專利名稱：堿金屬氯化物鹽水的電解方法
技術領域：
本申請涉及^^屬氯化物鹽水的電解方法。
背景技術：
在氯-堿電解作用中，原材料鹽通常M鹽水循環(huán)供應至電解過程。凈化的 鹽水通常以實際上的飽和態(tài)引入電解過程中。在常規(guī)電解方法中， 一部分鹽轉 化為產物(即，氯和堿金屬氫氧化物溶液)。此外，在膜電解的情況下，該循
環(huán)中的鹽7K流M31物質轉移穿過電解膜以及通過氣體產物放出的濕氣流失了一
部分水分，這樣流出電解池的鹽水相比引入電解的鹽水是更少且更稀的鹽水流。
7K分流失可艦添加水分來彌補。鹽7KM常通過加入新鮮的堿金屬氯化
物鹽來再強化，凈化后，將其再引入電解過程。在鹽水制備期間鹽中無法分離 的雜質通過除去稀鹽水的支流來彌補("凈化")。要除去的凈化量是變化的， 并可基于電解過程中凈化的鹽水中雜質的容許濃度以及所引入的取決于鹽純度 的雜質來確定。這導致昂貴的從而不必要的原材料鹽損失。
通常引入鹽7K循環(huán)例如NaCl電解過程的鹽不僅用凈化MI鹽，而且用海 鹽或巖鹽。為此，需將固體鹽溶解在水中(例如通過溶解開采鹽丘)。得到的 鹽7jc流可M:沉淀和過濾的組合來預凈化。接著進一步的凈ifcffi過使鹽水蒸發(fā) 并將鹽分離作固體晶體("濃縮鹽")皿行，其中雜質的主要部分保持溶角tt
母液中，并可從、M鹽中分離。該方法需要升高的能量輸入。例如；對于每噸 轉移至鹽7jC循環(huán)中的MI鹽，鹽場中必須蒸發(fā)約2.85噸水。
因此提供易于使用粗鹽水的電解方法將是有利的。在已經描述的使用粗鹽
水的電解作用中，電解產生的稀鹽7K在真空裝置中濃縮，其利用被稀鹽水消耗
的電解產生的廢熱。接著真空濃縮的稀鹽水再次被引入輸入鹽水流以電解。可 直接使用源自鹽丘的粗鹽水。
然而，在這一過程中，稀鹽水在最接近其飽和點處蒸發(fā)，尤其避免鹽結晶。
但結果是，由粗鹽水引入的雜質保留在電解循環(huán)中。而且，如使用真空濃縮的 這一方法描述的電解期間溫度的升高不會在目前使用的更有肖糧效率的電解方 法中發(fā)生，以至所述粗鹽7乂方法至今不會在經濟上切合實際。
因此，本領域中一直需要以經濟的方式使用粗鹽水以及避免鹽水循環(huán)中雜 質 MI的電解方法。

發(fā)明內容
本發(fā)明者己經發(fā)現(xiàn)粗鹽水的電解可經濟:t皿行，并且鹽7K循環(huán)中沒有雜質
有害的過濃縮，其中通過以粗鹽7K和再循環(huán)工藝鹽7k流的混合物向鹽7]C循環(huán)和 電解池中直接提供電解過程需要的鹽進行，不需進一步M鹽水蒸發(fā)和濃縮鹽 生產來凈化。
更尤其發(fā)現(xiàn)，通過電解稀(稀釋的)鹽水工藝流中部分鹽的結晶，以及再 循環(huán)鹽水和粗鹽水的混合物進入電解池之前結晶鹽再次弓l入稀鹽水，可明顯改 M個電解的經濟性和雜質水平。有利地，可通過鹽結晶來 >雜質，同時通 過^>量鹽水流蒸發(fā)來斷氏所需會糧。
本發(fā)明的一個實施方案的方法包括(a)提^^刀始粗堿金屬氯化物鹽水；(b) ^1斜刀始粗鹽水與再循環(huán)鹽7jC混合形成工藝鹽水流；(C)使工藝鹽7jC流電解形成氯 氣和電解的稀鹽水；以及幼使電解的稀鹽7jC進行電解后鹽濃縮，其包括(i)在
電解后轉移點(post《lectrolysis diversion point)將電解的稀鹽7K支流轉斷divert); (ii)從支流中除去水；(iii)結晶支流中存在的鹽；(iv)從支流中分離結晶的鹽；以 及(v)將分離的鹽弓l入電解的稀鹽水以形成Sf盾環(huán)鹽水。
