NO761044L - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for utvinning av natriumhydroksyd og natriumklorid. '

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for utvinning

av natriumhydroksyd og natriumklorid fra en lut som for uten disse stoffer også inneholder sulfat-ioner, idet nevnte lut utgjores av elektrolysevæske fra en elektrolysecelle..

Sådan lut fra elektrolyseceller oppviser en natriumhydroksyd-konsentrasjon som eir realtiv svak og av storrelsesorden 10-15 vektprosent, samt en natriumklorid-konsentrasjon av .størrelsesorden 15 vektprosent. Men sådanne elektrolysevæsker inneholder også vanligvis mindre andeler av andre komponenter i form av forurensninger.

Blant sådanne forurensninger bemerkes nærvær av sulfationer som forstyrrer utvinningen av natriumhydroksyd og natriumklorid i ren tilstand.

Forskjellige fremgangsmåter er allerede foreslått for sådan utvinning av natriumhydroksyd og natriumklorid. En av disse fremgangsmåter går ut på å konsentrere losningen ved avdampning av en del av lutens^ vanninnhold, og derpå nedkjoler konsentratet,

samt til slutt skille den således dannede utfelning fra natrium-hydroksydlosningen. Forskjellige midler er også foreslått for utforelse av en sådan fremgangsmåte. I fransk patentskrift nr. 2.158.301 spesifiseres det således at nedkjSlingen av den konsentrerte losning finnerssted ved direkte kontakt med en kjolevæske, slik som f.eks. flytende butan, men en sådan utforelse medforer utgifter til en bestanddel som i seg selv ikke inngår i prosessen.

Konsentrasjonsprosessen ved avdampning krever forovrig også

store termiske energimengder, da det er nodvendig å fordampe

jdet vann som befinner seg i losningen. Det er kjent at det i lignende tilfeller er av stor okonomisk betydning, at såkalt multipel virkning anvendes, hvilket går ut på at den damp som frembringes i et avdampningstid, anvendes for oppvarming av et annet lignende trinn som arbeider ved lavere temperatur.

Flere sådanne avdampningstrinn kan således anordnes i en rekke for

å muliggjore mer okonomisk dampforbruk, og således nedsatt kalori-forbruk. I praksis er det således omkostningene som setter en,-grense for prosessens anvendbarhet, og de gunstigste forhold oppnås ved et hensiktsmessig kompromiss mellom anlegs- og driftsomkostningene. Forovrig må det også tas hensyn til forholdene ved igangsetning av prosessen.

Når det gjelder natriumhydroksyd-lut fra elektrolyseceller, kreves det ofte at natriumhydroksyd og natriumklorid skal adskilles og ekstraheres hver for seg. Natriumkloridet kan herunder oppsamles i form av et rent salt, eller i form av et sulfatert salt, hvilket vil si en saltblanding som omfatter natriumsulfat; men sådant sulfatert salt er ikke av interesse i seg selv, og man soker derfor å nedsette den frembragte mengde av sådant salt.

Man bringes således til å ta i betraktning de likevekttilstander som frembringes ved hver påvirkning, samt å styre konsentrasjonene av hver av losningens bestanddeler liksom losningens temperatur for fastleggelse av driftstilstandene under hvert prosesstrinn.

Teoretisk kan disse tilstander utledes fra likevektsdiagrammer for de bestanddeler som inngår i. foreliggende system, hvori det inngår vann, natriumklorid, natriumsulfat samt naturligvis natriumhydroksyd.

Disse diagrammer tar i betraktning utfelling av komplekse salter under konsentrasjon av vandige losninger av natriumhydroksyd, idet disse salter er sammensatt av natriumklorid, natriumsulfat og natriumhydroksyd og utgjor trippelsalter eller dobbeltsalter.

Det er forovrig funnet at disse salter, og særlig trippelsaltet, er vanskelig spaltbart eller uspaltbart i natriumhydroksydlosninger på grunn av sekundære fenomener i visse faser av prosessen.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å angi en fremgangsmåte

for utvinning av natriumhydroksyd, natriumklorid og sulfatert

salt uten de ovenfor angitte ulemper. Ved hjelp av oppfinnelsens fremgangsmåter er det spesielt mulig å utnytte en multipel arbeidsfunksjon således at det oppnås okonomisk utnyttelse av termisk energi, samtidig som det foreligger et antall begrensende faktorer således at det ikke er nodvendig med svært dyre anlegg med hensyn til innvesteringer og vedlikehold.

Oppfinnelsens fremgangsmåte tillater videre optimal utvinning av natriumklorid således at samtidig eketraheringen av sulfatert salt nedsettes til etfminimum og dette salt er fritt for trippelsalt, således at tap av natriumhydroksyd nedsettes.

Det frembragte natriumhydroksyd og natriumklorid er meget ren,

og endelig ligger av fordelene ved oppfinnelsens fremgangsmåte i at den tillater drift som lett kan tilpasses varierende driftsforhold.

