Uprawniony z patentu: Hoaker Chemicals and Plastics Oorpoiration, No¬ wy Jork (Stany Zjednoczone Ameryki) Sposób usuwania chloranu sodowego ze stezonego roztworu sody kaustycznej Przedmiotem wynalazku jest sposób usuwania chloranu sodowego ze stezonego wodnego roztworu sody kaustycznej przez poddawanie stezonego roz¬ tworu sody kaustycznej dzialaniu amoniaku dla usuniecia lub co najmniej znacznego zmniejszenia stezenia chloranu sodowego.Sode kaustyczna wytwarza sie na skale prze¬ myslowa droga chemicznego rozkladu chlorku so¬ dowego, przy czym otrzymuje sie wodny roztwór wodorotlenku sodowego zawierajacy jako glówne zanieczyszczenia chlorek sodowy i chloran sodo¬ wy. W celu otrzymania sody kaustycznej w po¬ staci stalej roztwór zwykle odparowuje sie w me¬ talowej wyparce. Podczas tego procesu, jezeli nie usunie sie chloranu sodowego, atakuje on metalo¬ wa powierzchnia urzadzenia.Znane sposoby polegajace na dodawaniu róz¬ nych substancji rozkladajacych chloran sodowy sa albo nieefektywne i kosztowne, lub tez wprowa¬ dzaja do stalego produktu — sody kaustycznej za¬ nieczyszczenia takie jak siarczany lub weglany.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2889204 opisano sposób usuwania chlo¬ ranu sodowego z sody kaustycznej za pomoca wo¬ dorku sodowego. Wodorek sodowy jest nie tylko kosztowny, lecz równiez niebezpieczny dla obslu¬ gi i urzadzen przy stosowaniu w wiekszych ilo¬ sciach.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2790707 opisano sposób usuwania chlo- 10 15 20 25 ranu sodowego z wodnego roztworu wodorotlen¬ ku sodowego przy zastosowaniu siarczanu zelaza¬ wego. Proces ten musi byc przeprowadzany w kil¬ ku oddzielnych etapach i jezeli cale zelazo nie zostane usuniete w postaci tlenku zelazowego, so¬ da kaustyczna nabiera niepozadanego zabarwienia.Proponowano równiez stosowanie innych zwiaz¬ ków takich jak skrobia, siarczyn sodowy, nikiel Raney'a i zywice jonitowe, lecz metody te byly powolne, powodowaly wprowadzenie zanieczysz¬ czen, byly zbyt kosztowne, lub tez wykazywaly wszystkie te niedogodnosci.W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2884309 proponowano ekstrahowanie rozcienczonego wodnego roztworu sody kaustycz¬ nej cieklym amoniakiem lub stezonym uwodnio¬ nym amoniakiem. Wedlug tego sposobu nastepu¬ je raczej odzyskanie, a nie rozklad chloranu a sam sposób wymaga dodatkowej aparatury i musi byc prowadzony w ukladach dwufazowych. Taka me¬ toda zwieksza koszty produkcji i stosowanie jej jest oplacalne tylko w bardzo duzych zakladach.Celem wynalazku jest sposób usuwania chlo¬ ranu sodowego ze stezonego wodnego roztworu so¬ dy kaustycznej, przy czym sposób ten jest prosty, ekonomiczny, szybki i nie powoduje wprowadzenia niepozadanych zanieczyszczen do sody kaustycz¬ nej.Przedmiotem wynalazku jest sposób, wedlug któ¬ rego stezony wodny roztwór sody kaustycznej pod- 8246982469 3 4 daje sie dzialaniu amoniaku, co powoduje usunie¬ cie lub znaczne zmniejszenie zawartosci chloranu sodowego metoda szybka i ekonomiczna.