RU2091509C1 - Способ получения гидроокиси щелочного металла - Google Patents
Способ получения гидроокиси щелочного металла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2091509C1 RU2091509C1 RU9393004606A RU93004606A RU2091509C1 RU 2091509 C1 RU2091509 C1 RU 2091509C1 RU 9393004606 A RU9393004606 A RU 9393004606A RU 93004606 A RU93004606 A RU 93004606A RU 2091509 C1 RU2091509 C1 RU 2091509C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alkali metal
- solution
- chloride
- electrolysis
- chlorine
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 title claims abstract description 28
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 59
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 51
- 229910001514 alkali metal chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims abstract description 45
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 27
- 229910000288 alkali metal carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 150000008041 alkali metal carbonates Chemical class 0.000 claims abstract description 26
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M chlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)=O XTEGARKTQYYJKE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 46
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 19
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- -1 alkali metal chlorate Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 10
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 7
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 5
- QEEKASZBZSQJIA-UHFFFAOYSA-N chloric acid hydrochloride Chemical compound Cl.O[Cl](=O)=O QEEKASZBZSQJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 69
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 44
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 22
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 19
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 12
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 2-methylsulfonylbenzoic acid Chemical compound CS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O BZSXEZOLBIJVQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052936 alkali metal sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N dioxidochlorine(.) Chemical compound O=Cl=O OSVXSBDYLRYLIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000004155 Chlorine dioxide Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000008043 acidic salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052977 alkali metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019398 chlorine dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/34—Simultaneous production of alkali metal hydroxides and chlorine, oxyacids or salts of chlorine, e.g. by chlor-alkali electrolysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B11/00—Oxides or oxyacids of halogens; Salts thereof
- C01B11/12—Chloric acid
- C01B11/14—Chlorates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D3/00—Halides of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D3/04—Chlorides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B15/00—Operating or servicing cells
- C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения гидроокиси щелочного металла хлорощелочным электролизом, в котором раствор хлорида щелочного металла подвергают электролизу для получения гидроокиси щелочного металла, хлора и водорода и в котором по меньшей мере часть используемого для электролиза хлорида щелочного металла получают нейтрализацией карбоната щелочного металла хлором или хлористым водородом. 16 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к способу получения гидроокиси щелочного металла хлорощелочным электролизом, в котором раствор хлорида щелочного металла подвергают электролизу с образованием гидроокиси щелочного металла, хлора и водорода.
Во многих странах проблемой хлорощелочных производств является дисбаланс между спросом на гидроокись щелочного металла и на хлор, которые представляют собой главные продукты электролиза. Ожидается, что в будущем этот дисбаланс ухудшится вследствие давления экологических факторов, обусловленных использованием хлора и конечных продуктов его переработки. Результатом этого является необходимость нахождения альтернативных способов получения гидроокисей щелочных металлов, поскольку они не могут быть получены в адекватных количествах с помощью известного хлорощелочного электролиза.
Другие известные способы получения гидроокисей щелочных металлов включают в себя:
химическое декарбонирование соды известковым молоком или аммиаком;
электролитическое разложение сульфата щелочного металла с образованием гидроокиси щелочного металла и серной кислоты;
декарбонирование соды кислым раствором сульфата щелочного металла и электролиз полученного таким образом раствора сульфата с образованием гидроокиси щелочного металла;
каталитическое разложение сульфида щелочного металла с образованием гидроокиси щелочного металла и двуокиси серы и
электролитическое разложение хлората щелочного металла с образованием гидроокиси щелочного металла и двуокиси хлора.
химическое декарбонирование соды известковым молоком или аммиаком;
электролитическое разложение сульфата щелочного металла с образованием гидроокиси щелочного металла и серной кислоты;
декарбонирование соды кислым раствором сульфата щелочного металла и электролиз полученного таким образом раствора сульфата с образованием гидроокиси щелочного металла;
каталитическое разложение сульфида щелочного металла с образованием гидроокиси щелочного металла и двуокиси серы и
электролитическое разложение хлората щелочного металла с образованием гидроокиси щелочного металла и двуокиси хлора.
Как правило, хлорат получают электрическим разложением хлоридов щелочных металлов.
