PL194756B1 - Sposób wzmacniania wyczerpanej solanki w urządzeniach do elektrolizy NaCl sposobem membranowym i sposób magazynowania soli NaCl w silosie - Google Patents

Abstract

1. Sposób wzmacniania wyczerpanej solanki w urzadzeniach do elektrolizy NaCl sposobem membranowym, znamienny tym, ze wymagana sól NaCl magazynuje sie w silosie w postaci zloza soli z przeplywem masowym, bez dodawania srodków przeciwzbrylajacych, pod nadmiarem cieczy i stamtad w sposób ciagly doprowadza sie do aparatury do szybkiego rozpuszczania i w którym wyso- kosc cieczy znajdujacej sie ponad sola dobiera sie tak, aby sól nie ulegala wysuszeniu. 5. Sposób magazynowania soli NaCl w silosie, znamienny tym, ze sól magazynuje sie w po- staci zloza soli, bez dodawania srodków przeciwzbrylajacych, pod nadmiarem cieczy, której wysokosc dobiera sie tak, aby sól nie ulegala wysuszeniu i ze krystaliczna sól splukuje sie z krócców wyloto- wych silosu podczas wyladowywania soli. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wzmacniania wyczerpanej solanki w urządzeniach do elektrolizy NaCl sposobem membranowym i sposób magazynowania soli NaCl w silosie.

Podczas wytwarzania chloru i ługu sodowego sposobem membranowym do elektrolizera wprowadza się prawie nasycone roztwory NaCl (solanki). Tam działaniem prądu stałego uzyskuje się pożądane produkty w postaci chloru, ługu sodowego i wodoru. Podczas tego procesu stężenie soli w solance spada do 80 + 130 g/l. Podczas przebiegu elektrolizy zmniejsza się ponadto ilość solanki znajdującej się w wannie elektrolitycznej o 3 do 4 moli H₂O na mol wytworzonego NaOH.

Aby utrzymać przebieg elektrolizy na prawidłowym poziomie, należy stale do elektrolizera doprowadzać tak wiele stężonej solanki, żeby stężenie soli w odprowadzanej wyczerpanej solance (anolicie) nie było mniejsze niż najmniejsze stężenie wymagane przez wytwórcę membrany. Wynosi to około 170 g NaCl na litr. Zwykle wyczerpywanie solanki ogranicza się do 200 + 220 g NaCl na litr.

W wannie elektrolitycznej wykorzystuje więc około 40% ilości soli doprowadzanej do solanki. Odprowadzaną wyczerpaną solankę, z ekonomicznego i ekologicznego punktu widzenia, zawraca się, tzn. po odchlorowaniu wzmacnia się ją stałą solą i po odpowiednim oczyszczeniu ponownie wprowadza do wanny elektrolitycznej. Przed wzmocnieniem krystaliczną solą dodaje się brakującą ilość wody, aby uzupełnić ilość cieczy odprowadzaną przez membranę.

W zwykłych urządzeniach do wzmacniania solanki solankę przeprowadza się zwykle z dołu do góry przez zbiornik (aparat do szybkiego rozpuszczania) z krystaliczną solą. Solanka wzmacnia się przy tym. Sól dodaje się przy tym do aparatu do szybkiego rozpuszczania w sposób ciągły za pomocą mechanicznych urządzeń transportowych. W sposobie alternatywnym dodaje się wyczerpaną solankę do otwartego zbiornika soli i tam wzmacnia (Ullmann Encyklopaedie der Technischen Chemie; Rozdział Chlor und Natriumchlorid; Scouce Chlorine; wyd. Reinhold Publishing Corp.; St. Zjedn. 1962).

Sól w tym przypadku pobiera się z odpowiednich składowisk suchej soli albo za pomocą automatycznych urządzeń transportowych lub za pomocąszuflowych ładowaczy kołowych.

Sposoby znane ze stanu techniki obciążone są wieloma wadami.

