SE511003C2 - Förfarande och apparat för framställning av svavelsyra och alkalimetallhydroxid - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 511 003 2 effektivt förfarande för att återvinna alkalimetallsulfater i användbar form och koncentration.

Spjälkning av vatten medelst elektrodialys är känd teknik inriktad på problemet med effektiv återvinning av sulfater. Vid detta som innehåller önskvärt med ett en väl- förfarande förs en vattenlösning, olika ursprung, till en elektro- lysör, som är försedd med minst sulfat av ett diafragma eller mem- bran. Genom att pålägga en sulfatet och vatten till reagerar till svavel- syra i anolyten och till en hydroxid i katolyten. elektrisk likström spjälkas joner, som Vid vattenspjälkning med elektrodialys är den använda sulfatelektrolyten normalt renad. Detta har ciellt viktigt vid membranceller, som är mycket känsligare för föroreningar än diafragmor. I frånvaro av betydande re- ningsåtgärder kan alkaliska magnesium- och kalciumhydroxid utfällas i och på membranen och på ansetts spe- sålunda under betingelser elektroderna. Detta medför höjd driftspänning och minskat strömutbyte. Reningen består vanligen av utfällning och efterföljande filtrering följt av jonbyte. Ett krav vid denna reningsteknik är upplösning av sulfatet. Detta innebär att hitintills har den maximala koncentrationen av sulfat i anolyttillflödet begränsats genom sulfatets löslighet före elektrolys. Effekten av denna begränsning den framställda svavel- syran, dvs. normalt av storleksordningen 8-15 vikt%.

Enligt EP-449 071 framställs alkalimetallhydroxid och svavelsyra genom vattenspjälkning med har varit en låg koncentration hos elektrodialys av en vattenlösning, som innehåller upplöst sulfat. Den med tre kamrar försedda membrancellen är utrustad med speciella anjon- och katjonbytarmembran för att minska känsligheten mot föroreningar och för att medge framställning av koncen- Av samma skäl sätts ammo- trerad svavelsyra och hydroxid. nium eller aminer till sulfatlösningen som förs till den mellanliggande saltkammaren.

Enligt Us-4 129 4a4 förfarande genom att framställs klordioxid vid ett reducera klorat med t.ex. svavel- dioxid. Restlösningen, som innehåller sulfat och oreagerad svavelsyra, förs till en elektrokemisk membrancell med två 10 l5 20 25 30 35 511 003 3 sulfatet föringsform är cellen uppdelad eller tre kamrar, där spjälkas. Enligt en ut- i två kamrar med hjälp av ett katjonbytarmembran. Restlösningen införes i anodkamma- från anodkammaren är syra kan föras tillbaka till klor- ytterligare ren och den lösning som uttages anrikad på syra. Denna dioxidreaktorn för surgöring vid reduktionen av klorat.

Fastän flera vattenspjälkningsförfaranden med elek- trodialys är kända för alkalimetallhydroxid från ternas framställning av svavelsyra och alkalimetallsulfat, har produk- koncentration och energiverkningsgraden hittills varit begränsad. Därför har vattenspjälkning med elektro- vidsträckt ett ekonomiskt alternativ när man har att göra med alkali- metallsulfatavfall. till att åstadkomma ett effektivt förfarande med få steg, var- dialys ännu inte vunnit något erkännande som Föreliggande uppfinning syftar igenom högkoncentrerade och rena produkter kan framstäl- las.

Uppfinningen Föreliggande uppfinning hänför sig till ett förfaran- vilket och alkalimetallhydroxid kan framställas effektivt, utan rening av sulfatet före vatten- de genom svavelsyra spjälkningssteget med elektrodialys. Förfarandet inbegriper innehåller alkalimetallsulfat, i en elektrokemisk cell med ett katjon- bytarmembran, elektrolys av en vattenhaltig anolyt, som varigenom koncentrationen av vatten i ano- lyten hålles under ca 55 vikt% genom tillsats av kristal- lint alkalimetallsulfat. avser elektrokemiskt för- svavelsyra och alkalimetall- Uppfinningen sålunda ett farande för framställning av hydroxid, såsom anges i patentkraven. Enligt uppfinningen tillfört sulfat till den elektrokemiska avtappning har reningen av cellen ersatts med av anolyten. Den vanligen sulfatet.

Genom att eliminera upplösningen och reningen kan sulfatet tillsättas i sitt ursprungliga, tillstånd.

