PROCEDIMIENTO PARA LA ELIMINACIÓN DE AGUA DE AMALGAMA METÁLICA ALCALINA.

Procedimiento para la eliminación de cantidades reducidas de agua y otros componentes posibles de la amalgama metálica alcalina,

poniéndose en contacto la amalgama metálica alcalina con un elemento que no es soluble en mercurio, y cataliza una reacción de agua con la amalgama metálica alcalina y los otros posibles componentes para dar hidróxidos e hidrógeno, y que es seleccionado a partir del grupo hierro, níquel, cobalto, titanio, cromo, molibdeno, aceros, que son inertes frente a mercurio, carburo de wolframio y grafito, en un dispositivo de separación

La presente invención se refiere a un procedimiento para la eliminación de agua de amalgama metálica alcalina, que resulta, a modo de ejemplo, de una electrólisis de cloro-álcali según el procedimiento de amalgama. Otros componentes que llegan a la amalgama metálica alcalina, posiblemente a través de la disolución salina empleada en la electrólisis de cloro-álcali, y/o a través de procesos de envejecimiento de la instalación, se pueden eliminar igualmente de la misma con el procedimiento puesto a disposición. La invención se refiere además a un dispositivo apropiado para la puesta en práctica del procedimiento.

La electrólisis de cloro-álcali según el procedimiento de amalgama constituye un importante procedimiento industrial para la obtención de cloro. En este caso, por medio de energía eléctrica se disocia en cloro y metal alcalino un cloruro alcalino que se presenta como disolución salina, es decir, una disolución acuosa. El metal alcalino forma la aleación amalgama metálica alcalina con el mercurio en el cátodo. La amalgama metálica alcalina formada se puede separar de la disolución salina empobrecida debido a una diferencia de densidad marcada, arrastrándose concomitantemente cantidades reducidas de agua con la corriente de amalgama. En el caso del procedimiento de amalgama, la amalgama metálica alcalina formada se conduce habitualmente a un desintegrador, en el que se hace reaccionar con agua o alcoholes en un catalizador para dar hidróxido metálico alcalino o alcoholatos e hidrógeno, y el mercurio pobre en metal alcalino o exento de metal alcalino se devuelve a la electrólisis de cloro-álcali.

En la DE-A 198 59 563 se describe un procedimiento en el que se obtiene el correspondiente metal alcalino mediante electrólisis a partir del producto intermedio amalgama metálica alcalina. En este caso, la amalgama metálica alcalina se lleva en un cambiador de calor a una temperatura de operación apropiada, que se situará entre 310 y 400ºC para amalgama sódica, y entre 260 y 400ºC para amalgama potásica, antes de alimentarse a una electrólisis con un ánodo que contiene amalgama metálica alcalina, un electrólito sólido conductor de iones metálicos alcalinos, y metal alcalino líquido como cátodo.

En el caso de empleo de una amalgama metálica alcalina procedente de una electrólisis de cloro-álcali se puede llegar de nuevo a atascos y bloqueos en los conductos y las piezas de instalación, que están constituidos esencialmente por hidróxidos alcalinos. Estas incrustaciones absorben además impurezas contenidas en la corriente, como por ejemplo óxido. Para la obtención de metal alcalino a partir de amalgama metálica alcalina con el procedimiento conocido, para el electrólito sólido conductor de iones empleado se ha mostrado especialmente problemática en especial la acción de agua, presente predominantemente como vapor de agua.

La GB-A-1 548 071 describe un procedimiento para el accionamiento de una célula electrolítica con un cátodo de mercurio, separándose en un ciclón o una centrifugadora gotas de agua más finas y más gruesas, arrastradas concomitantemente antes de la recirculación de amalgama empobrecida o mercurio, para evitar problemas subsiguientes.

