CS201968B1

CS201968B1 - Process for manufacturing pips of sodium or potassium hydroxides from their melts

Info

Publication number: CS201968B1
Application number: CS144379A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Dundr; Vaclav Tryzubsky
Original assignee: Vladimir Dundr; Vaclav Tryzubsky
Priority date: 1979-03-05
Filing date: 1979-03-05
Publication date: 1980-12-31

Description

Vynález se týká způsobu výroby pecičkových hydroxidu sodného a hydroxidu draselného z jeho taveniny o obsahu 95 až 99,8 % hmot. NaOH nebo 83 až 89 % hmot. KOH ochlazením taveniny, získané například odpařením roztoku hydroxidu, a jejím nakapáváním na chlazenou plochu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for the production of sodium hydroxide and potassium hydroxide from a melt of 95-99.8% by weight thereof. % NaOH or 83 to 89 wt. KOH by cooling the melt obtained, for example, by evaporating the hydroxide solution and dropping it onto a cooled surface.

Hydroxidy alkalických kovů se vyrábějí průmyslově elektrolýzou příslušných halogenidů, při níž se získá vodný roztok hydroxidu, který se dále zahušťuje odpařováním. Získaná tavenina se pak zpracuje do požadované formy, jíž je -vesměs pevný hydroxid ve formě peciček. Tvar, velikost a stejnoměrnost peciček mají značný význam při laboratorní aplikaci hydroxidů.The alkali metal hydroxides are produced industrially by electrolysis of the respective halides to give an aqueous hydroxide solution which is further concentrated by evaporation. The melt obtained is then processed to the desired mold, which is a mixture of solid hydroxide in the form of pellets. The shape, size and uniformity of the pellets are of great importance in the laboratory application of hydroxides.

Při dosavadním způsobu výroby peciček hydroxidu se vede tavenina, po případném ochlazení, do nakápávací vany opatřené ve dnu tryskami, kterými tavenina odkapává na pohybující se chlazený kovový povrch. V ose trysky bývají někdy umístěny kónické jehly, takže průtok taveniny tryskou je řízen plochou mezikruží mezi jehlou a otvorem, ovladatelnou vertikálním posunem jehly. Pro velkokapacitní výrobu pecičkových hydroxidů se užívají trysky, u nichž je výtok taveniny řízen vertikálním kmitavým pohybem kónických jehel s frekvencí asi 10 s^-1, které v dolní poloze uzavírají otvor trysky. Ve všech případech je podmínkou dosažení stejnoměrnosti peciček udržení konstantní hladiny v nakapávací vaně. Při granulaci nekorozívních tavenin jako syntetických pryskyřic, dimethyltereftalátu apod., jež mají navíc většinou nižší teplotu tuhnutí než hydroxidy alkalických kovů, se hladina taveniny v nakapávací vaně ovládá regulací přítoku taveniny do vany od její hladiny pomocí regulačního ventilu. V případě hydroxidů však dopravu taveniny, ať už pomocí čerpadla nebo samospádem, přes regulační ventil nelze použít, neboť naráží na nepřekonatelné obtíže, jako je koroze exponovaných částí čerpadel a ventilů, rychlé porušení ucpávek čerpadel a ventilů, ztráta funkce ventilu vlivem usazování pevných nečistot a tuhnoucí taveniny v komoře ventilu, atd. Proto jsou nakapávací vany vesměs opatřeny přepadem a do vany se přivádí nadbytečné množství taveniny. Vracení neustále přetékající taveniny zpět do výrobního cyklu je, vzhledem k obtížím s čerpáním taveniny, prakticky nemožné, a proto se přetékající tavenina nechává ztuhnout a používá jako méně hodnotný produkt, tzv. litý hydroxid. Tento nedostatek je zvláště výrazný u velkokapacitních výrob, kdy vzniká také značné množství litých hydroxidů. Další ne201968 výhoda tohoto řešení spočívá v tom, že výška hladiny je pevně dána přepadem a nelze jejím nastavením ovlivňovat parametry procesu.In the prior art process for the production of hydroxide pellets, the melt is passed, after cooling, if necessary, into a drop pan equipped with nozzles through which the melt drips onto a moving cooled metal surface. Conical needles are sometimes located in the axis of the nozzle so that the flow of the melt through the nozzle is controlled by the flat annulus between the needle and the opening, which is controlled by the vertical displacement of the needle. Nozzles are used for large-scale production of furnace hydroxide, wherein the melt flow is controlled by the vertical oscillating movement of conical needles at a frequency of about 10 s ^-1 , which in the down position closes the nozzle opening. In all cases, maintaining the level in the drip tray is a precondition for achieving uniformity. In the granulation of non-corrosive melts such as synthetic resins, dimethyl terephthalate and the like, which, moreover, generally have a lower freezing point than the alkali metal hydroxides, the level of the melt in the drip tray is controlled by regulating the melt inflow to the bath from its level using a control valve. However, in the case of hydroxides, transport of the melt, either by pump or by gravity, through the control valve cannot be used as it encounters insurmountable difficulties such as corrosion of exposed pump and valve parts, rapid failure of pump and valve seals, loss of valve function due to solidifying melt in the valve chamber, etc. Therefore, the drip pans are generally provided with an overflow and an excess amount of melt is fed into the pan. Returning a continuously overflowing melt back into the production cycle is virtually impossible due to the difficulty of pumping the melt, and therefore the overflowing melt is allowed to solidify and is used as a less valuable product, the so-called cast hydroxide. This drawback is particularly pronounced in large-scale production, which also generates a considerable amount of cast hydroxides. Another advantage of this solution is that the level is fixed by the overflow and cannot be adjusted by the process parameters.