Tillsättning av kristallint istället för upplöst sulfat möjliggör framställning av svavelsyra använda reningen nödvändiggör upplösning av kristallina med en koncentration 10 l5 20 25 30 35 511 003 4 av mer än 20 vikt% vid ett strömutbyte som överstiger 60%.

Vanligen har indunstning av den uttagna anolyten använts för att öka svavelsyrans koncentration. Indunst- ning av utspädd svavelsyra innebär investering i dyrbar utrustning, t.ex. p.g.a. potentiella korrosionsproblem. Med kan detta steg elimineras, efter- tillräckligt för de flesta cellen. Sålunda kan alkalimetallsulfatet, jonbytarmembranet, strömutbytet föreliggande förfarande som syran kan koncentreras syften redan i och andra driftbetingelser väljas så, att svavelsyrans koncentration i anolyten är minst ca 20 vikt%. Svavelsyrans koncentration i anolyten ligger lämpligen i intervallet från 20 upp till 25 vikt%.

Med föreliggande förfarande är det möjligt att fram- ställa en anolyt med en hög totalkoncentration av svavel- syra och som endast är utspädd med en liten mängd vatten.

Anolytens huvudbeståndsdelar blir reagerat och/eller oreagerat alkalimetallsulfat. Möjlighe- ten att framställa en anolyt med låg vattenhalt innebär att vattenbalansproblemet i sålunda svavelsyra och en klordioxidreaktor kan elimi- neras. Likaså kan kostnaderna för transport minskas om anolyten skall användas långt från den elektrokemiska an- läggningen. Vidare kan det alkalimetallsulfat som ofta inert material som åtföljer den utspädda svavelsyran. Därför är det värdefullt den del av anolyten som finns i anolyten anses som att ange koncentrationen av svavelsyra i enbart består av svavelsyra och vatten. Denna s.k. effek- tiva koncentration beräknas sålunda som viktförhållandet mellan svavelsyrahalten och den totala halten av svavelsyra och vatten i anolyten. Med föreliggande förfarande kan den effektiva koncentrationen av svavelsyra 40 vikt%, 40 vikt%, och företrädesvis i intervallet från 35 vikt%.

Koncentrationen av vara upp till ca 25 upp till 30 upp till lämpligen i intervallet från vatten i anolyten hålles under ca kristallint alkalimetall- i anolyten hålles lämp- 55 vikt% genom tillsättningen av sulfat. Koncentrationen av vatten ligen under 50 vikt% och företrädesvis under 45 vikt%.

Fördelen med föreliggande förfarande är, förutom möj- lO 15 20 25 30 35 511 003 5 att framställa högkoncentrerad indunstning, även den begränsade ligheten svavelsyra utan rening av råmaterialet som används vid förfarandet. Genom föreliggande förfarande har det blivit möjligt att eliminera de upplösnings-, fil- trerings-, samt jonbytarsteg som används vid konventio- nella vattenspjälkningsförfaranden med elektrodialys, utom i fall då det der föroreningar.

Det alkalimetallsulfat som används vid föreliggande förfarande bör kristallint före tillsättningen till anolyten. Sulfatet kan tillsättas eller halv- torra partiklar eller suspenderat i-en vattenuppslamning.

Med alkalimetallsulfat alkalimetallsulfat och använda sulfatet innehåller avsevärda mäng- vara som torra avses alla slag av kristallint i varje blandning. Sulfatets kris- tallina natur kan vara ursprunglig eller erhållas genom utfällning. Sulfatet kan utfällas antingen direkt vid det förfarande där sulfatet alstras, eller vid en valfri reningssekvens före vattenspjälkningen med elektrodialys.

Alkalimetallsulfatet kan vara alkalimetallseskvisulfat (Me3H(S04)2), neutralt alkalimetallsulfat (Me2SO4), Glau- bersalt (Na2S04 10 H20) alkalimetallbisulfat (MeHSO4), där Me = alkalimetall. Lämpligen är alkalimetall- sulfatet och/eller neutralt alkalimetallsulfat, företrädesvis alkalimetallseskvisulfat.

Alkalimetallen är företrädesvis eller alkalimetallseskvisulfat kalium och sulfatet är lämpligen natrium eller natrium. Det mest föredragna natriumseskvisulfat.