本發(fā)明的另一個實施方案的方法包括(a)^f共初始粗氯化鈉鹽7jC，其具有 的氯化鈉濃度至少為14wt%; (b)使一種或多種選自Ca、 Mg、 Fe、 Al及其混合 物的離子從初始鹽水中沉淀，并過濾出沉淀的離子以形成預凈化粗鹽水；(c) 將預凈化粗鹽水與再循環(huán)鹽水混合形成工藝鹽水流；(d)使一種或多種選自 Ca、 Mg、 Fe、 Al及其混^J的離子從工藝鹽7jC流中沉淀；過濾出沉淀的離子-， ^!濾的工藝鹽7K流穿過離子交換樹脂；(e)使過濾的、離子交換的工藝鹽水流 進行電解以形成氯氣和電解的稀鹽水；①從電解的稀鹽水中除去任何殘留氯的 至少一部分；以及(g)使電解的稀鹽水進行電解后鹽濃縮，其包括(i)在電解 后轉移點將電解的稀鹽水支流轉移；(ii)從支流中除去水；(iii)結晶支流中存在 的鹽；(iv)從支流中分離結晶的鹽；以及(v)將分離的鹽引入電解的稀鹽水以形成蹄環(huán)鹽水。
根據本發(fā)明的各實施方案的方法還可任iii也包括對一種或多種鹽水流(例
如，初始禾腿水、f腿7jC和再循環(huán)鹽水的混合物，等)的處理，以除去各組分 的至少一些，這些組分可破壞電解如，特別是金屬離子，如藥、鎂、鐵、鋁、 鍶和鋇。在各種tm實施方案中， 一種或多種除去處理可包括這類離子的沉淀 和隨后的過濾，禾口/或隨后的離子交換。
在根據本發(fā)明各實施方案的方法中，可，提供的初始粗堿金屬氯化物鹽
水為30wty。至雌和的堿金屬氯化物鹽7K，更^iM包和的堿金屬氯化物鹽水。
在根據本發(fā)明的方法中，兩盾環(huán)、電解的稀鹽水內的部分鹽被故意從稀鹽 水中結晶出來以便能除去結晶期間母液中濃縮的雜質。如上指出，在先前提到 的粗鹽水電解中，所有雜質保留在鹽水中并必須在鹽水凈化期間分離和除去， 同時承擔鹽的經濟的破壞損失。與使用凈化自鹽的常規(guī)方法比較，本發(fā)明的 又一優(yōu)勢在于因為除去一定的工藝用水而節(jié)省會罎。


如本發(fā)明之后詳細說明的一樣，前述和M將結合附圖的閱讀而更好理解。 為助于解釋本發(fā)明的目的，附圖顯示了被理解為說明性的典型實施方案。然而， 應理解的是，本發(fā)明不限于所示的精確裝置和工具。
附圖中
圖1是根據本發(fā)明一個實歸案的鹽7jC電解循環(huán)的工藝流程圖；以及 圖2是根據本發(fā)明另一實M案的鹽水電解盾環(huán)的工藝流程圖。
具體實施例方式
如此處所用的，單數(shù)術語是同義的并與"一個或多個"替換{頓。從而， 例如，本文^^f附權利要求所駄的"氣體"可表示單"^體或一種以上的氣 體。另外，除非特別指出，所有數(shù)值則被翻軍為由詞語"約"斷布。
根據本發(fā)明的方法包括提f辯刀始粗滅金屬氯化物鹽水，并將初始粗鹽水與
^t盾環(huán)鹽zK混合形成工藝鹽水流。在本發(fā)明的各 實施方案中，該方法可進
一步包括一種或多種工藝流的處理(如凈化)。因此，例如，優(yōu)選實施方案可
包括凈化初始鹽水，凈4tt藝鹽水流，以及它們的結合。
工藝流的凈化可包括使一種或多種選自Ca、 Mg、 Fe、 Al及其混合物的離 子從初始鹽水和工藝鹽水fe—或二者中沉淀；并過濾出沉淀的離子。在各種
4趟實施方案中，可進行過濾的工藝鹽水的額外凈化以便除去二價離子，特別 是以下范圍的金屬離子藥、鎂、鍶和鋇。因此，例如，凈化可包括虹藝鹽
水流凈化，其包括使一種或多種選自Ca、 Mg、 Fe、 Al及其混合物的離子沉淀; 過濾出沉淀的離子；使過濾的工藝鹽水流穿過離子交換樹脂。
