AT162877B - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von hochkonzentrierten kaustischen Laugen durch Zersetzung von Amalgamen - Google Patents

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von hochkonzentrierten kaustischen Laugen durch Zersetzung von Amalgamen 
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Zersetzung von Alkaliamal- gamen unter Gewinnung von Hydraten der
Hydroxyde mit erhöhtem Alkaligehalt. 



   Man weiss, dass die durch Elektrolyse der ent- sprechenden Salze gewonnenen Amalgame durch
Wasser in Gegenwart geeigneter Katalysatoren zersetzt werden. Diese Operation wird im all- gemeinen in Zellen mit flachen Böden, die"piles" genannt, durchgeführt, wobei diese Apparate wie
Zellen im Kurzschluss funktionieren. Die Lösung des Hydroxydes und das Amalgam fliessen im
Gegenstrom ; die konzentrierteste Lösung bildet sich in Berührung mit dem reichsten Amalgam. 



   Indes zeigt die Lösung zufolge der Diffusion und der stürmischen Entwicklung des Wasserstoffes die Neigung, sich über die ganze Länge der Zelle zu vergleichmässigen. Man vermeidet diesen Übelstand, indem man die Zelle durch geeignete
Scheidewände in Abteile zerlegt oder indem man eine Folge kürzerer Zellen in Serie schaltet ; die Abteile weisen Verbindungen für das Amalgam und die Lauge auf. 



   Die in dieser Weise konstruierten Zellen gestatten jedoch nicht die Gewinnung hoch konzentrierter Alkalilaugen, weil die Temperatur des
Systems nicht genügend hoch ist ; tatsächlich befindet sich die Lauge höchster Konzentration, deren Temperatur auf ein Maximum gesteigert werden müsste, in Berührung mit dem kältesten durch die Elektrolyse gelieferten Amalgam. Die Zersetzung des Amalgams erfolgt aber umso besser, je höher die Temperatur ist. 



   Um die besten Temperaturbedingungen zu verwirklichen, ist vorgeschlagen worden, den Weg der Lauge zu ändern ; so kann man nach Einführung von Wasser in die Abteilung für das praktisch erschöpfte Amalgam die Lösung im Gegenstrom mit dem Amalgam bis zu einer bestimmten Konzentration und Temperatursteigerung zirkulieren lassen, worauf sie mit dem von der Elektrolyse gelieferten Amalgam in Berührung gebracht wird. Die Patentinhaberin hat anderseits einen verbesserten Umlauf mit Hilfe einer Einrichtung verwirklicht, in welcher das Amalgam von einem Ende zum andern Ende der Zelle im gleichen Sinn fliesst, während die Lauge abwechselnd in die Abteilungen am Ende und an der Spitze bis zur Abteilung des Maximums der
Temperatur und der Konzentration eintritt. 



   Alle diese Einrichtungen haben nichtsdesto- weniger den gleichen Nachteil. Da die Wärme- kapazität des Quecksilbers erheblich höher ist als die der wässerigen Lösungen und das Gewicht des umgewälzten Quecksilbers viel höher ist als das der Lauge,   verlässt   das Quecksilber die Zelle unter Mitführung einer beträchtlichen Anzahl un- genützter Kalorien. Die durch die Reaktion entwickelte Wärme wäre in der Tat ausreichend, um die Möglichkeit zu bieten, kaustische Laugen zu erhalten, deren Konzentration an NaOH z. B.
80% überschreitet. Bisher jedoch ist dies an der
Schwierigkeit gescheitert, diese Wärme dem
Quecksilber zu entziehen und am geeigneten Ort auf die Lauge zu übertragen. 



   Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeit, indem sie Wasserdampf benützt, um auf die Lauge jenen Teil der Reaktionswärme zu übertragen, die ihr nicht unmittelbar zugeführt wird, wodurch es ermöglicht wird, fast die gesamte Wärme wieder zu gewinnen. 



   Gemäss der Erfindung benützt man die vom Quecksilber aufgenommene Wärme, um einen Teil des vorhandenen Wassers zu verdampfen und bewirkt die Kondensation des in dieser Weise erzeugten Dampfes in der am höchsten konzentrierten Lauge, so dass deren Temperatur erhöht und die Zersetzung befördert wird. Zu diesem Zwecke bewirkt man im Innern des Zersetzungsapparates selbst, der mehrere Abteilungen aufweist, die Verdampfung des Wassers durch die entwickelte Reaktionswärme und Übertragung derselben mittels direkten Wärmeaustausches zwischen Quecksilber und Wasser.

