Verfahren zur quantitativen Gewinnung von Chlor aus daran armen Gasgemischen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur quanti tativen Gewinnung von Chlor aus daran armen Gas gemischen.
Das Problem -der Wiedergewinnung von reinem Chlor aus :daran armen Gasgemischen besteht in chlorerzeugenden und chlorverarbeitenden Anlagen, wo solche Gasgemische verfahrensbeidnngt entstehen und nicht unmittelbar für die Herstellung von Natron bleichlauge verwendet werden können. Entweder ist für dieses Produkt kein Absatz vorhanden oder entspricht das Produkt den hohen Anforderungen, die heute an dieGüte der Bleichlauge gestellt werden wegen Beimischungen, nicht.
Solche nicht um, nittelbar verwertbaren Gasgemi sche entstehen beispielsweise in Chloralkali-Ellektro- lyseanlagen nach dem Amalgamverfahren bei der Entchlonung der aus den .Zellen abfliessenden ver armten Sole durch Ausblasen mit Luft :und insbe- sondere bei der Verflüssigung :
durch Chloralkali- Elektrolyse -erzeugten Chlorgases, dessen nicht kon- densierbare Beimengungen ;sich im Verlaufe ider Ver flüssigung anreichern und mit Odem den Verflüssi- gungsbedingungen entsprechenden Chloranteil ent weichen.
Das so durch Verdünnung mit Fremdga sen entwertete Chlor kann je nach Art und<I>Menge</I> ;der im zu verflüssigenden Chlorgas enthaltenen Fremdgase 2,5-5 % und .auch mehr des zur Ver flüssigung eingesetzten Chlorgases betragen, was bei grösseren Anlagen einige Tonnen pro Tag ausmacht.
Die bekannten Verfahren zur Isolierung von Chlor aus Gemischen mit .anderen Gasen .beruhen in den meisten Fällen .auf der Absorption von Chlor in geeigneten Lösungsmitteln reit nachfolgender Aus treibung desselben aus .den an Chlor ,gesättigten Lö sungen.
Mit dieser Methode ist eine Reihe von Nach teilen verbunden, insbesondere ist die restlose Abtren- nung des Chlors aus .dem Gasgemisch unmöglich, fer ner kann man aus so bereiteten @Lösungen des Chlors nie reines Chlor gewinnen, da das Lösungsmittel beträchtliche Mengen ariderer Gase absorbiert, die gleichzeitig mit Chlor wieder ausgetrieben werden und so .das Chlor verunreinigen,
nicht zuletzt .auch mit den Dämpfen das verwendeten Lösungsmittels.
Diese erheblichen Nachteile lassen sich :durch das @erfindungsgemässe Verfahren vermeiden, das ,sich dadurch auszeichnet, @dass man das Chlor enthaltende Gasgemisch .mit einer Suspension eines - mit Chlor reagierenden - Metallei in Wasser oder m der Lösung ,eines die Löslichkeit des entstehenden Metallchlorids fördernden anderen Chlorids in,
Kontakt bringt und so das Chlor an das Metall zum entsprechenden Chlo rid bindet, um es anschliessend aus dem entstandenen Metallchlorid mittels elektrochemischer Zersetzung bei gleichzeitiger Regenierung :des Metallei wieder zugewinnen.
Man kann,das Verfahren mit allen Metallen .aus führen, die mit Chlor genügend reagieren und ein gut lösliches Chlorid liefern, wobei gegebenenfalls istatt Wasser :die Lösung eines anderen Chlorlds ver wendet wenden kann, das<B>die</B> Löslichkeit :des ge wünschten Metallchlorids begünstigt. Aus rein wirt schaftlichen Gründen empfiehlt es ,sich, das Metall so zu wählen, dass :
die elektrochemische Zersetzung des Chlorids mit geringstem energetischem Aufwand möglich ist.
Für die Ausführung des Verfahrens .hat sich Quecksilber als besonders geeignet erwiesen. Seine grosse Affinität für Chlor und seine leichte Disper- @gierbarkeit in Flüssigkeitenerlauben die restlose Ent fernung des Chlors aus Gasgemischen in welchen es .in nur geringer Menge vorhanden ist, während idie grosse Löslichkeit des bei der :
Reaktion gebildeten Merkurichlorids in Lösungen anderer Chloride (die gesättigte Lösung in Wasser enthält bei Zimmer temperatur etwa<B>6,5%</B> Merkurichlorid, während in Lösungen von Natriumchlorid und Salzsäure bei gleicher Temperatur die neun- bis zehnfache Menge gelöst wird), und der elektropositive Charakter ides Quecksilbers die Wiedergewinnung des Chlors (in reinster Form)
bei geringstem Energieaufwand ,ge- währleisten. Da die Zersetzungsspannung des Mer- kurichlorids (Summe oder Normalpotentiale) nur 0,504 V beträgt, ist es selbst unter ungünstigen B;
edin,gungen möglich, .die Elektrolyse ides Mer- kurichlorids mit Spannungen zu betreiben, welche unter dem Entladungspotential des Chlors liegen.
Die günstigen Bedingungen für .die elektroche mische Zersetzung des Merkurichlorids sind gegeben, wenn man die Zersetzung der :entsprechend konzen- trierten Merkurichloridsole in Zellen mit Quecksil berkathode ausführt, wobei :
das entstandene Chlor in die Hauptleitung einer vorhandenen Chloralkali- Elektrolyse eingespaist oder nach Kühlung und Trock nung weiterverarbeitet wird, und das regenerierte Quecksilber in die Chlörabsorptionsapp.aratur zu rückgeht.
