Brevet FR2532291A1 — publié le 19840302

- La présente invention concerne un procédé pour la fabrication de solutions concentrées d'hypochlorite de so- dium Ces solutions d'hypochlorite de sodium sont obtenues à l'aida d'un procédé qui comprend deux stades de chloration entièrement continus, permettant d'utiliser du chlore dilué ou non par des gaz inertes Le premier stade comprend une sim- ple colonne d'absorption de chlore sans précipitation de Na Cl. Le deuxième stade permet d'obtenir une solution d'hypochlo- rite de sodium concentrée après séparation du chlorure de so- dium qui a précipité. Les solutions dthypochlorite de sodium concentrées titrant environ 25 % en Na Cl O, soit environ 100 chlorométri- ques sont obtenues en opération continue ou discontinue La difficulté pour obtenir de telles solutions est qu'il est né- cessaire de faire réagir une solution d'hydroxyde de sodium concentrée, de l'ordre de 50 % en poids, avec du chlore dilué ou concentré Dans ces conditions, le chlorure de sodium qui précipite a une granulométrie relativement fine à cause de la viscosité élevée du milieu Ce sel est alors difficile à séparer des solutions et retient, après essorage, des quantités notables d'eaux-mères, ce qui constitue une perte de chlore actif De plus, pour éviter une décomposition de Na CIO formé, il est nécessaire de maintenir un excès suffisant d'hydroxyde de sodium dans la solution d 9 hypochlorite de sodium. Il existe des techniques qui permettent de surmon- ter ces difficultés, Le brevet français N O 1 352 198 décrit une technique d'obtention d'hypochlorite de sodium à environ chlorométriques, soit environ 25 % en Na Cl O, qui permet de résoudre les problèmes de granulométrie du sel et de régu- lation de l'excès de Na OH Cependant cette technique est mal adaptée à l'utilisation de chlore résiduaire plus ou moins dilué par des gaz inertes. Les brevets japonais Japan KOKAI N O 49 47292/74 et 54-118398/79 revendiquent l'obtention de solutions d'hypo- chlorite concentrées à environ 25 % en Na Cl O par un procédé _ 2discontinu en plusieurs stades Pour éviter d'introduire le chlore directement dans de l'hydroxyde de sodium à environ 50 % en poids et de former Na Cl en fines particules, les auteurs de ces deux brevets opèrent de la façon suivante Dans un pre- mier stade, une solution d'hydroxyde de sodium à 20 % environ en Na QH est introduite simultanément avec du chlore plus ou moins dilué Une solution d'hypochlorite de sodium à environ 12 % en Na Cl O est obtenue A l'issue de ce premier stade, pour le premier brevet, un débit de chlore pur et d'hydroxyde de sodium à 47 % en Na OH est introduit simultanément jusqu'à ce que le taux de chloration soit de 75 % Le débit d'hydroxy- de de sodium est alors interrompu et seul le débit de chlore est maintenu jusqu'à atteindre un taux de chloration de 98 % environ Dans le second brevet japonais, lorsque la totalité de l'hydroxyde de sodium est introduite dans la solution à 12 % en hypochlorite de sodium, ce qui provoque une précipita- tion de chlorure de sodium, du chlore dilué est ajouté pour atteindre un taux de chloration de l'ordre de 98 %, d'o une teneur en Na Cl O de 25 %-environ. Dans les deux cas, les procédés sont nécessairement discontinus car pour obtenir du chlorure de sodium ayant une granulométrie suffisante (une granulométrie moyenne de 200 mi- crons est seulement atteinte) assurant une bonne filtration et une faible rétention d'eaux-mères, il est indispensable dans le cas de ces 2 brevets d'introduire les réactifs d'une manière discontinue. Le procédé, selon l'invention, permet d'obtenir des solutions à environ 25 % en hypochlorite de sodium d'une manière continue en utilisant du chlore pur ou dilué par des gaz inertes et une solution d'hydroxyde de sodium dont la concentration est comprise entre 20 et 50 % en poids Le chlo- rure de sodium qui précipite a une granulométrie satisfaisante, c'est-àdire au moins 400 microns, sa filtration est rapide et la rétention de solution d'hypochlorite de sodium est fai- ble. -3- Le procédé selon l'invention consiste à faire réagir du chlore pur ou plus ou moins dilué par des gaz iner- tes avec une solution comprise entre 20 et 50 % en poids en hydroxyde de sodium en deux stades. Le premier stade de chloration de la solution d'hy- droxyde de sodium est effectué dans une colonne d'absorption dans laquelle les concentrations en Na Cl O et Na OH dans la so- lution d'hypochlorite de sodium sont respectivement limitées à 15 % et 4, 5 % Ces valeurs sont des valeurs limites à ne pas dépasser d'après le diagramme Na Cl, Na Cl O, Na OH, H 20 pour éviter la précipitation de Na Ci lors de cette première étape. Le deuxième stade de chioration de la solution d'hypochlorite de sodium sdrtant de la colonne d'absorption est effectué avec du chlore pur ou du chlore dilué par des gaz inertes dans un cristallisoir adapté avec une agitation convenable Dans ce cristallisoir, la solution dîhypochlorite de sodium provenant de la colonne d'absorption, de l'hydroxy- de de sodium à 48 50 % en poids et du chlore pur ou dilué sont alimentés en continu A la sortie de ce cristallisoirp on extrait en continu, en général par débordement, une solu- tion à 25 % en poids environ d'hypochlorite de sodiums