FI90356B - Menetelmä alkalimetallihydroksidin valmistamiseksi - Google Patents

Description

90356

Menetelmä alkalimetallihydroksidin valmistamiseksi -Förfarande för framställning av alkalimetallhydroxid , 5 Keksintö koskee menetelmää alkalimetallihydroksidin valmis tamiseksi kloorialkalielektrolyysillä, jossa alkalimetalli-\ kloridiliuos elektrolysoidaan alkalimetallihydroksidin ja kloorin muodostamiseksi.

10 Kloorialkaliteollisuuden ongelmana on useissa maissa elektrolyysin päätuotteiden alkalimetallihydroksidin ja kloorin kysynnän epätasapaino. Tulevaisuudessa on nähtävissä, että tämä epätasapaino pahenee kloorin ja sen jatkojalosteiden käyttöön kohdistuvan ympäristöpaineen vuoksi. Tästä seuraa, 15 että alkalimetallihydroksidien tuottamiseksi on löydettävä muita vaihtoehtoja, koska tavanomaisen kloorialkalielektro-lyysin avulla niitä ei kyetä tuottamaan riittävästi.

Muita tunnettuja alkalimetallihydroksidien valmistusmenetel-20 miä ovat mm. seuraavat menetelmät: - soodan kemiallinen dekarbonointi joko kalkkimaidolla tai ammoniakilla, - alkalimetallisulfaatin elektrolyyttinen hajoittaminen al-kalimetallihydroksidiksi ja rikkihapoksi, 25 - soodan dekarbonointi happamalla alkalimetallisulfaattili- uoksella ja näin saadun sulfaattiliuoksen elektrolysointi alkalimetallihydroksidiksi, - alkalimetallisulfidin katalyyttinen hajoittaminen alkalimetallihydroksidiksi ja rikkidioksidiksi ja 30 - alkalimetallikloraatin elektrolyyttinen hajoittaminen al kalimetallihydroksidiksi ja klooridioksidiksi.

Mikään tunnetuista menetelmistä ei ole nykyisille kloori-alkalin valmistajille haitaton. Yleisimmät vaihtoehtoisten 35 prosessien haitat ovat seuraavat: prosessi tuottaa sivutuotteena rikkiyhdisteitä, joille ei löydy käyttöä suuressa mittakaavassa; prosessi on raaka-aine- ja energiakustannuksiltaan liian kallis tuotteen markkinahintaan nähden; prosessi 90356 4

Keksinnön eräänä merkittävänä etuna on, että olemassa olevia, mutta vajaakapasiteetilla toimivia, kloorialkalitehtai-ta voidaan hyödyntää prosessissa. Keksinnön mukaisesti voidaan alkalimetallikarbonaatin määrää säätämällä vaikuttaa 5 siihen, paljonko elektrolyysin tuottamasta kloorista ja vedystä jää prosessin myyntituotteiksi. Keksinnön olennaisia piirteitä on nimenomaan se, että kloorin myyntituotannon , suhdetta aikaiimetällihydroksidin tuotantoon voidaan säätää portaattomasti noin 10:stä lähes 100 %:iin muuttamalla pro-10 sessiin syötettävän alkalimetallikarbonaatin määrää. Loppuosa elektrolyysin tarvitsemasta alkalimetallikloridista saadaan syöttämällä liuoskiertoon uutta alkalimetalliklori-dia.

15 Alkalimetallikarbonaatin neutralointiastetta voidaan säätää kloorivedyn määrää säätämällä ja näin aikaansaada sopivat olosuhteet alkalimetallikloridiliuoksen puhdistusta ja elektrolyysiä silmällä pitäen.

20 Tämän keksinnön merkittävimmistä eduista olemassa olevien kloorialkalitehtaiden kannalta voidaan mainita seuraavat.

Menetelmässä voidaan käyttää halpaa, jopa puhdistamatonta, elektrolyysikäyttöön soveltuvaa alkalimetallikarbonaattia.

Menetelmä ei tuota sivutuotteena haittallisia rikkiyhdistei-25 tä. Menetelmässä voidaan hyödyntää täysimääräisesti olemassa olevaa elektrolyysikennokapasiteettia. Menetelmän vaatimat investoinnit olemassa oleviin tehtaisiin ovat erittäin pienet verrattuna vaihtoehtoisiin prosesseihin, joilla on sama alkalimetallihydroksidin tuotantokyky. Menetelmä on erittäin 30 joustava, kun kloorin ja lipeän valmistustarve myyntiin muuttuu. Menetelmän avulla toteutetun alkalimetallihydroksidin valmistuskustannukset ovat alhaiset vaihtoehtoisiin prosesseihin verrattuna.

35 Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, joka esittää lohkokaaviona keksinnön mukaisen alkalimetallihydroksidin valmistuksen periaatteet sovellettuna lipeän valmistukseen.