Alkalimetallsulfatet kan utgöras av råmaterial som används för första gången eller material ligt sätt eller miljöskäl. som på vederbör- återcirkulerats av exempelvis ekonomiska skäl alkalimetallsulfater sätt återcirkulerats är Exempel på som på vederbörligt restlösningar som erhålles vid framställning av klordioxid, rayon och titan- erhålles alkalimetallsulfatet vid framställning av klordioxid. Vid dioxidpigment. Lämpligen alla klordioxidalstrande lågtrycksförfaranden erhålles tillfredsställande material.

Dylika förfaranden har utvecklats av Eka Nobel AB i Sverige US-patentet 4 770 868 och i de euro- och beskrivs t.ex. i 10 15 20 25 30 35 511003 6 peiska patentansökningarna 90850420, 91850202 och 91850203, som härmed införlivas såsom referenser.

Anolyttillflödet kan ledas en gång genom anodkammaren hos en enkel cell. blir även om anolyten förs genom cellen med mycket låg flödeshastighet. Därför är det lämpligt att föra flödet av anolyt som uttages från cellen till en anodkammare för tills den av svavelsyra och/eller alkalime- tallhydroxid har erhållits. Den uttagna anolyten Ökningen av svavelsyrans koncentration emellertid mycket begränsad, ytterligare elektrolys önskade koncentrationen kan åter- cirkuleras till samma anodkammare eller föras till en annan anodkammare. Lämpligen är två eller flera celler anslutna i en stapel, vari anolyten och katolyten strömmar genom anod- respektive katodkamrarna. Cellerna kan vara parallellkopp- lade, seriekopplade eller kombinationer därav, s.k. kaskad- kopplingar.

Den framställda kan vara alkalimetallhydroxidens koncentration upp till ca 30 vikt%, och ligger lämpligen i intervallet från 10 upp till 20 vikt%. kristallint alkalimetallsulfat till anolyten kan utföras Tillsättningen av den utarmade eller intermittent, lämpligen kontinuerligt. Sulfatet kan sättas till en tank, kan också sättas till kontinuerligt genom vilken anolyten återcirkuleras. Det en upplösningstank, återcirkuleras. genom vilken en del av anolyten Ett filter är lämpligen infört mellan tankarna och anodkammaren för olöst sulfat. Detta föras till upplösnings- eller âtercirkulationstanken, där det kristallina sulfatet tillsätts.

Koncentrationen av att avlägsna olösta, kristallina sulfat kan åter- alkalimetallsulfat i anolyten bör vara så hög som möjligt utan att orsaka utfällning, för att medge en hög koncentration av svavelsyra i anolyten.

Mättnadskoncentrationen är specifik för varje alkalime- tallsulfat och beroende på de rådande betingelserna, såsom temperatur, tryck och _den totala protonkoncentrationen.

Mättnadskoncentrationen för natriumseskvisulfat vid atmos- ca 37 vikt%, färstryck och 60°C är från ca 32 upp till beroende på den totala protonkoncentrationen. 10 15 20 25 30 35 511 003 7 Alkalimetallsulfaterna och processvattnet innehåller normalt föroreningar. Exempel är joner av artsmetaller, såsom Ca2+ och Mg2+, såsom Cd, Cr, Fe Föreliggande alkaliska jord- joner av metaller, och Ni, samt organiska störsubstanser. förfarande är ganska okänsligt för dessa föroreningar, dvs. halten av föroreningar i anolyten och katolyten kan vara relativt hög utan att orsaka betydande problem i elektrolyssteget. Den totala föroreningshalten bör emellertid lämpligen vara under ca 100 ppm baserat på vikt, och företrädevis under 30 ppm baserat på vikt.

Eftersom föreliggande förfarande är ganska okänsligt för föroreningar, är det lämpligt att tillsätta kristal- lint sulfat av teknisk kvalitet till gående rening. anolyten utan före- Rening kan emellertid användas om den to- tala föroreningshalten i anolyten är hög eller om speci- ellt skadliga föreningar eller joner är närvarande. I detta fall kan en del av det sulfat som skall sättas ten renas till anoly- medelst tekniker som är välkända för fackmannen. alkaliska genom att höja pH-värdet, varigenom de Sålunda kan joner av jordartsmetaller och me- talljoner avlägsnas motsvarande hydroxiderna utfälles. En efterföljande nog- grann filtrering minskar koncentrationen avsevärt. Närvaron av flervärda joner kan i vissa fall kräva ytterligare sulfatet utfälles eller rening medelst jonbyte. Det renade därefter genom exempelvis kylning indunstning. De erhållna sulfatkristallerna sätts sedan till anolyten.

