NO843516L - Fremgangsmaate til fremstilling av en vandig opploesning av natriumklorid, og fremgangsmaate til fremstilling av natriumbikarbonat - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av en vandig oppløsning av natriumklorid fra en vandig oppløsning av natriumbikarbonat.

En fremgangsmåte til fremstilling av natriumbikarbonat

er kjent i henhold til hvilken en vandig oppløsning av natriumklorid blandes med en organisk oppløsning av et vann-uløselig amin, den resulterende blanding behandles med en gass som inneholder karbondioksyd og dekanteres deretter under atskillelse av en vandig oppløsning av natriumbikarbonat fra en organisk oppløsning av amin-hydroklorid, og den vandige suspensjon av natriumbikarbonat behandles under atskillelse av det faste natriumbikarbonat som den inneholder, fra en modervæske (Britisk patent A-I.082.436 (Kaiser Aluminum & Chemical Corporation), side 2, linje 105 til side 3, linje 5; Central Patents Index, Basic Abstracts Journal, Section E,

uke T.49, Derwent Publication Ltd., London, sammendrag 78430T-E: Japansk patentsøknad A-7241237 (Israel Mining - Ind. Inst. Res. & Dev.}).

I den følgende beskrivelse vil uttrykket "amin-fremgangsmåte" angi denne kjente fremgangsmåte til fremstilling av natriumbikarbonat.

Ved amin-fremgangsmåten tilsettes natriumklorid vanligvis til modervæsken fra krystallisasjon av natriumbikarbonat for å gjendanne den vandige utgangsoppløsning av natriumklorid. Denne praksis gjør det mulig å gjenvinne alle nat-rium- og karbonat- og bikarbonat-ioner i modervæsken og sik-rer derved en maksimal utnyttelsesgrad for det anvendte nat-rium. Inntil nå har det imidlertid nødvendiggjort anvendelse av natriumklorid med høy renhet og har spesielt forhindret anvendelse av bergsalt. Tilstedeværelsen av forurensninger i bergsalt og mer spesielt av kalsiumsulfat resulterer fak-tisk i utfelling av karbonat- og bikarbonat-ionene i modervæsken i form av kalsiumkarbonat og dannelse av natriumsulfat som går i oppløsning; resultatet er på den ene side tap av karbonat- og bikarbonat-ioner og på den annen side en stadig økende anrikning av den vandige oppløsning av natriumklorid i natriumsulfat som fører til en minskning i opplø-seligheten av natriumklorid og til uønskede reaksjoner med aminet som er ugunstig for god utførelse av fremgangsmåten

til fremstilling av natriumbikarbonat.

Oppfinnelsen tar sikte på tilveiebringelse av en fremgangsmåte til fremstilling av vandige oppløsninger av natriumklorid ut fra vandige oppløsninger av natriumbikarbonat som gir anledning til anvendelse av bergsalt mens man unngår de ovennevnte ulemper.

Oppfinnelsen angår følgelig en fremgangsmåte til fremstilling av en vandig oppløsning av natriumklorid ut fra en vandig oppløsning av natriumbikarbonat i henhold til hvilken den vandige oppløsning av natriumbikarbonat behandles med kloridet av et organisk kation under spaltning av natriumbikarbonat, det karbondioksyd som dannes, fjernes og bergsalt tilsettes til den resulterende vandige oppløsning.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan den vandige oppløsning av natriumbikarbonat for eksempel være en modervæske fra krystallisasjon av natriumbikarbonat slik som den som fås ved karbonering av vandige oppløsninger av natriumhydroksyd eller ved den amin-fremgangsmåte som er spesifisert ovenfor.

Det organiske kation er ifølge definisjon et hvilket

som helst organisk kation som i form av klorid kan reagere med natriumbikarbonat under dannelse av natriumklorid, karbondioksyd og en organisk base. Ved en foretrukket utførel-sesform av oppfinnelsen velges kloridet av et organisk kation blant dem for hvilke nevnte base har en basisk karak-ter som er tilstrekkelig til å gjøre den i stand til å gjendanne kloridet av et organisk kation ved reaksjon med hydrogenklorid. Ved denne utførelsesform av oppfinnelsen velges med fordel klorider av nitrogenholdige organiske kationer og mer spesielt slike som stammer fra vann-uløselige nitrogenholdige organiske baser såsom for eksempel vann-uløselige aminer og deres derivater, vann-uløselige kvater-nære ammoniumsalter og vann-uløselige aminer og aminderiva-ter. Klorider av organiske kationer som er spesielt egnet innenfor rammen av oppfinnelsen, er hydroklorider av primære, sekundære og tertiære aminer; hydroklorider av primære aminer er spesielt fordelaktige, særlig hydroklorider av primære alkylaminer.

