RU2036251C1 - Установка для получения серной кислоты и щелочи - Google Patents

Установка для получения серной кислоты и щелочи Download PDF

Info

Publication number
RU2036251C1
RU2036251C1 SU904831499A SU4831499A RU2036251C1 RU 2036251 C1 RU2036251 C1 RU 2036251C1 SU 904831499 A SU904831499 A SU 904831499A SU 4831499 A SU4831499 A SU 4831499A RU 2036251 C1 RU2036251 C1 RU 2036251C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
acid
alkaline
chamber
cycle
cation
Prior art date
Application number
SU904831499A
Other languages
English (en)
Inventor
Шмидт Хайнрих
Боксан Кристоф
Фервангер Арнольд
Хольцингер Райнхард
Каллайтнер Ханс
Салим Ямал
Original Assignee
Ленцинг Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ленцинг Аг filed Critical Ленцинг Аг
Application granted granted Critical
Publication of RU2036251C1 publication Critical patent/RU2036251C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D1/00Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D1/04Hydroxides
    • C01D1/28Purification; Separation
    • C01D1/38Purification; Separation by dialysis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/44Ion-selective electrodialysis
    • B01D61/445Ion-selective electrodialysis with bipolar membranes; Water splitting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/69Sulfur trioxide; Sulfuric acid
    • C01B17/74Preparation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

