La présente invention est relative à la fabrication d'hydroxydes de sodium anhydres et concerne plus particulièrement la préparation et l'emballage d'hydroxyde de sodium de pureté élevée.
Des hydroxydes de métaux alcalins anhydres de très grande pureté sont souvent exigés. L'hydroxyde de sodium anhydre (soude caustique) destiné à des usages particuliers, notamment dans la fabrication de matières textiles, telles que la rayonne, et de certains savons, ainsi que dans d'autres domaines doit satisfaire à des normes de qualité extrêmement sévères, Une condition exigée est une teneur en fer très faible,sinon négligeable.Ainsi, l'hydroxyde de sodium anhydre de qualité supérieure contient moins de 15 parties par million et ordinai- rement moins de 10 parties par million de fer, par rapport àu poids de la soude caustique.
L'hydroxyde de sodium anhydre fondu a particulièrement tendance à se contaminer par du fer. Ainsi, lorsqu'il est en contact avec des surfaces de fer ou d'acier ou avec des surfaces contenant du fer analogues, l'hydroxyde de sodium anhydre fondu se charge aisément de fer à des concentrations bien supérieu- res à 15 parties par million par rapport au poids de l'hydroxyde de sodium. Les techniques appliquées pour éviter une telle contamination par le fer peuvent être à la fois coûteuses et incommodes.
Une cause sérieuse de contamination par le fer se rencontre dans l'emballage d'hydroxyde de sodium anhydre fondu. L'hydroxyde de sodium anhydre est emballé par remplissage de fûts en acier à l'aide de la matière fondue à 640-7500F. La charge fondue est alors admise à se solidifier, les fûts sont fermés et les couvercles sont soudés en place. Pendant cet emballage, l'hydroxyde de sodium anhydre fondu est en contact avec la surface intérieure en acier des fûts et se charge de fer à des concentrations indûment élevées.
Un autre inconvénient de l'emballage d'hydroxyde de sodium est le coût des fûts. Etant donné que ces fûts ne peuvent pas être réutilisés, leur coût est un facteur important. Les fûts qui sont garnis intérieurement ou fabriqués à l'aide de matières ne contenant pas du fer, notamment à l'aide de matières conte- nant du nickel, sont plus coûteux que les fûts en acier, en sorte que les fûts en acier doivent être employés, malgré leur effet de contamination en fer,
La présente invention a pour objet un procédé simple et efficace pour la fabrication et l'emballage d'hydroxyde de métal alcalin anhydre, permettant 1' emploi de fûts en acier ou de fûts analogues en matières contenant du fer, sans que se produise une contamination sérieuse par le fer.
L'invention a encore pour objet l'emballage d'hydroxyde de sodium anhydre dans des fûts en acier et l'obten- tion d'un produit de haute pureté avec une teneur en fer tolérable minimum, tout en permettant une économie considérable au point de vue des frais d'emballage.
La présente invention vise un procédé d'emballage d'hydroxyde de so-' dium fondu aqueux dans un récipient présentant une surface en fer ou en acier, tel qu'un fût en acier, ledit procédé 'consistant à déshydrater sous vide de l'hydrox- de de sodium aqueux jusqu'à obtenir de l'hydroxyde de sodium ,fondu sensiblement anhydre et à faire passer un gaz inerte à travers l'hydroxyde de sodium fondu jus- qu'à ce que sa teneur en eau soit ramenée à moins de 0,6% en poids. La teneur très faible en eau de moins de 0,6% et les températures de chargement comprises entre 610 F et 635 F de l'hydroxyde de métal alcalin contribuent à l'élimination ou au retardement de la contamination par le fer observée, dans les conditions habi- tuelles , lorsqu'on emploie des fûts en acier.