   Dieser Dampf wird hernach ausgenützt, um die Lauge in der wärmsten Abteilung, wo sie die höchste Konzentration erreicht, zu erhitzen, so dass ihre Temperatur in dieser Weise auf das Maximum gebracht wird und sie aus der Zelle als Monohydrat oder sogar mit noch höheren Konzentrationen an Alkalihydroxyd ausfliessen kann. Die Zersetzung des Amalgams geht somit in mindestens zwei Stufen vor sich, wobei die Zersetzung in der zweiten Stufe in Gegenwart siedender Lauge vor sich geht, wobei der erzeugte Wasserdampf in der durch die Zersetzung in 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
 EMI2.1 
 zu bringen.

   Die siedende Lauge verlässt sodann die Abteilung B und tritt zur gleichen Zeit mit dem in B und C erzeugten Wasserdampf und dem durch die Zersetzungsreaktion entwickelten
Wasserdampf in die Abteilung A ein, wo sie durch die teilweise Zersetzung des von der Elektrolyse gelieferten Amalgams die maximale
Konzentration erlangt. Wenn die durch das Amalgam zugeführte Wärme und die Reaktionswärme nicht ausreichen, um die Temperatur der Lauge auf den gewünschten Wert zu steigern, wird der etwa noch fehlende Wärmebetrag durch die Kondensation des Wasserdampfes, der aus den vorhergehenden Abteilungen stammt, herbeigeführt. 



   Es ist also festzustellen, dass gemäss der Erfindung die Übertragung der Wärme vom Quecksilber auf die Lauge nicht allein durch direkte Berührung (Wärmeaustausch) bewirkt wird, denn die in das System eingeführten Wärmegewichte gestatten nicht das angestrebte Ergebnis zu erzielen, vielmehr wird diese Übertragung hauptsächlich durch Vermittlung von Wasserdampf bewirkt, der seine Verdampfungswärme dem Queck- silber entzieht und sie bei der Kondensation in der zu erhitzenden Lauge wieder abgibt. 



   Beispielsweise führt man gleichzeitig 2390 kg Natriumamalgam mit einem Gehalt von   0. 5%   Na bei 70   C in die Abteilung A und   17 6 kg   Wasser von 20   C in den Wasserstoffkühler D ein, in welchem das Wasser auf 50   C vorgewärmt und von wo es dann in die Abteilung C geleitet wird ; dort wird es mit dem Quecksilber in Berührung gebracht, welches aus der Zersetzung des Amalgams stammt. Das Wasser wird zum Sieden gebracht ; ungefähr ein Sechstel wird verdampft,   während :   das Quecksilber die Zelle mit einer Temperatur von 99   C verlässt. 
Die Mischung von Wasser und Dampf von
104   C tritt in die Abteilung B ein, wo die Zer- setzungsreaktion in Gegenwart einer kochenden Lauge von 32% NaOH zu Ende geht. Die Menge des Dampfes wird ungefähr auf 8 kg gebracht und dieser auf 120   C überhitzt.

   Der Dampf und die kochende Lauge treten in die Abteilung A ein, wo durch Zersetzung des Amalgams die Konzentration der Lösung an NaOH auf   75%   gesteigert wird ; die Zersetzung ist hiebei dadurch begünstigt, dass Kalorien aus der vorhergehenden Abteilung zugeführt werden, wobei die Temperatur in der Abteilung   A     150 0 C beträgt..   



   In dem Falle, dass zufolge irgendeiner zufälligen Ursache die Lösung in der Abteilung B nicht im Sieden sein sollte, würde die in C aufgenommene Verdampfungswärme von dieser Lösung bis zur Erreichung des Siedens absorbiert werden, worauf : nach der Einstellung des thermischen Gleichgewichtes der Dampf aus C die Abteilung B durchströmt und zugleich mit dem in dieser Abteilung erzeugten Dampf die Lauge in A erhitzt. 



