NL8402710A - Werkwijze voor het bereiden van een waterige natriumchloride oplossing en werkwijze voor het bereiden van natriumcarbonaat. - Google Patents

Description

A

» VO 6514

Werkwijze voor het bereiden van een waterige natriumehloride oplossing en werkwijze voor het bereiden van natriumcarbonaat.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een waterige natriumehloride oplossing uitgaande van een waterige natriumbicarbonaat oplossing.

Men kent een techniek voor het bereiden van natriumbicarbonaat 5 waarbij men een waterige oplossing van natriumehloride en een organische oplossing van een in water onoplosbaar amine mengt, het verkregen mengsel behandelt met een kooldioxyde bevattend gas en het vervolgens onderwerpt aan een decantering voor het scheiden van een waterige suspensie van natriumbicarbonaat en een organische oplossing van aminechloorhydraat en 10 men de waterige suspensie van natriumbicarbonaat behandelt om het erin aanwezige vaste natriumbicarbonaat af te scheiden alsmede een moederloog (Brits octrooischrift 1082 436 (KAISER ALUMINUM & CHEMICAL CORPORATION) blz. 2, regel 105 - blz. 3, regel 5; Central Patents Index, Basic Abstracts Journal, Section E, Week T.49, Derwent Publication Ltd., London, 15 abrégé 7843QT-E: octrooiaanvrage JP-A-7241237 (ISRAEL MINING IND.INST.

RES. & DEV.)).

In het vervolg van de beschrijving duidt de uitdrukking "techniek met aminen" deze bekende techniek voor het bereiden van natriumbicarbonaat aan.

20 Bij de techniek met aminen voegt men gewoonlijk natriumehloride toe aan de moederloog van het kristalliseren van natriumbicarbonaat voor het herstellen van de waterige uitgangsoplossing van natriumehloride. Door die praktijk is het mogelijk alle natrium en carbonaationen en bi-carbonaationen uit de moederloog terug te winnen en aldus een maximale -25 verbruiksgraad van het toegepaste natrium te verzekeren. Het was echter tot dusver nodig natriumehloride van grote zuiverheid te gebruiken en was het gebruik van steenzout verboden. De aanwezigheid van verontreinigingen in het steenzout en meer in het bijzonder van calciumsulfaat heeft tot gevolg dat de carbonaat en bicarbonaationen uit de moederloog worden neerge-30 slagen in de vorm van calciumcarbonaat en natriumsulfaat dat in oplossing gaat? hiervan is enerzijds een verlies aan carbonaat en bicarbonaationen het gevolg anderzijds een geleidelijke verrijking van de waterige natrium-chlorideoplossing aan natriumsulfaat, wat leidt tot een vermindering van de oplosbaarheid van het natriumehloride en tot parasitaire reacties met 8402710 \ - -2- *' m* het amine, die afbreuk doen aan de goedkope techniek van de bereiding van natriumbicarbonaat,

De uitvinding beoogt een werkwijze te verschaffen voor de bereiding van .. waterige natriumchlorideoplossingen uit waterige natrium-5 bicarbonaatoplossingen die het gebruik van steenzout voor lief neemt onder vermijding van de eerder vermelde nadelen.

De uitvinding heeft derhalve betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een waterige natriumchlorideoplossing uitgaande van een waterige natriumbicarbonaatoplossing die hierdoor is gekenmerkt dat men 10 de waterige natriumbicarbonaatoplossing behandelt met een organisch kationchloride voor het ontleden van het natriumbicarbonaat, men het zich vormende kooldioxyde afvoert en men steenzout aan de verkregen waterige oplossing toevoegt.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding kan de waterige natriumbi-15 carbonaatoplossing bijvoorbeeld een moederloog zijn van het kristalliseren van natriumbicarbonaat zoals men die verkrijgt door carbonateren van waterige hatrlumhydroxydeoplossingen of bij de -techniek met aminen als boven omschreven.

