumure à traiter, le volume d'hypochlorite à produire, la durée de l'électrolyse de chaque cycle de traitement ainsi qu'éventuellement la température de chauffage de la saumure avant qu'elle ne soit déversée dans la cellule d'électrolyse 4. Pendant les cycles de traitement, l'ouverture de l'électrovanne 14 est commandée par le boîtier de commande 17 afin de maintenir le niveau du bac de saumure 3 en eau de solubilisation. Le sel NaCL purifié est maintenu en excès non dissout dans le bac de saumure 3. La pompe de remplissage 12 injecte dans la cellule d'électrolyse 4 la quantité prédéterminée de saumure alors que dans le même temps l'ouverture de l'électrovanne 15 est commandée par le boîtier de commande 17 afin de permettre le remplissage de ladite cellule d'électrolyse 4 en eau de dilution. Le capteur de niveau 6 de la cellule d'électrolyse 4 permet de contrôler le dosage du volume de la solution de saumure déversée dans la cellule 4. Avantageusement, préalablement au remplissage de la cellule d'électrolyse 4, les moyens de chauffage 16 pourront chauffer la saumure diluée de manière à garantir le rendement de l'électrolyse. Afin de procéder à la synthèse d'hypochlorite de sodium, une tension fournie par le générateur électrique 9 est appliquée entre les électrodes 10, 10'. À l'anode 10, la réaction d'oxydation est la suivante: 2 CL- - CL2 + 2 é À la cathode 10', la réaction de réduction est: 2H2O+2--2OH-+H2 La réaction de la cathode ne met pas en jeu les ions Na+. On obtient alors: 2NaCL+2H20 2(Na++OH-)+H2+C12 La soude caustique (NaOH) et le chlore réagissent selon la réaction: 2 NaOH + C12 --* (Na+ + CLO-) + NaCl + H2O La réaction doit avoir lieu à une température n'excédant pas 40 C afin de limiter la dismutation des ions hypochlorites en ions chlorates et chlorures. Lorsque la durée d'électrolyse programmée a expiré, le boîtier de commande 17 commande la désactivation du générateur électrique 9. La pompe de vidange 13 déverse alors dans le bac 8 l'hypochlorite fabriqué. Le capteur de niveau 6 présent dans la cellule d'électrolyse 4 permet de contrôler cette vidange. Ainsi, lorsque le volume d'hypochlorite présent dans le bac 8 a atteint le niveau déterminé, le capteur de niveau 11 envoie un signal vers le boîtier de commande 17 qui en retour commande l'arrêt des cycles de génération de l'hypochlorite. 2865479 -7 Si, à la suite du déversement intégral dans le bac 8 de la quantité d'hypochlorite produit lors de la phase d'électrolyse, le volume d'hypochlorite présent dans le bac 8 n'a pas atteint le niveau déterminé alors, un nouveau cycle de traitement s'effectue. Avantageusement, le bac de saumure 3, la cellule d'électrolyse 4 et le bac d'hypochlorite 8 sont placés les uns au dessus des autres pour permettre un écoulement gravitaire. Avantageusement, des cellules d'électrolyse 4 peuvent être montées en parallèle permettant ainsi d'augmenter le volume de saumure traité pendant l'étape d'électrolyse. Revendications 1. Procédé permettant de produire de l'hypochlorite par électrolyse de chlorure, caractérisé par la répétition des étapes suivantes: le remplissage d'une cellule d'électrolyse (4) en saumure et en eau de dilution, le remplissage de la cellule (4) en saumure étant contrôlé par un capteur de niveau (6) ; l'électrolyse pendant une période de temps prédéterminée et réglable de la saumure diluée contenue dans la cellule d'électrolyse (4) ; la vidange de la cellule d'électrolyse (4) à l'issue de ladite période de temps, l'hypochlorite produit se déversant dans un bac d'hypochlorite (8), cette vidange étant contrôlée par un capteur de niveau (6). 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend: une cellule d'électrolyse classique (4) comportant deux électrodes (10, 10') ainsi qu'au moins un capteur de niveau (6), cette cellule d'électrolyse (4) est reliée à un bac de saumure (3) par un circuit (5) et à un bac d'hypochlorite (8) par un circuit (7), le bac d'hypochlorite (8), où se déverse l'hypochlorite produit, comprenant au moins un capteur de niveau (11) ; une réserve d'eau ou le réseau d'eau (1) reliée à deux électrovannes deux voies (14, 15), l'une de ces électrovannes (14) étant reliée au bac de saumure (3) alors que l'autre électrovanne (15) est reliée à la cellule d'électrolyse (4); un générateur électrique (9) connecté aux électrodes (10, 10') de la cellule d'électrolyse (4) ; une pompe ou une électrovanne de remplissage (12) située sur le circuit (5) qui permet de remplir la cellule d'électrolyse (4) en saumure; une pompe ou une électrovanne de vidange (13) située sur le circuit (7) qui permet de vidanger la cellule d'électrolyse (4) en déversant l'hypochlorite dans le bac (8) ; un boîtier de commande (17) du générateur électrique (9), des électrovannes (14, 15), de la pompe ou de l'électrovanne de remplissage (12) et de la pompe ou de l'électrovanne de vidange (13), ce boîtier de commande (17) étant connecté au capteur de niveau (6) de la cellule d'électrolyse (4) ainsi qu'au capteur de niveau (11) du bac d'hypochlorite (8). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bac de saumure (3) comprend des moyens de chauffage (16). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cellule d'électrolyse (4) comporte deux électrodes, soit une anode (10) et une cathode (10') baignant dans une solution aqueuse de chlorure de sodium. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les cellules d'électrolyse (4) sont montées en parallèle. 6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bac de saumure (3), la cellule d'électrolyse (4) et le bac 25 d'hypochlorite (8) sont placés les uns au dessus des autres pour permettre un écoulement gravitaire. 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 6, caractérisé en ce que la pompe de remplissage (12) est remplacée par une 30 électrovanne en cas de fonctionnement gravitaire. 2865479 -10- 8. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 6, caractérisé en ce que la pompe de vidange (13) est remplacée par une électrovanne en cas de fonctionnement gravitaire.