PT94989A - Processo para a producao de uma lixivia de hidroxido de sodio - Google Patents

Description

Beserição referente à patente de inveji çãa de SOLVAY & Cie (Sacióté Ananyms), belga» industrial e comercial» com seda em 33» rua du rrinca Albert» B-105Q Sruxelles» Bélgica» parai «PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE UMA LIXÍVIA DE HIDRÓXIDO DE SÓDIO» A presente invenção tem por objacto um processo para a produção de lixívias aquosas de hidróxido de «ódio»

Conhece-ae um processo para fabricar lixíviaa aquosas ds hidróxido ds epdio no qual se electrolisa uma aoluçao aquosa ds cloreto da eódia nume célula de electróliae de cátodo de mercúrio* se retira da célula uma amálgama de sódio e se trata a amálgama ds sódio com água* em contacto com elementos da grafite ou de carbono» para decompô-la (<4» S* SCQNCE, «Chlj i rins» ite manufacture» properties and uses"» Reinhold Publishing Corporation» 1962» paga» 12? a 199)* Neste processo conhecido a slectxólise da solução aquosa de cloreto de sódio gera cloro e a decomposição subsequente da amalgama de sódio pela égua gera hidrogénio e produz uma solução aquosa da hidróxido de aódio» geralmente designada lixívia aquosa da hidróxido de sódio* A produção da hidróxido da aódio implica» por conseguinte* inevitavelmente a produção concomitante da cloro» ã razão de 386 g de cloro por kg da hidróxido de sódio* Esta relação rígida entra ae produções raspecti-vas de cloro a da hidróxido de sódio constitui um inconveniente grave do processo que por este facto nao apresenta a elasticidade necessária para adaptar a sua produção ã$ flutuações dos marcados raspectivos do cloro a . do hidróxido da sódio* 1

Conhecesse por outro lado um processo no qual se associa um processo de elacirólise em célula de mercúrio ccmt um processo de aiec-tróliaa de ume solução de cloreto de sódio nume célula de eiectroiise de membrana permeável selectivamenta aos catieesi neste processo conhecido a decomposição da amalgama de sódio proveniente da célula de mercúrio é realizada por meio de uma solução aquosa diluida de hidróxido de aédio produzida na célula de membrana (U5-A-3 321 388)· Este processo conhecido melhora na verdade o rendimento global des duas células de alectrólise» mas não evita o inconveniente já referida em relação com a impossibilidade da dissociar a produção da hidróxido de sódio da produção concomitante de cloro* A invenção visa fornecer um processo que evita esta inconveniente doa processos conhecidos permitindo regular a produção elactrolí-tica do hidróxido de sódio indepandsntemente da do cloro» A invenção refere-se por conseguinte a um proceeeo de produção de uma lixívia de hidróxido de sódio segundo o qual se decompõe ume amálgama de sódio com um meio aquosa contendo hidróxido de sódio dissolvido} de acordo com a invenção utiliza-se hidróxido de sódio proveniente do tratamento da ume solução aquosa de carbonato de sódio com cal*

No processo de acordo com a invenção pretende-se designar por lixívia de hidróxido de sódio ume solução aquosa de hidróxido de sódio proveniente da decomposição da amalgama de sódio pela égua* A amalgama de sódio a uma .liga de mercúrio a de sódio» obtida geralmante eiectrolizando uma solução aquoãa de cloreto de sódio nume célula de electróliss de cátodo de mercúrio* Em principio o teor em sódio da amalgama não I critico para a realização do processo da invenção* Na prática, no entanto» o bom funcionamento das células de mercúrio implico limitar o teor da sódio na amalgame abaixo de 7 g/kg* As concentrações preferidas são as que estão compreendidas entre 1 e 5 g por kg de amálgama*

Be acordo com a invenção a decomposição da amalgame á rea- 2

ilíada por mele «te um meio aquoso contendo o hidróxido de sódio obtido tratando uma solução aquosa de carbonato de sódio com cai* 0 meio aquoso e geralmente a agua· A produção do hidróxido de sódio por reacção de uma sa-iucão aquosa da carbonato de sódio com a cai a uma técnica bem conhecida (K. WÍNMAKEE e L KUCHLER MTechnologie minerale*» traduzida por A» 2U?\!DEL# Edições Eyrollee# 1982, paga* 382 a 388)* Esta técnica da caustificação do carbonato de eódio conduz « obtenção de uma solução aquosa de hidróxido de eódio que se utiliza para tratar a amálgama»

