SE451854B - Sett vid framstellning av alkalimetallklorat - Google Patents

Description

451 854 2. andra delar av' kristallisatorsystemet blir större, t ex kondensorer, pumpar, reaktionstankar samt rörledningar.

A de fall kylning måste ske med kylmaskin krävs också be- tydande extrainvestering för denna utrustning. Ãven andra 5, nackdelar uppstår med stor vattenborttagning i kristalli- satorn med åtföljande större flöden. Bl a påverkas möjlighe- ten att variera halterna i elektrolyten. Dessutom uppstår vid vattenavgången ett behov av stora värmemängder i form av ånga eller hetvatten som annars skulle kunna användas 10, för andra ändamål. Dessa vårmemängder erhålles visserligen som ånga från kristallisatorn men vid en så låg temperatur- nivå att dessa svårligen låter sig nyttiggöras.

Ett annat sätt att komma till rätta med vattenbalansen är att tillsätta natriumklorid i fast form till elektro- 15_ lyten. På detta sätt undvikes visserligen en stor del av vattentillförseln, men eftersom den fasta natriumkloriden innehåller för mycket föroreningar för att manl iy längden ska kunna driva processen på ett ändamålsenligt sätt år denna åtgärd inte utan vidare möjlig. Betydande slamproblem 20, i olika delar av processen uppstår t ex i elektrodgapen, vilket i sin tur skulle innebära betydande extrakostnader i form av högre energiförbrukning.

För undvikande av dessa nackdelar måste därför elek- trolyten renas, innan den införes i elektrolysören. Denna 25, rening åstadkommes dels genom utfällning och separation genom att saltlösningen behandlas med natriumkarbonat, natriumhydroxid och liknande föreningar för utfällning av föroreningar i form av kalciumkarbonat, magnesiumhyd- rcxid och liknande. Detta utfällningssteg resulterar emel- 30, lertid i att saltlösningen kan innehålla kalcium och mag- nesium i koncentrationer om 3-20 mg per liter respektive 0,5-S mg per liter. För att bortskaffa dessa mängder behand- les vanligen elektrolyten även med kelaterande jonby- tarharts. Härigenom kan koncentrationen av kalcium, magne- 35, sium och barium i elektrolyten minskas till 0,1 mg per liter eller mindre. Som kelaterande jonbytarharts kan exem- pelvis användas jonbytarhartser av natriumtyp. Efter full- bordad absorptionsbehandling behandlas det kelaterande jonbytarhartset med en mineralsyra, såsom saltsyra för - ,.~.=<,_ 10. 15. 20. 25. 3Ü. 35.

I med 451 854 3 hela Därefter natriumhydroxidlösning. desorbering av mängden metalljoner som absorberats pâ hartset. regenereras hartset genom behandling Reningsmetoder av nu nämnt och beskrivs i ameri- 4,4D5,418, vilket referens i denna beskrivning. slag är tidigare kända, exempelvis kanska patentet härmed införlivas som I en kloratfabrik hanteras mycket stora mängder elek- trolyt, beroende pâ att alkalimetallkloridlösning cirkuleras âterföres efter av förbrukat koksalt åter till elektrolysören. genom elektrolysörerna och komplettering Under elek- trolysen bildat natriumklorat uttages ur anläggningen genom att en delström, vanligen cirka 10 Z av den från elektro- lysören utkommande elektrolyten, föres till en kristallisa- tor. I kristallisatorn utvinns natriumklorat genom kylning âterföres till elektrolyten. Pâ grund av denna cirkulation av elektro- lyt, höga innehåller mängder att det förfarandet nytillförd natriumklorid måste dimensioneras och indunstning av vätskemängden. Moderluten innehållande relativt natriumklorat, Detta mängder systemet stora vatten. innebär, ovan beskrivna för upparbetning av flödet anpassas efter genom Vidare mäste till elektrolyten nackdel vid där risk för bildning av klordioxid uppkommer. anläggningen. reningsstegen En jonbytarhartset, i befintliga kemikalier. speciell uppstår regenereringen av Detta beror på att klorat frân elektrolyten fastnar i jonbytarhartset och reagerar med saltsyra, som används vid regenereringen, till klordioxid.

