AT165044B - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von hochkonzentrierten kaustischen Laugen durch Zersetzung von Amalgamen - Google Patents

Description

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  Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von hochkonzentrierten kaustischen Laugen durch Zersetzung von Amalgamen 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Zersetzung von Alkaliamalgamen unter Gewinnung von kaustischen Laugen von hoher Konzentration an Alkalihydroxyd. Es ist bekannt, dass das gute Funktionieren derartiger Vorrichtungen unter anderen Faktoren von der Temperatur abhängt ; die Reaktionswärme wird zum überwiegenden Teil vom Quecksilber aufgenommen und in den gebräuchlichen Vorrichtungen schlecht ausgenützt. 



   Eine vorteilhafte Ausnutzung dieser Wärme wird bei   dem   Verfahren und der Vorrichtung gemäss der   oss r Patentsclhft   Nr. 162877 verwirklicht, bei welchem die Wärme dem Quecksilber durch Verdampfung eines Teiles des anwesenden Wassers und Kondensation dieses Dampfes in der Lauge höchster Konzentration entzogen wird, was durch Erhöhung der Temperatur der Lauge die Zersetzung des Amalgams begünstigt. Das Verfahren wird in einer in Abteilungen unterteilten Zelle (pile) durchgeführt ; man verdampft zunächst einen Teil der verdünntesten Lösung ; hernach wird der erzeugte Dampf in einer Abteilung kondensert, in welcher die Lauge konzentrierter ist, deren Temperatur bis zur Verdampfung steigt. 



  Der derart bei einer erhöhteren Temperatur erzeugte Wasserdampf wird seinerseits wieder in einer Abteilung kondensiert, in welcher die Konzentration an Hydroxyd noch höher ist und in dieser Weise fortschreitend bis zu der Abteilung für das Endprodukt, wo die maximale Temperatur herrscht. 



   Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bilden Verbesserungen dieses Verfahrens unter Anwendung einer horizontalen Zelle, wobei der   Ausdruck"horizontal"in   dem Sinne zu verstehen ist, dass er-im Gegensatz zu senkrechten Zellen-schwach. geneigte Zellen mitumfasst. 



   Gemäss der vorliegenden Erfindung wird die Lauge durch mehrere Abteilungen einer horizontalen Zelle geführt, wobei sie über den grössten Teil der Länge der oberen Wandung (Decke) jeder dieser Abteilungen der oberen Wandung 
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 Wasserdampf passieren lässt, welche von unten her in eine nachfolgende Abteilung eingeführt werden und in der Lösung aufsteigen, so dass die gesamte erzeugte oder wiedergewonnene Wärme von einer Abteilung in die nächste übergeführt wird. Zu diesem Zwecke sind die aufeinander folgenden Abteilungen voneinander durch zwei querliegende Scheidewände getrennt, von denen die eine als Wehr und die andere als hydraulischer Verschluss für die Lauge wirkt. 



   In der Zeichnung stellen die Fig. 1 und 2 schematisch zwei beispielsweise Ausführungsformen einer Vorrichtung gemäss der Erfindung dar. Im Beispiel nach Fig. 1 ist eine horizontale Zelle, die in geeigneter Weise wärmeisoliert ist, in mehrere Abteilungen : A,   B,...   Bn, C geteilt, wobei jede von diesen Abteilungen ein selbstständiges Stück bilden kann, das mit den anderen Stücken verbunden ist. Die aufeinanderfolgenden Abteilungen sind voneinander durch zwei Abdämmungen getrennt. Die erste Scheidewand 1 wirkt als Wehr für die Alkalilauge und taucht in das Amalgam eines hydraulischen Verschlusses 3 ein, die zweite Scheidewand 2 bildet eine Abdämmung für das Gas und taucht in die Lösung bis zu einem kleinen Abstand vom Niveau des Amalgams ein.

   Die Abteilung A für den Eintritt von Wasser ist mit   W rmeaustauschkörpem   4 von grosser Oberfläche versehen, die am Boden des Apparates befestigt sind und von der wässerigen Lösung überspült werden. Die anderen Abteilungen mit ebenem Boden sind mit Gitterwerk 5 ausgestattet, um die Zersetzung des Amalgams zu begünstigen. Die letzte Abteilung C ist mit einem Gasdom 6 und mit einem Ableitungsrohr 7 für das Gas und die gewonnene Lösung ausgestattet. Die Zelle ist an ihren Enden durch zwei besondere hydraulische Verschlüsse abgeschlossen ; der   eine-D-für   den Abzug des Quecksilbers, der   zweite-E-für die   Einführung des Amalgams. 

