DE971285C - Verfahren und Anlage zur Aufarbeitung der bei der Herstellung von Chlordioxyd aus Chlorat und Saeure anfallenden Mutterlauge durch Elektrolyse - Google Patents

Description

Es ist bei der Herstellung von Chlordioxyd aus Chlorat und Säure, vorzugsweise Natriumchlorat und Salzsäure, bekannt, das aus der Apparatur zur Chlordioxyderzeugung, der sogenannten Reaktionsapparatur, ablaufende Lösungsgemisch von Kochsalz und Natriumchlorat einer Chloratelektrolyse zuzuführen, um das Kochsalz ganz oder teilweise wieder in Natriumchlorat zurückzuverwandeln. Die gebildete Natriumchloratlösung wird wieder im Kreislauf in die Reaktionsapparatur zurückgeführt, dort wieder mit Salzsäure umgesetzt, dann wieder in die Elektrolyse gebracht usw.

Die aus der Reaktionsapparatur herausfließende Lösungsmenge ist größer als die hereinfließende Menge an Chloratlösung; denn sie ist ja vermehrt um das Wasser, das mit der Salzsäure hereingekommen ist, sowie das Wasser, das sich bei der chemischen Reaktion gebildet hat, sowie endlich — falls die Erwärmung der Lösung in der Apparatur durch direkt eingeblasenen Dampf erfolgt — um das Kondensat dieses Dampfes. Es ist aber notwendig, so viel Wasser zu entfernen, daß das Volumen der Lösung, das in der Zeiteinheit aus der Elektrolyse austritt, gleich ist der in der

gleichen Zeit in die Reaktionsapparatur eingespeisten Chloratlösung. Es ist naheliegend, dies durch Verdampfung des Wassers vorzunehmen. Man braucht dazu einen Verdampfer, der wegen der Aggressivität der Lösung aber bezüglich des Konstruktionsmaterials größte Schwierigkeiten macht. Außerdem braucht man Wärme.

In der elektrolytischen Zelle wird nur ein Teil des zugeführten Stromes für die eigentliche Elektrolyse verbraucht. Ein gewisser Teil des Stromes wird in Wärme verwandelt, wodurch ein Ansteigen der Elektrolyttemperatur bedingt ist. Da dies aber nur bis zu einem gewissen Grad zulässig ist, ist man gezwungen, während der Elektrolyse eine Kühlung vorzunehmen. Dies geschieht in bekannter Weise unter Verwendung von im Elektrolysiergefäß liegenden, vom Kühlmittel durchflossenen Kühlschlangen. Derartige Kühlschlangen genügen den gestellten Anforderungen sehr wenig, da sie entweder aus korrosionsfestem Material bestehen, wie z. B. Glas, Porzellan od. dgl., oder, wenn sie aus Metall bestehen, einen äußeren Gummiüberzug aufweisen müssen. In beiden Fällen ist der Wärmeübergang vom Kühlmittel zur Elektrolytflüssigkeit schlecht. Man kann auch die Kühlschlangen in Metall ausbilden und als Kathoden schalten, was aber konstruktiv gewisse Nachteile hat.

Ganz gleich, wie man nun die Kühler ausbildet und ob man sie in der elektrolytischen Zelle oder in ein in einem Kreislauf liegendes Vorratsgefäß legt, immer muß man die abzuführende Wärme an ein Kühlmittel übertragen und unter Verbrauch desselben abführen.

Es ist Gegenstand der Erfindung, die bei der Elektrolyse abzuführende Wärme zur Eindampfung der Reaktionslösung zu verwenden, indem man die Mutterlauge, die aufgearbeitet werden soll, einem Flüssigkeitsstrom zuführt, der im Kreislauf durch eine elektrolytische Zelle und einen Verdampfungskühler geführt wird.

Der in diesem Kreislauf zirkulierende Elektrolyt wird in der Zelle erwärmt, gelangt in den Verdampfungskühler, wird dort abgekühlt und läuft von dort zurück in die Zelle usf. In dem Verdampfungskühler wird ohne äußere Wärmezufuhr ein kleiner Teil des Elektrolyten verdampft, wobei die Temperatur sinkt. Der Verdampfungskühler kann in bekannter Weise als Vakuumkühler ausgebildet sein oder als Turm, in dem die Lösung herabrieselt und durch einen entgegenströmenden Luftstrom zum Teil verdampft und dadurch gekühlt wird. Es ist zweckmäßig, in den Flüssigkeitskreislauf ein Vorratsgefäß einzuschalten, dem man die Mutterlauge zuführt.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage.