Les hydroxydes de métaux alcalins sensiblement anhydres sont avanta- geusement obtenus par déshydratation de solutions aqueuses. Ainsi, on part d'hydro- xyde de sodium,tel qu'on l'obtient par électrolyse de solutions de saumure sous forme d'une liqueur contenant environ 10 à 20% en poids d'hydroxyde de sodium.
Ces solutions sont concentrées par élimination de l'eau jusqu'à obtenir facilement de l'hydroxyde de sodium sous forme sensiblement anhydre. L'élimination de l'eau
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à. mesure que l'hydroxyde de sodium se concentre davantage demande des conditions de plus en plus sévères, telles que des températures plus élevées et un chauffage prolongé. Un des moyens pratiques pour éliminer l'eau de ces solutions aqueuses plus concentrées d'hydroxyde de sodium implique leur déshydratation sous vide, en utilisant un milieu d'échange de chaleur à point d'ébullition élevé. De cette ma- nière, on obtient de l'hydroxyde de sodium concentré fondu contenant jusqu'à 95% en poids d'hydroxyde de sodium.
Par cette déshydratation sous vide, on n'obtient pas commodément de l'hydroxyde de sodium complètement anhydre, c'est-à-dire de 3 hydroxyde dE? sodium ne contenant pas d'eauo La déshydratation sous vide ne permet pas une élimination complète de l'eau. En pratique, la déshydratation sous vide fournit de l'hydroxyde de sodium contenant de 0,8 à 2,0% d'eau ou éventuellement une proportion d'eau un peu plus élevée. Pour obtenir une déshydratation plus complète, il faut appli- querun chauffage exagérément prolongé ou plutôt un stade de déshydratation séparé, par exemple dans un second évaporateur.
Dans les deux cas, le coût de l'opération est augmentée
La présente invention procure les avantages les plus marqués en con- jonction avec l'emballage dans des fûts en acier d'hydroxyde de sodium sensible- ment anhydre produit par déshydratation sous vide. Lorsque de l'hydroxyde de so- dium fondu de ce type est emballé dans des fûts en acier, il subit une contamina- tion intolérable par du fer, même si la déshydratation est accomplie dans des conditions visant à éviter la contamination par le fer, par exemple dans un appa- reil en nickel et même si immédiatement avant l'emballage l'hydroxyde de sodium n'est pas contaminé par du fer. La présente invention est, dès lors, particuliè- rement intéressante pour l'emballage d'hydroxyde de sodium fondu déshydraté sous vide, anhydre et à faible teneur en fer.
Dans la mise en pratique de la présente invention, on fait passer un gaz inerte, tel que de l'air, dans de l'hydroxyde de sodium fondu, sensiblement anhydre et à faible teneur en fer, contenant plus de 0,6% en poids d'eau, ordinai- rement de 0,8 à 2,0% en poids d'eau, jusqu'à ce que la teneur en eau du produit fondu et aéré résultant soit inférieure à 0,6% et, de préférence, inférieure à 0,3%.
Ce produit fondu est ensuite chargé dans des fûts d'acier ou d'une matière similaire contenant du fer à une température réglée entre 610 F à 635 F , de pré- férence de 615 F à 625 Fo Mis en fûts de cette manière, l'hydroxyde de sodium satisfait aux exigences sévères de pureté élevée, particulièrement en ce qui con- cerne sa teneur en fera
Le passage de gaz inerte à travers l'hydroxyde de sodium fondu anhydre peut se faire:-par barbotage, injection ou autre mode de passage du gaz. Une injec- tion directe du gaz inerte dans une masse fondue d'hydroxyde de sodium suffit Une technique appropriée consiste à mettre un récipient d'emmagasinage fermé con- tenant un bain d'hydroxyde de sodium fondu sous vide à et aspirer un gaz inerte, tel que de l'air, à travers le bain.
Des pressions légèrement subatmosphériques sont adéquates et convienent à cette fin.