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   Die Roste      aus Graphit stützen sich fest auf den ebenen amalgamierten Boden der Zelle. 



   Das Amalgam tritt am Kopfe der Zelle durch ein Eintauchrohr 8 ein, welches in einen hydraulischen Verschluss 9 mündet. Es bewegt sich im Überlauf als dünne Schicht auf dem amalgamierten Boden der Zelle in Berührung mit dem Zersetzungsgitter von einer Abteilung zur folgenden durch die hydraulischen Verschlüsse 3. Es erreicht schliesslich, praktisch zersetzt, die letzte Abteilung, die keine Gitter aufweist, aber, wie bereits oben erwähnt, mit Wärmeaustausch-   körpern   grosser Oberfläche, die am Boden des Elementes befestigt sind, versehen ist. Das Quecksilber, das vom Alkalimetall befreit ist, wird durch eine Pumpe 10 in die Elektrolysenzelle zurückgeführt. 



   Das Wasser, das zur Gewinnung der kaustischen Lauge notwendig ist, tritt in die Abteilung A ein, wo es das Quecksilber bespült und durch Vermittlung der Wärmeaustauschkörper einen wesentlichen Teil der Wärme aufnimmt, die das Quecksilber enthält. Ein Teil des Wassers geht 
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 in den Raum, der zwischen den beiden Scheidewänden 1 und 2 eingeschlossen ist und dringt dann von unten, unterhalb der Scheidewand 2, in die Abteilung B. Der Dampf wird in der   Flüssigkeit   der Abteilung B bis zu dem Zeitpunkt kondensiert, wo seinerseits   wieder   die Flüssigkeit   Wässerdampf   bei einer Temperatur entwickelt, die zufolge der höheren Konzentration höher ist als jene in der Abteilung A. Der Prozess wird wiederholt und die Temperatur der Lauge auf das Maximum gebracht. 



   Das Verfahren geht unter solchen Bedingungen vor sich, dass Gasräume oberhalb der Lauge praktisch nicht bestehen. Zu diesem Zwecke ist die Höhe der Scheidewand 1 derart bemessen, dass die Lösung mit der oberen Wand (Decke) der Zelle in einer möglichst grossen Ausdehnung in Berührung steht, indem der Querschnitt des Durchganges zwischen der Decke und der
Scheidewand 1 auf ein für den Durchgang der kaustischen Lauge, des erzeugten Dampfes und des entwickelten Wasserstoffes notwendiges Mini- mum beschränkt ist.

   In dieser Weise wird die
Gesamtheit der erzeugten oder wiedergewonnenen
Wärme in einer Abteilung Si in die folgende
Abteilung B2 durch direktes Einströmen des
Dampfes und des Wasserstoffes, welch letzterer bereits einen Teil seiner Wärme in der Ab- teilung   ssi   an die Lauge zufolge der durch die
Unterdrückung der Gasräume verursachten Ver- l ngerung der Berührung zwischen dem Wasser- stoff in Form von Blasen und der Lauge abgegeben hat, übergeführt. Mangels dieser Ausbildung würden der Wasserstoff und der Wasserdampf die Apparatur zum Nachteil des Betriebes der
Zelle unter Mitnahme ihrer eigenen Wärme verlassen. Diese Ausbildung gemäss der Er- findung bewirkt anderseits ein energisches Durch- rühren der Lauge in jeder Abteilung und dem- zufolge einen besseren Wärmeaustausch mit dem Amalgam und eine bessere Zersetzung des letzteren. 



   Der in der Gesamtheit der Abteilungen entwickelte Wasserstoff sammelt sich im Gasdom der Abteilung C und strömt durch das Rohr 7 mit der Lösung in einen Abscheider 11 bekannter Art. 



   Die Einrichtung gemäss der Erfindung ist ferner im Niveau der Kammern, die zwischen den beiden Scheidewänden 1 und 2 und den hydraulischer Schleussen   3,   9 und 12 liegen, mit   Dampfe     issen   (nicht dargestellt) ausgestattet. Diese   Oampfeinlässe   haben den Hauptzweck, etwaige Verstopfungen, die durch das Amalgam verursacht sind, zu beseitigen und die   Verschlüsse zu reirigen.   



   Die beschriebene Zelle kann auch zur Zersetzung   von Amw as   aus mehreren Elektro-   lyenzeen iizeitig   geliefert wird, benutzt   werden ;   es genügt in diesem Falle, in an sich bekannter Weise Unterbrecher für die Zufuhr des Quecksilbers vorzusehen, um einen Kurzschluss der Zellen zu vermeiden. 