Все эти известные способы являются невыгодными для нынешних производителей гидроокисей щелочных металлов. Наиболее общеизвестные альтернативные способы имеют следующие недостатки: образование в способе слишком больших количеств сернистых соединений, не имеющих крупномасштабного применения, в качестве побочных продуктов; слишком большие расходы на сырье и энергию по сравнению с рыночной ценой продукта; способ требует больших капиталовложений, и, таким образом, капитальные затраты на производство слишком велики по сравнению с рыночной ценой продукта.
Целью изобретения является создание способа получения гидроокиси щелочного металла, который позволяет избежать недостатков известных способов, может быть осуществлен на хлорощелочных производствах, позволяет, кроме того, контролировать на требуемом уровне соотношение образующихся при хлорощелочном электролизе гидроокиси щелочного металла и хлора и позволяет дополнительно получать водород и согласно одному из вариантов осуществления также и хлорат щелочного металла, которые могут быть далее утилизированы.
Главные отличительные признаки настоящего изобретения изложены в формуле изобретения.
Изобретение основано на том, что, по крайней мере, часть используемого в хлорощелочном гидролизе хлорида щелочного металла может быть получена нейтрализацией или декарбонированием карбоната щелочного металла хлором или газообразным хлористым водородом. При декарбонировании карбоната щелочного металла хлором в водном растворе одновременно образуется хлорат щелочного металла.
Под щелочным металлом в данном контексте имеются в виду в первую очередь натрий и калий, в особенности натрий.
При использовании для нейтрализации хлора продуктами реакции нейтрализации карбоната щелочного металла в водном растворе являются двуокись углерода, хлорид и хлорат щелочного металла.
При использовании для нейтрализации хлористого водорода продуктами реакции нейтрализации карбоната щелочного металла являются двуокись углерода, хлорид щелочного металла и вода.
Согласно первому предпочтительному варианту осуществления изобретения карбонат щелочного металла и хлор на стадии нейтрализации подаются в реактор, содержащий воду или раствор хлорида щелочного металла, или раствор хлората щелочного металла и хлорида щелочного металла. При нейтрализации карбоната щелочного металла хлором образуются хлорид и хлорат щелочного металла. Раствор становится пересыщенным в отношении хлорида, и, таким образом, хлорид щелочного металла может быть отделен от раствора в виде кристаллов. Затем этот хлорид щелочного металла используют обычным путем в электролизе, получая хлор, гидроокись щелочного металла и водород. Предпочтительно по крайней мере часть хлора рециркулируют в вышеуказанный реактор. Для того чтобы избежать перенасыщения раствора в реакторе в отношении хлората, побочный поток выводится из реактора для дальнейшей переработки хлората.
Полученный из реактора кристаллический хлорид щелочного металла предпочтительно растворяют в жидком рециркулянте хлорощелочного производства, т.е. в разбавленном растворе щелочного металла, выходящего со стадии хлорощелочного электролиза; концентрацию получаемого раствора предпочтительно поддерживают близкой к концентрации насыщенного раствора. После очистки этот раствор возвращают на стадию хлорощелочного электролиза.
Согласно второму предпочтительному варианту осуществления изобретения карбонат щелочного металла и хлор на стадии нейтрализации смешивают с разбавленным раствором хлорида щелочного металла, выходящим со стадии хлорощелочного электролиза. При нейтрализации карбоната щелочного металла хлором образуются хлорид и хлорат щелочного металла. Хлорат щелочного металла удаляют из полученного раствора или превращают в требуемый продукт известным способом и полученный таким образом концентрированный раствор хлорида щелочного металла после очисти возвращают на стадию хлорощелочного электролиза для получения гидроокиси щелочного металла, хлора и водорода. Предпочтительно по крайней мере часть полученного хлора направляют на вышеупомянутую стадию нейтрализации.
Согласно третьему предпочтительному варианту осуществления изобретения нейтрализацию проводят, добавляя карбонат щелочного металла к выходящему из электролитических ячеек раствору хлорида щелочного металла, в котором растворен газообразный хлористый водород, и полученный таким образом раствор хлорида щелочного металла подают после очистки в электролитические ячейки.
