CS207298B1 - Způsob výroby pastilovaného hydroxidu sodného nebo draselného z jeho taveniny a zařízení k provádění tohoto způsobu - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu výroby pastilovaného hydroxidu sodného nebo draselného z jeho taveniny o hmota, obsahu 95 až 99,8 % NaOH nebo 83 až 89 % KOH nakapáváním taveniny otvory, nad nimiž se udržuje sloupec taveniny, na chlazenou plochu. Předmětem vynálezu je rovněž zařízení k provádění tohoto způsobu.

Tavěnina hydroxidu sodného nebo draselného, získaná například zahuštěním vodného roztoku odpovídajícího hydroxidu odpařováním se pastiluje nakapáváním z vyhřívané vany otvory v jejím dně na chlazený kovový pás. Nad otvory se udržuje sloupec kapaliny prakticky konstantní výšky, čímž se zajišťuje rovnoměrnost produkovaných peciček. K zvýšení rovnoměrnosti peciček se někdy nakapávání taveniny řídí ještě periodickým uzavíráním otvorů pomocí kmitajících jehel.

Ke konstrukci příslušného zařízení se používají kovy ze skupiny železa, zejména nikl a některé jeho slitiny a dále stříbro. Roztavené hydroxidy vykazují extrémní korozivní účinky a teplota taveniny může být i vyšší než 300 °C. Proto je životnost konstrukčních materiálů velmi nízká. Životnost částí zařízení vystavených nejvíce koroznímu namáhání (například jehel a sedel otvorů) činí v případě použití niklu v průměru dva týdny, v případě použití stříbrných jehel a sedel otvorů asi týdnů. Vyšší odolnost vůči taveninám hydroxidů mají podle literárních údajů karbidy některých kovů, jako konstrukční materiál nejsou však nejvhodnější.

Vedle znehodnocení částí zařízení dochází následkem koroze rovněž k znečišťování taveniny rozpuštěným kovem a k inkrustaci otvorů vany, takže bez dalších úprav je popsaný postup pro velkokapacitní kontinuální výrobu nepoužitelný. Proto byla navržena katodická ochrana zařízení, spočívající v tom, že se taveninou vede mezi vloženou anodou a vanou jako katodou elektrický proud při napětí nižším než je rovnovážné napětí rozkladu příslušného hydroxidu (např. pro hydroxid sodný 2,2 V při 330 °C). Dosud užívané anody jsou tyčové, proto je elektrické pole mezi elektrodami značně zakřivené a při nízkém napětí dochází jen k místní ochraně materiálu. Proto je nutno pracovat s vyšším napětím (například 7 V) a při vysokých anodických proudových hustotách (80 A/dm²). Při tom však už dochází k rozkladu hydroxidu a navíc oxidace anody vznikajícím kyslíkem vede k inkrustaci otvorů vany. Je proto nutno udržovat proud a napětí na optimálních hodnotách, pri nichž jsou následky výše uvedených nedostatků minimalizovány. S ohledem na kolísání hladiny ve vaně je k udržení konstatního povrchu

207 298 anody nutné regulovat její polohu ve vaně. To je spojeno s dalšími obtížemi (například při ruční regulaci nelze vanu zakrýt víkem, automatická regulace je vzhledem k agresivitě prostřední nespolehlivá). Mimoto při vyšším napětí může docházet k tvorbě třaskavé směsi v prostoru vany.

Výše uvedené nedostatky prakticky odstraňuje způsob výroby pastilovaného hydroxidu sodného nebo draselného z jeho taveniny nakapáváním taveniny otvory nad nimiž se udržuje sloupec taveniny, kterým se vede stejnosměrný elektrický proud, podle tohoto vynálezu. Tento způsob spočívá v tom, že anodická hustota stejnosměrného elektrického proudu činí 1.10^-6 až 1 A/dm², s výhodou 0,02 až 0,1 A/dm², a katodická hustota činí 1.10^-6 až 0,2 A/dm², s výhodou 0,004 až 0,02 A/dm², při napětí 0,2 až 2,4 V, s výhodou 0,4 až

1,3 V. Zařízení podle vynálezu je tvořeno vanou s vypouštěcími otvory, popřípadě periodicky uzavíratelnými pomocí svisle pohyblivých jehel, v níž je umístěna anoda. Podstata zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že anoda má tvar desky a je umístěna ve vzdálenosti 1 až 50 mm, výhodou 5 až 30 mm od vypouštěcích otvorů.

Oproti dosavadním postupům má postup podle vynálezu výhodu v tom, že umožňuje práci při napětí nižším než je rozkladné napětí hydroxidu, vede k ochraně prakticky celého zařízení, zejména pak vypouštěcích otvorů a uzavíracích jehel. Jinou výhodou postupu podle vynálezu je skutečnost, že prakticky nedochází k rozpouštění materiálu zařízení neboť elektrický proud na rozhraní elektroda — tavenina je jen z malé části veden elektrolytickým rozpouštěním anody. Největší podíl navedení proudu má elektrolytické vylučování kationtů stopových kovových nečistot. Další výhoda spočívá proto v tom, že na rozdíl od dosavadních způsobů, nedochází postupem podle vynálezu k znečišťování hydroxidu při jeho průtoku vanou a při vhodné volbě proudových hustot a napětí lze naopak docílit vyšší čistoty hydroxidu. Je tak možno produkovat hydroxidy s hmotn. obsahem těžkých kovů až hluboko pod 0,001 %. Odstranění povlaků vyloučených kovů z katody je možno snadno dosáhnout krátkodobým vypnutím proudu popřípadě přepólováním elektrod.