   Der Betrieb der Zelle erfolgt planmässig in dem Sinne, dass Quecksilber und Lauge im
Gegenstrom zirkulieren. Dieses einfache System ist vorteilhaft, wenn das in der Elektrolysenzelle gewonnene Amalgam mit hoher Temperatur in die Zersetzungszelle eintritt. In dem normalen
Fall, in welchem der mittlere Temperaturbereich in der Elektrolysenzelle niedriger ist als in   det  
Zersetzungszelle, kann es vorteilhaft sein, das
Amalgam nicht in die Abteilung, aus welcher die Lauge ausfliesst, einzuführen, sondern in eine andere Abteilung mit niedriger Temperatur. 



   Man kann dann auch zwei Zellen in Serie schalten, wobei in der ersten das Quecksilber und die
Lauge im Gleichstrom, in der zweiten im Gegen- strom zirkulieren. Vom Standpunkt des Be- triebes wird bevorzugt, die beiden Apparaturen zu einer einzigen, beispielsweise in der in Fig. 2 dargestellten Art zu kombinieren. In der Zelle nach Fig.   l   kehrt man aneinander anschliessend das Stück, welches beispielsweise die Abteilun- gen...   B"-1, B"und   C umfasst, um und führt direkt durch ein Rohr   13,   das innen oder aussen verläuft, die Lauge von B2 nach E in die Nähe des Eintrittes des Amalgams.

   Dieses Rohr befördert den Wasserdampf und den Wasserstoff, die in den Abteilungen A,   Sj,     Bu...   gebildet wurden, und führt sie durch ein Tauchrohr und einen Verteiler in die Abteilung für den Eintritt des Amalgams. Um die Berührung zwischen der
Lauge und der oberen Wand der Vorrichtung über eine möglichst grosse Ausdehnung sicher- zustellen, ändert man die Form der Abteilungen in der Weise, dass man ihren oberen Wandungen eine Neigung im entgegengesetzten Sinn zu jener des Bodens gibt. 



   Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und dargestellte Vorrichtung beschränkt, sondern umfasst auch alle Abänderungen, die, wie zur
Beispiel die Bildung der Abteilungen durch 

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 getrennte Reservoir, von einem Fachmann durchgeführt werden können. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Herstellung von hochkonzentrierten kaustischen Laugen durch Zersetzung von Alkaliamalgamen gemäss dem Verfahren nach dem Stammpatente Nr. 162877, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauge durch die Abteilungen einer horizontalen Zelle der oberen Wand jeder dieser Abteilungen über den grössten Teil der Länge folgend geführt wird, indem der Querschnitt des Durchganges von einer Abteilung zur nachfolgenden derart begrenzt ist, dass er, zusätzlich zu der Lauge, nur gerade die Mengen des erzeugten Wasserdampfes und des ent- wickelten Wasserstoffes durchgehen lässt, welche man von unten aus   einführt,   so dass die Gesamtheit der entwickelten oder wiedergewonnenen Wärme von einer Abteilung in die nachfolgende über- geführt wird.

Claims (1)

1. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Ver- fahrens nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die aufeinanderfolgenden Abteilungen von- einander durch je zwei transversale Scheide- wände getrennt sind, von denen die eine als Wehr und die andere als hydraulischer Verschluss für die Lauge wirkt.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne dass die als Wehr wirkende Scheidewand in einen hydraulischen Quecksilberverschluss eintaucht, wobei das Niveau des Wehrs genügend hoch ist, damit die kaustische Lauge in grösstmöglicher Ausdehnung mit der oberen Wand der Apparatur in Berührung steht, während die andere Scheidewand von der oberen Wandung ausgeht, um in geringerem Abstand von der Oberfläche des Quecksilbers zu endigen, so dass die kaustische Lauge, der Wasserstoff und der Wasserdampf, die vom oberen Teil der einen Abteilung austreten, von unten in die nä'stfolgende Abteilung eingeführt werden.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abteilung für den Ein- EMI3.1 Quecksilhzr un-j der eingebrachten Flüssigkeit wirken.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei welcher die Zirkulation der Lauge sich in einem Teil der Strecke im Gleichstrom mit dem Quecksilber bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass die kausti- sche Lauge, der Wasserstoff und der Wasserdampf, die aus der letzten Abteilung des Gegenstromsystems austreten, durch eine Leitung, welche in ein Eintauchrohr und einen Verteiler endigt, an das Ende der Apparatur geführt werden.