Enligt föreliggande uppfinning undvikes dessa problem genom att elektrolyten framställes pâ det sätt, som anges i de bifogade patentkraven.

Genom att i vatten att som beskrivas alkalimetallkloriden upplöses på känt sätt, det ovan relaterade patentet, behöver en- och vattenlösningen renas exempelvis i dast en begränsad vattenmängd utsättas för reningsbetingel- denna vatten- att undvikes att vattenfasen i vilket Speciellt serna. En annan fördel år, lösning innehåller färre kemikalier, innebär förenklas och förbilligas. klordioxidbildning vid processen risk för hartset. regenerering av jonbytar- 10. 15. 20. 25. 30. 35. 451 854 4 Vid genomförande av förfarandet enligt uppfinningen löses först den. fasta alkalimetallkloriden fullständigt 'i vatten, varefter saltlösningen renas på känt sätt genom tillsats av fällningskemikalier och företrädesvis även genom behandling med jonbytarharts. Denna saltlösning blir därmed fri från de väsentligaste föroreningarna. I nästa steg införes den sålunda renade saltlösningen till en salt- indunstaré, där vatten avdrives, lämpligen under vakuum, och vid en relativt hög temperatur. Temperaturhöjningen âstadkommes lämpligen med hjälp av spillvärme i form av varmvatten från processen. Vattenlösningen koncentreras till en torrhalt överstigande 50 viktprocent, lämpligen inom intervallet från 60 till 95 viktprocent,och företrädes- vis inom intervallet frân 70 till 90 viktprocent. Lämpligen åstadkommas koncentreringen genom indunstning till en torr- halt av cirka 70 %, varefter resterande vatten avlägsnas pâ mekanisk våg, exempelvis genom sedimentation eller sepa- ration medelst en skruv. Vilken som helst känd teknik för mekanisk separation av vatten frân kristallslurryn kan användas. Kvarvarande föroreningar, företrädesvis i form av sulfat, anrikas i moderlutsfasen från saltkoncentreringen och kan därigenom avlägsnas i form av en sidoström för kontinuerligt borttagande av sulfat i ett yttre system.

Genom att moderluten år anrikad pâ sulfat kan detta enkelt borttagas genom utfällning som barium- eller kalciumsulfat.

Eventuellt överskott av barium eller kalcium i filtratet kan föras tillbaka till upplösningssteget för alkalimetall- kloriden för att senare tagas bort i det efterföljande reningssteget.

Härigenom undvikes också tillsats av bariumjoner till elektrolyten för att kontrollera sulfatbalansen. Detta år oundvikligt vid kända processer, där alkalimetallkloriden löses direkt i elektrolyten. Detta medför att man undviker att eventuellt utfålld bariumsulfat kan blockera aktiva centra pâ elektroderna i kloratelektrolysören.