La US-A 4 204 937 se refiere a un procedimiento para la purificación de mercurio en la electrólisis de cloro-álcali según el procedimiento de amalgama, eliminándose impurezas metálicas de la amalgama. Se describe que la amalgama se descarga completamente de metales en una disolución acuosa para separar por vía catódica las sales metálicas disueltas.

La DE-A 20 20 480 se refiere a un procedimiento para la electrólisis de cloruros alcalinos según el procedimiento de amalgama, descomponiéndose la amalgama sódica formada en mercurio e hidróxido sódico en células de descomposición. El mercurio se purifica químicamente antes de la recirculación en la célula electrolítica con disoluciones acuosas, que contienen cloro y/o cloruro de hierro (III).

La SU-A 621 769 se refiere a la purificación de amalgama sódica, lavándose la amalgama con alcohol propílico o isobutílico.

Es tarea de la presente invención poner a disposición un procedimiento con el que se pueda accionar una instalación bajo empleo de amalgama metálica alcalina el mayor tiempo posible sin incrustaciones bloqueantes. En especial se podrán eliminar de modo sencillo, controlable y económico, cantidades reducidas de agua y otros posibles componentes contaminantes de la amalgama metálica alcalina.

Esta tarea se soluciona mediante un procedimiento para la eliminación de cantidades reducidas de agua y otros posibles componentes de la amalgama metálica alcalina, poniéndose en contacto la amalgama metálica alcalina con un elemento que no es soluble en mercurio, y cataliza una reacción de agua con la amalgama metálica alcalina y los otros posibles componentes para dar hidróxidos e hidrógeno, y que es seleccionado a partir del grupo hierro, níquel, cobalto, titanio, cromo, molibdeno, aceros, que son inertes frente a mercurio, carburo de wolframio y grafito, en un dispositivo de separación.

Se descubrió que los depósitos que provocan atascos y bloqueos se pueden atribuir a la presencia de agua. El agua arrastrada concomitantemente con la amalgama metálica alcalina conduce en sí misma a la descomposición de la amalgama metálica alcalina, en cantidades apenas reducidas, produciéndose hidrógeno e hidróxido metálico alcalino, que forma incrustaciones y depósitos. Esta reacción se cataliza mediante presencia de determinados elementos, que no son solubles en mercurio, a modo de ejemplo hierro, grafito, níquel, cobalto, titanio, cromo, molibdeno, carburo de wolframio y otros metales o iones metálicos. Estos están presentes, entre otros, en el material de conductos y piezas de instalación.

Además del agua arrastrada concomitantemente, en la amalgama metálica alcalina existen otros componentes, que constituyen una impureza. Estos pueden ser partículas arrastradas concomitantemente, a modo de ejemplo partículas de hierro, que actúan igualmente como elementos de acción catalítica en una reacción de descomposición. Mediante partículas que contienen hierro arrastradas concomitantemente, que se pueden adherir a la pared, en la misma se forman incrustaciones y depósitos, que influyen sobre la circulación de la amalgama metálica alcalina. En este caso se llega a la formación de un revestimiento especialmente compacto, en el que las partículas de hierro están envueltas por una capa de hidróxidos estrechamente contigua, humectada convenientemente con mercurio, que se pueden reunir para dar aglomerados mayores. Además de fenómenos de envejecimiento de piezas de instalación, a modo de ejemplo formación de óxido, la disolución salina empleada puede representar una posible fuente de componentes contaminantes. La composición de la disolución salina varía según procedencia y calidad. Impurezas de la disolución salina son sulfatos, carbonatos, silicatos y generalmente iones metálicos, que contienen hierro, calcio, estroncio, magnesio, bario, cinc, así como otros iones alcalinos y alcalinotérreos.

Sorprendentemente se descubrió que ya mediante cantidades reducidas de agua arrastrada de modo concomitante y otros componentes, de acción catalítica, se provocan bloqueos y atascos que se pueden eliminar sólo con gran gasto, y tiempos de detención largos vinculados al mismo.