In das Elektrolysiergef äß 1 führt eine Leitung 2, durch die Elektrolyt in Form von z. B. Chlornatriumlösung und Natriumchloratlösung zufließt. Die Rohrleitung 2 kommt von einem Verdampfungskühler 3, der mit Raschigringen angefüllt ist und der unten eine Leitung 4 für die Zufuhr von Luft aufweist. Oben mündet in den Verdampfer 3 eine Leitung 5 für die Zufuhr von Lösung, und außerdem besitzt oben der Verdampfer 3 einen Ablaßstutzen 6 für Luftwasserdampfgemisch. Die Leitung 5 kommt von einem Vorratsbehälter 7, in den oben eine Überlaufleitung 8 des Elektrolysiergef äß es 1 und außerdem eine Leitung 9 für die Zufuhr von Mutterlauge aus dem Verfahren zur Herstellung von Chlordioxyd münden·. In der Leitung 5 liegt eine Pumpe 10.

Dem Elektrolysiergefäß 1 fließt fortlaufend Elektrolyt durch die Leitung 2 zu, der durch die Leitung 8 wieder abfließt. Vom Vorratsbehälter 7 gelangt die Flüssigkeit über die Pumpe 10 und die Leitung 5 in den Verdampfungskühler 3, in dem ohne jegliche Wärmezufuhr die auf z. B. etwa 45° C erwärmte Flüssigkeit durch feine Verteilung und Luftzufuhr zum Teil verdampft bzw. verdunstet und damit z. B. auf 40⁰ C abgekühlt wird. Der abgekühlte, nicht verdampfte Flüssigkeitsrest gelangt über die Leitung 2 in das Elektrolysiergefäß ι mit einer Temperatur von z. B. etwa 40⁰ C. Dort wird er wieder auf 45° C erwärmt usw.

Die verdampfte Flüssigkeit wird im Ausmaß der verdampften Menge durch die Leitung 9 in Form von Lösung aus der Reaktionsapparatur wieder zugeführt. Dem Kreislauf wird Flüssigkeit, besonders aus dem Vorratsgefäß, entnommen und in das Verfahren zur Herstellung von Chlordioxyd zurückgeführt.

Die Flüssigkeitsmenge, die verdampft werden muß, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren im allgemeinen so groß, daß durch ihre Verdampfung die Abführung der bei der Elektrolyse frei werdenden Wärme gelingt. Ist die Flüssigkeitsmenge nicht ausreichend, so kann sie durch Zugabe von Wasser in den Kreislauf auf die richtige Menge ergänzt werden. Ist umgekehrt die Flüssigkeitsmenge zu groß, so kann durch einen Wärmeaustauscher die fehlende Wärmemenge zugeführt werden.

Das beschriebene Verfahren hat also den Vorteil, daß der Verdampfer für die überschüssige Wassermenge gleichzeitig zur Abführung der in der elektrolytischen Zelle frei werdenden Wärme dient, so daß man auf die Zuführung von Wärme und auf die Anwendung eines Kühlmittels verzichten kann.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Aufarbeitung der bei der Herstellung von Chlordioxyd aus Chlorat und Säure anfallenden Mutterlauge durch Elektrolyse, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mutterlauge einem Flüssigkeitsstrom zuführt, der im Kreislauf durch die elektrolytische Zelle und einen- Verdampfungskühler geführt wird, und den überschüssigen Teil der Kreislaufflüssigkeit in das Verfahren zur Herstellung von Chlordioxyd zurückführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutterlauge einem in den

Flüssigkeitskreislauf eingeschalteten Vorratsgefäß zugeführt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Kreislauf zur Erhöhung der Kühlwirkung des Verdampfungskühlers Wasser zusetzt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Kreislauf zur Erhöhung der Verdampfungsleistung des Kühlers Wärme zuführt.

5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, 3 und 4, gekennzeichnet durch eine von der Reaktionsanlage zur Herstellung von Chlordioxyd unabhängige, mit ihr nur durch Leitungen für die Zu- und Abführung von aufzuarbeitender bzw. aufgearbeiteter in

Mutterlauge verbundene Kreislaufleitung,
der hintereinander ein Elektrolysiergefäß und ein Verdampfungskühler liegen.

6. Anlage nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein zwischen Elektrolysiergefäß und Verdampfungskühler angeordnetes Vorratsgefäß, in das die Leitung für die Zufuhr von aufzuarbeitender Mutterlauge mündet.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-Patentschrift Nr. 2484402;

britische Patentschrift Nr. 510 678;

Uli mann, Enzyklopädie der technischen Chemie, Bd. L, 1928, S. 6, und Bd. VL, 1930, S. 340, 341.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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