L'air atmosphérique normal, par exemple de l'air à la pression atmos- phérique et présentant la teneur normale en humidité, agit efficacement et est re- commandé à cause de sa facilité d'utilisation. D'autres gaz inertes, tels que, par exemple, le néon et l'azote, conviennent également. Par gaz inertes, on entend les gaz qui ne réagissent pas, dans les conditions en présence, avec le liquide à traiter.
Au cours de ce traitement, l'hydroxyde de sodium fondu doit seulement être maintenu à des températures empêchant sa solidification, c'est-à-dire à des températures supérieures au point de fusion de la composition d'hydroxyde de so- dium. Les températures les plus communément appliquées vont de 610 F à 700 F.
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Il est surprenant de constater qu'en faisant passer de l'air ou un gaz inerte analogue à travers l'hydroxyde de sodium fondu une partie substantielle de l'eau encore contenue dans l'hydroxyde de sodium déshydraté sous vide est éliminée aisément et à bas prixo On obtient de l'hydroxyde de sodium fondu ne con- tenant pas plus de 0,3% en poids d'eau à partir de compositions contenant origi- nellement 0,8 à 1,5% en poids d'eau ou davantage. La facilité et l'économie de l'obtention d'hydroxyde de sodium présentant une teneur aussi faible en eau con- trastent singulièrement avec la difficulté et l'impossibilité pratique d'obtenir la même teneur en eau par déshydratation sous vide.
L'hydroxyde de sodium fondu qui a été chauffé de cette manière ,peut être mis dans des fûts en acier à des températures allant de 610 F à 635 Fo Des essais indiquent clairement que la contamination par le fer de.ces produits embal- lés attribuable au contact avec le fût en acier est inférieure au maximum toléra- ble pour l'hydroxyde de sodium de pureté élevée. D'un autre côté, l'hydroxyde de sodium non traité et emballé par le procédé susdéorit acquiert une teneur en fer telle qu'il ne satisfait pas aux exigences posées en matière de pureté élevée.
L'efficacité du procédé dépend évidemment du fait que, lors du traite- ment et de l'emballage de l'hydroxyde de sodium qui a été déshydraté jusqu'à l'é- tat sensiblement anhydre , cet hydroxyde de sodium ne contient pas déjà une te- neur en fer intolérableo Les techniques usuelles reconnues pour éviter la conta- mination par le fer sont, dès lors, avantageusement employées pendant la déshydra- tation sous vide et pendant le traitement subséquent à l'aide d'un gaz inerte. L' emploi d'un appareillage garni de nickel constitue une précaution. On peut obte- nir de l'hydroxyde de sodium fondu anhydre déshydraté sous vide, qui contient moins de 10 parties par million et ordinairement 2 à 8 parties par million de fer en poids.
Cette matière de qualité convient pour être emballée par le procédé suivant l'invention.
L'exemple suivant illustre la manière dont la présente invention peut être mise en oeuvre.
EXEMPLE .-
De l'hydroxyde de sodium sensiblement anhydre contenant 1,1% d'eau et 6 parties par million de fer par rapport au poids de l'hydroxyde de sodium a été obtenu par déshydratation sous vide, dans un évaporateur garni de nickel, d'hydroxyde de sodium aqueux.
De manière typique, cette déshydration sous vide consiste à amener de l'hydroxyde de sodium aqueux contenant 73% en poids d'hydroxyde de sodium à un évaporateur maintenu à 63 F et marchant à une pression absolue de 190 milli- mètres de mercure.
Cet hydroxyde de sodium a ensuite été amené dans un récipient d'emma- gasinage garni intérieurement de nickel,de façon à former un bain liquide de 50 tonnes d'hydroxyde de sodium fondu à une température de 610 F à 660 Fo A travers deux ajutages en nickel disposés en dessous du niveau de, la soude caustique liqui- de, de l'air atmosphérique à 77 F ayant un point de rosée de 25 F a été injecté dans le bain. On a employé environ 1.440 pieds cubiques d'air (pression et tempé- rature standards de base) par tonne d'hydroxyde de sodium.