Fastän föreliggande förfarande tillåter högre koncen- tration av föroreningar än konventionella förfaranden, är en avtappning nödvändig för att undvika ansamling av föro- vilken de det lämpligt anolytflödet från cellen. Denna del kan ligga i intervallet reningarna till en nivå vid börjar utgöra ett problem. Därför är att avlägsna en del av från ca 1 upp till ca 10% av det totala anolytflöde som uttages från cellens anodkammare. Den avlägsnade delen ligger lämpligen i intervallet från 1 upp till 5%, och företrädesvis från 2 upp till 3%. användas som den är, Den sålunda avlägsnade anolyten kan t.ex. för reglering av pH, indunstas för att öka syrans koncentration eller renas. 10 15 20 25 30 35 511003 8 I uppslamningen som innehåller mängden vatten kristallint sulfat kan vara mindre än eller lika med den mängd som är nödvändig för att kompensera för det vatten som spjälkas och det vatten som transporteras genom membranet. Det återstående vattnet eller, om sulfatet till- sätts eller halvtorra partiklar, allt vattnet, kan tillsättas någonstans i i elektrolysören som torra anolytcirkulationen, lämpligen tillsättningen kan vattnet ut- göras av råvatten eller renat vatten. Genom att i upplösningstanken. Före rena vatt- net kan den del av anolyten som avlägsnas som en avtappning minskas. Därför renas att minska vattnet lämpligen för t.ex. Ca2+ och Mg2+. medelst välkända tekniker, såsom jonbyte.

Ekonomin hos koncentrationen av Detta kan utföras vattenspjälkningen med huvudsakligen på elektrodialys beror konkurrensen mellan de kemiska reaktioner som resulterar i och mer oanvändbara produkter. Med alkalimetallsulfat är mängden framställd och alkalimetallhydroxid elektrolysströmmen. Detta beror användbara produkter eller mindre svavelsyra mindre än den ekvivalenta på att protoner migrerar genom membranet och åtminstone i viss utsträckning hydroxyljoner. Med ett katjonbytarmembran migrerar protonerna från anolyten till katolyten, reagerar till strömutbytet, som är beroende av t.ex. koncentrationen hos elektrolyttillflödet och de framställda produkterna, typen av membran, strömtätheten och elektrolytens temperatur.

Strömutbytet bör hållas över ca 50%. Strömutbytet hålles lämpligen i intervallet från 55 upp till 100% desvis i intervallet från 65 upp till 100%. där de med hydroxyljonerna vatten. Detta minskar och företrä- Blandningen av svavelsyra och alkalimetallsulfat och den alkalimetallhydroxid alla fördelaktigt att använda de som framställs, kan användas för förfaranden. Det är emellertid framställda massa- och pappersindustrin, lämpligen inom massaindustrin. typer av kemiska produkterna inom Lämpligen används en del_ av det anolytflöde som avlägsnas från cellen innehållande alkalimetallsulfat vid ett lågtrycksförfarande för framställning en blandning av svavelsyra och framställningen av klordioxid, företrädesvis i lO l5 20 25 30 35 511 003 9 av klordioxid. Alkalimetallhydroxiden kan framställa koklutar och alkaliska lignocellulosahaltiga material. Den från blekningen av cellulosamassa. Den vätgas som utvecklas från användas för att extraktionslutar för syrgas som utvecklas anodkammaren kan användas vid delignifieringen och katodkammaren kan användas för energiproduktion eller som råmaterial vid framställning av väteperoxid. och för som helst konventionell cell med ett katjonbytar- Elektrokemiska celler är i sig välkända och vilken membran kan håller en användas vid uppfinningen. Principiellt inne- elektrokemisk cell med två kamrar en eller flera katoder, en eller flera anoder samt mellan dem ett membran.

En elektrokemisk membran trekammarcell innehåller två mellan anoderna och katoderna, varvid ett av membranen är och det trekammarcell är det möjligt att framställa alkalimetallhydroxid med en lägre halt av alkalimetallsul- fat än med en tvåkammarcell. De huvudsakliga nackdelarna är av katjonbytartyp andra av anjonbytartyp. Med en svavelsyra och den låga effektiva koncentrationen av svavelsyra. Därför är den elektrokemiska cellen lämpligen en tvåkammarcell.