Mo processo ds acordo com a invenção ó vantajoso utilizar uma solução o mait concentrada possível de carbonato de eódio; as soluções «aturadas são as preferidas· A solução de carbonato de sódio pode ser obtida por qualquer meio apropriado. Utilizasse geralmente uma solução obtids pele desbicarbonatagão de uma solução ou de uraa suspensão aquosa de bicar-· soda bonato de sódio#- tal como as que ião obtidas «0 processo de fabricação da pelo amoníaco (TE PANE HDU» «Manufactura of sada*» Hafner Publishing Com- pany, 1969)· A desbicarbonatação das aduções ou suspensões aquosas de bicarbonato de eódio I uma operação bem conhecida na técnica» que consiste geralmente. num aquecimento desta# por exemple por meio de uma corrente de vepor de água*

Pio âmbito da invenção a cal á o óxido de cálcio ou o hidróxido. de cálcio» Prefere-se utilize» uma suspensão aquosa de hidróxido de cálcio·

Nume forma de realização particular do processo de acordo com a invenção» trata-se a solução aquosa de carbonato de eódio com a cal» recolhe-se do meio reaeiivo uma solução aquosa diluída da hidróxido de sódio» submete-se e referida solução diluída a ume evaporação naa condições reguladas da modo a formar uma solução concentrada contendo por kg maia de 168 g de hidróxido de sódio» arrefece-se a referida solução concentrada para cristalizar o hidróxido de sódio hidratado numa» águas-mães» recolha--ss o hidróxido de sódio hidratado» aquece-as o mesmo a uma temperatura suficiente pera o fundir e trata-se a amálgama de sódio com o hidróxido da - 3 -

sódio hidratado fundido· Nesta forma de realização do processo de acordo com * invenção o hidróxido de sódio hidratado fundido constitui o meio aquoso referido» utilizado para decompor a amálgama de sódio·

Ma forma de realizaçao que acaba de ser exposta do processa de acordo com e invenção a solução aquosa diluída de hidróxido de sódio que ss recolhe ns sequencia da reacção do carbonato de sódio com a cal contem por exemplo» em geral, entre $ e 25¾ em peso de hidróxido de sadio, e meie geralmente entre 8 e 15 %· ...Eatá geralmerite contaminada por matarias em solução provenientes dos reagentes utilizados na reaeçãe de caustificação (carbonato de sódio e cal) nomeadamente carbonato de sódio» cloreto ds sódio e sulfata de sódio· De acordo com a invenção concentra-se a solução aubmatando-a a uma evaporação controlada para levar o seu teor de hidróxido de sódio dissolvida acima de 186»0 g/kg e de preferencia inferior a 743 g/kg» que são os teores correspondentes reapectivamente ã misture eu-tectica do vidro s do hidróxido de sódio hepiahidratado por um lado» s s mistura eutóctiea dos compostos MaOH e MaOH.lHgO* por outro lado· A solução concentrada recolhida depois da evaporação e em seguida arrefecida pera promover a cristalização do hidróxido de sódio hidratado numas aguae--mães· A temperatura de arrefecimento depende da concentração de solução concentrada de hidróxido da sódio recolhido depois de evaporação» e pode eer facilmente determinada par meio do diafragma de faaea do sistema NaQH - Η^Ο (P* PASCAL, "Nouveau traite de chímie rainórale", Tomo Π» 14 fascículo» Maeson et Cie» Editores» 1966» paga# 254 a 258)» Neste forme de realização do proceeeo de acordo com e invenção pode-ee utilizar a técnica descrita no documento US-A-l 733 379» Para recolher o hidróxido de sódio hidratado pode-se utilizar qualquer meio capaz da o separar das águas-mães» por exemplo uma filtração» uma decantação ou uma centrifugação*

Este forme de realizaçao do processo de acordo com e invenção apresenta a vantagem de evitar a presença de impurezas no meio aquoso mencionado acima, utilizado para decompor e amálgama de sódio»

