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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung.von
Alkalihypochloriten durch Umsetzen von gasförmigem Chlor mit einer Alkalilösung,
wobei die Reaktionskomponenten in veränderlichen Mengenverhältnissen, die entsprechend
dem Fortschreiten der Reaktion mit Hilfe des Redoxpotentials des Reaktionsgemischs
reguliert werden, eingeführt werden.
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Man weiß, daß sich Chlor in alkalischen Lösungen und insbesondere
in Lösungen von Ätznatron unter Bildung von' Hypochlorit umsetzt gemäß der Gleichung
| Cl?, + 2NaOH - NaCI + NaC10 + H20 |
Diese Reaktion macht die Gegenwart eines Überschusses der Base notwendig, denn das
bereits gebildete Hypochlorit zersetzt sich leicht, wenn das Reaktionsgemisch nicht
mehr hinreichend basisch ist; das verursacht einen Verlust an Hypochlorit und kann
sogar zu einer explosionsartigen Zersetzung führen. Die Zersetzung des Hypochlorits
muß daher auf jeden Fall vermieden werden. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es demgemäß, eine Zersetzung des gebildeten Hypochlorits zu vermeiden.
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Es ist bekannt, diese Zersetzung dadurch zu vermeiden, daß man die
Zugabe des Chlors in Abhängigkeit von dem Fortschritt der Chlorierung auf zwei verschiedene
Weisen einstellt: Man schickt zu Beginn der Umsetzung eine größere Menge Chlor in
die konzentrierte alkalische Lösung und reduziert später, wenn die Umsetzung genügend
fortgeschritten ist, sehr stark die Zugabe des Chlors und bewirkt eine Reaktion
mit einer herabgesetzten Chlorierungsgeschwindigkeit.
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Man hat auch nach automatischen Regulierungsmitteln gesucht, die schnell
auf die Zugabe von Chlor oder Atznatron einwirken, wenn die Alkalinität nicht mehr
ausreichend ist und die Gefahr einer Zersetzung des Hypochlorits aufkommt.
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So ist es z. B. bekannt, automatisch die Zugabe von Chlor während
einer Bleichoperation zu regulieren gemäß dem Wert des Redoxpotentials der Lösung,
die aus dem Bleichbad kommt.
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Eine bekannte Vorrichtung für die kontinuierliche Rerstellung von
Natriumhypochlorit leitet eine alkalische Lösung mit kontrollierter Stärke in ein
Reaktionsgefäß, in das Chlor eingeführt wird. Die Lösung des gebildeter. Hypochlorits
läuft über Elektroden, die gemäß dem Redoxpotential die Menge des anwesenden Alkalis
feststellen und auf ein Ventil rückwirken, welches die Abgabe des in das Reaktionsgefäß
eingeführten Chlors kontrolliert, ab.
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Die Verwendung von Chlor in veränderlicher Menge und Konzentration
ist in einem bekannten Verfahren vorgesehen, in welchem das Redoxpotential . der
Hypochloritlösung, die dem Reaktionsgefäß entströmt, die Zugabe der Atznatronlösung
in das Reaktionsgefäß reguliert.
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Es ist also bekannt, die Regulierung der Reaktionskomponenten nach
dem Redoxpotential vorzunehmen. Die Kontrolle der Zugabe der einen oder der anderen
Reaktionskomponenten zu dem Reaktionsgefäß der Chlorierüng mittels des Redoxpotentials
der ausströmenden Lösung bringt jedoch wesentliche Nachteile mit sich. Tatsächlich
hängt dieses Potential in sehr starkem Maße von der Art der verwendeten Elektroden,
ihrer Stellung und ihrer Orientierung ab. Außerdem, was weit störender ist, sind
die Redoxpotentialmessungen in den Hypochloritlösungen alles andere als reproduzierbar.
Dieser Mangel an Reproduzierbarkeit liegt in diesem Redoxmedium begründet. Die Streuung
der Meßergebnisse macht daher die Kontrolle der Herstellungsreaktion von Hypochlorit
sehr zufällig.
