DE1961779A1 - Process for cleaning salt solutions for chlor-alkali electrolysis - Google Patents
Process for cleaning salt solutions for chlor-alkali electrolysisInfo
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Description
1A-37 2331A-37 233
Beschreibung zu der Patentanmeldung Description of the patent application
Dr,-Ing· Hans Müller,
Männedorf, SchweizDr, -Ing · Hans Müller,
Männedorf, Switzerland
betreffendconcerning
Verfahren zur Reinigung von Salzlösungen für die Chloralkali-ElektrolyseProcess for cleaning salt solutions for chlor-alkali electrolysis
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von Salzlösungen für die Chloralkalir-Elektrolyse,The invention relates to a method for purifying salt solutions for chloralkali electrolysis,
Die bei der Chloralkalielektrolyse eingesetzten Salzlösungen sollen aus möglichst reinen Lösungen von Chlorlnatrium . oder Chlorkalium bestehen. Durch Verunreinigungen im Rohsalz verursachte Beimengungen anderer Metall-Ionen oder auch Anionen, besonders Sulfationen, sind unerwünscht, weil sie die Reinheit der Elektrolyseprodukte Chlor und Natron bzw. Kalilauge beeinträchtigen und eine teure Nachreinigung erforderlich machen, Sulfationen stören auch noch dadurch, daß sie die bisher meistverwendeten Graphitanoden angreifen. Man entfernt deshalb die verunreinigenden Metall-Ionen durch Fällung, z.B. mit NaQH und Na2CO, als Karbonat oder Hydroxid und die Sulfationen als Bariumsulfat, Anschließend an die Ausfällung folgt eine Filtration durch Filterpressen oder Blattfilter verschiedener Konstruktion, welche aber wegen der feinen und oft kolloidalen-· Niederschläge rasch verstopfen, daher große Filterflächen benötigen und dennoch oft nur eine geringe Laufzeit haben, so daß \ die Wirtschaftlichkeit durch großen Arbeitsaufwand beeinträchtigt j wird, , · iThe salt solutions used in the chlor-alkali electrolysis should consist of the purest possible solutions of sodium chloride. or potassium chlorine. Additions of other metal ions or anions, especially sulfate ions, caused by impurities in the crude salt, are undesirable because they impair the purity of the electrolysis products chlorine and sodium hydroxide or potassium hydroxide solution and make expensive subsequent cleaning necessary attack the most commonly used graphite anodes. The contaminating metal ions are therefore removed by precipitation, e.g. with NaQH and Na 2 CO, as carbonate or hydroxide and the sulphate ions as barium sulphate. Subsequent to the precipitation, there is a filtration through filter presses or leaf filters of various designs, which, however, because of the fine and often kolloidalen- · precipitation clog quickly, therefore need large filter surfaces, yet often have little life, so that \ affect the economy through large workload j, i ·
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Wenn neuerdings anstelle von Graphitanoden zunehmend die teuren Titananoden verwendet werden, die gegen Sulfat unempfindlich sind, so fällt zwar der Arbeitsaufwand für die Bariumsulfatfällung weg, wird aber durch erhöhten Aufwand für die Anoden wenigstens teilweise aufgewogen. Auch wenn man auf eine Weiterverwendung der einmal gebrauchten Sole verzichtet, .· erhöht sich der Kostenaufwand. Aus wirtschaftlichen und aus abwassertechnischen Gründen ist· in den meisten Fällen eine Kreislaufführung erforderlich. Vielerorts kann daher auf die Filtration nicht verzichtet werden.If the expensive titanium anodes, which are insensitive to sulphate, have recently been increasingly used instead of graphite anodes are, the work for the barium sulfate precipitation is eliminated, but is due to the increased effort for the anodes at least partially outweighed. Even if you do not continue to use the brine that has once been used. the cost increases. For economic and wastewater technical reasons · is in most cases a Circulation required. In many places, it is therefore not possible to do without filtration.