Velikost a tvar peciček závisí rovněž na teplotě taveniny při nakapávání. Vzhledem k tomu, že viskozita taveniny hydroxidů s rostoucí teplotou klesá, získají se při vyšších teplotách taveniny příliš ploché pecičky, zatímco pří teplotách blízkých bodu tuhnutí taveniny může docházet k nepříjemnému zatuhování taveniny v kritických místech zařízení. Optimální teplotní mez pro teplotu taveniny při nakapávání nebyla dosud nalezena.The size and shape of the pellets also depend on the melt temperature of the droplets. Since the melt viscosity of the hydroxides decreases with increasing temperature, too flat furnaces are obtained at higher melt temperatures, while at temperatures close to the melting point of the melt, an unpleasant solidification of the melt may occur at critical points of the apparatus. The optimum temperature limit for the droplet melt temperature has not yet been found.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby pecičkových hydroxidů sodného a draselného podle vynálezu z jejich tavenin o obsahu 95 až 99,8 % hmot. NaOH nebo 83 až 89 % hmot. KOH ochlazením taveniny, získané například zahuštěním vodného roztoku hydroxidu sodného nebo draselného odpařováním, .a jejím nakapáváním otvory, nad nimiž se udržuje konstantní výška hladiny taveniny, na chlazenou kovovou plochu, který spočívá v tom, že se tavenina hydroxidu sodného nebo draselného chladí na teplotu nejvýše o 50 °C vyšší, než je její teplota tuhnutí v systému, v němž doba prodlení taveniny činí 0,2 až 5 h. a vytéká z něho měnitelným průřezem spojitě ovládaným od výšky hladiny taveniny nad nakapávacími otvory, přičemž výška sloupce taveniny nad měnitelným průřezem je nejvýše 1 m.These disadvantages are overcome by the process for the production of the sodium and potassium furnace hydroxides according to the invention from their 95 to 99.8% by weight melts. % NaOH or 83 to 89 wt. KOH by cooling the melt obtained, for example, by concentrating an aqueous solution of sodium or potassium hydroxide by evaporation, and dropping it through openings above which the melt level is kept constant, on a cooled metal surface by cooling the melt of sodium or potassium hydroxide to a temperature not more than 50 ° C higher than its freezing point in a system in which the melt residence time is 0,2 to 5 hours. the cross-section is not more than 1 m.