Kloridet av et organisk kation anvendes i en mengde som er tilstrekkelig til å spalte i det minste en vesentlig del av natriumbikarbonat i natriumbikarbonat-oppløsningen. Fortrinnsvis anvendes det en mengde klorid av et organisk kation som minst er tilstrekkelig til å spalte alt natriumbikarbonat i nevnte oppløsning.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes kloridet av et organisk kation vanligvis i form av en organisk oppløsning slik at en fortynnet vandig oppløsning av natriumklorid og en organisk oppløsning som inneholder den ovennevnte organiske base oppsamles separat ved slutten av reaksjonen mellom natriumbikarbonat og kloridet av et organisk kation, som et resultat av denne reaksjon. Valget av beskaffenheten og mengden av organisk løsningsmiddel som skal anvendes, bestemmes følgelig ifølge det krav at det med nevnte base bør danne en organisk oppløsning som er uløselig i vandige oppløsninger av natriumklorid. At-skillelsen av den vandige oppløsning av natriumklorid fra den organiske oppløsning av basen kan deretter utføres på en hvilken som helst egnet måte, vanligvis ved tyngde-dekantering eller -sentrifugering.

Behandlingen av den vandige oppløsning av natriumbikarbonat med kloridet av et organisk kation kan utføres i en hvilken som helst passende kjemisk reaktor som er utfor-met for å tilveiebringe en ensartet fjerning av det dannede karbondioksyd. Fjerningen av karbondioksyd ettersom det dannes reguleres for stadig å opprettholde et tilstrekkelig lavt partialtrykk av karbondioksyd i reaktoren til aktivering avspaltningsreaksjonen for natriumbikarbonat ved hjelp av kloridet av et organisk kation. Valget av det optimale partialtrykk av karbondioksyd i reaktoren avhenger av forskjellige faktorer, spesielt av temperaturen inne i reaktoren, konsentrasjonen av den vandige oppløsning av natriumbikarbonat og det anvendte klorid av et organisk kation. En temperatur på minst 15°C og et karbondioksyd-partialtrykk på under 3 bar frembringes vanligvis i reaktoren. Temperaturer på minst 40°C og karbondioksyd-partialtrykk som ikke overstiger 0,9 bar foretrekkes, idet temperaturer på mellom 30 og 90°C og karbondioksyd-partialtrykk på mellom 1 og 0,3 bar er særlig fordelaktig.

Et hvilket som helst kjent hjelpemiddel kan anvendes

for fjerning av karbondiok-syd fra reaktoren og for å danne det ønskede partialtrykk av karbondioksyd i sistnevnte.

Et egnet hjelpemiddel består i å boble en inert gass,

for eksempel nitrogen eller argon, i reaksjonsblandingen.

Det er også mulig i en alternativ form å underkaste reaktoren et regulert redusert trykk.

De hjelpemidler som anvendes for tilsetting av bergsalt til den vandige oppløsning som er et resultat av behandlingen av oppløsningen av natriumbikarbonat med kloridet av et organisk kation, er ikke avgjørende. Det er for eksempel mulig å anvende for dette formål en

kontinuerlig oppløser tilført på en regulert måte med fast bergsalt og med den nevnte vandige oppløsning. Eksempler på oppløsere som kan anvendes ved utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er beskrevet i fransk patent A-2.471.350 (Solvay & Company).

I henhold til en spesielt fordelaktig utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen bevirkes det at den vandige oppløsning som er et resultat av behandlingen av oppløsningen av natriumbikarbonat med kloridet av et organisk kation, siver gjennom en underjordisk avsetning av bergsalt for tilsetning av bergsaltet til nevnte oppløsning; for dette formål kjøres to rørledninger inn i bergsaltavset-ningen nær hver andre (vanligvis en rørformet rørledning og en ringformet rørledning som er koaksiale), den vandige opp-løsning injiseres under trykk i en av rørledningene og en vandig oppløsning av natriumklorid uttas gjennom den annen rørledning (Dale W. Kaufmann "Sodium Chloride", American Chemical Society Monograph Series, 1960, Reinhold Publishing Corporation, Chapman&Hall, Ltd., London, sider 142-185).