Cet hydroxyde de so- dium anhydre traité contenait 0,3% en poids d'eau. Il a ensuite été chargé à 612 F dans des fûts en acier, dans lesquels il a été admis à se solidifier, tan- dis que les fûts étaient exposés à des températures normales, par exemple à 75- 80 Fo Les teneurs en fer des produits en fûts obtenus étaient les suivantes :
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Teneur en fer parties par million par rapport au poids
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à'hydrozyàe de sodium.,=
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<tb> 11 <SEP> 6 <SEP> 10
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<tb> 12 <SEP> 5 <SEP> 9
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Lorsque l'hydroxyde de sodium fondu avait été mis en fût à 625 F,
le produit solidifié contenu dans le fût en acier contenait 13 parties par million de fer par rapport au poids de 1 hydroxyde de sodium.
Par contre, de l'hydroxyde de sodium fondu mis directement dans des fûts en acier (sans traitement par un gaz inerte) s'est indûment contaminé de fer.
De l'hydroxyde de sodium déshydraté sous vide de la qualité emballée en fûts dans l'exemple précédent (contenant, par exemple 1,1% d'eau et 6 parties par million de fer), emballé dans le même type de fûts en acier que dans ledit exem- ple, présentait les teneurs suivantes en fer :
EMI5.5
<tb> Température <SEP> de <SEP> l'hydroxyde <SEP> Teneur <SEP> en <SEP> fer <SEP> du <SEP> produit <SEP> solidifié
<tb> de <SEP> sodium <SEP> mis <SEP> en <SEP> fûts <SEP> mis <SEP> en <SEP> fûtso
<tb> F. <SEP> Parties <SEP> par <SEP> million <SEP> par <SEP> rapport <SEP> au
<tb> poids <SEP> d'hydroxyde <SEP> de <SEP> sodium.
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610 <SEP> 17
<tb> 612 <SEP> 21
<tb> 615 <SEP> 39
<tb> 620 <SEP> 50
<tb> 625 <SEP> 56
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En comparant les teneurs en fer susindiquées des produits emballés dans les fûts en acier conformément à l'invention et les produits non emballés de cette manière, les avantages de la présente invention apparaissent clairement
Il est évident que la présente invention est applicable à la fabrica- tion d'hydroxyde de sodium sensiblement anhydre de haute qualité, par exemple d' hydroxyde de sodium contenant jusqu'à 95% et ordinairement d'environ 99% en poids d'hydroxyde de sodium sur une base anhydre.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
1.- Procédé d'emballage d'hydroxyde de sodium fondu aqueux dans un .récipient présentant une surface de fer ou d'acier, tel qu'un fût en acier, dans lequel procédé on déshydrate sous vide de l'hydroxyde de sodium aqueux jusqu'à l'état d'hydroxyde de sodium fondu sensiblement anhydre, et on fait passer un gaz inerte à travers 1'hydroxyde de sodium fondu jusqu'à ce que sa teneur en eau soit réduite à moins de 0,6% en poids.
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2.- Procédé suivant la revendication 1, dans lequel l'hydroxyde de sodium aqueux est déshydraté sous vide jusqu'à obtention d'hydroxyde de sodium fondu sensiblement anhydre contenant 0,8 à 2,0% en poids d'eauo
3.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, dans lequel l'hydroxyde de sodium aqueux est déshydraté sous vide jusqu'à obtention d'hydroxyde de sodium fondu sensiblement anhydre contenant de 2 à 8 parties par million de fero
40- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel le gaz inerte est de l'air.
50- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel la teneur en eau de l'hydroxyde de sodium fondu est réduite jusqu'à n'être pas supérieure à 0,3 en poids.
6.- Hydroxyde de métal alcalin emballé dans un récipient présentant une surface en fer ou en acier par le procédé suivant l'une ou l'autre des re- vendications précédentes.