K chlazení taveniny při postupu podle vynálezu se použije např. chlazená nádoba opatřená mechanickým míchadlem, v níž se obsah zároveň homogenizuje a jejíž pracovní objem se zvolí podle kapacity výroby takový, že se zajistí střední doba prodlení taveniny v této nádobě 0,2 až 5 h. Větší objem chladicího systému (větší doba prodlení) není při postupu způsobem podle vynálezu na závadu, ale zbytečně zvyšuje investiční náklady na toto zařízení. Chladicí systém funguje zároveň jako kapacitní člen, který svým velkým objemem vyrovnává nerovnoměrnosti průtoku a teploty přitékající taveniny, a k této funkci plně postačuje objem vyplývající z uvedeného rozmezí doby prodlení. Z chladicího systému vytéká tavenina měnitelným průřezem spojitě ovládaným od výšky hladiny v nakapávací vaně, čímž se zajišťuje její konstantní hodnota. Měnitelný průřez lze realizovat např. přímo ve dnu nádoby kruhovým otvorem, do něhož dosedá pohyblivá kuželovitá jehla, zhotovená např. z mechanicky odolné slitiny stříbra s niklem, vedená niklovou tyčí. Chladicí systém může být rovněž zhotoven z více jednotek, ať už paralelně nebo sériově zapojených (v druhém případě mohou být specializované, např. jako chladicí člen a homogenizační člen), přičemž objem systému daný dobou prodlení je pak součtem objemů všech jednotek. Při postupu způsobem podle vynálezu je hladina nakapávací vany nastavitelná. Nakapávací vana může být opatřena také nouzovým přepadem pro případ selhání regulačního obvodu.For example, a chilled vessel equipped with a mechanical stirrer is used to cool the melt in the process according to the invention, in which the contents are simultaneously homogenized and whose working volume is selected according to the production capacity such that a mean melt residence time of 0.2 to 5 hours The larger volume of the cooling system (greater residence time) is not a defect in the process according to the invention, but unnecessarily increases the investment costs of the device. At the same time, the cooling system acts as a capacitive element, which compensates for the unevenness of the flow and temperature of the melt flowing through its large volume, and the volume resulting from the dwell time range is sufficient for this function. The melt flows out of the cooling system through a variable cross section continuously operated from the level in the drip tray, thereby ensuring a constant value. The changeable cross-section can be realized, for example, directly in the bottom of the container through a circular opening, in which a movable conical needle, made of, for example, a mechanically resistant silver-nickel alloy guided by a nickel rod, abuts. The cooling system can also be made up of multiple units, whether parallel or series connected (in the latter case, they may be specialized, eg as a cooling member and a homogenizing member), the system volume given by the dwell time being the sum of the volumes of all units. In the process according to the invention, the level of the drip tray is adjustable. The drip pan may also be provided with an emergency overflow in case the control circuit fails.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že prakticky zcela odstraňuje ztráty vzniklé přepadáním taveniny. Vzhledem k možnosti volby a udržení vhodné konstantní hladiny a teploty taveniny rovněž zajišťuje vysokou stejnoměrnost peciček hydroxidů. Regulační prvek k realizaci způsobu podle vynálezu je velmi jednoduchý a nevyžaduje utěsnění vodicí tyče, jaké je nezbytné u regulačních ventilů. Způsob podle vynálezu zvyšuje mimoto spolehlivost celého technologického procesu a může tak přispět k dalšímu zvýšení produktivity práce.An advantage of the process according to the invention is that it virtually completely eliminates the melt overflow losses. Due to the choice and maintenance of a suitable constant level and melt temperature, it also ensures high uniformity of the hydroxide furnaces. The control element for carrying out the method according to the invention is very simple and does not require sealing of the guide rod as is necessary with the control valves. The process according to the invention furthermore increases the reliability of the entire technological process and can thus contribute to a further increase in labor productivity.