   Beim Inbetriebsetzen der Zelle, solange die Gleichgewichtsordnung hinsichtlich der Temperaturverhältnisse noch nicht erreicht ist, führt man 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 von aussen Wärme durch Einführung von Wasserdampf bei E zu. Diese äussere Wärmequelle kann auch eine wichtige Rolle beim Betriebe der Zelle spielen. Wenn man z. B. die Konzentration der Laugen noch steigern will, gestattet die Einführung von Wasserdampf von aussen zu diesem Zwecke die Temperatur und die Drücke in der Apparatur zu erhöhen. Diese Ausbildung bietet auch aus einem andern Gesichtspunkt Vorteile : Zusätzlich zur Verbesserung der Bedingungen für die Zersetzung des Amalgams gestattet sie, eine Verbesserung der Druckverhältnisse des entwickelten 
Wasserstoffes zu verwirklichen.

   Ohne Verwendung von Wasserdampf aus einer äusseren Quelle liefern das beschriebene Verfahren und die beschriebene
Einrichtung Wasserstoff von einem bereits ge- nügend hohen Druck, um ohne zusätzliche Ver- dichtung seine Verteilung und Verwendung zu ermöglichen ; aber da durch Einführung von
Wasserdampf von aussen die Einrichtung unter höheren Drücken arbeiten kann, erspart man überdies ein Pumpen der Laugen, die in diesem
Falle die Apparatur unter Druck verlassen. 



   Die Einführung von Dampf von aussen ist daher, wenngleich für die Verwirklichung des
Verfahrens gemäss der Erfindung nicht zwingend, in bestimmten Fällen jedoch zweckmässig, nicht nur bei Inbetriebnahme der Zelle, sondern auch während ihres normalen Betriebes. Sie kann in der Weise geführt werden, dass sie einen mehr oder minder wichtigen Teil oder selbst die gesamte Menge des für die Bildung der Lauge notwendigen Wassers liefert. 



   Unter den Betriebsbedingungen sind die Mengen Quecksilber und Wasser, die vom Wasserstoff mit sich geführt werden, verhältnismässig bedeutend ; man gewinnt sie zurück, indem man den Wasserstoff durch einen Abscheider führt, der durch das der Zelle zuzuführende Wasser gekühlt wird, wobei die Produkte der Kondensation bzw. der Abscheidung in die Zelle zurückgeführt werden, während der Wasserstoff die Apparatur verlässt. 



   Selbstverständlich ist das Schema der Apparatur, wie beschrieben, nur als Beispiel des Prinzipes anzusehen, indem die Vorrichtung durch zahlreiche Formen und Varianten im Rahmen der Erfindung verwirklicht werden kann. Z. B. können die Verbindungsleitungen für das Amalgam zwischen den Abteilungen aussen an der Zelle geführt sein, die Abteilungen können terrassenförmig angeordnet sein ; man kann sie in eine Gruppe von kleineren Elementen von steigenden Temperaturen und Konzentrationen unterteilen, wobei jede Gruppe im Ganzen so funktioniert, wie die ursprüngliche unterteilte Abteilung ; man kann ferner in der unterteilten Zelle die Anordnung der Elemente ändern, so dass beispielsweise die Lauge, die irgendeine Abteilung verlässt, die folgende wieder erreicht, nachdem sie eine andere Abteilung der gleichen
Gruppe durchlaufen hat.

   Die Aufzählung dieser
Varianten soll selbstverständlich keine Be- schränkung bedeuten. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Herstellung von hoch- konzentrierten, kaustischen Alkalilaugen durch
Zersetzung der   entsprechenden A1kaliama1game,   dadurch gekennzeichnet, dass die vom Quecksilber aufgenommene Wärme zur Verdampfung eines
Teiles des anwesenden Wassers benutzt wird, worauf der so erzeugte Wasserdampf in der am höchsten konzentrierten Lauge kondensiert wird, so dass deren Temperatur gesteigert und die Zersetzung des Amalgames begünstigt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Zersetzung des Amalgames mindestens in zwei Stufen durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zersetzung in der zweiten Stufe in Gegenwart von siedender Lauge durchgeführt und der erzeugte Wasserdampf in der durch die Zersetzung in der ersten Stufe konzentrierten Lauge kondensiert wird.

   3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Zersetzung des Amalgames das heisse Quecksilber mit dem der Zelle zugeführten Wasser in Berührung gebracht wird, vorzugsweise nach vorherigem Erhitzen durch Wärmeaustausch mit dem aus dem EMI3.1 EMI3.2