SE455706B - Sett vid framstellning av alkaliemetallklorat - Google Patents

Description

. 15. 20. 25. 30. 35. 455 706 2 i ett absorptionstorn, varvid följande reaktion sker: 2 Me0H + Clz --9 MeCl0 + MeCl + H20 Den resulterande lösningen kan lämpligen tillföras elektrolytsystemet.

Alkaliklorattillverkningen sker i olika delsteg inom ett pH intervall från 5,5 - 12,0. pH regleras konsumerar därför alkalihydroxid och syra. temperaturen vid c:a S0 - 100°C, försel av reaktanter till elektrodytorna, För att varje reaktion ska ske optimalt mäste noggrannt. Processen För att kontrol- optimal kloratelektrolysen en på och samtidigt garantera en god till- lera nivå, år flödena genom elektrolysörerna mycket stora. Huvuddelen av flödet recirku- leras genom värmeväxlare till elektrolysörerna medan en del förs till reaktortankar för fullbordande av omsättningen till Från del flödet av till kristallisation. klorat. reaktortankarna dras en mindre av För att hälla optimalt pH i varje steg av processen Kostnaderna för dessa och det erfordras tillsatser av lut och syra. kemikalier blir p g a flödenas storlek betydliga, är därför av stor vikt att hälla nere förbrukningen genom optimalt utnyttjande av tillgängligt alkali.

I kristallisatorn driver man av vatten under vakuum och minskar på så sätt temperaturen och lösligheten varvid kloratkristaller faller ut. Vid denna kristallisation krävs ett högt pH, annars omvandlas bildad hypoklorit till klor.

Det ger upphov till lukt i fabriken samtidigt som det ger en förlust med avseende pâ kloratbildningen. Dessutom skadar Det är således önsk- värt att driva kristallisatorn med ett stort hydroxidöver- hälla tillbaka så bra utbyte som möjligt frân denna. klorgas miljön och orsakar korrosion. skott, för klorgasbildningen och för att få ett att Det har inte varit ekonomiskt att driva kristallisatorn vid de flöden När moderluten âterföres till systemet emellertid med alltför stora hydroxidöverskott stora det här är fråga om. måste. mämligen pH sänkas syratillförsel, eftersom pH värdet i genom det optimala intervallet 5,5 - 7,5. Om moderluten har ett kraftigt hydroxidöverskott, elektrolysören år i fordras stora mängder syra för pH sänkning vilket väsentligt påverkar produktionskostnaderna. 10. 15. 20. 25. 30. 35. 455 706 3 Föreligande uppfinning erbjuder nu ett sätt att ta tillvara det alkalihydroxidöverskott man får från kristal- lisatorn genom att använda utgående flöden som tvättvätska för frân elektrolysören på det sätt som anges i patentkraven. i vätgasabsorptionstornet rening av våtgasströmmen Genom att ta elektrolytströmmen från kristallisatorn till skottet i detta för klorgasabsorption. Moderluten kan härvid ha ett tionstornet, vilket i vanliga fall tillförs färsk alkalihyd- vätgasabsorptionstornet utnyttjar man hydroxidöver- stort hydroxidöverskott som nyttiggörs i absorp- roxid. Detta medför en minskad hydroxidförbrukning i absorp- elektro- pH värdet medför kan samt en minskad för att från ytterligare tionstornet syraförbrukning i det alltför höga kristallisatorn. Dessutom att lyssystemet justera i moderluten det den fördelen kristallisatorn drivas vid det pH-värde som ger bäst effekt utan att hänsyn behöver' tas till att moderluten får ett för stort hydroxidinnehâll. enligt föreliggande till Denna kan vara utrustad med en metallanod av förfarandet aLkaLimefallklaraialösning Vid genomförandet uppfinning förs en renad en elektrolysör. innefattande ett titanunderlag och en beläggning av åtmin- stone en av platinagruppmetallerna eller en oxid därav Som katod kan en elektrod rostfritt stål metall en platinagrupp- som är anbringad på underlaget. framställd av kolstâl, eller en järn, eller titan innefattande sådan och metall, användas. Typen av elektrolysör kan antingen vara bipolär cell. Som pâ en lämplig användning enligt uppfinningen kan nämnas unipolär eller exempel elektrolysör för den anordning, beskrives i amerikanska 4,326,941. kaliumklorat som alkalimetall patentet Som föredrages natrium men även förfarande. tvâ där den reaktion kan framställas med föreliggande Från elektrolysören utgående ström uppdelas i till för medan den andra delen âterföres via en kylare frân ena strömmen går reaktortankar vidare till klorat, till elektrolysören. utgående flöde del, 5 - 25% klorat. ligt pH av reaktortankarna En utfällning Huvuddelen till kristallisatorn âterföres elektrolysören. mindre tillsätts för av I elektrolysören och i reaktortankarna är ett lämp- inom intervallet frân 5,5 till 7,5, företrädesvis 10. 15. 20. 25. 30. 35. 455 706 4 inom intervallet från 6,1 till 7,1. Den frân kristatlisatorn utgående strömmen har lämpligen ett pH i omrâdet 7,5 till 14 företrädesvis finam anfervellet 7,5 fält 12,0 eeh särskilt föredraget inom intervallet fran ansa-tilll 11;si. särskilt högt pH krävs i kristallisatorn om denna är utrustad med en indirekt kondensor, vilken korroderar i närvaro av klor- föreningar. Av från kristallisatorn utgående flöde förs 30 - 100% företrädesvis 60 - 100% till ett våtgasabsorp- tionstorn och eventuellt återstående flöde förs till elek- trolysören. Som absorptionstorn kan förslagsvis användas fyllkroppskolonn, spraytorn, klock- eller silbottenkolonn eller annan apparatur som medger stor materieöverföringsyta.