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze ste¬ zony wodny roztwór sody kaustycznej poddaje sie 5 dzialaniu amoniaku, a otrzymana mieszanine za- teza sie utrzymujac temperature wrzenia lub zbli¬ zona do wrzenia, az stezenie wodorotlenku sodo¬ wego zwiekszy sie do co najmniej 90% wagowych, przy czym wydziela sie sode kaustyczna, która io jest zasadniczo pozbawiona chloranu sodowego.Reakcja amoniaku z chloranem sodu przebiega prawdopodobnie wedlug równania: 2NH3 + NaClOs —? NaCl + 3H20 + N2 15 Mozna wiec stwierdzic, ze do rozkladu 1000 ppm chloranu sodowego potrzeba okolo 320 ppm amo¬ niaku. Korzystnie stosuje sie dla usuniecia 1000 ppm chloranu sodowego ilosc podwójna w stosun¬ ku do ilosci stechiometrycznej, czyli okolo 640 ppm 20 amoniaku. Nalezy zaznaczyc, ze i produkty rozkla¬ du powstale podczas reakcji, tj. chlorek sodu, wo¬ da i azot sa nieszkodliwe. Woda, azot i nadmiar amoniaku wyparowuja latwo z produktu podczas reakcji. Przez efektywne zmniejszenie zawartosci 25 chloranu sodowego w masie sody kaustycznej, za¬ pobiega sie, lub co najmniej znacznie zmniejsza korozje wyparki wykonanej z metalu, zwykle z niklu. Poza tym amoniak jest stosunkowo tani, dostepny i latwy w uzyciu, z tego wiec wzgledu M sposób wedlug wynalazku umozliwia szybki, pro¬ sty i latwy rozklad i usuniecie chloranu z roztwo¬ rów sody kaustycznej. Korzystny przebieg sposo¬ bu wedlug wynalazku pojega na tym, ze stezony wodny roztwór sody kaustycznej zawierajacy oko- & lo 70—75% wagowych wodorotlenku sodowego i okolo 50 ppm lub wiecej chloranu sodowego ogrze¬ wa sie do temperatury wrzenia. Nastepnie dodaje sie uwodniony amoniak, w ilosci odpowiadajacej co najmniej okolo 300 ppm, korzystnie okolo 600— 40 —1300 ppm NH3 na 1000 ppm chloranu sodowego i mieszanine utrzymuje w temperaturze wrzenia az do stezenia sody zracej wynoszacego wiecej niz 90%, korzystnie 98—99%. Sodzie kaustycznej, która jest zasadniczo pozbawiona chloranu nada- ^ je sie pozadana postac taka jak na przyklad plat¬ ki, tabletki, preciki itp.Amoniak mozna dodawac do goracego roztworu sody kaustycznej w postaci gazowej, cieklej lub roztworu wodnego. Najdogodniej dodaje sie stezo- 5° zony amoniak w postaci roztworu wodnego, np. jako 28%-owy wodorotlenek amonowy.Ilosc stosowanego amoniaku mozna zmieniac w szerokich granicach. Jak wspomniano powyzej, stechiometria reakcji wykazuje, ze potrzeba 320 55 ppm amoniaku na kazde 1000 ppm chloranu so¬ dowego. Korzystnie nalezy zastosowac podwójna ilosc w stosunku do ilosci stechiometrycznej, czyli 640 ppm amoniaku do rozkladu 1000 ppm chlora¬ nu sodowego. Mozna zastosowac równiez ilosc w wieksza, ale na ogól jest to zbedne. Mozna rów¬ niez uzyc mniej amoniaku, czyli znacznie mniej ni? okolo 300 ppm/1000 ppm NaC108, lecz powo¬ duje to odpowiednie zmniejszenie ilosci usunietego chloranu sodowego. Jezeli zastosuje sie nadmiar es amoniaku zostanie on usuniety przez odparowanie podczas etapu zatezenia.Dla uzyskania najlepszych wyników, amoniak dodaje sie do wodnego roztworu sody kaustycznej 5 o stezeniu okolo 70% lub