Verfahren zum kontinuierlichen Konzentrieren von Alkalihydroxydlösungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Konzentrieren von Alkalihydroxydlösungen durch Verdampfung von Wasser aus den Lösungen, und die Erfindung be zweckt die Verhinderung oder Verminderung des Korrosionsangriffes solcher Lösungen auf Metalle, die sich während der Konzentrierung mit diesen Lö sungen in Kontakt befinden.
Die Lösungen von Alkalihydroxyden, auf welche sich die Erfindung bezieht. sind hauptsächlich Lö sungen von Ätznatron, die durch den sogenannten Kalk-Soda-Prozess gewonnen werden.
Bei diesem Pro zess werden Natriumkarbonatlösungen mit gelöschtem Kalk umgesetzt; hierdurch werden sie kaustifiziert und liefern anfänglich nach der Abtrennung des aus gefällten Calciumkarbonats eine Ätznatronlauge, die 10 bis 12 % Natriumhydroxyd enthält. Um stärker konzentrierte Lösungen oder wasserfreies Ätznatron zu erhalten, bleibt kein anderer Weg offen,
als das Wasser aus der anfänglich 12prozentigen Lauge durch Verdampfungsprozesse zu entfernen. Mehrere derar tige Prozesse stehen in Gebrauch. Bei einem derselben wird die Ausgangslauge unter vermindertem Druck in dampfgeheizten Gefässen eingedampft, bis sie rund 45 % Natriumhydroxyd enthält;
darauf wird sie in gusseiserne Pfannen übergeführt, welche direkt geheizt werden, und weiteres Wasser wird durch direkte Verdampfung unter atmosphärischem Druck ent fernt, bis man gewünsehtenfalls praktisch wasserfreies Ätznatron erhält. In einem andern Verfahren wird die 45prozentige Lauge weiter unter vermindertem Druck in dampfgeheizten Gefässen eingedampft, bis sie 70 bis 75 Oha Natriumhydroxyd enthält, bevor sie in die Pfannen übergeführt wird.
Bei einem dritten Verfahren wird die 70- bis 75prozentige Lauge nicht in direkt geheizten Pfannen, sondern in Röhrenver dampfern konzentriert, die durch ein geeignetes Hochtemperatur - Wärmeübertragungsmittel geheizt werden.
üblicherweise verwendet man ein anderes Metall oder Legierung als Stahl zur Herstellung von Ver- dampfern, die heissen Ätznatronlaugen mit über 45 % Gehalt an Natriumhydroxyd ausgesetzt sind, weil derartige Laugen Stahl merklich angreifen,
wodurch die Anlage Schaden leidet und das Ätznatron verun reinigt wird. Häufig wird für diesen Zweck Nickel gewählt, da Nickel selber durch Ätznatron allein praktisch nicht angegriffen wird, aber selbst Nickel ist unter den bei den Verdampfungsprozessen herr schenden Bedingungen bei Temperaturen über rund 150 C dem Angriff durch Ätznatronlaugen ausge setzt, die nach dem Kalk-Soda-Prozess erhalten wur den.
Sogar wenn Sauerstoff durch eine vorangehende Entgasung der Laugen ausgeschlossen wird, findet noch immer ein Angriff statt, wenn auch in gerin gerem Grad als bei Anwesenheit von Sauerstoff.
Es ist nun ein Ziel dieser Erfindung, zu ermög lichen, Lösungen von Alkalihydroxyden nötigenfalls bis zur praktisch vollständigen Dehydratation im Kontakt mit Metallen, speziell Nickel, zu konzen trieren, ohne dass die Metalle dabei merklich korro diert oder das Alkalihydroxyd verunreinigt werden.
Es wurde gefunden, dass, wenn man kleine Men gen Stärke oder Dextrin zu den starken Ätznatron- laugen hinzufügt, der Angriff der letzteren auf die Weichmetalle, speziell Nickel, bei der progressiven Konzentrierung der Laugen sehr stark vermindert wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum kontinuier lichen Konzentrieren von Alkalihydroxydlösungen, wobei die Lösungen mit Metallen in Berührung ste hen, ist dadurch gekennzeichnet, dass den Lösungen zwecks Verhütung oder Verminderung der Korro sion des Metalles Stärke oder Dextrin zugesetzt wird, und zwar entweder bevor oder wenn der Alkali hydroxydgehalt in den Lösungen 45 bis 50111o, er reicht oder wenn die Temperatur der Lösungen 150 C erreicht.
Als Stärke kann jede normale Handelsqualität verwendet werden, wie sie zum Beispiel aus Kar toffeln, Mais oder Weizen erhalten wird. Unter Dextrin wird das klebrige Material verstanden, das erhalten wird, wenn man Stärke durch Erhitzen ent weder allein oder mit kleinen Mengen verdünnter Mineralsäure modifiziert, so zum Beispiel die als Maisdextrin oder Stärkemehldextrin bekannten Pro dukte.
