CH337186A - Process for the continuous concentration of alkali hydroxide solutions - Google Patents

Process for the continuous concentration of alkali hydroxide solutions

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CH337186A
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starch
alkali hydroxide
dextrin
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William Craven Stanley
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Ici Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D1/00Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D1/04Hydroxides
    • C01D1/42Concentration; Dehydration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/06Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in markedly alkaline liquids

Description

  

  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.  



  Method for continuously concentrating alkali hydroxide solutions The present invention relates to a method for continuously concentrating alkali hydroxide solutions by evaporation of water from the solutions, and the invention aims at preventing or reducing the corrosive attack of such solutions on metals which become with them during concentration Solutions are in contact.



  The solutions of alkali hydroxides to which the invention relates. are mainly solutions of caustic soda, which are obtained through the so-called lime-soda process.

   In this process, sodium carbonate solutions are reacted with slaked lime; as a result, they are causticized and, after the separation of the precipitated calcium carbonate, initially produce a caustic soda solution containing 10 to 12% sodium hydroxide. In order to obtain more concentrated solutions or anhydrous caustic soda, no other way remains open.

   than removing the water from the initially 12 percent lye through evaporation processes. Several such term processes are in use. In one of these, the starting liquor is evaporated under reduced pressure in steam-heated vessels until it contains around 45% sodium hydroxide;

          it is then transferred to cast iron pans, which are heated directly, and further water is removed by direct evaporation under atmospheric pressure, until, if desired, practically anhydrous caustic soda is obtained. In another method, the 45 percent lye is further evaporated under reduced pressure in steam-heated vessels until it contains 70 to 75 oha sodium hydroxide before it is transferred to the pans.

   In a third method, the 70 to 75 percent caustic solution is not concentrated in directly heated pans, but in Röhrenver evaporators, which are heated by a suitable high-temperature heat transfer medium.



  Usually one uses a different metal or alloy than steel for the production of evaporators, which are exposed to hot caustic soda lyes with over 45% sodium hydroxide content, because such lyes noticeably attack steel,

      causing damage to the system and contaminating the caustic soda. Nickel is often chosen for this purpose because nickel itself is practically not attacked by caustic soda alone, but even nickel is exposed to the attack of caustic soda lye after the lime-soda under the conditions prevailing in the evaporation processes at temperatures above around 150 C Process received.

   Even if oxygen is excluded by prior degassing of the alkalis, an attack still takes place, albeit to a lesser extent than in the presence of oxygen.



  It is now an object of this invention to enable solutions of alkali metal hydroxides, if necessary, up to practically complete dehydration in contact with metals, especially nickel, to concentrate without the metals noticeably corroding or the alkali hydroxide being contaminated.



  It has been found that if small amounts of starch or dextrin are added to the strong caustic soda solutions, the attack by the latter on the soft metals, especially nickel, is very much reduced with the progressive concentration of the bases.



  The method according to the invention for the continuous concentration of alkali metal hydroxide solutions, the solutions being in contact with metals, is characterized in that starch or dextrin is added to the solutions to prevent or reduce corrosion of the metal, either before or when the alkali hydroxide content in the solutions 45 to 50111o, it is enough or when the temperature of the solutions reaches 150 C.



  Any normal commercial grade, such as that obtained from potatoes, corn or wheat, can be used as starch. Dextrin is understood as meaning the sticky material that is obtained when starch is modified by heating either alone or with small amounts of dilute mineral acid, for example the products known as corn dextrin or starch dextrin.

   When using starch, it is advisable to first mix it with a little water to form a paste, and then treat this paste with enough 30 to 50 percent caustic soda solution so that the starch is brought into a homogeneous solution or dispersion. The latter is then in a suitable form for addition to the main amount of caustic soda solutions, which is subject to concentration. If this prior homogenization is not carried out, there is the possibility that the starch, when added to the caustic soda solution, forms clumped masses which are not evenly distributed in the solution.

   In contrast, with dextrin it is not necessary to carry out an analogous preparatory treatment, since dextrin can be introduced in the form of an aqueous solution or dispersion directly into the supply lines which deliver the caustic soda solutions to the evaporator.



  The amounts of starch or dextrin needed for adequate protection are small. Amounts of 0.02 to 0.10 11 / m, calculated on the weight of the caustic soda, in the liquor are particularly suitable.