Het organische kation is per definitie elk organisch kation dat 20 in de toestand van chloride in staat is met het natriumbicarbonaat te reageren onder vorming van natriumchloride, kooldioxyde en een organische base. Volgens een geprefereerde uitvoeringsvorm van de uitvinding kiest men het organische kationchloride uit die waarvoor genoemde base een basisch karakter heeft dat voldoende is om het organische kationchloride 25 opnieuw te vormen door reactie met waterstofchloride. Bij die uitvoeringsvorm van de uitvinding kiest men met voordeel chloriden van organische stikstofkationen en meer in het bijzonder die afgeleid van in water onoplosbare organische stikstofbasen zoals bijvoorbeeld de in water onoplosbare iminen en hun derivaten, de in water onoplosbare quatemaire 30 ammoniumzouten en de in water onoplosbare aminen en aminederivaten. De organische kationchloriden die bijzonder geschikt zijn binnen het kader van de uitvinding zijn de primaire, secundaire en tertiaire aminechloor-hydraten; de chloorhydraten van primaire aminen zijn speciaal voordelig met -name. de chloorhydraten van primaire alkylaminen.

35 Het organische kationchloride wordt toegepast in een hoeveelheid die voldoende is om ten minste een belangrijk deel van het natriumbi- 84 0 27 1 0 * 3 * * ^ carbonaat van. de natriumbicarbonaatoplossing te ontleden. Men gebruikt bij voorkeur een hoeveelheid organisch kationchloride die ten minste voldoende is om alle natriumbicarbonaat van genoemde oplossing te ontleden.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt het organische kation 5 chloride in het algemeen toegepast in de vorm van een organische oplossing zodat men aan het eind van de reactie tussen het natriumbicarbonaat en het organische kationchloride gescheiden in verdund waterige oplossing van natriumchloride en in organische oplossing/ die de eerder vermelde organische base afkomstig van genoemde reactie bevat/ wint. De keuze van 10 de aard en de hoeveelheid toe te passen organisch oplosmiddel is derhalve geconditioneerd door de noodzaak dat hij met genoemde base een organische oplossing vormt die onoplosbaar is in de waterige oplossingen van natriumchloride. De scheiding tussen de waterige natriumchlorideop-lossing en de organische oplossing van de base kan dan op elke geschikte 15 wijze geschieden/ in het algemeen door een decantering door zwaartekracht of een centrifugering.

De behandeling van de waterige natriumbicarbonaatoplossing met het organische kationchloride kan worden uitgevoerd in elke passende chemische reactor ontworpen om een regelmatige afvoer van het gevormde 20 kooldioxyde te verzekeren. De af voer van het kooldioxyde geschiedt naarmate dit wordt gevormd en wordt zodanig geregeld dat permanent een partiële kooldioxydedruk die voldoende zwak is in de reactor wordt gehandhaafd om de ontledingsreactie van het natriumbicarbonaat door het organische kationchloride te bevorderen. De keuze van de optimale partiële 25 kooldioxydedruk in de reactor is van verschillende factoren afhankelijk, met name van de temperatuur in de reactor, van de concentratie van de waterige natriumbicarbonaatoplossing en van het toegepaste organische kationchloride. Men realiseert in het algemeen in de reactor een temperatuur van ten minste 15°C en een partiële kooldioxydedruk kleiner dan 3 bar.

30 Temperaturen van ten minste 40°C en partiële kooldioxydedrukken die niet hoger zijn dan 0,9 bar worden geprefereerd, waarbij temperaturen tussen 30 en 90°C en partiële kooldioxydedrukken tussen 1 en 0,3 bar, speciaal voordelig zijn.

Elk geschikt middel kan worden toegepast om het kooldioxyde uit 35 de reactors af te voeren en daarin de gewenste partiële kooldioxydedruk te realiseren. Een middel dat geschikt is bestaat in het doen doorborrelen 8402710 9 v> -4- van een. inert gas 'in het reactiemengsel bijvoorbeeld stikstof of argon.