satu- rée à 9,5 % environ en poids de Na Cl et contenant 0 3 à 08 % en poids de Na OH en excès pour éviter la formation de Na Cl O 3 Le chlorure de sodium formé lors de cette deuxième étape est extrait soit en discontinu 9 soit en continu par le bas du cristallisoiro Le diamètre moyen des particules de Na Cl se si- tue entre 400 et 500 microns, ce qui permet d'obtenir une très bonne séparation solide-liquide et une faible rétention d'eaux mères dans le solide, La chaleur de réaction au cours des deux stades de la chloration est éliminée par deux échangeurs placés l'un sur le circuit de circulation-externe de la colonne d'absorption et l'autre sur celui du cristallisoir de manière à maintenir la solution d'hypochlorite de sodium formée entre 2 D et 30 Co 4- L'intérgt du procédé selon l'invention est qu'il permet d'effectuer plus de 50 % de la réaction de chloration de l'hydroxyde de sodium dans la colonne d'absorption sans qu'il se produise uns précipitation de chlorure de sodium donc sans risquo d'encrassement de li'échangeur Du chlore contenant des gaz inertes provenant par exemple directement des cellules d'électrolyse ou du chlore résiduaire quelconque peut 9 tre aisément utilisé. Dans le cristallisoir s'effectue moins de 50 % de la réaction de chloration de la solution d'hypochlorite de so- dium sortant de la colonne d'absorption L'échangeur placé extérieurement sur le circuit de recirculation d'eaux-mères de ce cristallisoir élimine environ 40 % seulement de la cha- leur de réaction globale d'obtention de la solution à 25 % environ en hypochclorite de sodium Cela présente l'avantage pour une m Gme productivité du cristallisoir exprimée en kg de chlorure de sodium par m 3 de cristallisoir et par heure, de pou- voir diminuer fortement le débit de recirculation dans l'échan- geur du cristallisoir, ce qui a pour effet d'abaisser sensi- blement le risque d'entraînement de fines particules hors du cristallisoir et particulièrement dans l'échangeur Les risques d'encrassement do l'échangeur sont ainsi fortement atténués. Du chlore dilué ou résiduaire peut ttre également utilisé dans cette seconde étape sans inconvénient, Un autre avantage du procédé selon l'invention est que la production d'hypochlorite de sodium concentré à 25 % environ en poids de Na Cl Oe 3 t entièrement continue, que du chlore pur ou plus ou moins dilué par des gaz inertes peut 8 tre utilisé saris inconvénient lors des deux stades de chloration. Ln procud 6 selon l'invention conduit en outre a l'obtention d'un ch orure de sodiurm ds grarnulométrio d'au moins 400 microns cs qui facilite l'opération de filrttion et dimi- nue la éten-i on dlaumes dans le sol, L-inventin sera à présent illiusrfée de façon nron limi'iativ E r N dfr à la pl ancie unique: ne EXEMPLE Dans la colonne d'absorption ( 1) on introduit en continu 9 kg/h d'une solution à 21 % en hydroxyde de sodium ainsi qu'un débit de 1,4 kg/h de chlore dilué à 60 % par des gaz inertes La température de la solution d'hypochlorite de sodium formée est maintenue à 20 22 DC au moyen d'un échangeur ( 2) placé sur un circuit extérieur, le débit de recirculation étant assuré par la pompe ( 3)0 La solution d'hypochlorite de so- dium sortant de la colonne d'absorption contient 14,5 % en Na Cl O et 3,2 % en Na OH La concentration an Na OH est contrôlée par un moyen approprié Il ne se produit aucune précipitation de Na Cl dans la colonne ( 1). Le débit de l'ordre de 10 kg/h en hypochlorite de sodium sortant de ( 1) est injecté dans le cristallisoir no 4 au moyen de la pompe ( 5) Un débit de 2 kg/h de chlore pur dilué à 60 % par des gaz inertes ainsi qu'un débit de 4,2 kg/h d'une solution à 50 % en hydroxyde de sodium sont introduits dans le cristallisoir N 4 Le cristallisoir est équipé d'un agitateur ( 6) adapté permettant un mélange rapide des réactifs. La température à l'intérieur du cristallisoir est maintenue à 22 a C à l'aide de l'échangeur ( 7) placé sur un circuit extérieur, le débit de recirculation étant assuré par la pompe ( 8) La solution d'hypochlorite de sodium sortant de ( 4) a un débit de l'ordre de 14 kg/h, contient environ 25 % de Na O Cli 9,5 % de Na Cl ainsi qu'un léger excès de Na OH D'une façon con- tinue ou intermittente, on extrait le chlorure de sodium qui précipite par la tubulure ( 9) La granulométrie moyenne de Na Cl extrait est voisine de 400 microns, ce qui permet dtob? tenir une faible rétention d'hypochlorite de sodium dans Na Cl après filtration. -6- REVENDICATION Procédé de préparation continue d'hypochlorite de sodium à haute concentration consistant à faire réagir en deux stades du chlore pur ou dilué par des gaz inertes avec une solution d'hydroxyde de sodium ayant une concentration comprise entre 20 et 50 % en poids, dans lequel le premier sta- de de la chloration de la solution d'hydroxyde de sodium est effectué dans une colonne d'absorption dans laquelle les con- centrations en Na Cl O et Na OH dans la solution d'hypochlorite de sodium sont limitées à respectivement 15 % et 4,5 % en poids et dans lequel le deuxième stade de la chloration de la solution d'hypochlorite de sodium sortant de la colonne d'absorption est effectué avec du chlore pur ou dilué par des gaz inertes dans un cristallisoir adapté convenablement agité.