De vandige oppløsninger av natriumklorid som oppnås ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan anvendes i en hvilken som helst industri hvor det fordres anvendelse av konsentrerte, vanligvis mettede, vandige oppløsninger av natriumklorid og spesielt ved fremgangsmåten til fremstilling av ammoniakksoda ved den amin-fremgangsmåten som er spesifisert ovenfor og ved de elektrolytiske fremgangsmåter til fremstilling av klor og vandige oppløsninger av natriumhydroksyd.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen finner fordel-

aktig anvendelse ved den amin-fremgangsmåte som er spesifisert ovenfor for samtidig regenerering av den vandige opp-løsning av natriumklorid og den organiske amin-oppløsning. Følgelig angår oppfinnelsen også en fremgangsmåte til fremstilling av natriumbikarbonat i henhold til hvilken en vandig oppløsning av natriumklorid blandes med en organisk opp-løsning av et vann-uløselig amin, den resulterende blanding behandles med en gass som inneholder karbondioksyd under dannelse av en vandig suspensjon av natriumbikarbonat og en organisk oppløsning av aminhydroklorid, den vandige suspensjon av natriumbikarbonat behandles under atskillelse av det faste natriumbikarbonat som den inneholder, fra en modervæske, modervæsken behandles med minst en del av den organiske oppløsning av aminhydroklorid, det dannede karbondioksyd fjernes og en fortynnet vandig oppløsning av natriumklorid og en organisk aminoppløsning oppsamles separat, bergsalt tilsettes til den fortynnede oppløsning av natriumklorid, og den resulterende konsentrerte vandige oppløsning av natriumklorid og den organiske aminoppløsning resirkule-res inn i den ovennevnte blanding.

Spesielle trekk og detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse av den eneste figur på den med-følgende tegning som viser den generelle oversikt over et anlegg for fremstilling av natriumbikarbonat ved den amin-fremgangsmåte som er beskrevet ovenfor, som inkorporerer en foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Det anlegg som er vist på figuren, innbefatter et krystallisasjonskammer 1 som kontinuerlig tilføres en hoved-sakelig mettet vandig oppløsning av natriumklorid 2, en organisk oppløsning av et primært amin 3 som er uløselig i den vandige oppløsning av natriumklorid og en gass som inneholder karbondioksyd 4. Den organiske oppløsning av et prirraert amin kan for eksempel være en oppløsning av 50 vekt% av et primært alkylamin i xylen. Gassen 4 er fortrinnsvis en anriket gass som inneholder 60-80 vekt% karbondioksyd frem-stilt for eksempel ved blanding av passende andeler av en kalkovnsgass og en residualgass fra kalsineringen av nat riumbikarbonat til natriummonokarbonat. Mengden anvendt gass bør være tilstrekkelig til å omdanne en vesentlig del av natriumkloridet i oppløsning 2 til natriumbikarbonat. Alternativt kan det forut for behandlingen i krystallisasjonskammer 1 skje en delvis karbonering av blandingen ved hjelp av en gass som er tømt for karbondioksyd, såsom en kalkovnsgass.

En væske 5 som består av en blanding av vandig oppløs-ning og organisk oppløsning og som inneholder natriumbikarbonat-krystaller i suspensjon, trekkes ut fra krystallisasjonskammeret 1. Denne væske 5 overføres til et dekanteringskammer 6 hvor en organisk oppløsning av aminhydroklorid 7 ved hjelp av tyngdekraften atskilles fra en vandig oppslemning 8 av natriumbikarbonat-krystaller. Sistnevnte føres til en væskeseparerings- eller filtrerings-anordning 9 hvor fast natriumbikarbonat 10 og en modervæske 11 oppsamles separat.

I henhold til oppfinnelsen deles den organiske oppløs-ning av prim.-amin-hydroklorid 7 i to fraksjoner 12 og 13, en fraksjon 12 og modervæsken 11 innføres i et reaksjonskammer 14 og underkastes kraftig omrøring i dette for bevirk-ning av en reaksjon mellom natriumbikarbonat og amin-hydrokloridet, hvilket fører til dannelse av natriumklorid som går i vandig oppløsning, et primært amin som går i organisk oppløsning og karbondioksyd. Størrelsen av fraksjon 12 er tilstrekkelig til spaltning av alt natriumbikarbonatet i modervæsken. For aktivering av reaksjonen mellom natriumbikarbonat og aminhydrokloridet oppvarmes reaksjonskammer 14 for eksempel til en temperatur i størrelsesorde-nen 60°C, og det karbondioksyd som dannes i dette, fjernes ved hjelp av en vakuumpumpe 15. Karbondioksyd 28 som uttas fra reaksjonskammer 14 ved hjelp av pumpe 15, pumpes med fordel inn i krystallisasjonsjcammer 1.