Изобретение касается способа ступенчатого электролиза водных растворов, содержащих щелочные сульфаты, а также устройства для его осуществления. Водные растворы, содержащие щелочные сульфаты, пропускают через множество работающих в серии электродиализных ячеек, которые имеют кислотную и щелочную камеры и обладают катионообменной мембраной, водные растворы, содержащие щелочные сульфаты, пропускают лишь через кислотную камеру электродиализной ячейки, электродиализные ячейки которой внутри обладают лишь катионообменной мембраной и ограничены биполярными ионообменными мембранами. Изобретение обеспечивает лучшую электродиализную обработку содержащих щелочные сульфаты растворов, которые являются отходами при получении регенерированной целлюлозы после ксантогенатного процесса. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение касается способа ступенчатого электродиализа водных растворов, содержащих щелочные сульфаты, причем эти растворы пропускают через множество работающих в серии электродиализаторов, которые имеют кислотные и щелочные камеры и снабжены катионообменной мембраной.
Сульфатсодержащие водные растворы сбрасывают в качестве продуктов отхода при различных процессах химической промышленности. Эти растворы необходимо утилизировать. Для этого их в настоящее время чаще всего испаряют, при этом соли, если это возможно, применяют в других отраслях промышленности в твердом виде.
Наиболее близкой к предлагаемой является установка для получения серной кислоты и щелочи, включающая ряд электродиализаторов, содержащих катионообменную мембрану, включающих кислотные и щелочные камеры, соединенные последовательно между собой трубопроводами [1]
Недостатком известной установки является невысокий выход по току 70%
Поставленная цель достигается в установке для получения серной кислоты и щелочи, включающей ряд электродиализаторов, содержащих катионообменную мембрану, включающих кислотные и щелочные камеры, соединенные последовательно между собой трубопроводами, при этом кислотная и щелочная камеры последнего электродиализатора снабжены выводом серной кислоты и щелочи соответственно, причем первый электродиализатор по ходу движения жидкости снабжен двумя биполярными мембранами или дополнительной катионообменной мембраной и двумя биполярными мембранами, при этом кислотная камера образована катионообменной стороной биполярной мембраны и катионообменной мембраной, а щелочная камера образована катионообменной мембраной и анионообменной стороной биполярной мембраны, последующие электродиализаторы в ряде снабжены дополнительной катионообменной мембраной и двумя биполярными мембранами, установленными по обе стороны от катионообменных мембран, кислотная камера образована катионообменной стороной биполярной мембраны и катионообменной мембраной, щелочная камера образована дополнительной катионообменной мембраной и анионообменной стороной биполярной мембраны.
Кислотные и щелочные камеры соседних электродиализаторов соединены между собой через циркуляционную емкость.
Циркуляционная емкость последнего электродиализатора соединена с циркуляционной емкостью первого и второго электродиализаторов.
На фиг. 1 представлена установка, состоящая из первого четырехкамерного электродиализатора и последующего пятикамерного; на фиг. 2 установка из первого четырехкамерного и двух последующих пятикамерных электродиализаторов; на фиг. 3 установка из первого пятикамерного и двух последующих также пятикамерных электродиализаторов.
На фиг. 1 изображен двухступенчатый вариант предлагаемого способа, причем первую стадию проводят в четырехкамерной ячейке 1, а вторую стадию в пятикамерной ячейке 2. Сначала заполняют кислотную емкость 3 и щелочную емкость 4 подлежащим расщеплению щелочносульфатным раствором или разбавленной щелочью, эти растворы непрерывно пропускают через трубопроводы 5 или 6 и отборные трубопроводы 7 или 8 через кислотную камеру 9 или щелочную камеру 10 и подвергают электродиализу до достижения предварительно определенного значения.
После этого два электролитных раствора спускают в соответствующую кислотную емкость 11 или щелочную емкость 12 второй стадии, пропускают через кислотную камеру 13 или щелочную камеру 14 и для достижения целевой конечной концентрации снова диализируют, причем электролитные растворы снова пускают в цикл, т.е. возвращают через трубопроводы 15 или 16 и через трубопроводы 17 или 18. Как только достигают целевой конечной концентрации, отводят разбавленную серную кислоту и щелочь из емкостей 11 или 12.
Перед проведением второй стадии солевую емкость 19 заполняют водным щелочносульфатным раствором и во время диализа постоянно пропускают по замкнутому циклу через среднюю камеру 20. В течение диализа Н24обогащается в электролите средней камеры. После диализа электролит средней камеры спускают из солевой емкости 19 и подают в кислотную емкость 11.
На фиг. 2 показан трехступенчатый вариант предлагаемого способа, причем первую стадию осуществляют в 4-камерной ячейке и вторую и третью стадии осуществляют в 5-камерной ячейке. Течение электролита в первых двух стадиях аналогично изображенному на фиг. 1 варианту. Для осуществления третьей стадии после достижения желаемой концентрации кислоты или щелочи в емкостях 11, 12 и 19 электролит отбирают и подают в соответствующие емкости 21-23 третьей стадии.
По достижении желаемой конечной концентрации электролита в емкостях 21-23 третью стадию прекращают и конечные продукты отбирают.
На фиг. 3 также показан трехступенчатый вариант предлагаемого способа, причем все три стадии проводят в 5-камерных ячейках. Течение электролита в основном осуществляется так же, как уже описано на фиг. 2.