Согласно четвертому предпочтительному варианту осуществления изобретения нейтрализацию проводят, добавляя карбонат щелочного металла к выходящему из электролитических ячеек раствору хлорида щелочного металла и затем нейтрализуя карбонат газообразным хлористым водородом, и полученный таким образом раствор хлорида щелочного металла подают после очистки в электролитические ячейки.
Согласно пятому предпочтительному варианту осуществления изобретения, нейтрализацию проводят в закрытом контуре циркуляции, содержащем первоначально или воду, или раствор хлорида щелочного металла. Затем в контур циркуляции вводят карбонат щелочного металла и или газообразный хлористый водород, или хлористоводородную кислоту. После декарбонирования карбоната щелочного металла раствор становится пересыщенным в отношении хлорида щелочного металла, который затем может быть отделен от раствора в виде кристаллов. Затем эти кристаллы подают в рециркулируемый со стадии хлорощелочного электролиза раствор для получения хлора, гидроокиси щелочного металла и водорода.
Следовательно, при нейтрализации образуется раствор хлорида щелочного металла обычного хлорощелочного производства, этот раствор хлорида щелочного металла очищают известными способами в зависимости от конкретной электролитической ячейки.
Подаваемый на стадию хлорощелочного электролиза раствор хлорида щелочного металла предпочтительно является близким к насыщенному.
Величина pH раствора при нейтрализации предпочтительно больше 3, особенно предпочтительно от 3 до 11.
Нейтрализацию можно проводить непрерывно или периодически в широком интервале температур, предпочтительно от 20 до 100oC. При использовании для нейтрализации хлора концентрации хлората и хлорида щелочного металла в выводимом со стадии нейтрализации растворе зависят от температуры. Нейтрализацию можно проводить в одну или в несколько стадий.
Согласно способу настоящего изобретения, хлорид щелочного металла подвергают электролизу в электролитических ячейках известным способом для получения гидроокиси щелочного металла. Электролиз можно проводить в ячейках с ртутным катодом, диафрагмой или мембраной. Качество получаемого после электролиза раствора гидроокиси щелочного металла эквивалентно качеству, получаемому при известном хлоридном способе.
Используемый для нейтрализации карбоната щелочного металла газообразный хлор предпочтительно получают электролизом. Хлорид декарбонирует природный карбонат, снова образуя хлорид щелочного металла, хлорат щелочного металла и двуокись углерода. Двуокись углерода может быть далее очищена и сжижена известным способом для дальнейшего использования. Хлорат щелочного металла может быть использован для получения хлората щелочного металла, или в процессе, где расходуется хлорат щелочного металла, или может быть превращен в раствор хлорида действием хлористоводородной кислоты, или может быть разрушен, или может быть далее очищен каким-либо иным желаемым образом.
Используемый для нейтрализации карбоната щелочного металла хлористый водород предпочтительно получают из газообразных хлора и водорода в аппарате синтеза, куда подают также известный избыток газообразного водорода, требующийся для синтеза хлористого водорода. После синтеза полученный водородсодержащий газообразный хлористый водород можно поглотить известным способом или водой, или разбавленным раствором хлористоводородной кислоты. Нагревание концентрированного раствора хлористоводородной кислоты дает чистый газообразный хлористый водород, который поглощается разбавленным раствором хлорида щелочного металла, выходящим из электролитических ячеек. Полученным кислым раствором хлорида декарбонируют природный карбонат, снова получая хлорид щелочного металла и двуокись углерода. Двуокись углерода может быть далее очищена и сжижена известным способом для последующего использования.
Замечательным преимуществом настоящего изобретения является то, что для осуществления способа могут быть использованы существующие, но не полностью загруженные хлорощелочные производства. Согласно настоящему изобретению, контролируя количество карбоната щелочного металла, можно влиять на то, какая часть хлора, образующегося при электролизе, остается в виде товарного продукта процесса. Одним из существующих отличий изобретения является, в частности, то, что, меняя количество соли, полученной из карбоната щелочного металла и вводимой в процесс, можно плавно регулировать в пределах от около 0% до около 100% соотношение товарного хлора и получаемой гидроокиси щелочного металла. Остальная часть хлорида щелочного металла, требующегося для электролиза, обеспечивается подачей новых порций хлорида щелочного металла в рециркулируемый раствор.