Den erhållna kristallslurryn tillsättes därefter den på alkalimetallklorid utarmade reaktionslösningen som uttages från elektrolysören. Enligt en föredragen utfö- ringsform tillsättes kristallslurryn direkt till den från of. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 451 -854 5 elektrolysören utkommande, och eventuellt kylda, reaktions- Lösningen, innan denna förts till kristallisatorn för alka- ,limetallklorat. Denna lösning har den Lägsta koncentrationen av alkalimetallklorid, varför man uppnår mycket god upplös- av alkalimetallkristallerna i reaktionslösningen. pâ så sätt erhållna direkt tillföras elektrolysören utan krav pâ ytterligare rening. ning Den lösningen kan Elektrolyten, framställd enligt föreliggande uppfin- ning, kan användas vid vilken som helst känd metodik för framställning av alkalimetallklorat.Som alkalimetall före- drages natrium,men även kaliumklorat kan framställas med föreliggande förfarande. Som exempel pâ lämplig metod kan ett förfarande, där försedd med en metallanod som arbetar vid en strömkoncentration mellan nämnas elektrolysören är 10 och 75 ampere per liter cirkulerande elektrolyt, företrä- desvis mellan 18 och 3S ampere per Liter cirkulerande elekt- rolyt, i varje spånningsfall. Såsom metallanod kan en elekt- rod, innefattande ett titanunderlag och en beläggning av åtminstone av platinagruppmetallerna eller en oxid därav som är anbringad på underlaget, användas. Såsom katod kan en elektrod framställd av rostfritt stål eller sådan metall efl järn, innefattande en och en platina- Typen av elektrolysör titan eller användas. kan antingen gruppmetall, vara unipolär eller bipolär cell. hos kan mellan elektrolyten vara Sammansättningen 30 och 700 gram per liter natriumklorat och mellan 50 och 300 gram per Liter natriumklorid. Elektrolytens pH ligger 5 och ett värde av 5,8- 6,5. Temperaturen hos elektrolyten bör ligga inom interval- let 60-90°C kvadratdecimeter. mellan 8 men har företrädesvis och strömtätheten kan vara 10-S0 ampere per Som exempel pâ en lämplig elektrolysör för användning enligt uppfinningen kan nämnas den anordning, som beskrives i amerikanska patentet 4,326,941. figur Uppfinningen beskrivs nu med hänvisning till 1, visar schematisk beskrivning av en anläggning för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen.

I 8 ett elektrolysörer, var och en innefattande ett bipolärt elekt- SOM GH figuren betecknar antal parallellkopplade rodpaket, där anoden utgöres av en titankärna belagd med 10. 15. 20. 25. 30.

KN LH 451 854 6 platinagruppmetalloxider 'och «där katoden utgöres av järn- plattor. Varje elektrolyscell arbetar med en strömtåthet av ca 25-ampere per liter cirkulerande elektrolyt och elekt- _rolyten har en temperatur av ca 70°C. Reaktionslösningen, innehållande natriumklorat och utarmad pâ natriumklorid uttages vid (13) och föres till en saltupplösare (6). En delström av elektrolyten, cirka 10 Z, uttages vid (9) och föres till en kristallisator (10). Här koncentreras reak- tionslösningen genom evaporering, varvid natriumklorat kristalliserar och uttages över ett filter. Moderluten, som_är mättad med avseende pâ natriumklorat och innehåller höga halter natriumklorid, uttages vid (11) och âterföres genom (7) till elektrolysörerna. Den på natriumklorid ut- armade reaktionslösningen föres till en saltupplösare (6).

Denna matas genom (S) med en kristallslurry med en torrhalt av ca 80 viktprocent för framställning av en elektrolyt med en halt av 120 gram per liter natriumklorid och 550 gram per liter natriumklorat, varvid även hänsyn tagits till halterna i moderluten frân kristallisatorn, som till- föres tillsammans med lösningen frân (6) till elektrolysö- rerna genom (7). Totala flödet i (7) till elektrolysörerna är 500 m3/h vid en produktion av 4 ton natriumklorat per timme.

För framställning av natriumkloridslurryn tillföres tekniskt koksalt och vatten till en upplösningstank (1) och en i det närmaste mättad koksaltlösning föres till ett reningssteg (2), där saltlösningen behandlas med nat- riumhydroxid och natriumkarbonat för utfällning av hydr- oxider och karbonater av alkaliska jordartsmetaller,järn och aluminium. Efter sedimentation av fällningen föres saltlösningen till ett jonbytessteg och behandlas med en kelatjonbytare. Saltlösningen har nu en föroreningshalt av alkaliska jordartsmetaller understigande 0,1 ppm och föres till en indunstare (3). Genom evaporation nedbringas torrhalten till ca 50 viktprocent kristaller , och saltlös- ningen föres vidare till en mekanisk vattenavskiljare (4), bestående av en skruv som mynnar i ett filter.Denna transporterar slurryn genom -(S) till saltupplösaren (6).Efter filtret år torrhalten ca 80 viktprocent och ff? 7 451- 854 moderlutsfaserna från saltindunstaren och skruven föres till ett reningssteg (13). Moderluten är anrikad pâ sulfat och detta fälles här genom tillsats av kalcium eller barium, 'varvid sulfater utfälles. Vätskefasen âterföres genom (14) S. till upplösningsanordningen (1).