П р и м е р 1. Для его осуществления используют установку электродиализа, изображенную на фиг. 1. Электродиализатор является множественной ячейкой, составленной из последовательно присоединенных отдельных ячеек между обоими электродами известным образом.
Применяемая линия производится фирмой "Акватех Системз" (США) и имеет соответственно 8 ячеек с активной поверхностью 103 см2 на мембрану.
Обеспечение потоком отдельной линии осуществляют через выравниватель, например, так чтобы плотность потока поддерживалась постоянной 10 А/дм2. Электролитные растворы нагреваются так, что в пакете ячеек температура достигает 45оС. Вся ячеечная линия эксплуатируется таким образом, что подлежащие электродиализу электролиты так долго циркулируют через соответствующие аппараты, пока не будет достигнута желаемая концентрация. Полученные таким образом растворы продуктов затем отбирают из системы цикла и заполняют ее новыми исходными растворами.
Кислотную емкость первой линии ячеек заполняют почти насыщенным Na2SO4 раствором, а щелочную емкость заполняют 1,4 мас.-ным раствором NaOH.
Через 24 ч электродиализа отбирают 7,3%-ную H2SO4 и 6,2%-ную NaOH в соответствующие емкости последующей стадии 2. Одновременно с 7,3%-ной H2SO4 из первой стадии переводят также электролит из средней камеры второй стадии предыдущего осуществления способа в кислотную емкость.
Емкость средней стадии заполняют свежим 27%-ным раствором Na2SO4.
После 48-часового электродиализа из кислотного и щелочных емкостей отбирают конечные продукты приблизительно с 12%-ной H2SO4 или 12%-ной NaOH.
Полученный в средней камере продукт с 8,6% H2SO4 в соответствии с предлагаемым способом переводят в кислотную емкость.
Количественный баланс:
Вводимые количества: кислотный цикл 43,7 кг 27%-ной Na2SO4; щелочной цикл 46,5 кг 1,4%-ной NaOH.
Количества продуктов: кислотный цикл 41,2 кг 7,1%-ной H2SO4, 18,4%-ной Na2SO4, щелочной цикл 49,2 кг 6,2%-ной NaOH.
Выход потока 81,3%
2-ая ячеечная линия (3-камерная ячейка):
Вводимые количества:
Кислотный цикл: продукт из кислотного цикла 1-ой ячеечной линии + продукт из цикла средней камеры 2-ой ячеечной линии предыдущего опыта (27,8 кг 7,5%-ной H2SO4, 21,4%-ной Na2SO4).
Цикл средней камеры: 33,0 кг 27,4%-ной Na2SO4.
Щелочной цикл: продукт из щелочного цикла 1-ой ячеечной линии.
Количества продуктов:
Кислотный цикл: 64,8 кг 11,9%-ной H2SO4, 14%-ной Na2SO4.
Цикл средней камеры: 27,6 кг 7,6%-ной H2SO4, 21,6%-ной Na2SO4.
Щелочной цикл: 56,4 кг 12,3%-ной NaOH.
Выход потока 65,9%
Средний выход потока 71,0%
Среднее напряжение на ячейку 1,95 В.
Потребление потока 1,84 кВт/кг NaOH.
П р и м е р 2. Устройство для электродиализа состоит в основном из трех ячеечных линий, которые включены в серию по схеме, представленной на фиг. 2.
Все три ячеечных линии производятся фирмой "Акватех Системз" (США) и имеют соответственно 8 ячеек с активной поверхностью каждая 103 см2.
По аналогии с примером 1 отдельные линии питаются из выравнивателя постоянной плотностью тока 10 А/дм2 и в результате термостатирования растворов электролитов температуру в ячейке поддерживают 45оС. Все ячеечные линии эксплуатируют снова шихтовым образом тем, что раствор, подлежащий расщеплению, подвергают диализу до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое частичное превращение.
В соответствии со схемой течения на фиг. 2 первую ячеечную линию снова заполняют одинаковыми растворами и количествами и в течение 24 ч концентрируют до таких же содержаний кислоты и щелочи, как в примере 1, т.е. 1,4% щелочи концентрируют до 6,2% и 27%-ный раствор Na2SO4диализируют до содержания 7,3% Н2SO4.
Дальнейшую обработку растворов осуществляют затем в отличие от способа работы, описанного в примере 1, в двух расположенных один за другим 5-камерных электродиализерах, и далее полученную из щелочного цикла первой стадии 6,2%-ную NaOH переводят в тот же цикл второй стадии. Полученную из кислотного цикла 7,1% -ную H2SO4 переводят снова в тот же цикл второй стадии и одновременно с этим также продукт средней камеры, содержащий 7,2%-ную H2SO4 из третьей стадии.
В цикл средней камеры второй стадии подают 29%-ный раствор.
После 24-часового электродиализа полученные таким образом растворы из второй стадии переводят затем в соответствующий цикл системы третьей стадии, где их наконец после дополнительного 24-часового диализа доводят до желаемой конечной концентрации, а именно до 12%-ного NaOH и приблизительно 12%-ной H2SO4; полученный в средней камере продукт в соответствии с описанным способом снова подают в кислотный цикл второй стадии.
Количественный баланс:
1-ая ячеечная линия (4-камерная ячейка). Вводимые количества: Кислотный цикл: 43,7 кг 27%-ной Na2SO4, щелочной цикл: 46,5 кг 1,4%-ной NaOH.
Количества продуктов: кислотный цикл: 41,2 кг 7,1%-ной H2SO4, 18,4%-ной Na2SO4; щелочной цикл: 49,2 кг 6,2%-ной NaOН. Выход потока 81,3%
2-ая ячеечная линия (5-камерная система). Вводимые количества:
Кислотный цикл: продукт из кислотного цикла (1-ой ячеечной линии) + продукт из цикла средней камеры 3-ей ячеечной линии предыдущего опыта (27,4 кг 7,3%-ной Н2SO4).
Цикл средней камеры: 33,0 кг 29%-ной Na2SO4.
Щелочной цикл: продукт из щелочного цикла 1-ой ячеечной линии.
Количества продуктов:
Кислотный цикл 65,3 кг 10,3%-ной H2SO4.
Цикл средней камеры 30,7 кг 9,8% NaOH.
Выход потока 73,2%
3-я ячеечная линия (3-камерная):
Вводимые продукты: кислотный цикл; цикл средней камеры и щелочной цикл: все продукты из соответствующего цикла 2-ой ячеечной линии.
Количества продуктов: Кислотный цикл: 64,5 кг 12,8%-ной H2SO4, цикл средней камеры: 27,4 кг 7,3%-ной H2SO4; щелочной цикл: 57,0 кг 12,5%-ной NaOH.
Выход потока 57,1%
Средний выход потока 70,5%
Среднее напряжение на ячейку 1,94 В.
Потребление тока 1,84 кВт/кг NaOH.