5 90356

Piirustuksessa on elektrolyysi merkitty viitenumerolla 1. Elektrolyysiin syötetään natriumkloridiliuoksen puhdistuksesta 2 saatua natriumkloridiliuosta. Elektrolyysistä 1 saadaan haluttua natriumhydroksidiliuosta, jota voidaan jatko-5 käsitellä sinänsä tunnetulla tavalla. Elektrolyysin 1 tuottama kloori- ja vetykaasu viedään suolahapposynteesiin 3, josta suolahappo viedään kloorivetykaasun erotukseen 4. Saatu puhdas kloorivetykaasu imeytetään kloorivedyn imeytykses-sä 5 elektrolyysistä poistuvaan laimentuneeseen natriumklo-10 ridiliuokseen. Saatu hapan natriumkloridiliuos johdetaan neutralointiin 6, johon myös johdetaan soodaa. Neutraloinnissa 6 hapan kloridiliuos dekarbonoi soodan muodostaen nat-riumkloridia, joka johdetaan natriumkloridiliuoksen puhdistukseen 2, sekä hiilidioksidia, joka johdetaan hiilidioksi-15 din puhdistukseen 7.

Seuraavassa keksintöä selostetaan esimerkin avulla.

Esimerkki 1 20 Otettiin 1000 ml natriumkloridiliuosta, jonka lämpötila oli 65°C ja väkevyys 253 g NaCl/1. Liuokseen imeytettiin hitaasti 30 g kloorivetykaasua, joka oli saatu aikaan kuumentamalla 33 %!Sta suolahappoliuosta. Happamoituneeseen suolaliuokseen lisättiin hitaasti 45 g teknillistä natriumkarbonaat-25 tia, jonka pitoisuus oli 99,3 % Na2C03· Hiilidioksidin kuohumisen lakattua analysoitiin suolapitoisuus, joka oli 298 g/1. Liuoksen loppulämpötila oli 55°C ja loppu-pH 5. Nat-riumkloridia oli muodostunut analyysin mukaan 49 g, mikä vastasi hyvin teoreettisia laskelmia. Saatu liuos oli laa-30 dultaan sellaista, että sitä voidaan käyttää elektrolyysin syöttöliuoksena.

6 9 O 3 5 6

Patenttivaatimukset 1. Menetelmä alkalimetallihydroksidin valmistamiseksi kloorialkalielektrolyysillä, jossa alkalimetallikloridiliuos elektrolysoidaan alkalimetallihydroksidin ja kloorin muodos- 5 tamiseksi, tunnettu siitä, että ainakin osa alkalimetalli-kloridista, jota kulutetaan elektrolyysissä, valmistetaan neutraloimalla alkalimetallikarbonaatti kloorivedyllä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu sii-10 tä, että neutralointi suoritetaan lisäämällä alkalimetallikarbonaatti elektrolyysikennoista poistuvaan alkalimetalli-kloridiliuokseen, johon on imeytetty kloorivetykaasua, ja näin saatu alkalimetallikloridiliuos johdetaan sitten puhdistuksen jälkeen elektrolyysikennoihin.

15 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutralointi suoritetaan lisäämällä alkalimetallikarbonaatti elektrolyysikennoista poistuvaan alkalimetalli-kloridiliuokseen ja neutraloimalla karbonaatti sen jälkeen 20 kloorivetykaasulla, ja näin saatu alkalimetallikloridiliuos johdetaan sitten puhdistuksen jälkeen elektrolyysikennoihin.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalimetallikloridiliuoksen väkevyys neutra- 25 loinnin jälkeen on lähellä kylläistä väkevyyttä.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 2-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutraloinnin jälkeen alkalimetallikloridiliuoksen pH on välillä 3 ja 11.

30 6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutralointi suoritetaan yhdessä tai useammassa vaiheessa.

35 7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetel mä, tunnettu siitä, että neutraloinnin lämpötila on välillä 20°C ja 100°C.

7 90356 8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalimetallikloridiliuoksen elekt-rolysointi suoritetaan elohopeakatodi-, diafragma- tai mem-braanikennossa.

5 9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että neutralointiin käytettävä kloorivety saadaan alkalimetallikloridiliuoksen elektrolyysistä.

10 10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu sii tä, että elektrolyysin jälkeen kloori ja vety syntetisoidaan kloorivedyksi.

li. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu 15 siitä, että kloorivetykaasu puhdistetaan joko nesteyttämäl-lä ja höyrystämällä kloorivety tai mieluiten imeyttämällä kloorivety veteen tai kloorivetyhappolluokseen ja tislaamalla puhdas kloorivetykaasu erilleen neutralointia varten.

20 Patentkrav 1. Förfarande för framställning av aikaiimetallhydroxid medelst kloralkalielektrolys, väri en alkalimetallkloridlös-ning elektrolyseras för bildande av aikaiimetallhydroxid och klor, kännetecknat av att ätminstone en del av alkalimetall- '·: 25 kloriden som förbrukas vid elektrolysen framställs genom neutralisering av aikaiimetailkarbonat med klorväte.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att neutraliseringen utförs genom att tillsätta alkalimetallkar- 30 bonat i en frän elektrolysceller avgäende alkalimetallklo-ridlösning väri klorvätegas absorberats, och den sälunda erhällna alkalimetallkloridlösningen inleds sedan efter re-..... ning i elektrolyscellerna.

35 3. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att neutraliseringen utförs genom att tillsätta alkalimetallkar-bonat i en frän elektrolysceller avgäende alkalimetallklo-ridlösning och därefter neutralisera karbonatet med klorvä-