I absorptionstornet förbrukas lutöverskottet genom reaktion med klorgasföroreningen. Dessutom värms moderluten upp vilket löser upp resterande smâ kristallgroddar som annars faller i lagertankar. Den renade vätgasen kyls samtidigt av moderluten, varvid vattenånga kondenseras ut och kan âterföras till processen. Detta är en fördel då ökad till- sats av färskvatten av hög renhet annars erfordras i pro- cessen som totalt sett är vattenkonsumerande enligt formeln: Natl + 3 H20 --9 NaClO3 + 3 H2 Flödet från vätgasskrubbern, som bör ha ett pH inom intervallet 7,0 - 8,0 âterföres till elektrolyssystemet, lämpligen till reaktortankarna.

För att all klorgas ska kunna tvättas bort krävs ett lutöverskott. Av- säkerhetsskäl för att all klor ska vara avlägsnad, och för att ej fâ en för stor apparatur används lämpligen tvâ gasabsorptionstorn. Om, nämligen, all hydroxid i moderluten ska kunna utnyttjas i det första absorptionstornet måste detta göras ohanterligt stort.

I det första absorptionstornet kontaktas vätgasen med moder- luten på ovan beskrivet sätt och i det andra kontaktas den med färsk natriumhydroxid. Natriumhydroxiden används i ett överskott pâ 5 - 200 g Na0H/l, företrädesvis 20 - 100 g Na0H/L för att säkerställa vätgasens slutliga rening.

Den från det ändra absorptionstornet utgående tvättlösningen innehållande oförbrukad hydroxid kan användas för alkalise- ring av kristallisatorflödet. En fördel med detta sätt är att lutförbrukningen minskas totalt i processen.

IV 10. 15. 20. 25. 30, Exempel: 35. 455 706 s Till det vätgasabsorptionstornet kan förutom moderlutsströmmen, första även, föras andra alkaliska strömmar, såsom filtrat frân rening av kloratelektrolyten. Även en del av flödet från det andra absorptionstornet kan tillföras det första tornet. Genom att flödena frân absorptionstornen till den urtvättade kloren och âterföres till processens totala âterföres elektrolytkretsloppet tillvaratages även utbyte.

Uppfinningen beskrivs nu med hänvisning till figur 1 som visar en schematisk beskrivning av en anläggning för genomförande av förfarandet enligt uppfinningen. (1) elektrolysörer, I figuren betecknar tillverkning saltlösning (2) ett antal ett bipolärt elektrodpaket, EV och var och en innefattande där anoden utgöres av en titan- kärna belagd med platinagruppmetalloxider och där katoden utgöres av stâlplattor. Varje elektrolyscell arbetar med en strömtåthet av 10 - 45 ampere företrädesvis 20 - 40 ampere per liter cirkulerande elektrolyt och elektrolyten En del av reaktionslösningen till reaktortankar har en temperatur av ca 70°C. kyls vid (10) elektrolysören medan den delen tillförs (3) där bildning av klorat fortskrider. En delström av från reaktor- och âterföres andra reaktionen för tankarna utgående flöde uttages och förs till kristalLisa~ torn (4). Ingående flöde alkaliseras och utgående flöde förs till 30 - 100viktZ, företrädesvis 60 - 100vikt% till vätgasabsorptionstornet (8). Till absorptionstornet (8) (2).