Als variant kan men ook de reactor aan een ingestelde drukverlaging onderwerpen .

De wijze voor toevoeging van het steenzout aan de waterige oplos-5 sing afkomstig van de behandeling van de natriumbicarbonaatoplossing met het organische kationchloride is niet kritisch. Men kan hiertoe bijvoorbeeld een oplosorgaan met continue werking op ingestelde wijze gevoed met het vaste steenzout en genoemde waterige oplossing, gebruiken. Voorbeelden van oplosorganen die bruikbaar zijn bij de uitvoering van de werkwijze 10 volgens de uitvinding zijn beschreven in het Franse octrooischrift 2471350 (SOLVAY & Cie).

Volgens een. speciaal voordelige uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding voor toevoeging van het steenzout aan de waterige oplossing die afkomstig is van de behandeling van de natriumbicarbonaat-15 oplossing met het organische kationchloride laat men genoemde oplossing perColeren door een onderaardse' afzetting van steenzout? hiertoe drijft men twee leidingen in de steenzoutafzetting in de nabijheid van elkaar (gewoonlijk een coaxiale buisvormige leiding en een ringvormige leiding), spuit men de waterige oplossing onder druk in in een der leidingen en ont-20 trekt men een waterige natriumchlorideoplossing via de andere leiding (Dale, W. KAUFMANN "Sodium Chloride", American Chemical Society Monograph Series, 1960, Reinhold. Publishing Corporation, Chapman & Hall, Ltd., London, pages 142 tot 185).

De met de werkwijze volgens de uitvinding verkregen waterige na-25 triumchlorideoplossingen zijn bruikbaar in elke industrie waarbij waterige geconcentreerde, in het algemeen verzadigde oplossingen van natriumchlo-ride nodig zijn en zeer speciaal in de techniek voor de bereiding van soda volgens het ammoniakprocédé, in de techniek met aminen als eerder omschreven en in de electrolysetechnieken voor de bereiding van chloor en wateri-30 ge natriumhydroxydeoplossingen.

De werkwijze volgens de uitvinding vindt een belangwekkende toepassing in de bovenomschreven techniek met aminen voor het aldaar gelijktijdig regenereren van de waterige natriumchlorideoplossing en de organische amineoplossing. De uitvinding heeft derhalve ook betrekking op een 35 werkwijze voor het bereiden van natriumbicarbonaat waarbij men een waterige natriumchlorideoplossing en een organische oplossing van een in 8402710 o % -5- water onoplosbaar amine mengt., men het verkregen mengsel behandelt met een kooldioxyde bevattend gas ter vorming van een waterige natriumb icar-bonaatsuspensie en een organische aminechloorhydraatoplossing, men de waterige natriumbicarbonaatoplossing behandelt voor afscheiden van hst 5 erin aanwezige vaste natriumbicarbonaat en een moederloog, men de moederloog. behandelt met ten minste een deel van de organische aminechloorhydraatoplossing, men het gevormde kooldioxyde afvoert en men. gescheiden in verdund waterige natriumchlorideoplossing en een organische amineoplos-sing wint, en steenzout aan de verdunde natriumchlorideoplossing toevoegt 10 en men de verkregen geconcentreerde waterige natriumchlorideoplossing en de organische amineoplossing naar het eerder vermelde mengsel recircu-leert.

Bijzonderheden en details van de uitvinding zullen duidelijk worden uit de volgende beschrijving van de enige tekening, die het algemene 15 schema voorstelt van een inrichting voor het bereiden van natriumbicarbonaat volgens de bovenbeschreven techniek met aminen, die een geprefereerde uitvoeringsvorm, van de werkwijze volgens de uitvinding is.