Claims (3)

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ И ЩЕЛОЧИ, включающая ряд электродиализаторов, содержащих катионообменную мембрану, включающих кислотные и щелочные камеры, соединенные последовательно между собой трубопроводами, кислотная и щелочная камеры последнего электродиализатора снабжены выводом серной кислоты и щелочи соответственно, отличающаяся тем, что первый электродиализатор по ходу движения жидкости снабжен двумя биполярными мембранами или дополнительной катионообменной мембраной и двумя биполярными мембранами, при этом кислотная камера образована катионообменной стороной биполярной мембраны и катионообменной мембраной, а щелочная камера образована катионообменной мембраной и анионообменной стороной биполярной мембраны, последующие электродиализаторы в ряде снабжены дополнительной катионообменной мембраной и двумя биполярными мембранами, установленными по обе стороны от катионообменных мембран, кислотная камера образована катионообменной стороной биполярной мембраны и катионообменной мембраной, щелочная камера образована дополнительной катионообменной мембраной и анионообменной стороной биполярной мембраны.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что кислотные и щелочные камеры соседних электродиализаторов соединены между собой через циркуляционную емкость.
3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что циркуляционная емкость последнего электродиализатора соединена с циркуляционной емкостью первого и второго электродиализатора.
SU904831499A 1989-10-31 1990-10-30 Установка для получения серной кислоты и щелочи RU2036251C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT2507/89A AT392735B (de) 1989-10-31 1989-10-31 Verfahren zur stufenweisen elektrodialyse von alkalisulfathaeltigen waesserigen loesungen sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens
ATA2507/89 1989-10-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2036251C1 true RU2036251C1 (ru) 1995-05-27

Family

ID=3535524

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904831499A RU2036251C1 (ru) 1989-10-31 1990-10-30 Установка для получения серной кислоты и щелочи