Na přiloženém obrázku je znázorněn příklad provedení zařízení podle vynálezu, tvořeného vanou 1, vypouštěcími otvory 2, uzavíracími jehlami 3, deskovou anodou 4 a zdrojem 5 elektrického proudu. Do vany 1 se shora kontinuálně přivádí tavenina příslušného hydroxidu, jejíž hladina ve vaně 1 se udržuje ve stálé výšce. Tavenina prokapává otvory 2 ve dně vany, periodicky uzavíranými jehlami 3. Mezi anodou 4 a vanou 1 se udržuje napětí z rozmezí 0,2 až 2,4 V a vede elektrický

Claims (2)

1. PŘEDMĚT

   1. Způsob výroby pastilovaného hydroxidu sodného nebo draselného z jeho taveniny o hmotn. obsahu 95 až 99,8 % NaOH, nebo 83 až 89 % proud výše uvedených parametrů. Uzavírací jehly jsou vodivě spojeny s vanou. Části zařízení včetně anody jsou zhotoveny z niklu.

   Anodou 4 je šikmo umístěná plná deska, jejíž spodní část běží podél otvorů s jehlami ve vzdálenosti 5 mm od nejbližší řady a na okrajích ji přesahuje. Deska může být alternativně sestrojena z drátů nebo lišt, vhodnější je však monolit, který má mnohem vyšší životnost. Deska nemusí být rovinná, podle uspořádání jehel, resp. otvorů je možno desku vhodně tvarovat. Mnohdy je účelné, použít více desek, například pro dvě řady otvorů je vhodné zařadit anodu 4 tvořenou dvěma deskami, z nichž každá je přiřazena k jedné řadě otvorů. Ponor anody 4 může být regulovatelný.

   Proudová hustota může být řízena nastavením proudu nebo napětí. V dále popsaných příkladech provedení způsobu podle vynálezu na výše popsaném zařízení byl udržován na konstantní hodnotě ' proud pomocí integrovaného obvodu.

   Přikladl

   Tavenina hydroxidu sodného s hmotn. obsahem i 98 % NaOH se při teplotě 315 až 350 °C přivádí v množství 800 kg/h do vytápěné vany 1 o délce 1500 mm, v níž je umístěna anoda 4 tvaru desky 1400 x 150 x 2 mm o hmotnosti 4 kg, ve vzdálenosti 5 mm ode dna a od první řady jehel 3. Hladina taveniny ve vaně se udržuje v rozmezí

   50 ± 20 mm.

   Elektrodami prochází při napětí 0,87 V elektrický proud 0,69 A, anodické proudové hustoty 0,06 A/dm² a katodické proudové hustoty 0,012 A/dm² (vztaženo na výšku hladiny 50 mm a teplotu taveniny 325 °C).

   Vyrobené pecičky hydroxidu sodného obsahují méně než 0,001 % hm. železa a těžkých kovů. Zařízení ani po jednoročním provozu nevyžaduje opravu. Úbytek hmotnosti niklové anody 4 činí za tuto dolju 200 g.

   Příklad 2

   Postup pastilování hydroxidu draselného je stejný jako postup popsaný v příkladě 1. Natékající tavenina hydroxidu draselného obsahuje 86 % KOH a má teplotu 190 až 220 °C. Celé zařízení je zhotoveno z niklu, vyjma hrotů uzavíracích jehel 3 a sedel otvorů 2, které jsou stříbrné.

   Taveninou se vede proud 0,2 A při napětí 0,5 V, anodické proudové hustoty 0,025 A/dm² a katodické proudové hustoty 0,O06 A/dm² (vztaženo na výšku hladiny taveniny 40 mm a teplotu 200 °C).

   Vyrobené pecičky hydroxidu draselného obsahují stejná množství nečistot jako vstupující tavenina, zařízení ani po 1 roce provozu nevyžaduje opravu. Úbytek anody 4 za tuto dobu činí 120 g.

   VYNÁLEZU

   KOH nakapáváním taveniny otvory, nad nimiž se udržuje sloupec taveniny, kterým se vede stejnosměrný elektrický proud, vyznačený tím, že anodická hustota stejnosměrného elektrického proudu se udržuje na hodnotách z rozmezí 1.10^-6 až 1 A/dm², s výhodou 0,02 až 0,1 A/dm², a katodická hustota na hodnotách z rozmezí 1.10^-6 až 0,2 A/dm², s výhodou 0,004 až 0,02 A/dm², přičemž napětí se udržuje v rozmezí 0,2 až 2,4 V, s výhodou 0,4 až 1,3 V.

   207 298
2. 2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1 tvořené vanou s vypouštěcími otvory, popřípadě periodicky uzavíratelnými pomocí svisle pohyblivých jehel, v níž je umístěna anoda, vyznačené tím, že anoda (4) má tvar desky a je umístěna ve vzdálenosti 1 až 50 mm, s výhodou 5 až 30 mm od vypouštědch otvorů (2).