Jeśli to możliwe, szybki rozpuszczalnik zasila się z drogi transportowej, bez składowania pośredniego. Sól stosowana w tym przypadku ze względu na trwałość podczas składowania musi być jednak dotowana środkami przeciw zbrylaniu (na przykład heksacyjanożelazianem potasu), co prowadzi do pogorszenia wydajności prądowej w procesie elektrolizy (por. W. Versteegen, Bericht v Akzo Nobel, pod tytułem „Decomposition of Ironheksacyjanides in alkaline Birne of Chlorin-Caustic Plants during disolution and Birne treatment, autorJ. H. G. van der Steegen, 26.03.1990).

Otwarte wykopy do rozpuszczania prowadzą do powstawania oparów zawierających sól, które z jednej strony wywołują zwiększone szkody korozyjne na otaczających urządzeniach. Ponadto w tym przypadku traci się niepotrzebnie wiele ciepła, ze względu na powstawanie pary, które to ciepło musi być ponownie uzupełniane przez ogrzewanie.

Ponadto mechaniczne urządzenia transportowe do zasilania aparatów do szybkiego rozpuszczania podlegają stałemu ścieraniu, co wymaga stałego nadzoru i odpowiedniego intensywnego nadzoru ludzi i obsługi.

Celem niniejszego wynalazku było opracowanie sposobu wzmacniania wyczerpanej solanki, w którym unika się wymienionych wad i który:

- automatycznie z zasobnika magazynowego (silosu) wzmacnia wyczerpaną solankę,

- nie jest skazany na stosowanie środków przeciwzbrylających, do uzyskania zdolności do przechowywania,

- wykazuje małe straty ciepła,

- stawia do dyspozycji duże ilości soli,

- nie jest skazany na mechaniczne urządzenia transportowe.

Sucha lub prawie sucha sól NaCl o zawartości wilgoci 1-3% nie nadaje się do przechowywania w silosie i ma skłonności do tworzenia połączeń wzajemnych i zbrylania się i sprawia, że pewne dozowanie nie jest możliwe.

Niespodziewanie stwierdzono, że sól NaCl bez dodatku środków przeciwzbrylających można przechowywać w silosie i bezproblemowo stamtąd dozować, jeżeli do soli NaCl doda się tyle wody, żeby stale zapewnić jej nadmiar cieczy. Nadmiar zmienia się w zależności od wielkości silosu i jego geometrycznego ukształtowania. Wybiera się go tak, żeby sól nie wypadała z niego w stałej postaci. Podczas procesu wydawania wodę ewentualnie uzupełnia się.

PL 194 756 B1

Przedmiotem wynalazku jest sposób wzmacniania wyczerpanej solanki w urządzeniach do elektrolizy NaCl sposobem membranowym, polegający na tym, że wymaganą sól NaCl magazynuje się w postaci złoża soli w silosie z przepływem masowym, bez dodawania środków przeciwzbrylających, pod nadmiarem cieczy i stamtąd w sposób ciągły doprowadza się do aparatury do szybkiego rozpuszczania i w którym wysokość cieczy znajdującej się ponad solą dobiera się tak, aby sól nie ulegała wysuszeniu.

Korzystnie, mieszaninę sól/woda bezpośrednio doprowadza się do strumienia wyczerpanej solanki.

Korzystnie, do silosa doprowadza się sól za pomocą transportujących urządzeń mechanicznych, jak również korzystnie sól do silosa wprowadza się transportem hydraulicznym.

Drugim przedmiotem wynalazku jest sposób magazynowania soli NaCl w silosie, polegający na tym, że sól magazynuje się w postaci złoża soli, bez dodawania środków przeciwzbrylających, pod nadmiarem cieczy, której wysokość dobiera się tak, aby sól nie ulegała wysuszeniu i że krystaliczną sól spłukuje się z króćców wylotowych silosu podczas wyładowywania soli.

Według niniejszego wynalazku sól składuje się w silosie tak, że ładunek nasypowy soli przykryty jest nasyconą solą lub wodą. Ponieważ podczas pobierania mieszaniny woda/sól NaCl zmniejsza się ilość nadmiaru cieczy, należy zapewnić uzupełnianie wody, aby zapewnić minimalny nadmiar cieczy 20 cm.

Nadmiar solanki wykorzystuje się do tego, żeby ograniczyć łączenie i wypłukiwać krystaliczną sól z króćców wylotowych silosu. W tym celu wymagane są stosunkowo niewielkie ilości cieczy dla wynoszenia soli.