Другим важным преимуществом изобретения является то, что при хлорировании карбоната предпочтительно образуется хлорат, который можно утилизировать легко и экономично. Регулируя температуру в реакторе, можно влиять на содержание хлората и хлорида в получаемом растворе и, следовательно, получать состав раствора, который наилучшим образом соответствует предстоящему использованию.
Третьим важным преимуществом изобретения является то, что образующийся при хлорощелочном электролизе водород может быть с выгодой использован или в других химических процессах, или в качестве экологически чистого топлива при производстве энергии.
Степень нейтрализации карбоната щелочного металла можно регулировать количеством водорода или хлористого водорода и, следовательно, обеспечивать надлежащие условия для очистки и электролиза раствора хлорида щелочного металла.
Среди наиболее замечательных преимуществ в отношении существующих хлорощелочных производств можно упомянуть следующие: в способе может быть использован дешевый, даже неочищенный карбонат щелочного металла, пригодный для электролитического использования. В рамках способа не происходит образования в качестве побочных продуктов вредных сернистых соединений. Существующая производительность электролитической ячейки может быть использована полностью. Капиталовложения, которых требует способ на существующих производствах, очень малы по сравнению с альтернативными способами при той же производительности по гидроокиси щелочного металла. Способ очень гибок при изменении потребностей в производстве хлора и щелочи. Себестоимость гидроокиси щелочного металла при реализации способа согласно настоящему изобретению очень мала по сравнению с альтернативными способами. При использовании для нейтрализации хлора в качестве побочных продуктов образуются хлорат и водород, которые могут быть экономично утилизированы, и, следовательно, способ более выгоден экономически.
На фиг.1 показана блок-схема, иллюстрирующая принципы получения гидроокиси щелочного металла согласно настоящему изобретению, приспособленная для получения щелока; на фиг.2 блок-схема, иллюстрирующая принципы второго варианта получения гидроокиси щелочного металла согласно настоящему изобретению, приспособленная для получения щелока; на фиг.3 блок-схема, иллюстрирующая принципы третьего варианта получения гидроокиси щелочного металла согласно настоящему изобретению, приспособленная для получения щелока; на фиг. 4 блок-схема, иллюстрирующая принципы четвертого варианта получения гидроокиси щелочного металла согласно настоящему изобретению, приспособленная для получения щелока.
На фиг.1 стадия электролиза обозначена номером 1. На стадию электролиза через стадию очистки 4 подают раствор хлорида натрия. На стадии электролиза 1 получают целевые продукты раствор гидроокиси натрия и водород, которые могут быть далее подвергнуты обработке известным способом. Полученный на стадии электролиза 1 газообразный хлор транспортируют в реактор 2, куда газообразный хлор может также быть подан через стадию сжижения 6 и стадию испарения 7. В реакторе 2 кристаллы хлористого натрия, являющиеся продуктом реакции хлора и соды, отделяют от реакторного раствора и на стадии насыщения 3 растворяют в разбавленном растворе соли, возвращаемом со стадии электролиза 1; при необходимости на стадии 3 добавляется дополнительный хлорид натрия. Насыщенный раствор соли подают со стадии насыщения 3 на стадию очистки 4, и далее на стадию электролиза 1. В реакторе 2 образуются также двуокись углерода CO2 и хлорат натрия, которые направляют на стадию дальнейшей переработки 5 и 8. Стадия дальнейшей переработки 5 может заключаться в отделении хлората натрия от раствора или в его использовании как такового в других процессах.
На фиг. 2 раствор хлорида натрия подают на стадию электролиза 1 через стадию очистки 4. На стадии электролиза 1 получают целевые продукты раствор гидроокиси натрия и водород, которые далее могут быть подвергнуты обработке известным способом. Карбонат натрия и полученный на стадии электролиза 1 хлор непосредственно добавляют в реакторе 2 к раствору, рециркулируемому со стадии хлорощелочного электролиза. Газообразный хлор может быть также подан в реактор 2 через стадии ожижения 6 и испарения 7. Образовавшийся в реакторе 2 в рециркулируемом растворе хлорат превращают в требуемое соединение известным способом на стадии 9, откуда концентрированный раствор соли направляют на стадию очистки 4 и далее на стадию электролиза 1. Если хлор является товарным продуктом, то к рециркулируемому раствору добавляют дополнительное количество хлористого натрия, например, в позиции 2.