Det membran som används i den elektrokemiska cellen enligt föreliggande uppfinning kan vara heterogent, organiskt eller oorganiskt. net vara homogent eller Vidare kan membra- av molekylsikttyp, jonbytartyp eller saltbrygge- typ. Cellen är lämpligen försedd med ett membran av jon- bytartyp.

Organiska katjonbytarmembran är baserade på negativt laddade joner, t.ex. sulfonsyragrupper. Användning av ett katjonbytarmembran vid föreliggande förfarande gör det möjligt att framställa koncentrerad svavelsyra. Likaså undertrycker ett katjonbytarmembran migreringen av sulfat- joner till katodkammaren. Med i en sålunda möjligt att framställa ren koncentrerad ett katjonbytarmembran tvåkammarcell är det alkalimetallhydroxid svavelsyra och natriumsulfat. Detta är en lämplig kombina- och en blandning av tion av produkter och koncentrationer för massaindustrin, som såsom redan angivits ovan är den föredragna slutanvän- daren för de framställda produkterna. Lämpliga katjonmem- 10 15 20 25 30 35 511 003 10 bran är Nafion 324 och Nafion 550, som båda säljs av Du Pont i USA och Neosepta CMH, som säljs av Tokuyama Soda i Japan.

Organiska anjonbytarmembran är baserade på positivt laddade joner, t.ex. kvartära ammoniumgrupper. Ett anjon- bytarmembran kan vara infört mellan katjonbytarmembranet och anoden, varigenom en trekammarcell skapas. Genom att alkalimetallsulfat till mellankammaren och pålägga spänning, föra lösningen som innehåller kan ren alkalimetall- hydroxid framställas i katodkammaren.

Ren utspädd svavel- syra kan framställas i anodkammaren, eftersom sulfatjonerna migrerar genom anjonbytarmembranet. I mellankammaren utarmas den uttagna lösningen på alkalimetallsulfat.

Lämpliga anjonmembran är Selemion AAV, som säljs av Asahi Glass, Neosepta AMH, som säljs av Tokuyama Soda, och Tosflex SA 48, som ska företag. säljs av Tosoh, som samtliga är japan- Elektroderna kan t.ex. vara En katod syreöverspänning är av gasdiffusionstyp eller porös nättyp. och anod med låg väte- respektive nödvändiga för en energieffektiv pro- cess. Elektroderna kan vara aktiverade för att förbättra reaktiviteten vid elektrodytan. Det föredrages att använda aktiverade elektroder. Katodmaterialet kan stål, Anodmaterialet kan vara ädelmetall, ädelmetalloxid, grafit, nickel eller titan, eller vara grafit, nickel eller titan, lämpligen aktiverat nickel. kombinationer därav. Anoden är lämpligen gjord av en ädelmetalloxid på en titanbas, vilket är känt som dimensionsstabila anoder (DSA).

Strömtätheten kan ligga i till ca 15 kA/m2, lämpligen 10 kA/m2 och företrädesvis i 4 kA/mz . från ca 50 upp till ca l20°C, lämpligen 60 upp till 100°C upp till 95°C. _ Förfarandet enligt föreliggande uppfinning skall nu i detalj med hänvisning till figur l. Figur intervallet från ca 1 upp i intervallet från 1 upp till 2 upp till anolyten kan ligga i intervallet intervallet från Temperaturen i i intervallet från och företrädesvis i intervallet från 65 beskrivas mera 1 visar en schematisk beskrivning av en anläggning för att lO 15 20 25 30 35 511 003 ll spjälka natriumseskvisulfat till en blandning av svavelsyra och natriumbisulfat respektive ren natriumhydroxid. Den elektrokemiska cellen är försedd med ett katjonbytarmembran mellan cellens båda kamrar. huvuddelen till del borttages Av den uttagna anolyten åter- cirkuleras anodkammaren, medan en mindre från återcirkulationen och används vid alstringen av klordioxid. En annan mindre del av den från cellen uttagna anolyten borttages som en avtappning.

Restlösningen från en klordioxidreaktor (1) innehål- lande en blandning av kristallint natriumseskvisulfat och reaktorlösning, avlägsnas kontinuerligt från reaktorsyste- ett reaktorfilter (2).