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Erfindungsgemäß wird nicht das Redoxpotential zur Regulierung der
Zufuhr der Reaktionskomponen-. ten benutzt, sondern die Regulierung wird in Abhängigkeit
des Differentialquotienten des Redoxpotentials nach der Zeit in solcher Weise vorgenommen,
daß dieser Differentialquotient keine größere Abweichung erfährt.
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Es wurde tatsächlich gefunden, daß, wenn die Redoxpotentialmessungen
in den Hypochloritlösungen keine größeren Unregelmäßigkeiten aufweisen, die zeitliche
Änderung dieses Potentials stets reproduzierbare Werte garantiert und genau den
Fortschritt der Chlorierungsreaktion bestimmt.
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Das Redöxpotential in einer Natriumhypochloritlösung wird durch folgende
Gleichung bestimmt:
| Cl- + 2 OH- -> CIO + H20 + 2e |
solange die Zersetzungsreaktion des Hypochlorits vernachlässigbar bleibt.
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Wenn R1 das Redoxpotential in einer Hypochloritlösung ist, so gilt:
wobei Ro das Normalpotential, R die Gaskonstante, T die absolute Temperatur, F die
Faradaysche Konstante, n die Zahl der ausgetauschten Elektronen ist,' wobei im Prinzip
(C10-) = (Cl-) ist, so gilt nach Differenzierung
ist. Es folgt daraus, daß ein System, welches sich auf die Schwankungen des Differentialquotienten
zur Regelung der Zuführung der Reaktionskomponenten und insbesondere des Chlors
stützt, folgende Vorteile bietet: 1. Kleine Veränderungen des Differentialquotienten
und als Folge große Trägheit des Regulierungssystems, wenn der Basenüberschuß groß
ist, also genau dann, wenn keine Gefahr einer Zersetzung des Hypochlorits besteht;
2. Starke Veränderungen des Differentialquotienten und als Folge große Empfindlichkeit
des Regulierungssystems, wenn der Basenüberschuß abnimmt und die Gefahren einer
Zersetzung des Hypochlorits zunehmen.
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Andernteils kann, eine lokale Zersetzung des Hypochlorits in dem Reaktionsgefäß
stattfinden, insbesonders
gemäß folgender globaler Reaktionen:
| HCIO + CIO- + H,0 ->3H- + 003 + Cl - --
2e |
| 2 Cl 0- - CIOz + Cl - |
| HC10 -r- C10- - CIOZ + Cl- + +R+ |
| 2HCI0-CIO, = Cl- + 2H+ + e |
Diese Reaktionen laufen parallel mit einer deutlichen und sehr bedeutenden Zunahme
des Differentialquotienten des Redoxpotentials nach der Zeit, wie man aus dem Diagramm
(F i g. 1) ersehen kann.
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Dieses Diagramm zeigt, daß zu Beginn der Reaktion der Differentialquotient
sich nur wenig ändert, z. B. langsam von 0 auf 3 mV/Min. zunimmt, sofern die Chlorierung
der alkalischen Lösung normal fortschreitet ohne Zersetzung des Hypochlorits.
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Wenn jedoch im Gegensatz dazu die Alkalinität der Hypochloritlösung
sich erschöpft, steigt der Differentialquotient des Redoxpotentials plötzlich an
und geht sehr schnell gegen unendlich. Der Differentialquotient des Redoxpotentials
nach der Zeit erfährt in diesem Moment eine Diskontinuität.
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In der Praxis reguliert man die Zugabe der Reaktionskomponenten in
der Weise, daß der Differentialquotient des Redoxpotentials nach der Zeit einen
vorher festgelegten Wert nicht überschreitet, welcher oberhalb des Wertes
welcher während des ersten Teils des Verfahrens erreicht wird, liegt, d. h. während
die Bildungsreaktion des Hypochlorits allein vor sich geht. Der maximale Wert des
Differentialquotienten wird festgelegt unter Berücksichtigung der Eigenschaften
der automatischen Regulierungseinrichtung. Im allgemeinen wird man diesen Grenzwert
auf den 20- bis 50fachen Betrag des Wertes des im ersten Stadium des Verfahrens
erhaltenen Differentialquotient festlegen. Wenn sich jedoch der Differentialquotient
nach der Zeit sehr stark ändert, wobei eine asymptotische Kurve durchlaufen wird,
kann man das Maximum auf einen wesentlich höheren Wert festlegen,' wenn die automatischen
Einrichtungen sehr schnell ansprechen.