De op de tekening afgebeelde inrichting omvat een kristallisatie-kamer 1, die op continue wijze wordt gewed met een ongeveer verzadigde 20 waterige oplossing van natriumchloride 2, een organische oplossing van een primair amine 3, dat onoplosbaar is in de waterige oplossing van natriumchloride en een kooldioxyde bevattend gas 4. De organische oplossing van het primaire-amine kan bijvoorbeeld 50 gew.% 's oplossing van primair al-kylamlne in xyleen zijn. Het gas 4 is bij voorkeur een verrijkt gas, dat 25 60 tot 80 gew.% kooldioxyde bevat, bijvoorbeeld verkregen door mengen in geschikte onderlinge hoeveelheden van een kalkovengas met een restgas van het calcineren van natriumbicarbonaat in natriummonocarbonaat. De hoeveelheid toegepast gas dient voldoende te zijn om een belangrijk deel van het natriumchloride van de oplossing 2 in natriumbicarbonaat om te zetten.

30 Als variant kan men de behandeling in de kristallisatiekamer 1 laten voorafgaan door een partiële carbonatatie van het mengsel met behulp van een aan kooldioxyde arm gas, zoals een kalkovengas.

Aan de kristallisatiekamer 1 onttrekt men een vloeistof 5 bestaande uit een mengsel van een waterige oplossing en een organische op-35 lossing en die kristallen natriumbicarbonaat in suspensie bevat. Die vloeistof wordt overgebracht in een decanteringskamer 6 waarin men door 8402710 r -6- ë w zwaartekracht een organische oplossing van aminechloorhydraat 7 en een waterig brouwsel 8 van kristallen natriumbicarbonaat scheidt» Laatstgenoemde wordt in een afzuig- of filtratieorgaan 9 gevoerd, waarin men afzonderlijk vast natriumbicarbonaat 10 en een moederloog 11 wint.

5 Volgens de uitvinding splitst men de organische oplossing van het primaire aminechloorhydraat 7 in twee fracties 12 en 13, voert één fractie 12 en moederloog 11 in een reactiekamer 14 en onderwerpt hen daarin aan krachtig schudden voor het verwekken van een reactie tussen het natriumbicarbonaat en het .aminechloorhydraat, leidend tot de vorming van 10 natriumchloride, dat in waterige oplossing gaat, van primair amine, dat in organische oplossing gaat en kooldioxyde. Het belang van de fractie 12 is voldoende om alle natriumbicarbonaat uit de moederloog te ontleden. Om de reactie tussen het natriumbicarbonaat en het aminechloorhydraat te bevorderen verwarmt men de reactiekamer 14 bijvoorbeeld op een 15 temperatuur' van de orde van 60 °C en voert er het zich vormende kooldioxyde uit af met behulp van een vacuum pomp 15. Het aan de reactiekamer 14 door de pomp 15 onttrokken kooldioxyde 28 wordt met voordeel in de kristallisatiekamer 1 geperst.

Men onttrekt buiten de reactiekamer 14 een vloeistof 16 gevormd 20 uit een mengsel van een verdund waterige oplossing van natriumchloride en een organische amineoplossing; men leidt die vloeistof 16 in een de-canteringskamer 17 waaruit, men gescheiden de verdund waterige oplossing van natriumchloride 18 en de organische amineoplossing 19 wint.

De verdund waterige oplossing van natriumchloride 18 wordt ver-25 volgens geleid in een steenzoutafzetting 20, waaruit men een gelijkwaardig debiet van een verzadigd waterige oplossing van een natriumchloride.

21 af voert, dat men verenigt met de ui tgangs stroom natriumchloride 2.

De organische amineoplossing 19 gewonnen uit de decanteringskamer 17 kan in zijn geheel worden verenigd met dauitgangsstroom organische amine-30 oplossing 3 en tezamen daarmede in de kristallisatiekamer 1 worden gebracht.

Als variant kan de organische amineoplossing 19 gewonnen uit de decanteringskamer 17, of een deel 22 daarvan met de fractie 13 van de organische aminechloorhydraatoplossing -worden verenigd.