Man hat daher schon vorgeschlagen, bei der Filtration Filterhilfsmittel anzuwenden, um die Standzeit der Filterelemente zu verlängern. Da diese Filterhilfsmiteel durch die Ausfällung verunreinigt werden, wird der Filterkuchen weggeworf en® Der Verlust der Filterhilfsmittel führt wiederum zu einer Verteuerung des Verfahrens.It has therefore already been proposed to use filter aids during the filtration in order to increase the service life of the filter elements to extend. As this filter aid through the precipitation are contaminated, the filter cake is thrown away. The loss of the filter aid in turn increases the price of the procedure.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung der in der Chloralkali-Elektrolyse einzusetzenden Salzlösungen durch Fällung und nachfolgende Filtration anzugeben, mit dem sich eine längere Laufzeit der Filteranlagen bei größerer spezifischer Filterleistung erreichen und durch Ein-■ sparung von Filterhilfsmitteln die Wirtschaftlichkeit der Filtration erhöhen läßt. The invention is based on the object of a method specify the cleaning of the salt solutions to be used in the chlor-alkali electrolysis by precipitation and subsequent filtration, with which a longer running time of the filter systems can be achieved with a higher specific filter performance and through ■ saving of filter aids can increase the efficiency of the filtration.
Das Verfahren nach der Erfindung löst die Aufgabe für ein solches Verfahren dadurch, daß die Filtration unter Verwendung eines Anschwemm-Flltermittels erfolgt, das aus den Rückständen einer vorangegangenen Sole-Reinigung durch Abtrennung der filtrationshemmenden Anteile gewonnen wurde.The method according to the invention solves the problem for one such a method in that the filtration is carried out using a precoat filter agent which is obtained from the residues a previous brine purification by separating the filtration-inhibiting Shares was gained.
Wenn auch daran gedacht werden könnte, im einfachsten Fall die Ausfällungen selbst als Filtermittel zu var-wienden, so wird sich doch zeigen, daß sich der erhoffte Erfolg ni^ht einstellt,,Even if that could be thought of, in the simplest case to use the precipitates themselves as filter media, so will it turns out that the hoped-for success will not materialize,
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BAD ORSQiNALBAD ORSQiNAL
weil die Ausfällungen auch schlammartig und kolloid abgeschie-,dene Anteile enthalten, welche die Filterschicht rasch verstopfen· because the precipitates are also deposited in a sludge-like and colloid manner Contain parts that quickly clog the filter layer
Zur Abtrennung dieser feinen und insbes* feinsten filtrationshemmenden Stoffe sind die Ausfällungen (Fällungsrückstände) einer Naßklassierung zu unterziehen f z,B* in HydroZyklonen, durch Dekantieren, durch Zentrifugieren oder durch Aussieben mit oder ohne gleichzeitige Schwingungsbehandlung (Vibrationssiebung). To separate these fine and especially the finest filtration-inhibiting substances, the precipitates (precipitation residues) must be subjected to wet classification f z, B * in hydrocyclones, by decanting, by centrifugation or by sieving with or without simultaneous vibration treatment (vibration sieving).
Setzt man bei der Filtration noch ein spezielles Anschwemm-Filterhilfsmittel zu, wozu sich außer den bekanntesten Filterhilfsmitteln auf Kieselsäure- bzw. Silikatbasis (Kieselgur, Perlite) und Kohle besonders Kunststoffe in feiner Körnung um 10 - 200 /um Korngröße als vorteilhaft erweiseng eoverden diese Filterhilfsmittel dadurch wiedergewönne^ dsß nan die verunreinigenden Metall-Ionen als chemisch leichtlöslichen Niederschlag fällt, dann unter Zusatz des unlöslichen Filterhilfsmittels filtriert, anschließend den Kickstand chemisch von dem Niederschlag befreit -die Karbonate und/oder Hydroxide vorzugsweise durch Behandlung mit Salzsäure - das ungelöst bleibende Filterhilfsmittel nach Waschung mit Wasser durch Absieben oder Naßklassierung oder auch durch Trocknung wieder in den zur Verwendung geeigneten Zustand überführt. Die als Anschwemm-Filterhilfsmittel wiederzuverwendenden Rückstände können zweckmäßig in der Elektrolyse-Salzlösung ausgefälltes Bariumsulfat enthalten, wenn für die Elektrolyse Anoden aus platiniertem Titan verwendet werden.If, in the filtration nor a special precoat filter aid to what particularly other than the known filter aids siliceous base (diatomite, perlite) and coal plastics in fine grain size to 10 - prove to 200 / um grain size to be advantageous g eoverden this Filter aid thereby recovered ^ dsß nan the contaminating metal ions fall as chemically easily soluble precipitate, then filtered with the addition of the insoluble filter aid, then the kickstand is chemically freed from the precipitate - the carbonates and / or hydroxides, preferably by treatment with hydrochloric acid - the undissolved filter aid after washing with water by sieving or wet classification or also by drying converted back into the condition suitable for use. The residues to be reused as precoat filter aids can expediently contain barium sulfate precipitated in the electrolysis salt solution if anodes made of platinum-coated titanium are used for the electrolysis.