Příklad 1Example 1

Do míchaného chladiče o průměru 800 mm s duplikátorem pro vzdušné chlazení, opatřeného indikací výšky hladiny a automatickou regulací průtoku chladicího vzduchu podlé nastavené teploty v chladiči, přitéká z (koncového stupně) odparky 500 1/h taveniny hydroxidu sodného o koncentraci 99 % NaOH a o teplotě 415 °C. Výtok taveniny zchlazené na 325 °C je umístěn ve výši 300 mm nade dnem chladiče a nouzový přepad z chladiče je ve výši 600 mm nade dnem. Tavenina vytéká přes měnitelný průřez o maximální velikosti 600 mm², spojitě ovládaný od výšky taveniny v nakapávací vaně, čímž se výška taveniny ve vaně udržuje na konstantní hodnotě 60 mm.A 800 mm stirred condenser with air-cooled duplicator, equipped with level indicator and automatic cooling air flow rate control according to the set cooler temperature, flows from the (output stage) 500 l / h of 99% NaOH melt and temperature 415 ° C. The melt outlet cooled to 325 ° C is located 300 mm above the bottom of the cooler and the emergency overflow from the cooler is 600 mm above the bottom. The melt flows over a variable cross-section of a maximum size of 600 mm ² , continuously controlled from the melt height in the drip tray, thereby maintaining the melt height in the tray at a constant value of 60 mm.

Všechny vyrobené pecičky mají průměr v rozmezí 7,7 až 8,4 mm a výšku od 2,5 do 2,8 mm. Směrodatná odchylka činí 0,22 mm pro průměr peciček a 0,12 mm pro jejich výšku. Příklad 2All furnaces produced have a diameter in the range of 7.7 to 8.4 mm and a height of 2.5 to 2.8 mm. The standard deviation is 0.22 mm for the diameter of the pits and 0.12 mm for their height. Example 2

Do míchaného chladiče o průměru 1000 mm s duplikátorem pro vzdušné chlazení opatřeného indikací výšky hladiny a automatickou regulací průtoku chladicího vzduchu podle nastavené teploty v chladiči přitéká z odparky 630 1/h taveniny hydroxidu draselného o koncentraci 87 % KOH a o teplotě 347 °C. Výtok taveniny zchlazené na 165 °C je umístěn ve výši 250 mm nade dnem chladiče a nouzový přepad z chladiče je ve výši 600 mm nade dnem. Tavenina vytéká přes měnitelný průřez o maximální velikosti 600 mm², spojitě ovládaný od výšky taveniny v nakapávací vaně, čímž se výška taveniny ve vaně se udržuje na konstantní hodnotě 50 mm.A 1000 mm diameter agitator with air-cooled duplicator equipped with level indicator and automatic cooling air flow control according to the set temperature in the cooler flows from the evaporator 630 l / h of 87% KOH melt at 347 ° C. The melt outlet cooled to 165 ° C is located 250 mm above the bottom of the cooler and the emergency overflow from the cooler is 600 mm above the bottom. The melt flows over a variable cross-section of a maximum size of 600 mm ² , continuously controlled from the melt height in the drip tray, thereby maintaining the melt height in the sump at a constant value of 50 mm.

Všechny vyrobené pecičky mají průměr v rozmezí 8,3 až 8,8 mm a výšku 2,7 až 3 mm. Směrodatná odchylka je 0,19 mm pro průměr peciček a 0,11 mm pro jejich výšku.All furnaces produced have a diameter in the range of 8.3 to 8.8 mm and a height of 2.7 to 3 mm. The standard deviation is 0.19 mm for the diameter of the pellets and 0.11 mm for their height.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

A process for the production of sodium and potassium hydroxide hydroxides from their melts having a content of 95 to 99.8% by weight. % NaOH or 83 to 89 wt. KOH by cooling the melt obtained, for example, by concentrating an aqueous solution of sodium or potassium hydroxide by evaporation, and dropping it through openings above which the melt level is kept constant to a cooled metal surface, characterized in that the melt of sodium or potassium hydroxide is cooled to not more than 50 ° C higher than its freezing point in a system in which the melt residence time is 0.2 to 5 h, is allowed to flow therefrom through a variable cross section continuously operated from the level of the melt above the drop openings, the height of the melt column above the variable cross section being not more than 1 m.