35 De fractie 13 van de organische aminechloorhydraatoplossing (eventueel gemengd met de organische amineoplossing 22) wordt vervolgens 8402710 Ό -7- behandeld op op zichzelf in de techniek met aminen bekende wijze om het amine te regeneren. Hiertoe wordt zij geleid in een reactiekamer 23 waarin men haar schudt met een waterige calciumhydroxydesuspensie 24 terwijl het verkregen reactiemengsel 25 wordt geleid in een decanteringskamer 26 5 waaruit men gescheiden een _ waterige calciumchlorideoplossing 27 en een organische aaineoplossing 3 wint, die men naar de kristailisator 1 recircu-leert.

Het belang van de uitvinding zal duidelijk worden uit de beschrijving van de navolgende voorbeelden.

10 Voorbeeld I

Men brengt* in een reactiekamer: - 315 g van een waterige natriumbicarbonaatoplossing en - 700 g van een organische oplossing van een primair alkylamine chloor-hydraat bevattend 18-24 koolstofatomen, in een aromatisch organisch op- 15 losmiddel bekend onder het merk SHELLSOL A3 (SHELL).

De waterige natriumbicarbonaatoplossing bevat de volgende licht-samenstelling:

NaSC03 : 20,0 g/kg

NaCl : 173,5 g/kg 20 De organische oplossing bevatte per kg 1,115 mol aminechloorhy- draat en 0,246 mol van het overeenkomstige amine.

In de reactiekamer werden de beide oplossingen geroerd door middel van een mechanische roerder en doorlopen door een opstijgende stroom stikstof met een debiet van 18 1/uur; dê temperatuur in de reactiekamer werd 25 constant op 40°C gehouden.

Na 90 minuten reactie waren 98,7 gew.% van het aanvankelijke natriumbicarbonaat in NaCl omgezet. Na 135 minuten reactie werd de reactiekamer geledigd en werden de organische fase en de waterige fase afzonderlijk gewonnen. De gewonnen waterige fase bleek een waterige natriumchlo- 30 rideoplossing te zijn vrij van natriumbicarbonaat; de gewonnen organische fase bevatte per kg, 0,356 mol amine en 1,014 mol aminechloorhydraat.

Aan de gewonnen waterige oplossing van natriumchloride voegde men steenzout toe totdat zij aan natriumchloride verzadigd was.

Voorbeeld II

35 Men herhaalde de proef van voorbeeld .1 door toepassen van dezelfde werkomstandigheden met uitzondering van de temperatuur die op 60°C werd 8402710 -8- gefixeerd. Er waren 60 minuten reactietijd nodig om alle natriumbicarbo-naat in natriumchloride om te zetten.

Voorbeeld III.

Men roerde in een reactiekamer de waterige en organische oplossing 5 als toegepast bij de proef van voorbeeld I..

De reactiekamer werd permanent op 50°C gehandhaafd en men verwekte erin een onderdruk van 0,1 bar door middel van een vacuumpomp.

Na verloop van 60 minuten reactie ledigde men de reactiekamer en won gescheiden de organische fase en de waterige fase. De gewonnen wa-10 terige fase bleek een waterige natriumchlorideoplossing te zijn vrij van natriumbicarbonaat; zij werd verzadigd met natriumchloride door toevoeging van steenzout. De gewonnen organische fase bevatte per kg 0,358 mol amine en 1,015 mol aminechloorhydraat.

Voorbeeld IV

15 Men gebruikte weer de reactiekamer van de proef van voorbeeld III

en bracht er in: - 642 g van.een waterige natriumbicarbonaatoplossing - 168 g van een organische oplossing van een primair alkylaminechloor-hydraat bevattend 18 tot 24 koolstofatomen in het eerder vermelde aroma- 20 tische organische oplosmiddel SHELLSQL AB.

De waterige natriumbicarbonaatoplossing bezat de volgende samenstelling:

NaHC03 : 18,6 ' g/kg

NaCl : 170 g/kg 25 De. organische oplossing bevatte per kg 1,090 mol aminechloorhy draat en 0,258 mol van het overeenkomstige amine.