Filtret kan vara ett roterande trumfilter. met. Seskvisulfatet återvinns på Moderluten, som löst material och är mättad med avseende återförs (A) från filtret till Det kristallina natriumseskvisulfatet endast innehåller på natriumseskvisulfat, klordioxidreaktorn. förs till upplösningstanken (3) tillsammans med tillskotts- vatten (D) cellen (6). avseende på och utarmad anolyt (F) från anodkammaren (7) i Den utarmade anolyten är nästan mättad med natriumseskvisulfat. I (3) regleras anolytens temperatur till inom intervallet från 65 upp till 95°C. Det sålunda framställda, mättade eller nästan mättade anolyt- tillflödet, som har en natriumsulfatkoncentration av från 30 upp till 37 vikt% och en vattenkoncentration av från 49 upp till 51 vikt%, förs till ett anolytfilter (5) för att olöst sulfat. Det olösta, kristallina återföras (E) till upplösningstanken (3). anolyttillflödet till cellens anodkammare.

När spänning pålägges cellen avlägsna eventuellt sulfatet, kan Därefter förs spjälkas vattnet till syrgas och protoner vid anoden (8). Strömtätheten ligger lämpligen i intervallet från 2,0 upp till 4,0 kA/m2 och strömutbytet vid 65-70%. Syrgasen lämnar cellen via en gasventilation, medan protonerna hålls lämpligen huvudsakligen förblir i anolyten och bildar bisulfatjoner och svavelsyra tillsam- Anolyten, och natriumseskvisulfat och anrikad på mans med de frigjorda sulfatjonerna. som är utarmad på vatten svavelsyra och natriumbisulfat, uttages (F) från cellens topp och förs med en pump (9) till upplösnings- och anolyt- lO l5 20 25 30 35 511 003 12 àtercirkulationstanken (4). När den effektiva koncentra- svavelsyra är tillräcklig, lämpligen i interval- let från 25 upp till 40 vikt%, kan en del av anolyten avlägsnas (B) för att användas i klordioxidreaktorn (1). En annan del av anolyten som uttages från cellen, ca 2-3%, av- lägsnas som tionen av en avtappning (C) för att undvika ansamling av föroreningar i systemet. Den syra som används i reaktorn samt avtappningen kan avlägsnas från upplösningstanken (3), anolytàtercirkulationstanken (4) och/eller direkt från cellens topp. De natriumjoner som frigjorts från seskvisul- fatet migrerar genom katjonbytarmembranet (10) in i cellens katodkammare (11). molekyler. I Varje natriumjon-åtföljs av ca 4 vatten- vattnet till Vätgasen lämnar cellen via en (11) spjälkas vätgas och hydr- oxyljoner vid katoden (12). gasventilation, medan hydroxyljonerna, tillsammans med natriumjonerna bildar natriumhydroxid. Katolyten, som är anrikad på hydroxid, uttages (G) vid cellens topp och förs till katolytåtercirkulationstanken (13). Katolyten åter- cirkuleras till katodkammaren via ett katolytfilter (14). I filtret avlägsnas (H) huvudsakligen utfällda hydroxider av kalcium av natrium- och magnesium. När koncentrationen tillräcklig, upp till 25 vikt%, kan att användas i kokeriet eller blekeriet i massafabriken. hydroxid är lämpligen i intervallet från 15 en del av katolyten avlägsnas för Apparaten för genomförande av förfarandet enligt upp- av det till- medel (5) för filtrering av olöst sulfat, medel (6) för elektrolys av den vattenhaltiga anolyten som innehåller alkalimetallsulfat, samt medel (9) för (3), (5) Och (6)- parentes hänför sig till figur 1. Medlet (6) för elektrolys finningen inbegriper medel (3) för upplösning satta, alkalimetallsulfatet, anolyten för att kristallina avlägsna att cir- kulera anolyten genom Siffrorna inom av den vattenhaltiga anolyten som innehåller alkalimetall- företrädesvis en elektrokemisk cell med en och en_ katodkammare (11), åtskilda av ett Medlet (9) för att (5) och (6) är lämpligen en pump. sulfat, är anodkammare (7) katjonbytarmembran (10). lyten genom (3), cirkulera ano- Uppfinningen och dess fördelar belyses mera i detalj lO 15 20 25 30 35 511 003 13 genom följande exempel, som att belysa procent och delar som används i beskrivningen, patentkraven emellertid endast är avsedda uppfinningen och inte begränsa densamma. De och exemplen hänför sig till vikt% och viktdelar, såvida ej annat anges.