在各種特別im的實施方案中，凈化可包括凈化初始鹽7jC和凈化工藝鹽水 流。因此，例如，在這樣特別j繼實施方案中，凈化可包括凈化初始鹽水，其 ffi31—種或多種選自Ca、 Mg、 Fe、 Al及其混合物的離子從初始鹽水中的沉淀 和沉淀離子的過濾進行；以及凈化工藝鹽水流，其通過一種或多種選自Ca、Mg、 Fe、 Al及其混合物的離子的節(jié)，行；沉淀離子的過濾；以及使過濾的工藝鹽 水流穿過離子交換樹脂。
在根據本發(fā)明方法的各im實施方案中，電解的稀鹽7K支流被轉移，其支 流與剩余的電解的稀鹽水的重量比率為1:1-1:20。，地，將分離出的鹽在電 解后轉移點后的再弓l入點處再引入電解的稀鹽水中。在各實M"案中，分離出 的鹽可分兩個或多，分，其中一部分可在電解后轉移點后的第一再弓l入點處 再弓l入電解的稀鹽水中，而另一部分可在電解后轉移點前的第二再弓l入點處被 再次引入。
在各優(yōu)選實施方案中，根據本發(fā)明的方法可進一步包括使初始粗鹽7jC進行 預電解鹽濃縮，其包括(鄉(xiāng)電解轉移點將初始粗鹽水的支流轉移；(ii)從支流 中除去7K; (iii)結晶支流中存在鹽；(iv)從支流中分離結晶的鹽；以及(v)將分 離的鹽再引入預電解轉移點后的初始粗鹽水以及初始粗鹽水和再循環(huán)鹽水的混 合物之一或二者。在與再循環(huán)鹽水混合之前使粗鹽水的支流蒸發(fā)可進一步 ^1> 雜質，這M31除去工藝用7jC和從保留的含有雜質的殘留液中分離結晶鹽，并接
著再引入結晶鹽來完成。
在本發(fā)明的該優(yōu)選實施方案中，初始粗鹽水的支流,以支流與初始粗鹽 7jC殘余的重量比率為5:1-1:5來轉移。
本發(fā)明的mt實施方案中，該方法可進一步包括在鹽 前除去存在于 電解的稀鹽水中的樹可殘留氯的至少一部分。殘留氯的除去{ 31過在減壓下 除去氯來itfi1。
電解im包括膜電解、隔膜電解,合金電解，更i^M電解。
本發(fā)明的鹽水中存在的il^屬氯化物tt^包含氯化鈉。^1實 案中，初始粗鹽水的堿金屬氯化物濃度至少為14wt%，更優(yōu) 選為14-23wt%。
根據本發(fā)明方法的各實施方案獲得的氯可進一步用在各種化學生產工藝， 例如，用在塑料前體的生產中。
以下實施例結合

了根據本發(fā)明方法的實施方案，并作為參考，但 不限制此處描述的本發(fā)明。
實施例
附圖中，參考字母涉及以下 A:鹽丘
B:粗鹽水處理(沉淀、過濾)
C: 鹽的萃取(由粗鹽水中)
D:自鹽的萃取(由電解的稀鹽水中)
E:(電解)鹽水循環(huán)的再飽和
F:鹽7K凈化(沉淀、過濾、離子交換)
G:電解
H:稀鹽水的脫氯 I:辨口器/冷凝器 J:辨口激冷凝器 實施例l:
參照附圖l，初始含氯化鈉粗鹽水由鹽丘A獲得，并使其i^f亍沉淀和過濾
的結合B來除去Ca、 Mg、 Fe和Al離子。初始禾MfeK 11與再循環(huán)的稀鹽水9 結合以提供工藝鹽水流1。將工藝鹽水流1供應到鹽水凈化段F，其中通過沉 淀和過濾以及隨后的鹽水穿過薄膜離子交換器(Ca、 Mg、 Fe和Al，以及Sr 和Ba離子)的結合方式皿一步除去雜質。過濾、離子交換后的工藝鹽水流 2在膜電解段G電解。原料流動由15表示。得到的氯氣被分離，而且水12從 那里除去。
由蒸發(fā)器H中得到的稀鹽7jC 3除去任何殘留氯。氯被分離，且水13從那 里除去，該氯與來自電解的氯流結合并又用在另一工藝中。
與凈化的濃縮鹽的鹽水比較，初始粗鹽水11將一定量雜質引入鹽水循環(huán) 中。為了補償該輸入并邋照膜電解段G關于雜質的規(guī)定，電解的稀鹽水4的支 流5被轉移并供應到稀鹽7]C蒸發(fā)段D。此處，稀鹽水支流5被濃縮成固體結晶 狀態(tài)。這種方式獲得的鹽6再次溶解在保留的稀鹽7K 8中并作為稀鹽7K流9再 循環(huán)。再循環(huán)的稀鹽7K 9與粗鹽水流11在再飽和段E中混合。