Oppfinnelsen gjelder således en fremgangsmåte for utvinning av natriumhydroksyd og natriumklorid fra en elektrolyse-lut som inneholder sulfationer, hvorunder nevnte lut konsentreres ved multipel avdampning og det oppnådde konsentrat nedkjoles; natriumklorid og sulfatert salt adskilles og natriumhydroksyd utvinnes;idet oppfinnelsens særtrekk består i at nevnte lut under etfforste fremstillingstrinn utsettes for sådanne temperatur- og konsentrasjonsforhold at bare natriumklorid utfelles, og det utfelte klorid oppsamles; mens det under et annet fremstillingstrinn dannes en fast fase av' natriumklorid, natriumsulfat samt trippelsalt av natriumhydroksyd, natriumklorid og natriumsulfat, idet denne faste fase behandles med en natriumhydroksyd-losning med konsentrasjon mindre enn 35 vektprosent på sådan måte at trippelsaltet dekomponeres;> hvoretter sulfatert salt fraskilles; og til slutt under et tredje fremstillingstrinn den losning som fremkommer ved annet fremstillingstrinn, nedkjoles på sådan måte at trippelsalt av natriumhydroksyd, natriumklorid og natriumsulfat utfelles, og trippelsaltet skilles fra det oppnådde natriumhydroksyd, som ekstrahere idet den faste fase oppsamles under et fremstillingstrinn hvor denne fase er oppspaltet.

Oppfinne!sensramme overskrider naturligvis ikke selvom nevnte

faste fase behandles med et losningsmiddel, som f.eks. vann, under et fjerde fremstillingstrinn.

I henhold til en foretrukket utforelse tilbakeføres imidlertid

i, det minste en del av nevnte faste fase til et punkt av fremstillingsprosessen hvor den foreliggende lut ikke er mettet med natriumsulfat og natriumklorid.

Det observeres derved en overflateforurensning-av de minst

oppvarmede flater. Den nevnte tilbakeføring utfores enklest til den lut som innledningsvis tas under behandling.

For utvinning av størst mulig mengde av natriumklorid og natriumhydroksyd, foretrekkes det forovrig at natriumhydroksyd-losningen ved slutten av forste fremstillingstrinn ligger nær metningspunktet for natriumsulfat. Dette kan oppnås uansett hvilken konsentrasjon av sulfationer som foreligger i den væske som innledningsvis tas under behandling, og i betraktning av tilbakeføringen av trippelsalt og natriumklorid i det.tredje fremstillingstrinn, uttas ehdel av det utfelte sulfaterte salt vedl slutten av forste trinn, hvilket f.eks. ekstraheres under det annet fremstillingstrinn sammen méd trippelsalt, idet tilfellet den tilforte elektrolysevæske er for. rik på sulfationer; eller ved tilbakeforing av en del av det sulfaterte salt som utfelles under det annet trinn, til slutten av det forste trinn, idet tilfellet den opprinnelige tilforte væske ikke inneholder tilstrekkelig mengde med sulfationer.

Bestanddelenes konsentrasjonsforhold og den benyttede driftstemperatur kan av en fagmann lett utledes fra kjente likevektsdiagrammer. Sådanne likevektsdiagrammer har allerede vært gjenstand for inngående studier f.eks. av ved IKTINA, idet disse studier er publisert i faglitteraturen, se f.eks.:

Izv. Sik Kora Fiz Khim. Anal.

Inst. Obshch Neorg Khim Akad

Nauk SSSR, 23, 284 1963

Oppfinnelsens fremgangsmåte kan bringes til utforelse i en

anordning med mulipel arbeidsfunksjon og motstromnings I dette tilfellet tilsvarer den siste funksjonsfase det trinn hvor dampen befinner seg på hoyest temperatur.

Hvert fremstillingstrinn kan tilsvare ett eller flere prosesstrinn,

og i enkel utforelse utgjores en sådan anordning av to til fire prosesstrinn, men antallet trinn kan naturligvis gjores storre idet tilfellet hvor man onsker å nedsette omkostningene ved dampforbruket, selv om dette skjer på bekostning av anlegsomkostningene.

Den benyttede prosess med multipde arbeidsfunksjoner kan være

av hvilken som helst tidligere kjent type. Sådanne prosesser er omfattende omtalt og beskrevet i flere publikasjoner, f.eks.

i v'.',Techuiques de lJLlngenieur (5 - 1951 sidene J 2652 og folgende) .

Foreliggende oppfinnelse vil imidlertid bli bedre forstått ut fra et utforelseseksempel som vil bli beskrevet under henvning til et funksjonsskjema på den vedfoyde tegning.