In praktischer Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung wurde beispielsweise festgestellt, daß bei der üblichen Reinigung durch Ausfällung und Filtration selbst bei Anwendung üb- % licher Filterhilfsmittel nur spezifische Filterleistungen vonIn practical application of the method according to the invention was for example found that even when using Licher% filter aid usual filter only specific services in the customary purification by precipitation and filtration
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200 bis 1500 l/m2.h erreicht werden, während bei Verwenduni der durch Naßklassierung von den filtratlonshemmenden feinsten Anteilen befreiten Ausfällrückstände als Filtermittel Leistungen von 3000 bis 5000 l/m ,h erreicht werden· Bei Zusatz von epezi· eilen Filterhilfemitteln, wie Kunststoff pulver, sind zu den gereinigten Ausfällrückständen noch höhere Leistungen, bis 8000 l/ m .h bei gleichzeitiger Verlängerung der Laufzeit erreicht worden· 200 to 1500 l / m 2 .h can be achieved, while when using the precipitation residues freed from the filtration-inhibiting finest fractions by wet classification as a filter medium, capacities of 3000 to 5000 l / m.h are achieved with the addition of special filter aids such as plastic powder, in addition to the cleaned precipitation residues, even higher outputs of up to 8000 l / m.h were achieved with a simultaneous extension of the running time.
Das neue Verfahren läßt sich derart verwirklichen, daß eine weitgehende Automatisierung ermöglicht 1st und die Durchführung der Verfahrensschritte in Jedem Fall regelmäßig und sicher erfolgen kann.The new method can be implemented in such a way that extensive automation enables 1st and the implementation of the procedural steps in each case regularly and can be done safely.
Das Verfahren nach der Erfindung ist anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Fließbilds der zur V^rfahrensdurchführung erforderlichen Anlage beispielhaft dargestellt. The process according to the invention is based on a flow diagram shown in the accompanying drawing of the process for carrying out the process required system is shown as an example.
Die Anlage umfaßt ein mit einem aus mehreren übereinander _\ angeordneten scheibenförmigen Filterelementen aufgebauten drehbaren Filterelementenpaket ausgerüsteten Zentrifugalreinigungsfliter 1, ein mit einem Mischwerkzeug - hier Vibrationsmischer mit Schwingmagnetantrieb - und einem im Bodenteil angeordneten horizontalen, feingelochten Sieb ausgestatteten Aufbereitungsbehälter 2, einen Behälter 5 für trübe Sole (Trübsol«) voip Äusfälltank oder den Elektrolysezellen einer Chloralkali-Elektro- , lyseanlage, einen Behälter 6 für reine, filtrierte Sol« (Reiaisple) und einen Behälter 7 für Salzsäure. . ■ . *The system includes a built-up with a arranged in a plurality of superimposed _ \ disc-shaped filter elements rotatable filter elements package equipped Zentrifugalreinigungsfliter 1, one with a mixing tool - here vibration mixer with oscillating magnetic drive - equipped and arranged in the bottom part horizontal, finely perforated sieve treatment tank 2, a container 5 for turbid Sole (Trübsol ”) voip precipitation tank or the electrolysis cells of a chlor-alkali electrical and lysis system, a container 6 for pure, filtered sol” (Reiaisple) and a container 7 for hydrochloric acid. . ■. *
Die im mittels Schwimmerzuflußregelung ständig gefüllt' gehaltenen Behälter 5 befindliche Trübsole wird durch eine Pumpe dem Filter 1 zugeführt, die Reinsole in den mit überlauf regelung zur Speisung der Elektrolysezellen ausgestatteten Behaltet· 6 geleitet. Nach Erschöpfung der Filterelemente (Verstopfung und Durchflußverminderung) wird der Filterbehälter mit Luft durch 'The 'kept constantly filled' by means of float flow control Container 5 located sludge brine is fed to the filter 1 by a pump, the pure brine in the control with overflow equipped to feed the electrolysis cells 6 headed. After exhaustion of the filter elements (clogging and Flow reduction) the filter container is filled with air through '