稀鹽水支流5中存在的雜質同ttt蒸發(fā)段D中、M并M31凈化支流7除去 以便由蒸發(fā)器中放出。相對于公知方法，優(yōu)點是雜質可被保留并從相當大的支 流(約10倍大)中釋放，從而通過茅皿7夂流11補償增加的雜質輸入。
M該方法獲得的實質優(yōu)點是，對于1噸作為粗船JC引入鹽7jC循環(huán)的鹽， 僅約有1.33 口屯水14蒸發(fā)，其相當于比現(xiàn)有方法減少53%。用于必要的蒸發(fā)裝 置和用于蒸汽發(fā)生或其它能量源的能量和運行費用及成本都相應減少。
依據初始(任選的預凈化的，B)粗鹽水中存在的雜質，用該方法有可能 向電解過程中提供鹽的至多全部所需量；接著鹽7K蒸貨濃縮鹽生產在原材料制 備過程中不再是必要的。
實施例2:
參照附圖2，此處各雜質，例如溴，既不能Sil粗鹽水的制備也不能通過 鹽7jC循環(huán)的鹽7jC凈化來分離，所述雜質不允許制蟲使用如實施例1描述的粗鹽 水， 一部分粗鹽水也可被預處理。除了如下指出的，包括附圖標記和字母的本 實施例描述的方法與如圖1所示和實施例1的相同。粗鹽水11的一部分lla 被送去蒸發(fā)和結晶C，得到的鹽10再引入粗鹽水。接著，粗鹽7jC流11的大小 和在稀鹽7K蒸發(fā)段將制備的粗鹽水支流5的大小，根據工藝鹽7K流2中容許的 雜質確定。
本領域技術人員應當理解上述實 案不脫離它的主要創(chuàng)造性原理可作出 改變。因此，可以理解的是，本發(fā)明不限于公開的特殊實施方案，但意圖是在 如附后的權利要求定義的本發(fā)明的主旨和范圍內覆蓋了改變。
權利要求
1.一種方法，包括(a)提供初始粗堿金屬氯化物鹽水；(b)將初始粗鹽水與再循環(huán)鹽水混合形成工藝鹽水流；(c)使工藝鹽水流電解形成氯氣和電解的稀鹽水；以及(d)使電解的稀鹽水進行電解后鹽濃縮，其包括(i)在電解后轉移點將電解的稀鹽水支流轉移；(ii)從支流中除去水；(iii)結晶支流中存在的鹽；(iv)從支流中分離結晶的鹽；以及(v)將分離的鹽引入電解的稀鹽水以形成再循環(huán)鹽水。
2. 根據權利要求1的方法，進一步包括凈化，其選自凈化初始鹽7jC、凈化 工藝鹽7jC流和它們的結合。
3. 根據權利要求2的方法，其中凈化包括使一種或多種選自Ca、 Mg、 Fe、 Al及其混合物的離子從初始鹽7j^Q工藝鹽7K^t—或二者中沉淀；并過濾出沉 淀的離子。
4. 根據權利要求1的方法，進一步包括使工藝鹽水流凈化，其包括使一種 或多種選自Ca、 Mg、 Fe、 Al及其混合物的離子沉淀；過濾出沉淀的離子；使 過濾的工藝鹽水流穿過離子交換樹脂。
5. 根據權利要求1的方法，進一步包括凈化初始鹽7jOl凈4fcX藝鹽7K流。
6. 根據權利要求5的方法，其中凈化初始鹽7jC包括使一種或多種選自Ca、 Mg、 Fe、 Al及其混合物的離子從初始鹽水中沉淀并過濾出沉淀離子；以及其 中凈化工藝鹽7K流包括使一種或多種選自Ca、 Mg、 Fe、 Al及其混合物的離子 沉淀；過濾出沉淀離子；以及f頓濾的工藝鹽7K流穿過離子交換樹脂。
7. 根據權利要求1的方法，進一步包括在鹽繊前除去存在于電解的稀鹽 水中的任何殘留氯的至少一部分。
8. 根據權利要求7的方法，其中至少一部分任何殘留氯的除去包括在減壓 下除去殘留氯部分。
9. 根據權利要求2的方法，進一步包括在鹽M前除去存在于電解的稀鹽 水中的任何殘留氯的至少一部分。