Numa variante vantajosa da forma da realizaçao descrita m 4 —

acima do processa da acordo com a invenção a evapcjraçõa da solução diluída a ««guiada de modo que a solução squoea concentrada contenha por kg entra cerca de 468 a 321 g de hidróxido de eódio# que eão oe teores corresponden-tee raepactivaminte I mistura autéetica dos compostas NaOH*3»5fy3 a N«0H*2Hg0» por um ledo» e & solução aquosa saturada de hidróxido de «ódio ã temperatura deste eutóctieo» por outro lado* Na execução deste variante de realização do processo de acordo com a invenção έ conveniente que e solução aquosa concentrada recolhida da evaporação apresente ume concentração em hidróxido de eódio notavelmente diferente de 380*3 g/kg (correspondente ao composto definido NaOH*3,SH2Q) de modo a facilitar a passagem doe impurezas pera se aguas-mãe» no decurso da cristalização pm arrefecimento#

Por considerações de natureza económica, I preferível que e solução· concentrado recolhida depois de evaporação tenha ume concentração em hidróxido de sódio inferior a 388,3 g/kg*

Ne variante que acaba de ser descrita do processo de acordo com e invenção o arrefecimento da solução concentrada I realizado a ume temperatura compreendida entro» por um lado» a temperatura de solidificação da mistura euteciiea doe compostos NaDH.3«SKgS e NaOHUSM^U (cerce de PC) o por outro lado * temperatura d» fusão do composto definido NsOK«3#5H2Q (cerca di 16*0), 0 processo de acordo com « invenção permiti ume flexibilidade no funcionemento das células da elctrólíee de mercúrio permitindo adaptar o funcionamento1 das célula# ao mercado do hidróxido de eódio sem influenciar a produção do cloro*

As particularidades e pormenores de invenção vao salientar--** da descrição seguinte da figura único do desenho anexo que represente o esquema de uma instalação que utiliza uma forma da realização particular do proceeso da acordo com a invenção* A instalação representada na figura compreenda uma unidade de caustificação de carbonato de eódio a uma unidade da eisctroliSB# - S -

Ma unidade de caustificeção introduz-se uma soiugãc aquosa de carbonato de sódio 2 a cal viva $ numa Gamara de reacção X· Recolhe-se da câmara de reacção X uma auspeneão aquoea 4 compreendendo principalmente carbonato de cálcio em suspensão numa solução aquosa de hidróxido de sódio* A suspensão 4 I tratada nume câmara de decantação 5 na qual ae recolhem separademente um precipitado· de carbonato de cálcio 6 o uma adução «quota diluida de hidróxido d» sódio 7* 0 precipitado 6 contam geralmente uma quantidade não desprezível de hidróxido de cálcio* Envie-se o mesmo pare uma segunda câmara de reacção δ que s por sua vez alimentada com· uma solução «quoea da carbonato d* sódio. 9* Bepoi» do tratamento sobre um filtro IS para aeparer aí as meterias insolúveis 11» a solução aquosa 12 c reciclada na câmara d» reacção 1* A solução 7 recolhida de camara de decantação 5 conte» por exemplo· entre 8 « 15# em peso de hidróxido de «ódio* Está por outro lado contaminada po» diversas impurezas dissolvidas* nomeadamonte sulfato de sódio* carbonato de eodio· e cloreto de sódio*· i enviada a m evaporado# 13 onde á concentrada atl um teor de hidróxido de sedio compreendido entre 321 s 383*3 g/kg* A evaporação tem como resultado eliminar a águi 14 s fazer precipitar uma parte das impurezas* principalmente sulfato da amónio e carbonato de sódio* que ae eliminem em 15« A solução aquosa concentrada 15 que stt recolhe do evaporador 13 I em seguida tratada num refrigerante 17 onde I arrefecida atl uma temperatura compreendida entre 5· m WC d. «Kto e «iataliza* o «—«Μ N=OH.3,5H20 «wm ««-ηΟμ. h». lhe-sa saparadamente o composto cristalizado 18 m m águas-mães 30« 0 composto cristalizado 18 é eonetituido aesencialmente por hidróxido de sódio hidratado d. fórmula N.0H.3,511,0. Enuta^e «ta aara u„a oíoara do a»ar«. nagem 0 onde o mesmo e aquecido ati uma temperatura superior e sua temperatura de fusão (I5*9*c) por exemplo a temperatura ambiente* de modo a obter-se uma solução aquosa 28 contendo cerca de 388*3 g de hidróxido de aódio por kg* As águas-mães 30 são uma solução aquosa de hidróxido de sódio* São seciclade» no'evaporador 13 depois do se lhe retirar uma purgai 31* A unidade de eisetrólise compreende uma célula d* elaetró-liee 21 do tipo de cátodo de mercúrio* associada a um dispositivo de decomposição da amálgama de sódio 22» As unidades de electrllise deste tipo são· — 5 —