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
eine Leitung 9 leergedrückt, darauf der auf den horizontalen Filterelanenten abgelagerte Rückstand (Filterkuchen) durch rasche Rotation abgeschleudert und aus dem Filtergehäuseunterteil durch öffnung eines Schiebers 10 in den Aufbereitungsbehälter 2 entleert. In diesen wird zunächst durch Leitungen 11 und 12 Salzsäure aus dem Behälter 7 eingepumpt und mittels des Vibrationsmischer 3 der Rückstand mit der Säure innig vermischt. Dabei lösen sich Hydroxide und Karbonate aus dem Rückstand in der Säure auf. Letztere wird durch Zufuhr von Druckluft über eine Leitung 13 vom Aufbereitungsbehälter 2 wieder in den Säurebehälter 7 zurückgefördert. Über eine Leitung 14 wird nun Waschwasser in den Aufbereitungsbehälter 2 eingeführt, in welchem def nun noch aus dem in Salzsäure ungelösten Teil des Filterrückstandes (Filterhilfsmittel und/oder Bariumsulfat) mit der Mischeinrichtung aufgeschlämmt und von den Säureresten befreit wird. Mittels Druckluft wird dann auch das Waschwasser aus dem Aufbereitungsbehälter 2 gedrückt und zwar durch das Sieb £, durch welches auch die feinsten Anteile des Rückstandes, die im Filterhilfsmittel unerwünscht sind, hindurchgehen» Das auf dem Sieb 4 verbleibende Material ist als Filterhilfsmittel brauchbar und wird mit Reinsole aus dem Behälter 6 und den Leitungen 11 und 15 vermischt und mit dem Mischwerkzeug 3 darin aufgeschlämmt, durch eine Pumpe 16 über Leitungen 17 und 18 dem Zentrifugalreinigungsfilter 1 zur Bildung oner neuen Grundansohwemmschicht für die folgende Filtration zugeführt. Durch dieselbe Leitung 1st auch in Bedarfsfällen - zur Verlängerung der Filterlaufzeit eine laufende Zudosierung von Filterhilfsmittel durchführbar, indem während des Zuflusses der Trübesole durch Pumpe 8 über eine Leitung 18 laufend aufgeschlämmtes Filterhilfsmittel zugeführt wird. a line 9 is depressed, then the residue (filter cake) deposited on the horizontal filter elements is thrown off by rapid rotation and emptied from the lower part of the filter housing through the opening of a slide 10 into the processing container 2. In this first hydrochloric acid is pumped from the container 7 through lines 11 and 12 and the residue is intimately mixed with the acid by means of the vibration mixer 3. Hydroxides and carbonates dissolve from the residue in the acid. The latter is conveyed back into the acid tank 7 from the processing tank 2 by supplying compressed air via a line 13. Washing water is now introduced into the treatment tank 2 via a line 14, in which def is now suspended from the part of the filter residue (filter aid and / or barium sulfate) undissolved in hydrochloric acid using the mixing device and freed from acid residues. The washing water is then also pressed out of the treatment container 2 by means of compressed air through the sieve £, through which even the finest portions of the residue that are undesirable in the filter aid pass through Pure brine from the container 6 and the lines 11 and 15 mixed and slurried in it with the mixing tool 3, fed by a pump 16 via lines 17 and 18 to the centrifugal cleaning filter 1 to form a new basic subsoil layer for the following filtration. A continuous metering of filter aid can also be carried out through the same line in cases of need - to extend the filter run time, by continuously supplying suspended filter aid via a line 18 during the inflow of the cloudy brine by pump 8.
Der Verfahrensablauf kann durch Programmschaltwerke automatisch gesteuert werden.The process sequence can be controlled automatically by program control units.
1058 Patentansprüche 1058 claims
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