Für die Elektrolyse der Merkurichloridlösungen sind sowohl Quecksilberzellien mit horizontaler ;als auch solche mit vertikaler Anordnung der Elektroden geeignet.
Vorteilhaft lässt sich die .bipolare Arbeitsweise bei vertikaler, aber .auch bei anderer geeigneter An ordnung der Elektroden anwenden.
Eine wirtschaftlich und verfahrenstechnisch be sonders interessante Lösung des Problems der elek trochemischen Zersetzung des Merkuriehlorids er gibt sieh in Chloralkali-Elektrolyse-Anlagen, die mit Quecksilberzellen arbeiten, weil dann eine oder meh rere der vorhandenen Zellen für die Zersetzung des Merkurichlorids eingerichtet wenden können.
Der Vorteil dieser Arbeitsweise besteht ,darin, dassdiese Zellen weiterhin Chlornatrium zersetzen und nur in dem Masse für die Zersetzung des Mer- kurichlorids in Anspruch genommen werden, als die ses eingespeist wird.
In idesem Fall ist für Idas Chlor eine besondere Leitung nicht erforderlich und Idas ,aus dem leingespeisten Merkurichlond freigesetzte Quecksilber wird durch Überlauf .abgeleitet und in .die Chlorabsorption zurückgeführt.
Method for the quantitative extraction of chlorine from gas mixtures that are poor in it The invention relates to a method for the quantitative extraction of chlorine from gas mixtures that are poor in it.
The problem of recovering pure chlorine from: gas mixtures that are poor in it exists in chlorine-producing and chlorine-processing plants, where such gas mixtures are created as a result of the process and cannot be used directly for the production of sodium hypochlorite. Either there is no sales for this product or the product does not meet the high requirements that are currently placed on the quality of bleaching liquor due to admixtures.
Such gas mixtures, which cannot be directly recycled, arise, for example, in chlor-alkali electrolysis systems using the amalgam process when the depleted brine flowing out of the cells is dechlonized by blowing out with air: and in particular during liquefaction:
Chlorine gas generated by chlor-alkali electrolysis, its non-condensable admixtures, accumulate in the course of liquefaction and, with breath, escape the proportion of chlorine corresponding to the liquefaction conditions.
The chlorine that is devalued by dilution with foreign gases can, depending on the type and <I> amount </I>; of the foreign gases contained in the chlorine gas to be liquefied, amount to 2.5-5% and even more of the chlorine gas used for liquefaction, which is at for larger plants this makes up a few tons per day
The known processes for isolating chlorine from mixtures with other gases are based in most cases on the absorption of chlorine in suitable solvents, which is then expelled from the chlorine-saturated solutions.
A number of disadvantages are associated with this method, in particular the complete separation of chlorine from the gas mixture is impossible, and pure chlorine can never be obtained from solutions of chlorine prepared in this way, since the solvent absorbs considerable quantities of other gases which are expelled at the same time as chlorine and thus contaminate the chlorine,
not least, also with the vapors of the solvent used.
These considerable disadvantages can be avoided: by the method according to the invention, which is characterized by the fact that the gas mixture containing chlorine is mixed with a suspension of a metal which reacts with chlorine in water or in the solution, the solubility of the metal chloride formed promoting other chloride in,
Brings the chlorine into contact and thus binds the chlorine to the metal to form the corresponding chloride, in order to subsequently recover it from the resulting metal chloride by means of electrochemical decomposition with simultaneous regeneration: of the metal.
The process can be carried out with all metals that react sufficiently with chlorine and produce a readily soluble chloride, whereby instead of water: the solution of another chlorine can be used, which <B> the </B> solubility: of the desired metal chloride favored. For purely economic reasons, it is advisable to choose the metal so that:
the electrochemical decomposition of the chloride is possible with very little energy expenditure.
Mercury has proven to be particularly suitable for carrying out the process. Its great affinity for chlorine and its easy dispersibility in liquids allow the complete removal of chlorine from gas mixtures in which it is only present in small quantities, while the great solubility of the:
Reaction of the mercury chloride formed in solutions of other chlorides (the saturated solution in water contains about <B> 6.5% </B> mercury chloride at room temperature, while in solutions of sodium chloride and hydrochloric acid at the same temperature, nine to ten times the amount is dissolved) , and the electropositive character of mercury is the recovery of chlorine (in its purest form)
with the lowest possible energy expenditure. Since the decomposition voltage of mercury chloride (sum or normal potentials) is only 0.504 V, it is even under unfavorable B;
Conditions possible to operate the electrolysis of mercury chloride with voltages which are below the discharge potential of the chlorine.
The favorable conditions for the electrochemical decomposition of the mercury chloride are given if the decomposition of the: appropriately concentrated mercury chloride brine is carried out in cells with a mercury cathode, whereby:
the chlorine produced is fed into the main line of an existing chlor-alkali electrolysis or is further processed after cooling and drying, and the regenerated mercury is returned to the chlorine absorption apparatus.
For the electrolysis of the mercury chloride solutions, both mercury cells with a horizontal and those with a vertical arrangement of the electrodes are suitable.
The bipolar mode of operation can advantageously be used with vertical, but also with other suitable arrangements of the electrodes.
An economically and process-technically particularly interesting solution to the problem of the electrochemical decomposition of mercury chloride is given in chlor-alkali electrolysis systems that work with mercury cells, because one or more of the existing cells can then be set up for the decomposition of mercury chloride.
The advantage of this mode of operation is that these cells continue to decompose sodium chloride and are only used to the extent that the mercury chloride is decomposed to the extent that it is fed in.
In this case, a special line is not required for Ida's chlorine and Ida's mercury released from the mercury, which is fed in, is discharged through overflow and returned to the chlorine absorption.