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0426649B1 (ru)
AT (2) AT392735B (ru)
DE (1) DE59007445D1 (ru)
ES (1) ES2064712T3 (ru)
FI (1) FI98992C (ru)
RU (1) RU2036251C1 (ru)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE1006054A3 (fr) * 1992-07-03 1994-05-03 Solvay Procede de fabrication d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium.
EP0838435A1 (en) 1996-10-25 1998-04-29 Kvaerner Process Technology Limited Process and plant for treating an aqueous waste stream containing alkali metal carboxylates
CN111530292B (zh) * 2020-05-12 2021-12-14 上海统洁环保科技有限公司 一种制备电池级氢氧化锂的膜装置及方法
FI20225409A1 (en) * 2022-05-10 2023-11-11 Upm Kymmene Corp Process for preparing an alkaline cellulose solution

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4391680A (en) * 1981-12-03 1983-07-05 Allied Corporation Preparing alkali metal hydroxide by water splitting and hydrolysis
US4504373A (en) * 1982-06-01 1985-03-12 Allied Corporation Electrodialytic water splitting process and apparatus for conversion of alkali metal sulfate values derived from spent rayon spin baths
US4536269A (en) * 1983-05-02 1985-08-20 Allied Corporation Multichamber two-compartment electrodialytic water splitter and method of using same for acidification of aqueous soluble salts
US4486283A (en) * 1983-08-01 1984-12-04 Tejeda Alvaro R Membrane process for converting sodium sulfate into sulfuric acid and sodium carbonate

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 916601, кл. B 01D 61/42, опублик. 1985. *

Also Published As

Publication number Publication date
ATA250789A (de) 1990-11-15
FI98992C (fi) 1997-09-25
DE59007445D1 (de) 1994-11-17
ATE112698T1 (de) 1994-10-15
ES2064712T3 (es) 1995-02-01
FI905253A0 (fi) 1990-10-25
FI98992B (fi) 1997-06-13
AT392735B (de) 1991-05-27
EP0426649B1 (de) 1994-10-12
EP0426649A1 (de) 1991-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5814224A (en) Method for complex processing of sea-water
EP1347823B3 (en) A method and apparatus for isolation of ionic species from a liquid
US4687561A (en) Process and apparatus for treatment of fluids, particularly demineralization of aqueous solutions
US5240579A (en) Electrodialysis reversal process and apparatus with bipolar membranes
EP0249925B1 (en) Method for generating acid and base regenerants and use thereof to regenerate ion-exchange resins
US4504373A (en) Electrodialytic water splitting process and apparatus for conversion of alkali metal sulfate values derived from spent rayon spin baths
US4057483A (en) Electrodialysis apparatus and process for ion modification
US4536269A (en) Multichamber two-compartment electrodialytic water splitter and method of using same for acidification of aqueous soluble salts
CA2750414C (en) Method for purifying lithium-containing waste waters during the continuous manufacture of lithium transition metal phosphates
US4636295A (en) Method for the recovery of lithium from solutions by electrodialysis
US4110175A (en) Electrodialysis method
US4115225A (en) Electrodialysis cell electrode reversal and anolyte recirculation system
WO2019228577A2 (en) Process for preparing lithium chemical compounds by electrodialysis method and apparatus for performing this process
CN110917882B (zh) 一种用于盐湖提锂的四通道电渗析装置及盐湖提锂方法
CN110683693A (zh) 一种电渗析与反渗透集成转化法硫酸钠型废水处理的方法
US2796395A (en) Electrolytic desalting of saline solutions
US3525682A (en) Separation of un-ionized substances by electro-osmosis
RU2036251C1 (ru) Установка для получения серной кислоты и щелочи
CN110272061B (zh) 一种制盐方法
US3673068A (en) Process for recovering waste acids and metals by electrodialysis
EP0134118A3 (en) A membrane process for converting sodium sulfate into sulfuric acid and sodium carbonate
US5064538A (en) Membrane process for acid recovery
US4419198A (en) Purification of methioine hydroxy analogue hydrolyzate by electrodialysis
US10584037B2 (en) Systems to make lithium hydroxide monohydrate from lithium salts
US5294316A (en) Process and apparatus for electrodialysis of an alkali sulfate containing aqueous solution