Rozmiary silosu dobiera się tak, że opór filtrowania wytworzony przez sól wytwarza przepływ cieczy, który jest w stanie wydozować pożądaną ilość soli. Jako silosy nadają się korzystnie silosy z przepływem masowym. Ogólnie silosy tego typu posiadają następujące wymiary: średnica 5 do 12 metrów, wysokość 10 do 25 metrów.

Ilość cieczy przesiąkającej przez zawartość silosu można oznaczyć i oszacować ilościowo przy pobieraniu pozostającego w spokoju materiału stałego w silosie, np. z pomocą znanych podkładek do obliczeń, np. dla przepływu wód gruntowych.

Matematyczne obliczenia pokazują, że w zwykłym silosie z przepływem masowym także w przypadku drobnocząsteczkowej soli istnieje do dyspozycji wystarczająca ilość przesiąkającej cieczy, aby wydobyć ilości soli wymaganych do elektrolizy membranowej.

Doświadczenia pokazują z drugiej strony, że udział cieczy w wyprowadzonym materiale jest mniejszy niż ilość wody dodatkowej potrzebnej do zawracanej solanki. Jest to korzystne dla sposobu membranowego NaCl, ponieważ można w ten sposób sterować dodatkiem wody według potrzeby.

Przykład

W zbiorniku o pojemności 20 m³ w dnem stożkowym i króćcami wylotowymi umieszcza się 20 ton soli kuchennej bez środków przeciw zbrylaniu i tak długo zalewa się odsoloną wodą, aż warstwa nadmiaru cieczy wyniesie około 20 cm.

Z króćców wylotowych odprowadza się solankę soli o stężeniu około 250 g/l i za pomocą pompy przez urządzenia do pomiaru ilości i radiometryczny przyrząd do pomiaru gęstości przetłacza się do następnych etapów procesu (filtracja solanki).

Za pomocą radiometrycznego pomiaru gęstości steruje się zaworem sterującym tak, że wdozowuje się zawiesinę soli do strumienia solanki, aby powstała prawie nasycona solanka o gęstości 1,198 g/m3.

Po rozdzieleniu na połowę rozcieńczonej solanki, która powinna zostać wzmocniona, po około 90 sekundach znowu jest ona nastawiona na wartość 1,198 g/m3.

Jeśli zwiększy się wydajność pompy, zadana wartość gęstości ustala się ponownie po 60 sekundach.

Przy średnim przepływie solanki około 2,1 m3/h sól z silosu zostaje wydozowana w ciągu 83 h, podczas gdy nadmiar cieczy przykrywa jeszcze jedną trzecią wysokości stożka.

Claims (5)

1. Sposób wzmacniania wyczerpanej solanki w urządzeniach do elektrolizy NaCl sposobem membranowym, znamienny tym, że wymaganą sól NaCl magazynuje się w silosie w postaci złoża soli z przepływem masowym, bez dodawania środków przeciwzbrylających, pod nadmiarem cieczy

PL 194 756 B1 i stamtąd w sposób ciągły doprowadza się do aparatury do szybkiego rozpuszczania i w którym wysokość cieczy znajdującej się ponad solą dobiera się tak, aby sól nie ulegała wysuszeniu.

2. Sppsóó weeług zzstrz. 1, znamienny tym, że mieszzninę sól/wodd bbezpśreenio doprowadza się do strumienia wyczerpanej solanki.

3. Sppsóóweeługzzstrz. 1, znamienay tym, że ddsilosóddorzweadz eizsi^ żPsnooą t γοπ^ portujących urządzeń mechanicznych.

4. Sppsóó weeług zz-sto. 1, s^c^r^ie^r^n^yy tym, że sól do silc^^^ werzweadz się; 1rznsóPstem hydraulicznym.

5. Sppsóó maagaznowenia ssll NaCl w ζϋε^^ϊί^, s^c^r^ie^r^n^yy tym, że ssl ma-gaznuje ssę? w ppstaci złoża soli, bez dodawania środków przeciwzbrylających, pod nadmiarem cieczy, której wysokość dobiera się tak, aby sól nie ulegała wysuszeniu i że krystaliczną sól spłukuje się z króćców wylotowych silosu podczas wyładowywania soli.