DE1567920A1

DE1567920A1 - Kreislaufverfahren zur Gewinnung von Soda

Info

Publication number: DE1567920A1
Application number: DE19671567920
Authority: DE
Inventors: Herbert Furkert
Original assignee: Chemiebau Dr A Zieren GmbH and KG
Current assignee: Chemiebau Dr A Zieren GmbH and KG
Priority date: 1967-02-24
Filing date: 1967-02-24
Publication date: 1970-10-01
Also published as: BE711194A; ES350851A1; US3531240A; GB1169336A; NL6802539A; FR1581475A; SE315872B

Description

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1 Kreislaufverfahren zur Gewinnung von Soda

Die Erfindung betrifft ein Kreislaufverfahren zur Gewinnung von Soda aus elektrolytisch hergestelltem Natriumamalgam.

Die Chloralkalielektrolyse dient in zunehmendem Maße zur Chlorgewinnung, ohne daß gleichzeitig entsprechende Verwendungsmöglichkeiten für das anfallende Natriumhydroxyd zur Verfugung stehen. Man ist deshalb dazu übergegangen, die Natronlauge in Soda umzusetzen, die sich leichter als Natronlauge absetzen läßt.

₍ Es ist bekannt, die elektrolytisch hergestellte Natronlauge mit ' gasförmigem Kohlendioxyd unter Bildung von Na2CCKvH-0 zu karbonatieren. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die nach Abtrennung des Niederschlages verbleibende Lösung eine beträchtliche Menge Soda enthält. Dieser Anteil muß durch Eindampfen der Lösung gewonnen werden, wobei erhebliche Schwierigkeiten auftreten. Die Löslichkeit von NazCOa fällt mit steigender Temperatur, so daß sich auf den Heizflächen des Verdampfers Vertrustungen bilden, welche die Verdampferleistung und damit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beeinträchtigen.

Es ist auch bekannt, die Natronlauge in der Weise zu karbonatieren, daß das gesamte, in der Natronlauge enthaltene Wasser als Hydratwasser gebunden wird. So wird die kostspielige Abtrennung des Wassers durch Zentrifugieren, Filtrieren oder Verdampfen vermieden. Zum Karbonatieren der Natronlauge wird Natriumbicarbonat und Natriumcarbonat in Mengen verwendet, die dem NaOH bzw. dem in der Natronüä uge enthaltenen H2O äquivalent sind. Die beträchtlichen erforderlichen Mengen Natriumbicarbonat stehen im allgemeinen nur in einer Sodafabrik zur Verfugung und beschränken das Verfahren auf den Verbund mit einem Ammoniak-Soda-Verfahren.

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung von Soda aus Natriumamalgam zu schaffen, das außer COt und H2O keine anderen Hilfsstoffe erfordert und die obengenannten Nachteile der direkten Sodaausfällung vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß man das Natriumamalgam mit einer wäßrigen Natriumbicarbonatlösung unter Bildung einer Natriumcarbonat und Natriumhydroxyd enthaltenden Lösung zersetzt, die gebildete Lösung mit CO2 behandelt, das dabei gebildete Natriumbicarbonat abtrennt> die nach der Abtrennung verbleibende natriumbicarbonathaltige Mutterlauge zur Amalgamzersetzung wiederverwendet und das abgetrennte Natriumbicarbonat in an sich bekannter Weise zu Soda kalziniert. Das Natriumamalgam wird im Gegensatz zu den bekannten Verfahren nicht mit Wasser, sondern wenigstens teilweise mit Natriumbicarbonatlösung zersetzt, die man nach Ausfällung und Abtrennung des Natriumbicarbonate durch Zentrifugieren oder Filtrieren als Zentrifugat bzw. Filtrat erhält. Das zur Zersetzung des Natriumamalgams im wesentlichen erforderliche Wasser wird so ständig im Kreislauf durch die Anlage .geführt; lediglich die mit dem Natriumbicarbonatkuchen entfernte Wassermenge muß ergänzt werden. .

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein natriumbicarbonathaltiges Filtrat ohne Schwierigkeiten zur Amalgamzersetzung benutzt werden kann, wohingegen ein Na2C03-.haltiges Filtrat bei der Amalgamzersetzung Niederschläge bilden

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würde, die r.ich von dem Quecksilber nur schwierig wieder trennen , lassen. Die Fällung von Natriumbicarbonat bringt im Vergleich zur Na2COs-Fällung den wesentlichen Vorteil, daß das Amalgam mit der nach der Fällung verbleibenden Mutterlauge n?ch einfacher Abtrennung des Niederschlages, beispielsweise durch Zentrifugieren oder Filtrieren, zersetzt werden kann und so eine besondere Gewinnung des in der Lösung noch enthaltenen NaHCOs überflüssig ist. ,

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zersetzt man eine Amalgammenge, die maximal 15 kg Ka enthält, mit einer Lösung; die höchstens etwa 11 kg NaHCOs auf 1oo kg Wasser enthält. Bei der Begrenzung auf diese Konzentrationen wird mit Sicherheit vermieden, daß während der Amalgamzersetzung Soda ausfällt, die sich, nur schwierig von dem Quecksilber trennen läßt.

Nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung fällt man das Natriumbicarbonat aus der durch Amalgamzersetzung gebildeten Lösung bei Temperaturen zwischen 2o und 6o°C aus. Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von besonderer Wichtigkeit, daß die Karbonatierung ausschließlich zu Natriumbicarbonat führt, dessen im Vergleich zu Soda geringe Löslichkeit der Grund dafür ist, daß Ausfällungen bei der Amalgamzersetzung unterbleiben. Obwohl die Karbonatierung erst oberhalb 9o°C zu Soda führt, arbeitet man zweckmäßigerweise bei Temperaturen unterhalb etwa 6o°C, damit die Bildung auch geringerer Anteile Na^COa vermieden und gut abtrenn- ■ bares Natriumbicarbonat erzeugt wird. Bei Einhaltung dieser Temperaturgrenze wird die bei der Amalgamzersetzung aus Wasser gebildete Natronlauge und die aus dem Natriumbicarbonat gebildete Soda im wesentlichen quantitativ zu Natriumbicarbonat karbonatiert.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß man das bei der Kalzinierung des Natriumbicarbonsts gebildete COs bei dessen Ausfällung wiederverwendet. Das nach Abtrennung der Mutterlauge erhaltene Natriumbicarbonat wird in bekannter Weise beispielsweise in einer Drehtrommel bei etwa 18o - 2oo°C kalziniert, wobei neben wasserfreier Soda COa und H2O entstehen. Das CO2 wird nach Komprimierung wieder zur Karbonatierung verwendet und von außen durch Zufuhr einer CO2-Menge ergänzt, die gleich der mit der gebildeten Soda abgeführten Kohlend!oxydmenge ist.

Bei der Sodabildüng aus Na wird je Mol Soda ein Mol H2O verbraucht. Zur Konstanthaltung des Kreislaufwassers setzt man der Natriumbicarbonatlösung vor der Amalgamzersetzung die verbrauchte Wasser- ; menge zu. ,

Die Erfindung wird im folgenden in einem Ausführungsbeispiel anhand j des beiliegenden Fließbildes erläutert.

In einem aus der Natronlaugeherstellung bekannten Amalgamzersetzer 1i wird eine Natriumamalgammenge, die 15 kg Natrium enthält, mit 5,9 kg Waseer und 1o5,1 kg Natriumbicarbonatlösung zersetzt. Die Natriumbicarbonatlösung besteht aus 11 kg NaIICO? und 94,1 kg II2O. Bei der Zersetzung bildet sich eine Lösung, die 13,9 kg ITaßCOs und 2o,9 kg NaOH enthält. Diese Lösung wird in einen Druckbehälter 2 gepumpt, in dem aus der Lösung mit Kohlendioxyd von 2-4 atü 65,9 kg Natriumhydrogencarbonat ausgefällt werden. Die Ausfällung kann auch in Türmen bekannter Konstruktion kontinuierlich oder absatzweise erfolgen, indem in den mit Lösung gefüllten Druckbehälter unten CO2 eingepumpt wird. Zur Trennung des Natriumhydrogoncarbonats von der Mutterlauge läßt man den Behälterinhalt in eine Zentrifuge 3 laufen.

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Nach der Trennung ergeben sich 1o5,1 kg Zentrifugat, das noch 11 kg NaHCCi enthält, und 60,4 kg festes NaHCCh , das etwa 5,5 kg H2O enthält. Das Zentrifugat wird in eine.ra Sammelbehälter 4 aufgefangen
und von dort in den Zersetzer 1 zurückgepumpt.

Zur gewinnung der Soda wird das feuchte Natriumhydrogenkarbonat in einer Kalziniertrommel 5 &uf I80 - 2oo°C erhitzt. Dabei entweichen 11,4 kg Wasserdampf und 14,4 kg COn. Die3e CO2-Menge wird in einem Kühler 6 von der Hauptmenge des Wasserdampfes befreit und zusammen mit einer etwaπ mehr als gleich großen Kohlendioxydmenge auf 2-4 atü;in einem Kompressor 7 verdichtet und zwecks Fällung des Natriumhjijdrogencarbonats in den Fällbehälter 2 unten eingeleitet. Nach dem ! Kalzinieren erhält man 34,6 kg wasserfreie Soda.

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Claims

Ob Patentansprüche

1. Kreislaufverfahren zur Gewinnung von Soda aus elektrolytisch hergestelltem Natriumamalgam, dadurch gekennzeichnet, daß man das Amalgam mit einer wäßrigen Natriumbicarbonatlösung unter Bildung einer Natriumcarbonat und Natriumhydroxyd enthaltenden Lösung zersetzt, die gebildete Lösung mit QOz behandelt und das dabei ausgefällte Natriumbicarbonat abtrennt, die nach der Abtrennung verbleibende natriuinbicarbonathaltige Mutterlauge zur Amalgamzersetzung wiederverwendet und das abgetrennte Natriumbicarbonat in an sich bekannter Weise zu Soda kalziniert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Amalgammenge, die maximal 15 kg Na enthält, mit einer Lösung

,zersetzt, die höchstens etwa 11 kg NaHCO^ auf 1oo kg Wasser enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Natriumbicarbonat aus der durch Amalgamzersetzung gebildeten Lösung bei Temperaturen· zwischen 2o und 6o°C ausfällt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß man das bei der Kalzinierung des Natriumbicarbonate gebil'dete CO2 zur Bicarbonatausfällung wiederverwendet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß man derNatriumbicarbonatlösung vor der Amalgamzersetzung die bei der Zersetzung verbrauchte Wassermenge zusetzt.

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