10. 根據權禾腰求5的方法，進一步包括在鹽歉縮前除去存在于電解的稀鹽 水中的任何殘留氯的至少一部分。
11. 根據權利要求1的方法，其中電解的稀鹽水支流被轉移，其支流與剩余的電解的稀鹽水的M比率為1:1-1:20。
12. 根據權禾腰求1的方法，進一步包括使初始禾腿7Kitffll電解鹽繊， 其包括(i)在預電解轉移點將初始粗鹽水的支流轉移；(ii)從支流中除去水；(iii) 結晶支流中存在的鹽；(iv)從支流中分離結晶的鹽；以及(v)將分離的鹽再引入 預電解轉移點后的初始粗鹽水以及初始f皿水和再循環(huán)鹽水的混合物之一或二 者。
13. 根據權利要求12的方法，其中初始粗鹽水的支流以支流與剩余的初始 粗鹽水的重量比率5:1-1:5來轉移。
14. 根據權利要求1的方法，其中m屬氯化物包含氯化鈉。
15. 根據權利要求1的方法，其中電解選自膜電解、隔膜電解和汞合金電解。
16. 根據權利要求1的方法，其中初始粗鹽水的堿金屬氯化物濃度至少為 14wt%。
17. 根據權利要求1的方法，其中分離出的鹽在電解后轉移點后的再引入點 處被再引入。
18. 根據權利要求1的方法，其中分離出的鹽分為兩個頗多^分，兩個 或更多個部分之一在電解后轉移點后的第一再弓l入點處被再弓l入，而兩個或更 多個部分的另一個在電解后轉移點前的第二再弓l入點處被再次弓l入。
19. 一種方法，包括(a) 提^^刀始粗氯化鈉鹽水，其具有的氯化鈉濃度至少為14wt%;(b) 使一種或多種選自Ca、 Mg、 Fe、 Al及其混合物的離子從初始鹽水中沉 淀，并過濾出沉淀的離子以形成預凈化粗鹽水；(c) 將預凈化粗鹽水與^f盾環(huán)鹽水混合形成工藝鹽水流；(d) 使一種或多種選自Ca、 Mg、 Fe、 Al及其混合物的離子從工藝鹽7K流中 沉淀；過濾出沉淀的離子；使過濾的工藝鹽水流穿過離子交換樹脂；(e) 使過濾的、離子交換的工藝鹽水流進行電解以形成氯氣和電解的稀鹽水；①從電解的稀鹽水中除去任何殘留氯的至少一部分；以及 (g)使電解的稀鹽7K進行電解后鹽濃縮，其包括(i)在電解后轉移點將電解 的稀鹽水支流轉移；(ii)從支流中除去7K; (iii)結晶支流中存在的鹽；(iv)從支流 中分離結晶的鹽；以及(v)將分離的鹽弓l入電角彌鹽水以形成St盾環(huán)鹽水。
20.根據權利要求19的方法，進一步包括使預凈化粗鹽7jCitfi^頁電解鹽濃 縮，其包括(i)在預電解轉移點將預凈化的禾腿水支流轉移；(ii)從支流中除去 7K; (iii)結晶支流中存在的鹽；(iv)從支流中分離結晶的鹽；以及(v)將分離的鹽 再弓l入預電解轉移點后的預凈化粗鹽7K以及預凈化粗鹽7jC和再循環(huán)鹽水的混合 物之一或二者。
全文摘要
本申請描述的方法包括(a)提供初始粗堿金屬氯化物鹽水；(b)將初始粗鹽水與再循環(huán)鹽水混合形成工藝鹽水流；(c)使工藝鹽水流電解形成氯氣和電解的稀鹽水；以及(d)使電解的稀鹽水進行電解后鹽濃縮，其包括(i)在電解后轉移點將電解的稀鹽水支流轉移；(ii)從支流中除去水；(iii)結晶支流中存在的鹽；(iv)從支流中分離結晶的鹽；以及(v)將分離的鹽引入電解稀鹽水以形成再循環(huán)鹽水。
文檔編號C25B1/00GK101187030SQ20071015264
公開日2008年5月28日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權日2006年8月10日
發(fā)明者A·索普, K·蓋斯勒, T·萊迪格, W·門特謝斯 申請人:拜爾材料科學股份公司