En væske 16 som består av en blanding av en fortynnet vandig oppløsning av natriumklorid og en organisk amin-oppløsning, trekkes ut fra reaksjonskammer 14; denne væske 16 ledes til et dekanteringskammer 17 fra hvilket den fortynnede vandige oppløsning av natriumklorid 18 og den organiske aminoppløsning 19 oppsamles separat.

Den fortynnede vandige oppløsning av natriumklorid 18 innføres deretter i en avsetning av bergsalt 20, fra hvilken en tilsvarende strøm av en mettet vandig oppløsning av natriumklorid 21 uttas og blandes med utgangs-natriumklo-ridstrømmen 2.

Den organiske aminoppløsning 19 som er oppsamlet fra dekanteringskammer 17, kan fullstendig blandes med utgangs-organisk-amin-oppløsningen 3 og innføres sammen med sistnevnte i krystallisasjonskammer'l.

I en alternativ form kan den organiske aminoppløsning

19 som oppsamles fra dekanteringskammer 17, eller en del

22 av sistnevnte, blandes med fraksjon 13 av den.organiske oppløsning av aminhydroklorid.

Fraksjon 13 av den organiske oppløsning av aminhydroklorid (blandet, hvis passende, med den organiske amin-oppløsning 22) behandles deretter på en måte som i seg selv er kjent i amin-fremgangsmåten, under regenerering av aminet. For dette formål ledes den til et reaksjonskammer 23, hvor den omrøres med en vandig suspensjon av kalsiumhydroksyd 24,

og den resulterende reaksjonsblanding 25 ledes til et dekanteringskammer 26 fra hvilket en vandig oppløsning av kalsiumklorid 27 og en organisk aminoppløsning 3, som re-sirkuleres til krystallisasjonskammeret 1, oppsamles separat.

Fordelen med oppfinnelsen viser seg ved beskrivelsen

av de eksempler som følger.

Eksempel 1

I et reaksjonskammer innføres:

315 g av en vandig oppløsning av natriumbikarbonat og - 700 g av en organisk oppløsning av et hydroklorid av et primært alkylamin som inneholder 18-24 karbonatomer, i et aromatisk organisk løsningsmiddel kjent under handels-navnet Shellsol AB (Shell).

Den vandige oppløsning av natriumbikarbonat hadde den følgende vektsammensetning:

Den organiske oppløsning inneholdt pr. kg. 1,115 mol amin-hydroklorid og 0,246 mol av det tilsvarende amin.

I reaksjonskammeret ble de to oppløsninger omrørt

med en mekanisk rører, og en oppadgående strøm av nitrogen ble ledet gjennom dem med en hastighet på 8 l/t; temperaturen i reaksjonskammeret ble holdt kontinuerlig på 40°C.

Etter 90 minutters reaksjon var 98,7% av begynnelses-vekten av natriumbikarbonat blitt omdannet til NaCl. Ved slutten av 135 minutters reaksjon ble reaksjonskammeret tømt og den organiske fase og den vandige fase ble oppsamlet separat. Den oppsamlede vandige fase ble funnet å være en vandig oppløsning av natriumklorid som var fri for natriumbikarbonat; den oppsamlede organiske fase inneholdt pr. kg 0,356 mol amin og 1,014 mol aminhydroklorid.

Bergsalt ble tilsatt til den vandige oppløsning av natriumklorid som var oppsamlet inntil den var mettet med natriumklorid.

Eksempel 2

Utprøvningen ifølge Eksempel 1 ble gjentatt idet de samme driftsbetingelser ble reprodusert, med det unntak at temperaturen ble holdt på 60°C. 60 minutters reaksjon var tilstrekkelig til at alt natriumbikarbonatet ble omdannet til natriumklorid.

Eksempel 3

Den vandige og den organiske oppløsning som ble anvendt

i utprøvningen ifølge Eksempel 1, ble blandet i et reaksjonskammer.