bem conhecida* π» técnica y*„ S*. SC0*C£# "ChlesAi»* ite monufeetuasp pso-psrtiee and useew, Heinhold Publishing Gerporation* 1962# plgs* 12? a 199}* A célula de electrólise 21 compreende* de forma conhecida* um citado horizontal de mercúrio (não representado na figura} em escoamento «obre o funde d* célula* a enodoe ínão representados) dispostos frente à película de mercúrio* a- curta distancia desta* faz-se circular uma solução aquosa de cloreto de sódio. 22 na célula em contacto com a película de mercúrio e comes ânodos* A solução aquosa I decomposta por eisEtrólies « recolhe-se cloro 24» uma amalgama de sadio 2$ » «mi solução aquosa pobre m cloreto de sódio 29»' A amálgama de «adio contém por exemplo entre 2»5 e 4 g de- sldio por kg. I «nviada para o dispositivo de decomposição 22 onde s© faz circular em contraeorrant* com s solução aquosa de hidróxido da sódio 20 fabricada na unidade de eaustifieaçãs,* 8» dispositivo de decomposição 22 e amalgame da aótíio 25 a a solução aquosa 20 são- postes um contacto com elementos de grafite ínão representado» no desenho)* A amalgama de sódio- © decomposta progressivamente por resççlo com a águe# conduzindo e produção tís hidrogénio 26« Recolhe-se o mercúrio (ou -uma amalgama pobre- m sódio} 2? que se recicla na célula de electrólise 21* e uma lixívia aquosa d» hidróxido de «ódio 28« ? *

Claims (1)

1. eeivnu»! e a ç d e 9 as m-m a ** * u s* * » # * m m 3.8 m Processa para a produção de ume lixívia da hidróxido da sódio segundo o qual so decompõe uma amalgama de acídia com um maia aquosa contendo hidróxido da sódio dissolvido» oeraetsrizado peio facto de a* utilizar hidróxido da sódio proveniente do tratamento de uma solução aqua-aa de carbonato de «ódio com cai» «k> 23 *· Processo de acordo com a' reivindicação 1 carscterizado pelo facto de a seguis ao tratamento d* solução de carboneto de sódio com a cal se recolher ume solução diluída de hidróxido de sódio» ae submeter a referida solução diluída a uma evaporação em condições regulada· de modo a forma® uma ;aolução concentrada contendo por kg entre 188*0 e 460 g d» hidróxido da sódio» ea arrefecer a referida solução concentrada para cristã-lizar o hidróxido da sódio hidratado que aa recolha a que et aquece e uma temperatura suficiente para o fundir* a ae trotar a amalgama de sódio com hidróxido de sódio hidratado fundido* *t* 0$ <M Processo da acordo com a reivindicação 2 caracterizsdo peio facto de aa regular a evaporação para que a solução concentrada contenha por kg entre 321 a 468 g de hidróxido de sódio* e se arrefecer a solução concentrada a uma temperatura compreendida entre S a 16*C»

   Processo de acordo com a rsivindicaçeo 3 caracterizado pela facto de se regular a evaporação para que a solução concentrada apresente um teor ponderai de hidróxido de sódio inferior a 388,3 g/kg* m §Ô «· Processo de acordo com qualquer das reivindicações X a 4 caracterizado pelo facto de m utiliza» uma solução aquosa de carbonato de sódio abtide pela deabíearbanatsçeõ de uma solução saturada de bicarbonato da sódio» m Processo de acordo com qualquer dsa reivindicações 1 a 5 earaetorizado pelo facto de se utilize» uma amálgama de eõdlo contenda entre 1 e 5 g de sódio por kg· Processo de acordo com a reivindicação d caracterizado pelo facto de se utilizar uma amálgama da sódio obtida por alectróliae da ume eolução aquosa de cloreto de eodio numa célula de elactrólise de cátodo de «Rercúrio· Foi inventor Jean Verlaetan, belga, engenheiro civil electriciata mecânico, residente «m Avenue Circulaire, 144A, B-1180 8ru« xellas, BÓlgica. - $ A requerente declara que o primeiro pedido desta patente foi apresentado na Bélgica* aw AT de Agosto da 1983, sob o nf* 089QQS8O* Lisboa, 14 de Agosto de 1990. 0 A&Efeífé OFICIAL

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