175316. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szulfátnál alacsonyabb oxidációs fokú kénvegyületeket tartalmazó oldatok elektrokémiai oxidálására
3 175316 4 koncentrációja általában a technológiától függően azonban 50—300 g/liter lehet. A kéntartalmú vegyületek oxidálását a találmány szerint 200—15 000 A/m2 áramsűrűség mellett egyenárammal végezzük. Az elektrokémiai oxidációnál a cellafeszültség általában 3—5 V között van, az eljárásnál ilyen cellafeszültség mellett dolgozunk. Az előzőekben megadott kénvegyületek oxidálását gyengén lúgos pH-tartományban, előnyösen 7,5 és 8,5 közötti pH-tartományban vitelezzük ki. Az oxidáció hőmérséklete a klóralkáli-elektrolízisnél szokásosan alkalmazott hőmérséklet, célszerűen legfeljebb 70 °C lehet. Mivel az oxidálásnál hő fejlődik, adott esetben hűtést alkalmazunk. A találmány szerinti eljárásra az jellemző, hogy redukáló kénvegyületet és nátrium-kloridot tartalmazó oldatot 200—15 000 A/m2 áramsűrűség mellett 7,5—8,5 pH-tartományban legfeljebb 70 °C-on oxidálunk célszerűen, grafit anódok és saválló acél elektródokon, elektrokémiai úton. Az elektrokémiai oxidáció előrehaladásával nátrium-hidroxidot vagy nátrium-karbonátot adagolunk az oldathoz annak érdekében, hogy pH-ja 7,5 alá ne csökkenjen. A találmány szerinti eljárást egy A különlegesen kiképezett elektrokémiai cellából és egy B gázszétválasztóból álló berendezésben vitelezünk ki. amelyet a csatolt rajzon mutatunk be. Az A cella egy kúposán kialakított, koncentrikusan elhelyezett 1 anódból, 2 katódból, az ezek körül elhelyezkedő 3—4 elektródterekből áll. mimellett a cella kialakítása olyan hogy az elektródák közötti felső a távolság nagyobb, mint az alsó b távolság, így biztosítható az egyenletes áramelosztás. Az anódon és a katódon 6 furatok és 7 gázterelő ernyők vannak elhelyezve. Az 1 anód és a 2 katód egymástól 12 szigetelőkkel van elválasztva. A katód által körbefogott, kúpos 5 belső térbe egy 9 levegőbevezetésre szolgáló cső vezet be. A B gázszétválasztó, ahogy az ábrán látható, az A cella felett helyezkedik el, amelvnek felső végén egy 10 csőben végződő nyílás van. A hűtés egy 11 hűtővel végezhető, amelybe a hűtendő folyadék bevitele a 8 csövön, elvezetése pedig a 13 csövön át történik. Az eljárás kivitelezésénél a kéntartalmú oldat az 1 anód és a 2 katód között a 3—4 elektródtereken át a katód 5 belső terébe áramlik. Az 1 anódon és a 2 katódon levő furatok és 7 gázterelő ernyők a közeg áramlásának irányát szabják meg és az 1 katódon keletkező hidrogént az 5 belső térbe irányítják. Ily módon a hidrogéngázt a keletkezés helyén, vagy annak közelében elvezetjük az elektródok közötti térből, így az nem növeli az oldat villamos ellenállását és ezáltal nem növeli a cellafeszültséget. A katód felé irányított folyadékáram megakadályozza a hidrogéngáznak az anódhoz jutását, így azt, hogy az ott oxidálódva csökkentse az áramhatásfokot. Az 5 belső térben keletkező hidrogén megemeli az oldatot, így az a B gázszétválasztóba kerül, ahonnan a 8 vezetéken, adott esetben a 11 hűtőn és a 13 csövön át visszakerül a cellába. Ily módon öncirkuláció valósul meg egy cellánál. A találmány szerinti berendezésben az oxidáció szakaszosan és folyamatosan egyaránt megvalósítható. Az eljárás szakaszos kivitelezésénél egyetlen cellát használunk, míg folyamatos oxidációnál több sorbakapcsolt cellát alkalmazunk. Ez utóbbi esetben a B gázszétválasztóból a 8 vezetéken át a folyadékot a következő cella hűtőjébe vezetjük. Ily módon a szivattyú alkalmazása nélkül egy következő cellába adagolhatjuk az oldatot és több cella sorbakapcsolásával egyszeres átbocsátású oxidáció is megvalósítható. Szakaszos üzemnél az oldatot egy cellán belül cirkuláltatjuk, mindaddig, ameddig az oxidáció teljesen végbe nem megy, amelyet klórfelszabadulás jelez. A cella feltöltése a BE, ürítése a KI jelzésű vezetékeken történik. Az oldatban levő nátrium-klond az elektrokémiai oxidációhoz szükséges klórt szolgáltatja. A klór azonban nem válik szabaddá, hanem in statu nascendi átalakul és mintegy biztosítja az oxidációhoz szükséges oxigént, önmaga kloridionná alakul vissza. Az elektrolízis során csak hidrogén szabadul fel, az anódon sem klór, sem pedig oxigén nem képződik addig, ameddig az oldat redukáló kénvegyületet tartalmaz. A redukáló kénvegyületek teljes oxidációjának a végét éppen az jelzi, hogy klór válik szabaddá az anódon. Ezt rendszerint műszerrel érzékeljük, amely megfelelő elrendezés esetén a klór megjelenésekor szakaszos üzemnél az árambevezetést automatikusan kikapcsolja. A találmány szerinti berendezéssel tiszta hidrogént is termelhetünk, amelynek leválasztása a gázszétválasztóban történik. Abban az esetben, ha nem célunk a hidrogéntermelés, akkor az 5 belső tér alján a 9 csövön át levegőt fúvatunk be avégett, hogy a hidrogén az alsó robbanási koncentráció határ alatti töménységben, célszerűen 4,1 tf%-nál kisebb hidrogéntartalmú gázelegyként a 10 vezetéken keresztül a szabadba engedhető legyen. Ezáltal a cirkuláció sebessége is növelhető, sőt mivel a levegő vízgőztartalma a telítettségi határ alatt van, a párologtató hűtés miatt a folyadék és a cella hűtése is megvalósul. Külső hűtésre csak hidrogéntermeléskor van szükség, amely all hűtővel rendszerint vízzel hűtött csőkígyóval valósítható meg. Az eljárás előnye, hogy a redukáló kénvegyületek a folyamat alatt teljes egészében szulfáttá oxidálódnak és az áramhatásfok közel 100%-os. Az 1 kg redukáló kénvegyület oxidálásához szükséges villamos energia felhasználás csupán 3—4 kWó/kg. Az oxidáció után kapott tiszta, szennyezőktől mentes, csak oldott nátrium-kloridot és nátriumszulfátot tartalmazó oldat közvetlenül felhasználható nátrium-sziliko-fluorid gyártására, amely hidrogén-sziliko-fluoriddal történő reakcióban kicsapható az oldatból. Ezen kívül megfelelő öszszes konyhasótartalom esetén a regenerált tiszta oldat közvetlenül felhasználható kisózásos kristályosításra a ditionit előállításánál. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