Bei der Verwendung von Stärke ist es zweck mässig, dieselbe zuerst mit wenig Wasser zu einer Paste zu vermischen, und diese Paste sodann mit genügend 30- bis 50prozentiger Ätznatronlösung zu behandeln, damit die Stärke in homogene Lösung oder Dispersion gebracht wird. Letztere ist dann in einer geeigneten Form für den Zusatz zur Haupt menge der Ätznatronlösungen, welche der Konzen trierung unterliegt. Wenn diese vorgängige Homo genisierung nicht vorgenommen wird, so besteht die Möglichkeit, dass die Stärke beim Zusetzen zur Ätz natronlösung verklumpte Massen bildet, welche nicht gleichmässig in der Lösung verteilt werden.
Dagegen ist bei Dextrin die Durchführung einer analogen vorbereitenden Behandlung nicht nötig, da Dextrin in Form einer wässerigen Lösung oder Dispersion direkt in die Zufuhrleitungen eingeführt werden kann, welche die Ätznatronlaugen zum Verdampfer för dern.
Die Mengen von Stärke oder Dextrin, die für einen hinreichenden Schutz benötigt werden, sind klein. Besonders gut geeignet sind Mengen von 0,02 bis 0,10 11/m, berechnet auf das Gewicht des Ätz natrons, in der Lauge.
In den unten angeführten Beispielen werden entgaste Ätznatronlaugen in einer sauerstofffreien Atmosphäre verwendet. Praktisch den gleichen Be dingungen begegnet man beim Arbeiten im grossen Massstab, weil bis zu dem Zeitpunkt, in dem die Laugen unter vermindertem Druck bis zu einem Ge halt von 45 bis 50 11/m NaOH konzentriert worden sind, die Menge der darin gelösten Luft vernachlässig- bar ist, und weil ferner die Atmosphäre in passend konstruierten Verdampfern, wo die Konzentrierung von einem Gehalt der Lösung von 45 bis 50 0/0 NaOH hinweg weitergeführt wird,
praktisch voll ständig aus Dampf besteht.
<I>Beispiel 1</I> Zwei abgewogene Stücke von glattem Nickelrohr von 3,8 cm äusserem Durchmesser und einer Wand stärke von 0,16 cm wurden in einem Verdampfer in Natronlauge untergetaucht. In diesen Verdampfer wurde ein kontinuierlicher Strom von 1 Liter pro Stunde einer entgasten Ätznatronlauge, enthaltend 46,0/D NaOH, bei 280 C eingedampft, um eine Lauge, enthaltend 90 bis 95 11/o NaOH, zu liefern. Um den Eintritt von atmosphärischem Sauerstoff zu verhin dern, wurde in den Verdampfer handelsüblicher sauerstofffreier Stickstoff unter leicht überatmosphä rischem Druck eingeführt. Nach fünf Wochen wur den die Proben aus der Lauge herausgenommen und gewogen.
Der durchschnittliche Gewichtsverlust wäh rend dieser Periode betrug 17,6 bzw. 19,1 g/m2/24 Stunden. Beide Proben waren schwer angeäzt und aufgerauht und praktisch ohne Oberflächenfilm, in dem der einzige Oberflächenniederschlag schwarz und nicht haftend war.
Ein weiterer Versuch wurde durchgeführt, bei dem der 46prozentigen Lauge vorher eine Suspension von Kartoffelstärke in Wasser zugesetzt worden war, so dass sich ein Gehalt von 0,16g Stärke pro Liter ergab; sämtliche andern Bedingungen wurden mög lichst genau gleich wie beim ersten Versuch einge halten. Während 14 Tagen betrug der durch schnittliche Gewichtsverlust der Proben 4,37 bzw. 4,74 g/m2/24 Stunden.
Die Proben zeigten eine schwache Anätzung, aber kein Angefressensein. <I>Beispiel 2</I> In einem Verdampfer von gleichem Bau und gleicher Betriebsweise wie im Beispiel 1, ausser dass den entgasten Laugen vorher Dextrin in einer Menge von 0,4 g pro Liter zugesetzt worden war, wurden abgewogene Nickelproben während 15 Tagen un unterbrochen in der Natronlauge untergetaucht. Wäh rend dieser Periode betrugen die durchschnittlichen Gewichtsverluste von zwei Proben 7,86 bzw. 8,01 g/m2/24 Stunden.
In einem analogen Versuch wurde die Dextrinkonzentration auf 0,80 g pro Liter erhöht und die Proben wurden ununterbrochen wäh rend 14 Tagen untergetaucht. Während dieser Periode betrugen die durchschnittlichen Gewichts verluste 0,117 bzw. 0,111 g/m2/24 Stunden; beim Ende des Versuches waren die Proben in gutem Zustand, zeigten kleine Mengen eines losen schwar zen Pulvers, einen dünnen, leicht matten Film und kein Angefressensein.