De temperatuur in de reactiekamer werd op 80°C gefixeerd en de onderdruk op 0,4 bar.

Na verloop van 60 minuten reactie ledigde men de reactiekamer en 30 won gescheiden de organische fase en de waterige· fase. De gewonnen waterige fase bleek een. waterige natriumchlorideoplossing te zijn vrij van natriumbicarbonaat. Men verzadigde haar vervolgens met natriumchloride door toevoeging van steenzout.

De gewonnen organische fase bevatte per kg 1,214 mol amine en 35 0,211 mol aminechloorhydraat.

8402710

Claims (10)

1. Werkwijze voor het bereiden van een waterige natriumchlorideop-lossing uitgaande van een waterige natriurobioarbonaatoplossing met het kenmerk, dat men de waterige natriumbicarbonaatoplossing behandelt met organisch kationchloride om het natriumbicarbonaat te ontleden, men het 5 zich vormende kooldioxyde afvoert mi men steenzout aan de verkregen waterige oplossing toevoegt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat men een organisch kationchloride kiest dat onoplosbaar is in de waterige natrium-chlorideoplossingen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men een organisch kationchloride kiest, dat kan worden verkregen door reactie van een organische base met waterstof chloride.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk-, dat het organische kationchloride wordt gekozen uit chloriden van stikstofhoudende or- 15 ganische kationen.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het organische kationchloride wordt gekozen uit primaire aminechloorhydraten.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat men het organische kationchloride toepast in de vorm van een in water onoplosbare 20 organische oplossing.

7. Werkwijze volgens conclusies 1-6/ met het kenmerk, dat men de waterige natriumbicarbonaatoplossing en het organische kationchloride behandelt bij een temperatuur van ten minste 15°C en onder een partiële kooldioxydedruk kleiner dan 3 bar.

8. Werkwijze volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat men de waterige natriumbicarbonaatoplossing en het organische kationchloride behandelt bij een temperatuur tussen 30 en 90°C en onder een partiële kooldioxydedruk tussen 0,3 en 1 bar.

9. Werkwijze volgens conclusies 1-8, met het kenmerk, dat men ter 30 oplossing van het steenzout in de waterige oplossing die afkomstig is van de behandeling van de natriumbicarbonaatoplossing met het organische kationchloride genoemde verkregen oplossing laat percoleren in een steen-zoutafzetting. 8402710 " -10- r

10. Werkwijze voor het bereiden van natriumbicarbonaat waarbij men een waterige natriumchlorideoplossing en een organische oplossing van een in water onoplosbaar amine mengt, men het verkregen mengsel behandelt met een kooldioxyde bevattend gas onder vorming van een waterige natriumbicar-5 bonaatsuspensie en een organische oplossing van aainechloorhydraat en men de waterige natriumb icarbonaatsuspens ie behandelt om het erin aanwezige vaste natriumbicarbonaat en een moederloog te scheiden, met het kenmerk, dat men de- moederloog behandelt met ten minste een deel van de organische aminechloorhydraatoplossing, men het gevormde kooldioxyde af voert en ge-10 scheiden een verdund waterige oplossing van natriumchloride en een organische amineoplossing wint, men steenzout aan de verdunde natriumchlorideoplossing toevoegt en men de verkregen geconcentreerd- waterige oplossing van natriumchloride en de organische amineoplossing naar het eerde: vermelde mengsel recirculeert. \ 8402710 -/ /— VEREENIGDE OCTROOIBUREAUX 0·Α. Nr. 8402710 'S>GRAVENHAGE (HOLLAND) Beh. bij schrijven dd. 14 november 1984 Ln/657 Wijziging van erratum in de beschrijving, behorende bij octrooiaanvrage nr. 8402710 voorgesteld door aanvraagster onder datum 14 november 1984 -o-o-Q-o- Op blz. 7, regel 24: "debiet van 18 1/uur" wijzigen in “debiet van 8 l/uur". 1402710 _ 545