Pâ grund av att natriumkloriden tillföras elektrolyten i form av en slurry kan således vattenhalten hållas låg i elektrolytsystemet, vilket framförallt minskar belast- ningen pâ kristallisatorn, där annars stora vattenmängder 10. måste avlägsnas ur systemet. Vidare erhålles fördelen att reningsstegen för natriumkloriden utföres innan natrium- kloriden bringas i kontakt med elektrolyten. Härigenom vinner man, att reningsstegen kan genomföras pâ en avsevärt lägre vätskemångd, samt att denna våtskemångd endast inne- 15. håller de föroreningar som finns i koksaltet. Vid tidigare kända processer genomföras denna rening pâ hela elektro- lyten, varvid man dels haft större flöden att ta hänsyn till och dels även haft andra kemikalier, framförallt natri- umklorid, i elektrolyten, varvid möjligheterna till rening 20. varit begränsade. En ytterligare fördel med föreliggande förfarande är, att man enkelt kan avlägsna sulfat ur sy- stemet vid koncentreringen av natriumkloridlösningen.

Claims (5)

10. 15. 20. 25. 30. 35. 451 854 “ '8 Patentkrav

1. Sätt vid framstäLLning av aLkaLimetaLLktorat genom etektrotys av en eLektroLyt innehållande aLkaLimetaLLkLorid i en etektrolysör, k å n n e t e c k n a t därav, att elektrotyten framstäLLes genom att fast orenad aLkaLimetaLL~ kLorid upplöses i vatten varefter vattenlösningen renas pâ känt sätt och koncentreras tiLL en torrhatt överstigande SO viktprocent, att moderLutsfas frân koncentreringen, vitken är anrikad pâ suLfatjoner, avdrages och renas från sulfat och âterföres tiLL upplösningssteget för aLkaLi~ metaLLkLorid, samt att den frân koncentreringen erhåLLna kristattslurryn sättes tiLL den pâ alkalimetaltktorid utar- made reaktionsLösningen som uttages från eLektroLysören

2. Sätt enLigt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att av vattentösningen av aLkaLimetaLLkLorid koncentreras tiLL en torrhatt inom intervaLLet från 60 till 95 viktpro- cent.

3. Sätt entigt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, aLkaLimetaLLkLorid tiLL en torrhaLt inom intervatlet från 70 till 90 viktpro- cent. att vattenLösningen av koncentreras

4. Sätt enLigt något av krav 1 tiLL 3, k ä n n e - t e c k n a t därav, att koncentreringen sker genom indunst- ning. 5. Sätt enLigt krav 4, k ä n n e t e c k n a t därav, att indunstningen sker med hjäLp av spillvärme i form av varmvatten från processen. 6. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att koncentreringen sker genom indunstning och efterföLjande mekanisk separation av vatten. 7. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att kristaLLsLurryn tiLLsättes den på aLkaLimetaLLkLorid utarmade reaktionstösningen innan aLkaLimetaLlkLorat avtägs- nats från denna. 8. Sätt entigt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att kristaLLsLurryn tiLLsättes den pâ alkalimetaltktorid utarmade reaktionsLösnisngen efter det att aLkaLimetaLL- kLorat avtägsnats frân denna. 9. Sätt entigt något av föregående krav, k ä n n e - w Cs* 451 8-54 . .9 t e c k n a t därav, att den framstäLLda eLektroLyten har en halt av aLkaLimetaLLkLorid inom intervaLLet från 100 g/L tíLL 320 g/L. 10. Sätt enLígt något av föregående krav ,k ä n n e -

5. t e-c k n a t därav,att aLkaLimetaLLkLoriden är natrium- klorid.