I fig 1 betecknar (7) vidare till ett andra absorptionstorn (9). förs vätgasen från elektrolysörerna Vätgasen förs (6) kraftsystemet och (5) hanteringen av kloratkristaller. kan t utgöras 10 m /ton producerad natriumklorat, innehållande bl a 2,5 g NaCl0ll (Cl2 +Cl0'+HCl0 som NaClO), 4 g Na2Cr2O7/l (dikro- maten används för att förhindra att hypokloritjonerna redu- ceras tillbaka till klorid på En till pH 10 krävs vilket av c:a 0.9 kg Na0H/ms. Av detta alkali kan c:a 0,6 kg/m3 klorabsorption i Kristallisatorflödet, ex av c:a 3 katoden). alkalisering normalt fordrar en luttillsats utnyttjas för vätgasabsorptionstornet.

För att fånga upp all klor i vätgasen krävs c:a 10 kg Na0H/ ton NaCl03, d v s 60% av behovet kan tillgodoses med lut- 10. 15. 20. 25. 30. 455 706 6 överskottet i moderluten frân kristallisatorn.

Fall 1: I en kloratfabrik enligt teknikens ståndpunkt.

All klorgas absorberas i ren Na0H-lösning. Lutförbrukningeng blir-dä: e - Ä» 10 kg/ton I kristallisatorn: 10 x 0,9 kg/ton Totalt 19 kg/ton I absorptionstornet: Fall 2: Efter en ombyggnad i enlighet med uppfinningen.

Klorgasen kontaktas först med moderlut från kristallisatorn och därefter med ren Na0H-lösning i ett sekundärt absorp- tionstorn (9). Lutförbrukning blir dâ: I kristallisatortillflödet: 1 10 x 0,9 kg/ton I det sekundära absorptionstornet 10 ~ 10 x 0,6 kg/ton Total förbrukning 13 kg/ton Man spar alltsâ 30% av Na0H-förbrukningen vilket ger en motsvarande ekvimolär HEL -besparing pâ 302, vilken HCL annars måste tillsättas för att sänka pH värdet pâ moder- luten före âtergängen till elektrolysören.

Fall 3: I en annan klorat fabrik var lutförbruknningen under flera âr 25 kg/ton och saltsyraförbrukningen 23 kglton. Efter ombyggnad i enlighet med uppfinningen sänktes förbrukningstalen till 18 respektive 16 kg/ton, d v s med i bägge fallen med cza 30%.

Vätgasen (7) förs från det första absorptionstornet till det andra. För- att absorbera all klor i cellgasen bör absorptionssystemet drivas med ett lutöverskott på c:a S kg Na0H/ton NaCl03. Om överskottsalkalit utnyttjas för alkalisering av kristallisatortillflödet kan man spara ytterligare 5 kg Na0H/ton och stökiometriskt 4,6 kg 100% HCL/ton vilket hade behövts för neutralisation av från absorptionstornen utgående flöde om detta tillsätts tillflö- det till elektrolysören eller reaktortankarna. f) i.

Claims (8)

10. 15. 20. 25. 30. 35. 455 706 7 Patentkrav

1. elektrolys av en elektrolyt Sätt vid framställning av alkalimetallklorat genom innehållande alkalimetallklorid av vätskefasen förs från i en elektrolysör, varvid en del elektrolysören till en kristallisator för utfällning av alkalimetallkloratkristaller, k ä n n e t e c k n a t därav, att i elektrolysören bildad vätgas renas frân klor- med 30 ~ 100viktZ av från kristallisatorn utgående moderlut, gasförorening genom att den bringas i kontakt vilken har ett pH i intervallet frân 7,5 till 14, varpâ moderluten âterföres till elektrolyssystemet.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att utgående moderlut har ett pH i intervallet från 7,5 till 12.

3. Sätt enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att utgående moderlut har ett pH i intervallet från 8,5 - 11,5. _

4. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att vätgasströmmen bringas i kontakt med 60 - 1D0vikt% av moderluten. I

5. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att vätgasströmmen bringas i kontakt med ren alkalihydroxid i ett andra steg.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att hela eller en del av den utgående alkalihydroxiden från det andra steget sätts till flödet till kristallisa- torn.

7. Sätt enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att eventuellt återstående flöde av utgående alkalihydroxid från till det för rening av vätgasen från klorgasförorening. det andra steget förs första reningssteget

8. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, bringas i kontakt filtrat från andra al- vid att vätgasströmmen även med kaliska strömmar, såsom filtren rening av kloratelektrolyten.