На фиг.3 стадия электролиза обозначена номером 1. На стадию электролиза подают раствор хлористого натрия, полученный на стадии очистки хлористого натрия 4. На стадии электролиза 1 получают целевой продукт раствор гидроокиси натрия, который далее может быть подвергнут обработке известным способом. Полученные на стадии электролиза газообразные хлор и водород направляют на стадию синтеза хлористоводородной кислоты 10, откуда хлористоводородную кислоту направляют на стадию выделения газообразного хлористого водорода 11. Полученный чистый газообразный хлористый водород на стадии поглощения хлористого водорода 12 поглощается разбавленным раствором хлористого натрия, отводимым со стадии электролиза. Полученный кислый раствор хлористого натрия направляют на стадию нейтрализации 2, где добавляют соду. На стадии нейтрализации 2 происходит декарбонирование соды кислым раствором хлорида с образованием хлорида натрия, который направляют на стадию очистки хлористого натрия 4, и двуокиси углерода, которую направляют на стадию очистки двуокиси углерода 8.
На фиг.4 стадия электролиза обозначена номером 1. На эту стадию со стадии насыщения 3 подают раствор хлористого натрия; если получаемый хлор является товарным продуктом, то на стадию 3 подают хлористый натрий извне. На стадии электролиза 1 получают целевой продукт раствор гидроокиси натрия, который может быть далее обработан известным способом. Полученные на стадии электролиза 1 газообразные хлор и водород подаются на стадию синтеза хлористоводородной кислоты 10. Оттуда хлористоводородная кислота может подаваться непосредственно или через стадию испарения 11 в реакторе 12. В реакторе 12 хлористоводородная кислота декарбонирует соду с образованием хлористого натрия, двуокиси углерода и воды. Раствор становится пересыщенным в отношении хлорида, и хлористый натрий может быть отделен от раствора в виде кристаллов. Затем эти кристаллы направляют на стадию насыщения 3. Из реактора 12 раствор соли возвращают на стадию растворения соды 2, с которой его через стадию очистки 4 направляют в реактор 12. Образовавшуюся двуокись углерода очищают в позиции 8 и направляют на дальнейшую обработку.
Работоспособность способа была испытана с помощью нескольких тестов лабораторного масштаба. Их целью было определить влияние температуры, pH и различных концентраций на протекание реакции. Согласно полученным результатам хлорид образуется в количествах, в пять раз или более чем в пять раз превосходящих количество хлората. Конечное значение pH составляет, в зависимости от степени хлорирования, больше трех. Согласно кривой растворимости хлората/хлорида имеется корреляция между температурой и концентрациями, которая определяет состав раствора, выводимого из реактора.
Далее изобретение поясняется с помощью примеров.
Пример 1. Берут 250 мл раствора, содержащего, г/л;
NaCl 170
NaClO3 400
Na2CO3 50
Температура, oC 30
Через этот раствор пропускают газообразный хлор до тех пор, пока весь карбонат натрия не прореагирует с хлором. Остаточный хлор удаляют из полученного раствора перемешиванием. Анализируют полученные хлорированный раствор и кристаллы. В результате получают раствор, содержащий, г/л:
NaCl 185,2
NaClO3 406,2
Получают 9,3 г кристаллической соли, содержащей 0,42 г и 8,92 г NaCl. Конечное значение pH равно 4,7.
NaCl 170
NaClO3 400
Na2CO3 50
Температура, oC 30
Через этот раствор пропускают газообразный хлор до тех пор, пока весь карбонат натрия не прореагирует с хлором. Остаточный хлор удаляют из полученного раствора перемешиванием. Анализируют полученные хлорированный раствор и кристаллы. В результате получают раствор, содержащий, г/л:
NaCl 185,2
NaClO3 406,2
Получают 9,3 г кристаллической соли, содержащей 0,42 г и 8,92 г NaCl. Конечное значение pH равно 4,7.
Пример 2. В 1 л воды растворяют 100 г Na2CO3. pH полученного раствора 10,2. Этот раствор хлорируют до исчерпания Na2CO3. В результате получают раствор, содержащий 83,9 г NaCl, 25,5 NaClO3 и 5,5 г активного хлора. Конечное значение pH 6,2.
