DD237794A1

DD237794A1 - Verfahren zur reinigung von natriumchloridsole

Info

Publication number: DD237794A1
Application number: DD27683485A
Authority: DD
Inventors: Otmar Doetzel; Karlheinz Berndt; Werner Kochmann; Gerhard Meissner; Reinhard Schaaf; Dieter Schulz; Helga Fiedler; Barbara Matschiner
Original assignee: Bitterfeld Chemie
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1985-05-31
Publication date: 1986-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Natriumchloridsole, die aus Oberflaechenwaessern hergestellt worden ist, insbesondere von organischen Verunreinigungen, vorzugsweise Verunreinigungen mit schaum- und oberflaechenaktiven Eigenschaften, fuer die Chloralkalielektrolyse. Erfindungsgemaess erfolgt die Reinigung vor dem Einleiten der Sole in die Elektrolyseure durch Adsorption der organischen Verunreinigungen an einem Copolymer auf Ethylstyren-Divinylbenzen-Basis mit makroporoeser Struktur, welches anschliessend durch Behandlung mit einem polaren organischen Loesungsmittel oder mit einem Gemisch aus einem hydrophilen organischen Loesungsmittel und 1-5%iger Ntronlauge reaktiviert wird und damit erneut fuer den Reinigungsprozess zur Verfuegung steht.

Description

Die Tiefbettfilter werden im Abstrom oder im Aufstrom betrieben. Wegen der höheren Dichte von Kochsalzsole gegenüber Wasser und aufgrund der Tatsache, daß das Herz bei Temperaturen > 353 K seine durch vorherige Behandlung mit geeigneten Flüssigkeiten, beispielsweise Methanol, erhaltene Hydrophilizität wieder verliert, kann es im Abstrombetrieb bei Durchsatzschwankungen oder Betriebsunterbrechungen zu teilweisen Aufschwemmen des Adsorbers und damit zu Umschichtungen des Harzbettes kommen, was zu einer vorzeitigen Außerbetriebnahme führen kann. Vorzugsweise ist deshalb die an sich bekannte Aufstromfahrweise unter Benutzung eines sog. schwimmenden Düsenbodens anzuwenden, was o. g. Nachteile verhindert.

Zur Gewährleistung einer kontinuierlichen Betriebsweise hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Reinigungseinheit als drei parallel angeordnete Filterapparate zu installieren. Während die ersten beiden Apparate in Verbundschaltung mit der zu reinigenden Sole beaufschlagt werden, erfolgt beim dritten Filterapparat die Regenerierung. Nach Erreichen der maximalen Aufnahmekapazität des ersten Filterappärates, angezeigt durch eine deutliche Verschlechterung der Ablaufqualität, wird dieser in Regeneration genommen und die Reinigungsfunktion übernehmen die beiden anderen Filterapparate in fortlaufender Reihenfolge. Die Regenerierung erfolgt vorzugsweise mit einem Gemisch aus einem hydrophilen organischen Lösungsmittel, z. B. Alkohol und einer 1 bis 5%igen wäßrigen NaOH-Lösung im Verhältnis 1:5 bei höheren Temperaturen oder mit Methanol. Die Elutionsmittelmenge beträgt im Falle eines Alkohol/NaOH-Gemisches maximal 6 Bettvolumen und im Falle von Methanol maximal 3 Bettvolumen; in beiden Fällen ist es möglich, ca. 50% der Elutionsmittelmengen aus dem vorangegangenen Elutionszyklus zu verwenden und anschließend jeweils mit 50% frischem Elutionsmittel zu arbeiten.

Ausführungsbeispiel

Ein mit40l Adsorberpolymerisat gefüllter Filterapparat wird mehreren technischen Zellen vorgeschaltet. Die Veränderung der Anolytstände wird registriert. Als Adsorberpolymerisat wird ein makroporös, unpolares Copolymer auf Ethylstyren-Divinylbenzen-Basis mit einer nach BET meßbaren inneren Oberfläche von 400 bis450m²/g, hydrophoben Charakter und einen mittleren Porendurchmesser von 20 bis25nm verwendet.

Arbeitsbedingungen:

353 K; NaCI-SoIe mit 312 g NaCI/l; pH 3,5; 1 600I Ä 40 Bettvolumen/h

Zelle	Anolytstandvor	Anolytstand nach	Anolytstand nach
	dem Einschalten	dem Einschalten	Herstellung des
	des Filter	des Filter	Ausgangszu
	apparates	apparates	standes
29	700 mm über Kathode	630 mm über Kathode	700 mm über Kathode
28	720 mm über Kathode	680 mm über Kathode	720 mm über Kathode
30	700 mm über Kathode	620 mm über Kathode	690 mm über Kathode
24	510mm über Kathode	470 mm über Kathode	500 mm über Kathode

Die durchschnittliche Reduzierung des Anolytstandes beim Anwenden eines Filterapparates beträgt 57,5mm. Die IR-spektroskopischen Untersuchungen der Eluate ergeben Banden, die auf die Anwesenheit von Harzsäuren, natürlichen Harzen, Braunkohlenteerpech, Abietinsäure-Salzen, Ligninsulfonsäuren und kurzkettigen Alkylsulfonaten schließen lassen. Die Reduzierung des Anolytstandes erfolgt unmittelbar nach dem Zuschalten des Filterapparates, des gleichen der Wiederanstieg des Anolytstandes nach dem Entfernen des Apparates. Mit der Anwendung der Filtereinrichtung werden die Voraussetzungen für eine höhere Belastung der Anlage geschaffen.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zur Reinigung von Natriumchloridsole für die Chloralkalielektrolyse, gekennzeichnet dadurch, daß die vorzugsweise saure, 280 bis 370K heiße Sole vordem Einleiten in die Elektrolyseure über eine Filterstufe aus mindestens einem Tiefbettfilter, welches sowohl nach dem Aufstrom- als auch nach dem Abstromprinzip betrieben werden kann, mit einem Copolymeren auf Ethylestyren-Divinylbenzen-Basis mit hydrophoben Charakter in einer Betthöhe von 600 bis 1 500 mm geleitet wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Copolymer auf Ethylstyreri-Divinylbenzen-Basis eine durch BET meßbare innere Oberfläche von 400 bis 450 m²/g, unpolaren Charakter und einen mittleren Porendurchmesser von 20 bis 25 nm aufweist.

