CN1050056A - 氢氧化钠碱液的生产方法 - Google Patents
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Abstract
氢氧化钠碱液的生产方法，根据此法，钠汞齐是
由石灰处理碳酸钠水溶液产生的溶有氢氧化钠的水
介质进行分解的。
Description
本发明涉及一种生产含水氢氧化钠碱液的方法。
有一种生产含水氢氧化钠碱液的已知方法，在该法中氯化钠水溶液在汞阴极的电解槽中被电解，钠汞齐（与用石墨或碳制成的部件接触）由电解槽的底部排出后，用水处理分解（J.S.Sconce，“Chlorine，its manufacture，Properties and uses”Reinhold Publishing Corporation，1962，Pages 127 to 199）。在这一公知的方法中，氯化钠水溶液电解产生氯，随后用水分解汞齐而产生氢并且还产生氢氧化钠水溶液，通常称为含水氢氧化钠碱液。因此，氢氧化钠的生产不可避免地涉及氯的伴随生产，其产率为每公斤氢氧化钠886克的氯。氯和氢氧化钠相对应产量间的这种固定关系形成了该生产方法的主要缺点，结果使该法不能提供必要的灵活性以使其产量分别适应氯和氢氧化钠市场的波动。
此外，还有一种公知的方法是将汞极电解槽电解法与氯化钠溶液在选择透过性阳离子膜的电解槽中电解法联用。在这一公知的方法中，由汞电解槽产生的钠汞齐是通过离子膜电解槽中产生的稀氢氧化钠水溶液完成分解的（US-A-3，321，388）。该已知方法确实改进了两个电解槽的总收率，但是没能克服前面所提到的缺点，即有关氢氧化钠的生产不可能与氯伴随生产无关。
本发明的目的在于提供一种可以克服现有技术缺点的方法，使其可以控制氢氧化钠的电解生产，而与氯伴随生产无关。
因此，本发明涉及生产氢氧化钠碱液的方法，根据这种方法，用溶有氢氧化钠的水介质分解钠汞齐;根据本发明，使用的氢氧化钠是由石灰处理碳酸钠水溶液产生的。
根据本发明的方法，氢氧化钠碱液代表一种用水分解钠汞齐所得到的氢氧化钠水溶液。
钠汞齐是汞和钠的合金，通常是由氯化钠水溶液在汞阴极电解槽中电解得到的。一般来说，实施本发明的方法，汞齐的钠含量不是很严格的。然而，事实上汞电解槽的良好运转涉及限制汞齐中的钠含量要低于7克/公斤。最好的浓度是每公斤汞含1-5克的钠。
根据本发明，通过用石灰处理碳酸钠水溶液得到的含氢氧化钠的水介质分解汞齐。水介质一般是水。碳酸钠水溶液与石灰反应生产氢氧化钠是众所周知的技术（K.Winaker and L.Küchler，“Technologie minerale”translated by A.Zundel，Eyrolles Publishers;1962，Pages 382 to 388）。苛化碳酸钠的这项技术导致得到氢氧化钠水溶液，并用来处理汞齐。
根据本发明的方法，使用浓度尽可能高的碳酸钠溶液是有利的，最好是饱和溶液。碳酸钠溶液可由任意适当的方法获得。所使用的溶液通常是由碳酸氢钠水溶液或悬浮液中除去碳酸氢钠制取的。例如，在用氨水生产苏打的方法中就可获得这种溶液（Te Pang Hou，“Manufacture of Soda”，Hafner Publishing Company，1969）。从碳酸氢钠水溶液或悬浮液中去除碳酸氢钠是一种众所周知的操作技术，通常包含加热，例如用蒸汽流加热。
在本发明的范围内，石灰是氧化钙或氢氧化钙。最好使用氢氧化钙的含水悬浮液。
在本发明方法的一个特定实施例中，用石灰处理碳酸钠水溶液，然后从反应混合物中收集稀的氢氧化钠水溶液，所述稀溶液必须在控制条件下蒸发，以生成每公斤含有186克以上的氢氧化钠的浓缩溶液，所述浓缩溶液经冷却从母液中结晶出氢氧化钠水合物，收集氢氧化钠水合物，加热到足够的温度使之熔化，用熔化的氢氧化钠水合物处理钠汞齐。根据本发明方法的这一实施例，熔化的氢氧化钠水合物构成前述用于分解钠汞齐的水介质
根据刚刚描述的本发明方法的这一实施例，从石灰与碳酸钠反应中收集的稀氢氧化钠水溶液一般含有如5-25%（按重量计）的氢氧化钠，最一般为8-15%。通常它被苛化反应（碳酸钠和石灰）中所用反应物产生的溶解物质所沾污，特别是由碳酸钠、氯化钠和硫酸钠产生的。根据本发明，它必须经过有控制地蒸发浓缩以使其溶解的氢氧化钠含量高于186.0g/kg并且最好低于743g/kg，一方面，这些含量分别相应于冰和七水合氢氧化钠的低共熔混合物的含量，另一方面相应于化合物NaoH和NaoH.1H2O的低共熔混合物的含量。从蒸发中收集浓缩溶液后使其冷却至母液中结晶出水合氢氧化钠。冷却温度取决于从蒸发中收集的浓缩氢氧化钠溶液的浓度，并且很容易为NaoH-H2O体系相图所确定（P.Pascal，“Nouveau traité de chimie minérale”，Volume Ⅱ，First part，Masson et Cie，publishers，1966，pages 254 to 258）。在本发明方法的这一实施例中，使用文献US-A-1733879中所描述的技术。为了收集氢氧化钠水合物，可以使用任何能从母液将其分离的方法，例如过滤、沉降或离心法。