Пример 3. Берут тысячу миллилитров раствора хлористого натрия, имеющего температуру 65oC и концентрацию 253 г NaCl на литр. Этим раствором медленно поглощают 30 г газообразного хлористого водорода, полученного нагреванием 33%-ной хлористоводородной кислоты. К кислому раствору соли медленно добавляют 45 г технического карбоната натрия с содержанием Na2CO3 99,3% После прекращения выделения двуокиси углерода находят, что конечная концентрация соли равна 298 г/л. Конечная температура раствора равна 55oC, конечное значение pH 5. Согласно анализу, образуется 49 г хлористого натрия, что хорошо согласуется с теоретическими вычислениями. Качество полученного раствора таково, что он может использоваться как исходный раствор для электролиза.
Claims (18)
1. Способ получения гидроокиси щелочного металла электролизом раствора хлорида щелочного металла с получением хлора и водорода, по крайней мере часть раствора хлорида получают нейтрализацией раствора карбоната соответствующего щелочного металла хлорсодержащим агентом, отличающийся тем, что в качестве хлорсодержащего агента используют хлор или хлористый водород с получением в растворе хлорида щелочного металла или хлорида и хлората щелочного металла.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что карбонат щелочного метала добавляют в воду или в раствор, содержащий хлорид щелочного металла или хлорид и хлорат щелочного металла, нейтрализуют газообразным хлором, отделяют образовавшиеся кристаллы хлорида щелочного металла от раствора и добавляют их к разбавленному раствору хлорида щелочного металла, выходящему со стадии электролиза, очищают и возвращают этот раствор на электролиз.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что часть образовавшегося при нейтрализации хлорат-хлоридного раствора подают на нейтрализацию.
4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что по крайней мере часть полученного при нейтрализации хлорид-хлоратного раствора подают на получение хлората щелочного металла или в процесс, в котором хлорат щелочного металла расходуется, или превращается в раствор хлорида, или разрушается.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что карбонат щелочного металла добавляют к разбавленному раствору хлорида щелочного металла, выходящему с электролиза, подают в него газообразный хлор с получением раствора, содержащего хлорид щелочного металла и хлорат щелочного металла, выделяют хлорат из раствора или превращают хлорат в растворе в хлорид и полученный концентрированный хлоридный раствор подают на электролиз.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что нейтрализацию ведут при добавлении карбоната щелочного металла к выходящему после электролиза раствору хлорида щелочного металла, содержащему поглощенный газообразный хлористый водород, полученный раствор очищают и подают на электролиз.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что нейтрализацию ведут при добавлении карбоната щелочного металла к раствору хлорида щелочного металла после электролиза газообразным хлористым водородом, полученный раствор очищают и подают на электролиз.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что нейтрализацию проводят в рециркулируемом растворе, в который подают карбонат щелочного металла и хлористоводородную кислоту или газообразный хлористый водород, отделяют образовавшиеся кристаллы хлорида щелочного металла и добавляют их к рециркулируемому раствору в электролизе.
9. Способ по пп.1 8, отличающийся тем, что концентрация раствора хлорида щелочного металла, подаваемого на электролиз, близка к концентрации насыщенного раствора хлорида щелочного металла.
10. Способ по пп.1 9, отличающийся тем, что нейтрализацию проводят в одну или несколько стадий непрерывно или периодически.
11. Способ по пп.1 10, отличающийся тем, что нейтрализацию ведут при температуре 20 100oС.
12. Способ по пп.1 11, отличающийся тем, что электролиз раствора хлорида щелочного металла проводят в электролизе с ртутным катодом, диафрагмой или мембраной.
13. Способ по пп.1 6, отличающийся тем, что по крайней мере часть хлора, полученного при электролизе раствора хлорида щелочного металла, подают на нейтрализацию карбоната щелочного металла.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что газообразный хлор для нейтрализации очищают сжижением и испарением газообразного хлора.
15. Способ по пп. 1, 6 8, отличающийся тем, что хлористый водород для нейтрализации получают из продуктов электролиза раствора хлорида щелочного металла.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что после электролиза по меньшей мере часть хлора и водорода используют для получения хлористого водорода.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что газообразный хлористый водород для нейтрализации очищают или сжижением и испарением хлористого водорода, или, наиболее предпочтительно, поглощением хлористого водорода водой, или раствором хлористоводородной кислоты и отгонкой чистого газообразного хлористого водорода.