En el transcurso del tiempo de operación de una instalación se suman los depósitos y los componentes contaminantes, de modo que se puede llegar a conductos bloqueados y a mermas del desarrollo de procedimiento.

Se ha mostrado igualmente desfavorable la presencia de depósitos que contienen amalgama, que se pueden acumular como capa compacta, difícil de disolver, en superficies de conductos y piezas de instalación. Un mezclado intensivo de gotitas de agua con la amalgama metálica alcalina, a modo de ejemplo en bombas de circulación, puede favorecer la formación de la denominada mantequilla de amalgama, mediante lo cual se influye negativamente sobre el desarrollo de procedimiento subsiguiente. En relación con la presente invención, se denomina mantequilla de amalgama aglomerados compactos, sólidos, de hidróxidos y amalgama.

En el procedimiento según la invención, el elemento de acción catalítica se pone a disposición de tal manera que se dispone de una superficie lo más grande posible para una reacción de descomposición de amalgama metálica alcalina o los demás componentes con el agua. Los hidróxidos formados... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la eliminación de cantidades reducidas de agua y otros componentes posibles de la amalgama metálica alcalina, poniéndose en contacto la amalgama metálica alcalina con un elemento que no es soluble en mercurio, y cataliza una reacción de agua con la amalgama metálica alcalina y los otros posibles componentes para dar hidróxidos e hidrógeno, y que es seleccionado a partir del grupo hierro, níquel, cobalto, titanio, cromo, molibdeno, aceros, que son inertes frente a mercurio, carburo de wolframio y grafito, en un dispositivo de separación.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la fracción de agua en la amalgama metálica alcalina se sitúa en un intervalo de 0,3 a 5,0 ppm.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el agua se reduce a una fracción de < 0,3 ppm, preferentemente a una fracción de < 0,2 ppm, en la amalgama metálica alcalina.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de acción catalítica es seleccionado a partir del grupo: hierro, titanio, molibdeno, aceros que son inertes frente a mercurio, carburo de wolframio y grafito.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los otros componentes posibles se presentan como correspondientes amalgamas.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los otros componentes posibles se presentan como partículas sólidas que contienen hierro, metales alcalinos y alcalinotérreos en la amalgama metálica alcalina, y a partir de ésta se precipitan en el elemento de acción catalítica.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el elemento de acción catalítica es un tejido, una empaquetadura o un lecho de cuerpos moldeados, que está dispuesto en el dispositivo de separación.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el elemento de acción catalítica es un tejido arrollado para dar un cilindro.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la pérdida de presión se determina a través del dispositivo de separación.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque están dispuestos en paralelo al menos dos dispositivos de separación, que se accionan alternantemente.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el cambio del primer dispositivo de separación al segundo dispositivo de separación se efectúa al sobrepasar una determinada pérdida de presión sobre el primer dispositivo de separación.

12. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el primer dispositivo de separación se regenera tras el cambio.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque el dispositivo de separación se regenera mediante lavado con agua e insuflado de una corriente gaseosa con una temperatura de 20 a 150ºC.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque están comprendidos varios dispositivos de separación dispuestos en serie, en los que están dispuestos elementos de acción catalítica de configuración idéntica o diferente.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque a continuación del dispositivo de separación está dispuesto un filtro, que separa partículas disueltas del dispositivo de separación.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque en el dispositivo de separación está integrado un filtro, que se regenera simultáneamente con el dispositivo de separación.

17. Procedimiento integrado, en el que una amalgama metálica alcalina obtenida según una de las reivindicaciones 1 a 16 se lleva en un cambiador de calor a una temperatura de operación apropiada, que se situará entre 310 y 400ºC para amalgama sódica, y entre 260 y 400ºC para amalgama potásica, y a continuación se alimenta a una electrólisis con un ánodo que contiene amalgama metálica alcalina, un electrólito sólido conductor de iones metálicos alcalinos, y metal alcalino líquido como cátodo.