Reaksjonskammeret ble kontinuerlig holdt ved en temperatur på 50°C , og et redusert trykk på 0,1 bar ble frem-brakt i dette ved hjelp av en vakuumpumpe.

Ved slutten av 60 minutters reaksjon ble reaksjonskammeret tømt, og den organiske fase og den vandige fase ble oppsamlet separat. Den oppsamlede vandige fase ble funnet å være en vandig oppløsning av natriumklorid som var fri for natriumbikarbonat; den ble mettet med natriumklorid ved tilsetting av bergsalt. Den oppsamlede organiske fase inneholdt pr. kg 0,358 mol amin og 1,015 mol aminhydroklorid.

Eksempel 4

Reaksjonskammeret ifølge utprøvningen i Eksempel 3 ble anvendt igjen og det ble anbrakt i dette: 642 g av en vandig oppløsning av natriumbikarbonat og

168 g av en organisk oppløsning av hydrokloridet av et primært alkylamin som inneholdt 18-2 4 karbonatomer, i det ovennevnte aromatiske organiske løsningsmiddel Shellsol

AB.

Den vandige oppløsning av natriumbikarbonat hadde den følgende sammensetning:

Den organiske oppløsning inneholdt pr. kg 1,090 mol aminhydroklorid og 0,258 mol av det tilsvarende amin.

Temperaturen i reaksjonskammeret ble innstilt fast ved 80°C og det reduserte trykk ved 0,4 bar.

Ved slutten av 60 minutters reaksjon ble reaksjonskammeret tømt, og den organiske fase og den vandige fase ble oppsamlet separat. Den oppsamlede vandige fase ble funnet å være en vandig oppløsning av natriumklorid fri for natriumbikarbonat; den ble deretter mettet med natriumklorid ved tilsetning av bergsalt til den. Den' oppsamlede organiske fase inneholdt pr. kg 1,214 mol amin og 0,211 mol aminhydroklorid.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av en vandig oppløsning av natriumklorid ut fra en vandig oppløsning av natriumbikarbonat, karakterisert ved at den vandige opplø sning av natriumbikarbonat behandles med klorid av et organisk kation under spaltning av natriumbikarbonat, det karbondioksyd som dannes, fjernes og bergsalt tilsettes til den resulterende vandige oppløsning.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det velges et klorid av et organisk kation som er uløselig i vandige oppløsninger av natriumklorid.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det velges et klorid av et organisk kation som kan oppnås ved omsetning av en organisk base med hydrogenklorid.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at kloridet av et organisk kation er valgt blant klo-ridene av nitrogenholdige organiske kationer.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at kloridet av et organisk kation er valgt blant hydrokloridene av primære aminer.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at kloridet av et organisk kation anvendes i form av en vann-uløselig organisk oppløs-ning.

7. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-6, karakterisert ved at den vandige oppløsning av natriumbikarbonat og kloridet av et organisk kation behandles ved en temperatur på minst 15°C og under et partialtrykk av karbondioksyd på under 3 bar.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den vandige oppløsning av natriumbikarbonat og kloridet av et organisk kation behandles ved en temperatur på mellom 30 og 90°C og under et partialtrykk av karbondioksyd på mellom 0,3 og 1 bar.

9. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-8, karakterisert ved at den vandige oppløsning som er et resultat av behandlingen av natriumbikarbonat-oppløsningen med kloridet av et organisk kation, får sive gjennom en avsetning av bergsalt for oppløsning av bergsaltet i nevnte oppløsning.

10. Fremgangsmåte til fremstilling av natriumbikarbonat i henhold til hvilken en vandig oppløsning av natriumklorid og en organisk oppløsning av et vann-uløselig amin blandes, den resulterende blanding behandles med en gass som inneholder karbondioksyd under dannelse av en vandig suspensjon av natriumbikarbonat og en organisk oppløsning av aminhydroklorid, og den vandige suspensjon av natriumbikarbonat behandles under atskillelse av det faste natriumbikarbonat som den inneholder, og en modervæske, karakterisert ved at modervæsken behandles med minst en del av den organiske oppløsning av aminhydroklorid, det dannede karbondioksyd fjernes og en fortynnet vandig oppløsning av natriumklorid og en organisk aminoppløsning oppsamles separat, bergsalt tilsettes til den fortynnede oppløsning av natriumklorid, og den resulterende konsentrerte vandige oppløsning av natriumklorid og den organiske aminoppløsning resirkule-res til den ovennevnte blanding.