Приоритет по пунктам:
13.03.92 по пп.6, 7, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17;
19.02.93 по пп.2, 3, 4, 5, 13 и 16.
13.03.92 по пп.6, 7, 9, 10, 11, 12, 15, 16, 17;
19.02.93 по пп.2, 3, 4, 5, 13 и 16.
Приоритет по признакам:
13.03.92 в п.1 признаки: способ получения гидроокиси щелочного металла электролизом раствора хлорида щелочного металла с получением хлора и водорода, по крайней мере, часть раствора хлорида получают нейтрализацией раствора карбоната соответствующего щелочного металла с хлорсодержащим агентом, причем в качестве хлорсодержащего агента используют хлористый водород с получением в растворе хлорида щелочного металла, в п.8 признаки: нейтрализацию проводят в рециркулируемом растворе, в который подают карбонат щелочного металла и хлористо-водородную кислоту или газообразный хлористый водород.
13.03.92 в п.1 признаки: способ получения гидроокиси щелочного металла электролизом раствора хлорида щелочного металла с получением хлора и водорода, по крайней мере, часть раствора хлорида получают нейтрализацией раствора карбоната соответствующего щелочного металла с хлорсодержащим агентом, причем в качестве хлорсодержащего агента используют хлористый водород с получением в растворе хлорида щелочного металла, в п.8 признаки: нейтрализацию проводят в рециркулируемом растворе, в который подают карбонат щелочного металла и хлористо-водородную кислоту или газообразный хлористый водород.
19.02.93 в п. 1 признаки: в качестве хлорсодержащего агента используют хлор с получением в растворе хлорида и хлората щелочного металла, в п.8 признаки: отделяют образовавшиеся кристаллы хлорида щелочного металла и добавляют их к рециркулируемому раствору в электролизе.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI921108 | 1992-03-13 | ||
| FI921108A FI90356C (fi) | 1992-03-13 | 1992-03-13 | Menetelmä alkalimetallihydroksidin valmistamiseksi |
| FI930758A FI92844C (fi) | 1993-02-19 | 1993-02-19 | Menetelmä alkalimetallihydroksidin, -kloraatin ja vedyn valmistamiseksi |
| FI930758 | 1993-02-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93004606A RU93004606A (ru) | 1996-04-10 |
| RU2091509C1 true RU2091509C1 (ru) | 1997-09-27 |
Family
ID=26159197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU9393004606A RU2091509C1 (ru) | 1992-03-13 | 1993-03-12 | Способ получения гидроокиси щелочного металла |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5651875A (ru) |
| EP (1) | EP0560316B1 (ru) |
| JP (1) | JP2755542B2 (ru) |
| AT (1) | ATE185855T1 (ru) |
| AU (1) | AU657842B2 (ru) |
| CA (1) | CA2092651C (ru) |
| DE (1) | DE69326788T2 (ru) |
| ES (1) | ES2137203T3 (ru) |
| RU (1) | RU2091509C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2466934C2 (ru) * | 2006-09-14 | 2012-11-20 | Солвей (Сосьете Аноним) | Способ получения кристаллов карбоната натрия |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5114820B2 (ja) * | 2000-09-13 | 2013-01-09 | 旭硝子株式会社 | 塩化ナトリウムの精製方法及び水酸化ナトリウムの製造方法 |
| JP2003252610A (ja) * | 2001-12-27 | 2003-09-10 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | 硫化リチウムの再生方法及びポリアリーレンスルフィドの製造方法 |
| DE102008051694A1 (de) * | 2008-10-15 | 2010-04-22 | Bayer Materialscience Ag | Verfahren zur Abtrennung von Kohlenmonoxid aus einem HCI-Rohgas |
| WO2022226589A1 (en) * | 2021-04-28 | 2022-11-03 | University Of Wollongong | Electrochemical capture of carbon dioxide and production of carbonate mineral |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA947010A (en) * | 1971-02-23 | 1974-05-14 | Erco Envirotech Ltd. | Chlorination of alkali metal carbonates recovered from the production of pulp |
| AU590852B2 (en) * | 1986-06-24 | 1989-11-16 | Water Research Commission, The | Effluent treatment |
| FR2691479B1 (fr) * | 1992-05-20 | 1994-08-19 | Atochem Elf Sa | Procédé de fabrication de chlorate de métal alcalin et dispositif pour sa mise en Óoeuvre. |