Exempel 1 En restlösning från en klordioxidreaktor filtrerades kristallint natriumseskvisulfat. En det kristallina avjoniserat vatten. Natriumseskvi- för erhållande av anolyt framställdes genom att upplösa natriumseskvisulfatet i sulfatkoncentrationen i anolyten var ursprungligen 380- 440 g/l. Kristallint natriumseskvisulfat tillsattes konti- nuerligt till den cirkulerande anolyten när elektrolysen startades. Natriumhydroxidkoncentrationen i katolyten hölls konstant vid 100 g/l genom tillförsel av avjoniserat vatten och avtappning av framställd hydroxid. Man eiektrakemisk sYN-ceiiflm AB, Sverige. använde en med två kamrar från Elektrocell De båda kamrarna var åtskilda med ett katjon- 324. En nickelkatod och DSA-02 användes och bytarmembran av typ Nafion anod av titan elektrodarean och gapet var 4 mm. Cellen drevs vid 70°C vid en strömtäthet av ca 3 kA/m2 under minst 5 h.

Vid en vattenkoncentration i 4 dmz respektive en temperatur av anolyten av ca 50 vikt% var totalkoncentrationen av svavelsyra 20,5 vikt%, dvs. den var 29 vikt%. Det totala strömutbytet var över 65%. Den totala energiför- brukningen var ca 4800 kWh/ton framställd NaOH. effektiva koncentrationen av svavelsyra Exempel 2 Ett annat försök utfördes i enlighet med betingel- serna i exempel 1. Vid en vattenkoncentration i anolyten den totala 20,5 vikt%, dvs. den effektiva svavelsyrakoncentrationen var 28,9 vikt%. Det totala totala energiförbrukningen var ca NaOH. av 50,5 vikt% var svavelsyrakoncentrationen strömutbytet var över 67%. Den 4600 kWh/ton framställd

Claims (12)

lO l5 20 25 30 35 511 003 14 Patentkrav

1. Förfarande för alkalimetallhydroxid genom elektrolys av innehåller framställning av svavelsyra och en vattenhaltig alkalimetallsulfat, i en elektro- kemisk cell med ett katjonbytarmembran, anolyt, som k ä n n e t e c k- n a t därav, att koncentrationen av vatten i anolyten 55 vikt% genom tillsats alkalimetallsulfat före elektrolyseringen. hålles under ca av kristallint

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t alkalimetallsulfat i ifrån före elektrolyseringen.

3. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att alkalimetallsulfatet är alkalimetallseskvisulfat och/eller neutralt alkalimetallsulfat. därav, att olöst anolyten separeras

4. Förfarande enligt krav 1 eller 3, k ä n n e- t e c k n a t därav, att alkalimetallsulfatet erhålles vid framställning av klordioxid.

5. Förfarande enligt krav 1, 3 eller 4, k ä n n e- t e c k n a t kontinuerligt. därav, att alkalimetallsulfatet tillsätts

6. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att koncentrationen av vatten i anolyten hålles under 50 vikt%.

7. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att strömutbytet hos elektrolysen hålles över ca 50%.

8. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att elektrolysen genomföres så att svavelsyrakon- centrationen i anolyten är minst ca 20 vikt%.

9. Förfarande k ä n n e t e c k n a t därav, att anolyten som uttages från till en anodkammare för ytterligare elektrolys, efter ytterligare tillsats av kristallint alkalimetallsulfat till anolyten. k ä n n e t e c k n a t enligt krav 1, cellen förs

10. Förfarande enligt krav 1, en del av anolytflödet som uttages från cellen, föroreningar i därav, att avlägsnas för att undvika ansamling av anolyten.

11. Apparat för av förfarandet enligt genomförande 10 511 003 15 något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d därav, att den inbegriper medel (3) för upplösning av det tillsat- ta kristallina alkalimetallsulfatet, medel (5) för filtre- ring av att avlägsna olöst sulfat, medel (6) den vattenhaltiga anolyten som inne- håller alkalimetallsulfat, samt medel (9) för att cirkulera anolyten genom (3), (5) och (6).

12. Apparat enligt krav 11, k ä n n e t e c k n a d därav, att medlet (6) för elektrolys av den vattenhaltiga anolyten som innehåller alkalimetallsulfat, är en elektro- kemisk cell med en anodkammare (7) och en katodkammare (ll), åtskilda av ett katjonbytarmembran (10). anolyten för för elektrolys av