wyzszym. Mozna stoso¬ wac równiez bardziej rozcienczony roztwór o ste¬ zeniu okolo 40% lub wyzszym, lecz stwierdzono, ze wydajnosc reakcji zmniejsza sie znacznie, jezeli stezenie traktowanego roztworu jest mniejsze niz 10 okolo 70% i konieczne jest wtedy wprowadzenie dodatkowych ilosci amoniaku. Prawdopodobnie w bardziej rozcienczonych roztworach amoniak wy- gcijowywuje sie przed calkowitymi pirzereagowaiiiem z chloranem sodowym, wobec tego korzystnie sto- 15 suje sie kaustyk o stezeniu co najmniej 70% luh wyzszym.Sposób wedlug wynalazku jest blizej wyjasnio¬ ny w nastepujacych przykladach, które nie ogra¬ niczaja zakresu wynalazku. 20 Przyklad I. W niklowym kotle ogrzewa sie do temperatury wrzenia 2300 czesci wagowych wodnego roztworu sody kaustycznej, zawierajacy 69,3% NaOH i okolo 2100 ppm chloranu sodowe¬ go. Do wrzacego kaustyku dodaje sie 5,1 czesci wa- 25 gowych 29% roztworu wodnego amoniaku, co od¬ powiada okolo 643 ppm NH3.Mieszanine utrzymuje sie w temperaturze wrze¬ nia w ciagu okolo 4 godzin, usuwajac wode az ste¬ zenie sody kaustycznej zwiekszy sie do 99%. Prób- 30 ke produktu zbadano metoda absorpcji atomowej i stwierdzono, ze zawartosc niklu wynosi 69 ppm (srednia z dwóch parobek). Ten eksperyment pow¬ tórzono bez zadnych dodatków, jak równiez z do¬ datkiem 800 ppm sacharozy na 2700 ppm chlora- 35 nu sodowego (okolo 300 ppm sacharozy/1000 ppm NaC103). W pierwszym przypadku stwierdzono, ze soda kaustyczna zawiera 196 ppm Ni. W drugim przypadku, gdy dodano sacharoze soda kaustycz¬ na zawierala 78 ppm Ni. Poza tym produkt byl 40 zanieczyszczony weglanem sodu.Przyklad II. Postepuje sie jak w przykla¬ dzie I, z ta róznica, ze kociol niklowy poddano ka¬ pieli trawiacej i oczyszczono z wszystkich tlenków.Zastosowano stezony, wodny roztwór sody kausty- 45 cznej, zawierajacy okolo 3200 ppm chloranu sodo¬ wego zamiast okolo 2700 ppm, oraz 29% roztwór wodny amoniaku, który dostarczyl 640 ppm NH3, czyli 200 ppm NH3/1000 ppm NaC103. Traktowany roztwór kaustyku zawieral 127 ppm Ni. Podobnie 50 jak w przykladzie I proces powtórzono bez do¬ datku i z dodatkiem sacharozy (250 ppm/1000 ppm NaC103).W pierwszym przypadku zawartosc niklu w produkcie wynosila 138 ppm, zas w drugim przy- 55 padku 135 ppm. Wyniki te wskazuja na wyzsza wydajnosc amoniaku przy zastosowaniu go na po¬ ziomie okolo 300 ppm lub wiecej jako reagentu powodujacego rozklad chloranu sodowego w ste¬ zonym wodnym roztworze sody kaustycznej. Jak 60 podano w przykladzie I zawartosc niklu w pro¬ dukcie jest okolo 13% mniejsza niz w produkcie z dodartfcaem sacharozy taaktowanyim amoniakiein i okolo 200% mniejsza niz roztwór sody kausty¬ cznej zatezony bez dodatków. Jak wynika z przy- 05 kladu II mniejsze stezenie amoniaku np. 200 ppm 15 20 25 30 35 40 45 50 55nie bylo bardziej efektywne, niz niewprowadzenie dodatków lub dodanie sacharozy.Ujawniony przebieg procesu umozliwi fachow¬ com dokonanie róznych jego modyfikacji, które jesli nie wykrocza poza zakres okreslony zastrze¬ zeniami mieszcza sie w obrebie wynalazku. PL PL