-
1993
- 1993-03-09 AU AU34098/93A patent/AU657842B2/en not_active Ceased
- 1993-03-10 DE DE69326788T patent/DE69326788T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-03-10 EP EP93103824A patent/EP0560316B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-10 ES ES93103824T patent/ES2137203T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-10 AT AT93103824T patent/ATE185855T1/de not_active IP Right Cessation
- 1993-03-12 JP JP5051805A patent/JP2755542B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1993-03-12 CA CA002092651A patent/CA2092651C/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-03-12 RU RU9393004606A patent/RU2091509C1/ru not_active IP Right Cessation
-
1995
- 1995-11-16 US US08/558,350 patent/US5651875A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Якименко Л.М. Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов. - М.: Химия, 1974, с.193-194, рис.4-1. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2466934C2 (ru) * | 2006-09-14 | 2012-11-20 | Солвей (Сосьете Аноним) | Способ получения кристаллов карбоната натрия |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07197285A (ja) | 1995-08-01 |
| ATE185855T1 (de) | 1999-11-15 |
| ES2137203T3 (es) | 1999-12-16 |
| EP0560316A3 (en) | 1993-12-29 |
| CA2092651C (en) | 2002-01-22 |
| US5651875A (en) | 1997-07-29 |
| JP2755542B2 (ja) | 1998-05-20 |
| EP0560316B1 (en) | 1999-10-20 |
| AU3409893A (en) | 1993-09-16 |
| AU657842B2 (en) | 1995-03-23 |
| DE69326788D1 (de) | 1999-11-25 |
| EP0560316A2 (en) | 1993-09-15 |
| DE69326788T2 (de) | 2000-05-31 |
| CA2092651A1 (en) | 1993-09-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8202659B2 (en) | Method for obtaining sodium carbonate monohydrate crystals | |
| RU2089487C1 (ru) | Способ непрерывного получения двуокиси хлора | |
| US5354436A (en) | Process for removing nitrogen compounds from a liquid | |
| EP0498484B1 (en) | Process for electrolytic production of alkali metal chlorate and auxiliary chemicals | |
| US4069117A (en) | Process for removing and recovering acidic gases from gaseous mixtures containing them | |
| US4169773A (en) | Removal of chlorate from electrolytic cell anolyte | |
| CA2071810C (en) | Process for the production of chlorine dioxide | |
| US4747917A (en) | Scale-free process for purifying concentrated alkali metal halide brines containing sulfate ions as an impurity | |
| US6676917B2 (en) | Process for the production of hydrochloric acid and neutralized sulfates | |
| US4481088A (en) | Removal of chlorate from electrolyte cell brine | |
| US3944474A (en) | Electrolytic manufacture of chlorine and sodium carbonate | |
| US3341288A (en) | Production of chlorine dioxide | |
| US4260594A (en) | Method for the manufacture of crystals of sodium carbonate monohydrate | |
| RU2091509C1 (ru) | Способ получения гидроокиси щелочного металла | |
| RU2543214C2 (ru) | Способ комплексной переработки природных рассолов хлоридного кальциево-магниевого типа | |
| CA1118580A (en) | Production of chlorine dioxide having low chlorine | |
| JPH0621005B2 (ja) | 二酸化塩素の製造法 | |
| US5288472A (en) | Process for the recovery of the sodium hydroxide and sodium chloride from the effluent of a diaphragm cell as solid sodium bicarbonate | |
| CA1105877A (en) | Process for producing chlorine dioxide | |
| US3404952A (en) | Process for the preparation of chlorine dioxide | |
| US4159929A (en) | Chemical and electro-chemical process for production of alkali metal chlorates | |
| US4776930A (en) | Process for the preparation of potassium nitrate | |
| US4995950A (en) | Preparation of alkali metal nitrates | |
| JPH0621004B2 (ja) | 二酸化塩素の製造法 | |
| US6190636B1 (en) | Chloro-hydrogenation of sodium sulfate and other alkali-metal sulfates |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070313 |