På det vedfoyde skjema antas oppfinnelsens fremgangsmåte bragt

til utforelse ved hjelp av en anordning som omfatter tre fordampere 1, 2, 3. Dampoppvarmingskretsen omfatter en koker, som ikke er vist, men tilforer damp under trykk til den forste fordamper gjennom en krets 4. Et sett kretser 5, 6 og 7 oppretter.sirkulasjon av damp mot stromningsretningen for den natriumhydroksyd-luttsom .skal konsentreres og fremfores gjennom stromningskanalene 8, 9, 10, 11, 12, 13 og 14. i ,

Den væske som skal behandles, tilfores gjennom kanalen 8 til et losningskar 15, og deretter gjennom kanalen 9 til fordamperen 3. Natriumklorid tas ut ved 16 fra fordamperen 3. Den resterende losning fores gjennom stromningskanalen 10 til fordamperen 2, og rent natriumklorid uttas på nytt ved 17. Luten tas ut ved 11 og fores til et spaltningsorgan 18 hvor det dannede trippelsalt dekomponeres. Det således frembragte sulfaterte salt fraskilles gjennom en

utgang 19 fra spaltningsorganet 18, mens væsken fores gjennom

kanalen 12 frem til fordamperen 1. Den ferdigbehandlede lut ekstraheres til slutt ved 13 fra fordamperen 1. Natriumhydrdksydet nedkjoles derpå og adskilles fra saltblåndingen og særlig trippelsaltet, som krystalleres under nedkjolingen og oppsamles ved 14.

Foruten hovedsirkuleringskretsen for den behandlede lut, omfatter foreliggende anordning for utforelse av oppfinnelsens fremgangsmåte også en resirkuleringskrets 21 for trippelsalt og natriumklorid fra kjoleren 20 til karet 15, en resirkuleringskrets 22 for saltblandingen i fast fase fra fordamperen 1 til spalteorganet 18. Videre foreligger det en resirkulasgonskrets 23 for salt i fast fase fra fordamperen 2 til fordamperen 1, samt en resirkuleringskrets 24

for oppsamlet sulfatert salt fra spalteorganet 18 til fordamperen 2, liksom en krets 25 for foring•av det utfelte salt i fordamperen.2

frem til spalteorganet 18.

De forskjellige ovenfor angitte kretser tillater i samsvar méd

det som er angitt i beskrivelsens alminnelige del en maksimal utvinning av natriumklorid for oppsamling, ved resirkulasjon av foreliggende salter, slik som nevnte trippelsalt, eller blanding av disse salter ved hjelp av kretsene 24 og 21, henhv. kretsen 25.

Den opprinnelig tilforte lut har folgende sammensetning:

Konsentrasjonen av natriumhydroksyd og driftstemperaturene i fordamperne. 1 - 3 er som folger:

Konsentrasjonen av den natriumhydroksyd-16sning_ som tas ut ved

14 er 15 vektprosent, og det natriumklorid som oppsamles inneholder mindre 0,05 % Na2S0^. Dette utforelseseksempel viser at fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse tillater utvinning av ren natriumklorid, samtidig som utvinningstakten opptimaliseres og innhold av trippelsalt unngås i de oppsamlede saltmengder, hvilket ikke var mulig ved tidligere kjent teknikk.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for utvinning av natriumhydroksyd og natriumklorid fra en elektrolyselut som inneholder sulfat-ioner, hvorunder nevnte lut konsentreres ved multipel avdampning og det oppnådde konsentrat nedkjoles; natriumklorid og sulfatert salt adskilles, og natriumhydroksyd utvinnes; karakterisert ved ' at nevnte lut under et forste fremstillingstrinn utsettes for sådanne temperatur- og konsentrasjonsforhold at bare natriumklorid utfelles, og det> . utfelte klorid oppsamles; mere det under et annet fremstillingstrinn dannes en fast fase av natriumklorid, natriumsulfat samt trippelsalt av natriumhydroksyd, natriumklorid og natriumsulfat, idet denne faste fase behandles med en natriumhydroksyd-losning med konsentrasjon mindre enn 35 vektprosent på sådan måte at trippelsaltet dekomponeres, hvoretter sulfatert salt fraskilles; og til slutt under et tredje fremstillingstrinn den losning som fremkommer ved annet fRemstillingstrinn, nedkjoles på sådan måte at trippelsalt av natriumhydroksyd, natriumklorid og natriumsulfat utfelles, og trippelsaltet skilles fra det oppnådde natriumhydroksyd,. som ekstraheres; i det den faste fase oppsamles under et fremstillingstrinn hvor denne fase er oppspaltet.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den faste fase som fremkommer ved tredje fremstillingstrinn tilbakefores til et. tidligere fremstillingstrinn.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den faste fase som fremkommer under tredje fremstillingstrinn oppspaltes under et eget, fjerdé fremstillingstrinn.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den faste fase som fremkommer under det tredje fremstillingstrinn/ idet det minste delvis tilbakefores til et punkt i prosessen hvor den foreliggende lut ikke er mettet med natriumsulfat og natriumklorid.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert vce d at den faste fase som fremkommer under tredje fremstillingstrinn, idet minste delvis tilbakefores til den opprinnelig tilforte lut.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 - 5,"karakterisert ved at natriumhydroksyd-losningen ved slutten av forste etappe holdes nær metningspunktet for natriumsulfat.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-6, karakterisert ved at det tas ut en del av det sulfaterte salt som utfelles ved slutten av forste fremstillingstrinn.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-6, karakterisert ved at en del av det sulfaterte salt som utfelles under annet fremstillingstrinn, tilbakefores til^ slutten av forste fremstillingstrinn.