  In the examples below, degassed caustic soda solutions are used in an oxygen-free atmosphere. Practically the same conditions are encountered when working on a large scale, because up to the point in time when the alkalis have been concentrated under reduced pressure up to a Ge content of 45 to 50 11 / m NaOH, the amount of air dissolved therein is negligible - is bar, and because furthermore the atmosphere in suitably constructed evaporators, where the concentration is continued from a content of the solution of 45 to 50 0/0 NaOH,

   consists practically entirely of steam.



  <I> Example 1 </I> Two weighed pieces of smooth nickel tube with an outer diameter of 3.8 cm and a wall thickness of 0.16 cm were immersed in sodium hydroxide solution in an evaporator. In this evaporator, a continuous stream of 1 liter per hour of a degassed caustic soda solution containing 46.0 / D NaOH was evaporated at 280 ° C. to yield an alkali containing 90 to 95 11 / o NaOH. In order to prevent the entry of atmospheric oxygen, commercially available oxygen-free nitrogen was introduced into the vaporizer under slightly above atmospheric pressure. After five weeks the samples were taken out of the liquor and weighed.

   The average weight loss during this period was 17.6 and 19.1 g / m2 / 24 hours, respectively. Both samples were heavily etched and roughened and practically without a surface film in which the only surface deposit was black and non-sticky.



  A further test was carried out in which a suspension of potato starch in water had previously been added to the 46 percent liquor, so that the starch content was 0.16 g per liter; all other conditions were met as exactly as possible as in the first attempt. The average weight loss of the samples over 14 days was 4.37 and 4.74 g / m2 / 24 hours.

   The samples showed weak etching but no pitting. <I> Example 2 </I> In an evaporator of the same construction and operating mode as in Example 1, except that dextrin had previously been added to the degassed liquors in an amount of 0.4 g per liter, nickel samples were weighed out for 15 days immersed in the sodium hydroxide solution without interruption. During this period, the average weight losses of two samples were 7.86 and 8.01 g / m2 / 24 hours, respectively.

   In an analogous experiment, the dextrin concentration was increased to 0.80 g per liter and the samples were immersed continuously for 14 days. During this period, the average weight losses were 0.117 and 0.111 g / m2 / 24 hours; At the end of the test, the samples were in good condition, showed small amounts of loose black powder, a thin, slightly matt film and no pitting.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zum kontinuierlichen Konzentrieren von Alkalihydroxydlösungen durch Verdampfung von Wasser aus den Lösungen, wobei letztere mit Metall in Berührung stehen, dadurch gekennzeich net, dass den Lösungen zwecks Verhütung oder Verminderung der Korrosion des Metalles Stärke oder Dextrin zugesetzt wird, und zwar entweder bevor oder wenn der Alkalihydroxydgehalt in den Lösungen 45 bis 50 0/0 erreicht oder wenn die Tem peratur der Lösungen 150 C erreicht. UNTERANSPRÜCHE 1. A method for continuously concentrating alkali hydroxide solutions by evaporation of water from the solutions, the latter being in contact with metal, characterized in that starch or dextrin is added to the solutions in order to prevent or reduce the corrosion of the metal, either before or when the alkali hydroxide content in the solutions reaches 45 to 50 0/0 or when the tem perature of the solutions reaches 150 C. SUBCLAIMS 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass Atznatronlösungen eingedampft werden, wobei die Menge Stärke oder Dextrin, welche den Lösungen von Äztnatron zugesetzt wird, zwi- schen 0,02 und 0,10% des Gewichtes des Atz- natrons in der Lösung beträgt. 2. Method according to claim, characterized in that caustic soda solutions are evaporated, the amount of starch or dextrin added to the caustic soda solutions being between 0.02 and 0.10% of the weight of the caustic soda in the solution. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass Ätznatronlösungen so weit ein- gedampft werden, dass praktisch wasserfreies Atz natron erhalten wird. Method according to patent claim, characterized in that caustic soda solutions are evaporated to such an extent that practically anhydrous caustic soda is obtained.
CH337186D 1954-08-11 1955-07-28 Process for the continuous concentration of alkali hydroxide solutions CH337186A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0343712A1 (en) * 1988-05-23 1989-11-29 Calgon Corporation Method for inhibiting corrosion of caustic evaporators via use of catalized hydroquinone

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0343712A1 (en) * 1988-05-23 1989-11-29 Calgon Corporation Method for inhibiting corrosion of caustic evaporators via use of catalized hydroquinone

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