本发明方法的这种实施例，具有的优点是能避免前述用于分解钠汞齐的水介质中杂质的存在。
在本发明方法的上述另一有利的实施例中，控制稀溶液的蒸发以便使每公斤的浓缩水溶液含有大约468-321克的氢氧化钠，一方面，这样的浓度分别相应于化合物NaoH·3.5H2O和NaOH·2H2O的低共熔混合物浓度，另一方面，相应于在该低共熔温度下氢氧化钠的饱和水溶液的浓度。当完成本发明方法的这一可供选择的实施例时，希望从蒸发中收集浓缩的水溶液氢氧化钠浓度明显不同于388.3克/公斤（相当于特定化合物NaoH·3.5H2O），以致于在冷却结晶过程中，使杂质更容易进入母液。从经济角度考虑，最好从蒸发中收集的浓缩溶液氢氧化钠浓度低于388.3克/公斤。
在刚描述的本发明方法的另一实施例中，完成浓缩溶液冷却的温度范围，一方面，在化合物NaoH·3.5H2O和NaoH·2H2O的低共熔混合物的固化温度（约5℃），另一方面是特定化合物NaOH·3.5H2O的熔点（约16℃）。
本发明方法允许灵活操作含汞电解槽的，使电解槽操作有可能适应氢氧化钠的市场，而不影响氯的产量。
本发明的特征和细节将通过一张附图的描述表示出来，附图表明使用本发明方法特殊实施例的工厂装置示意图。
图中所示工厂装置包括碳酸钠苛化单元和电解单元。
在苛化单元中，碳酸钠2和生石灰3的水溶液送入反应室1。从反应室1收集的水悬浮液4主要含有悬浮于氢氧化钠水溶液中的碳酸钙。悬浮液4在分别收集碳酸钙沉淀6和稀的氢氧化钠水溶液7的沉降室5中处理。通常沉淀6含有大量的氢氧化钙。它被送到的第二反应室8，还另外送入碳酸钠水溶液9。在过滤器10处理后分离其中不溶解物质11，水溶液12再循环到反应室1中。由沉降室5收集的溶液7含有例如8-15%（按重量计）的氢氧化钠。另外，它还被许多溶解的杂质尤其是硫酸钠、碳酸钠和氯化钠所沾污。溶液7被送到蒸发器13浓缩直到氢氧化钠的含量在321-388.3克/公斤之间。蒸发导致水14的去除和部分杂质的沉淀，主要是硫酸钠和碳酸钠，这些都在15除去。由蒸发器13收集的浓缩水溶液16在冷却器17中处理，冷却温度在5～16℃之间，为的是能从母液中结晶出化合物NaOH·3.5H2O。分别收集结晶化合物18和母液30。结晶化合物18基本上是由分子式为NaoH·3.5H2O的氢氧化钠水合物组成的。它被送至储藏室19后再次加热至其熔点（15.9℃）以上的温度，例如室温，以便能获得每公斤含有约388.3克氢氧化钠水溶液20。母液30是一种氢氧化钠水溶液。其中的清除物31排出后可再次循环至蒸发器13。
电解单元包含汞阴极型电解槽21，与钠汞齐分解器22联用。这种类型的电解单元是众所周知的技术（J.S.Sconce，“Chlorine，its manufacture，Properties and uses”Reinhold Publishing Corporation，1962，Pages 127 to 199）。电解槽21按已知形式包含一个水平的在电解槽底部上面流动的汞阴极（图未画出）和面向汞膜排列的阳极（未示出），与后者距离很短。氯化钠水溶液23与汞膜和阳极接触循环通过电解槽。水溶液电解分解后，收集氯24、钠汞齐25和氯化钠贫化的水溶液29。每公斤钠汞齐含有如2.5-4克之间的钠。它被送至分解器22，与苛化单元制造的氢氧化钠水溶液20逆流式循环，在分解器22中，使钠汞齐25和水溶液20与石墨部件接触（附图未示出）。钠汞齐由于与水反应逐渐被分解，结果引起氢26的产生。收集汞（或钠贫化的汞齐）27（循环至电解槽21）和含水氢氧化钠碱液28。
Claims (7)
1、氢氧化钠碱液的生产方法，按该法钠汞齐是用含溶解的氢氧化钠水介质分解的，其特征在于所使用的氢氧化钠是由石灰处理碳酸钠水溶液产生的。
2、按照权利要求1所述的方法，其特征在于用石灰处理碳酸钠溶液结束时，收集稀的氢氧化钠溶液，所述稀溶液必须在控制的条件下蒸发以使形成的浓缩溶液每公斤含有188.0-468克的氢氧化钠，所述浓缩溶液冷却结晶出氢氧化钠水合物，收集该水合物并加热至足够的温度使之熔化，所述钠汞齐用熔化的氢氧化钠水合物处理。
3、按照权利要求2所述的方法，其特征在于控制蒸发以便使每公斤的浓缩溶液含有321-468克的氢氧化钠，并且浓缩的溶液经冷却至温度在5-16℃范围内。
4、按照权利要求3所述的方法，其特征在于控制蒸发以便使浓缩溶液具有低于388.3g/kg的氢氧化钠重量含量。
5、按照权利要求1-4中的任一权利要求所述的方法，其特征在于使用的碳酸钠水溶液是由饱和碳酸氢钠溶液中除去碳酸氢盐而得到的。
6、按照权利要求1-5中的任一权利要求所述的方法，其特征在于使用的钠汞齐每公斤含有1-5克的钠。
7、按照权利要求6所述的方法，其特征在于使用的钠汞齐是由氯化钠水溶液在汞阴极电解槽中电解所得到的。
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