3. Verfahren nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß zur Regenerierung Methanol oder ein Gemisch eines hydrophilen organischen Lösungsmittels, mit einer 1 bis 5%igen wäßrigen NaOH-Lösung im Verhältnis 1:5 bei höheren Temperaturen, angewendet wird.

4. Verfahren nach den Punkten 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß drei parallel angeordnete Filterapparate verwendet werden, wobei nach Erreichen der maximalen Aufnahmekapazität des ersten Filterapparates dieser in Regeneration genommen und die Reinigungsfunktion von den beiden anderen Filterapparaten in fortlaufender Reihenfolge übernommen werden.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Natriumchloridsole, die aus Oberflächenwässern hergestellt und zur Chloralkalielektrolyse eingesetzt wird. Durch das Verfahren sollen organische Verunreinigungen, insbesondere solche mit schaumaktiven und oberflächenaktiven Eigenschaften entfernt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die Sole für die Chloralkalielektrolyse wird häufig durch Aussolung von Salzlagerstätten hergestellt. Dabei wird in den meisten Fällen ein Oberflächenwasser zur Aussolung eingesetzt, welches verschiedene organische Verunreinigungen, wie Öle, Emulgatoren, Tenside, Abprodukte von Papier- und Zellstoffbetrieben, enthalten kann. Das bekannte Verfahren zur Solereinigung erwirkt nur eine Entfernung der Kationen, wie Ca²⁺, Mg²⁺ und Fe³⁺, durch alkalische Sodafällung. Dabei wird auch eine teilweise Bindung der organischen Bestandteile an die Fällschlämme erreicht. Das Vorhandensein von Restmengen organischer Inhaltstoffe führt zur Minderung der Oberflächenspannung der erzeugten Reinsole und zu Schaumeffekten in den Elektrolysezellen. Dadurch kommt es zum Anstieg des Anolytstandes über die zulässige Grenze. Druckanstieg im Anodenraum und Begrenzung der Stromstärke sind die Folge davon. Es sind adsorptive Verfahren bekannt, um verunreinigte Wasser bzw. Abwasser z. B. von Chemiebetrieben, Papierfabriken usw. zu reinigen, so mit Aktivkohle (z.B. DE-OS 2936839,US-PS 2654937), durch Kombination von Anionen- und Kationenaustauscherharzen (DE-OS 2427697) oder durch Verwendung eines bei der Sole-Reinigung durch Abtrennung der filtrationshemmenden Anteile gewonnenen Anschwemm-Filterhilfsmittels (DE-AS 1961779).

Allen gemeinsam ist, daß sie nicht die für die Elektrolyse erforderliche Schauminimierung bewirken, d. h. stets noch entsprechende, die Elektrolyse störende Verunreinigungen in geringen Mengen in der Sole enthalten sind.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Herstellung einer Sole konstanter Qualität hinsichtlich der Minimierung von Schaumeffekten zur Gewährleistung eines niedrigen Anolytstandes und einer optimalen Stromstärke bei der Chloralkalielektrolyse.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der Solereinigung zu finden, das die störenden organischen Verunreinigungen so weit entfernt, daß die Schaumbildung zurückgedrängt wird. Es wurde gefunden, daß aus einer unter Verwendung von Oberflächenwässern hergestellten Natriumchloridsole die den Anstieg des Anolytstandes bewirkenden schaumbildenden Verunreinigungen entfernt werden, wenn die vorzugsweise saure, 280 bis 370 K heiße Sole vor dem Einleiten in die Elektrolyseure über eine Filterstufe aus mindestens einem Tiefbettfilter mit einem Copolymeren auf Ethylstyren-Divinylbenzen-Basis geleitet wird. Es wurde gefunden, daß optimale Ergebnisse erzielt werden, wenn das makroporöse Harz eine durch BET meßbare innere Oberfläche von 400 bis450m²/g, hydrophoben Charakter und einen mittleren Porendurchmesser zwischen 20 bis 25 nm, sowie eine Betthöhe von 600 bis 1 500 mm, vorzugsweise 700 mm, aufweist. Die spezifische Belastung liegt zwischen 1 und 50 Bettvolumen pro Stunde, vorzugsweise 20 bis 30. Die maximale Beladung des eingesetzten Adsorberharzes sollte ca. 20g organische Verunreinigungen pro Liter Adsorbenz betragen. Da das Adsorptionsverhalten der eingesetzten Polymeren im sauren pH-Bereich bei etwa 2 bis 4 und Temperaturen von 353K überraschenderweise günstiger ist als im neutralen oder alkalischen pH-Bereich, ist es vorteilhaft, die Reinsole nach dem Ansäuern über das Adsorberharz zu schicken. Bei Einsatz einer solchen Reinigungsstufe sinkt der Anolytstand um etwa 50 mm, wodurch eine Stromstärkeerhöhung um ca. 5% im Vergleich zu nicht über Adsorberharz gereinigter Sole Anwendung finden kann.