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Man wird ferner feststellen, daß, wenn die Abweichung inAbhängigkeit
von der Zeit des Differentialquotienten des Redoxpotentials nach der Zeit charakteristisch
für die Reaktionen ist, die sich während der zwei Phasen des Verfahrens abspielen
und unabhängig von den Verfahrensbedingungen, die absoluten Werte dieses Differentialquotient
von diesen Bedingungen abhängen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhafterweise mit allen bekannten
industriellen Vorrichtungen zur Herstellung von Hypochlorit angewandt werden; in
allen Fällen bringt es eine Herabsetzung der Gefahren einer Zersetzung dieser Substanz
mit sich und erlaubt die Herstellung eines industriellen Produktes von verbesserter
Qualität, wobei die Ausbeute in bezug auf die Reaktionsstoffe ebenfalls verbessert
wird.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestaltet sich besonders
vorteilhaft in Fällen, in denen die Kontrolle der Zugabe der Reaktionsstoffe besonders
empfindlich ist.
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Wenn man z. B. eine diskontinuierliche Chlorierung einer bestimmten
Menge einer alkalischen Lösung durch Einführung von Chlor in ein geeignetes Reaktionsgefäß
betreibt, ist es immer erstrebenswert, die Produktivität der Einrichtung zu steigern
und die Dauer der Operation herabzusetzen, indem man mit einem höchst möglichen
Zusatz an Chlor arbeitet. Das kann mit den bekannten Verfahren wegen der Gefahr
einer Zersetzung des Hypochlorits nicht durchgeführt werden. Wenn man dagegen gemäß
der Erfindung automatisch die Zugabe von Chlor in der Weise reguliert, daß der Differentialquotient
des Redoxpotentials der Hypochloritlösung während der Fabrikation keinerlei größere
Veränderung erfährt, arbeitet man in jedem Moment mit einem maximal möglichen Zusatz
an Chlor und erreicht die Chlorierung in einer geringstmöglichen Zeit, wobei jedoch
eine Zersetzung des Hypochlorits vermieden wird.
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Die Erfindung kann ebenso vorteilhaft mit einem kontinuierlichen Herstellungsverfahren
für Hypochlorit verwendet werden, z. B. durch Verändern der Zugabe der alkalischen
Lösung beim Eintritt in die Chlorierungsvorrichtung gemäß dem Differentialquotient
des Redoxpotentials der herauskommenden Lösung.
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Die Erfindung findet eine besonders interessante Anwendung bei Verwendung
von Restchlor aus einer Elektrolyse, das für andere Fabrikationsverfahren nicht
verbraucht werden kann. Es versteht sich von selbst, daß eine solche Einrichtung
mit sehr unterschiedlichen Zugaben und Konzentrationen von Chlor arbeiten können
muß, wobei es unbedingt notwendig ist, daß das gesamte Chlor in Hypochlorit ohne
Verlust umgewandelt wird.
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Eine Einrichtung dieser Art kann aus zwei getrennten, aber gleichen
Chlorierungsapparaten bestehen. Die eine empfängt alles verfügbare Chlor und befindet
sich in der Phase der Chlorierung, während die andere, gefüllt mit frischer alkalischer
Lösung, in Reserve gehalten wird und überschüssiges Chlor aufnehmen kann, welches
nicht mehr in die erste Reaktionsvorrichtung geschickt werden kann, ohne die Gefahr
einer Zersetzung des Hypochlorits herbeizuführen. Gemäß der Erfindung geschieht
die Aufteilung des Chlors zwischen den beiden Reaktionsvorrichtungen automatisch
in der Weise, daß der Differentialquotient des Redoxpotentials nach der Zeit, welcher
in der in der ersten Chlorierungsvorrichtung enthaltenen Hypochloritlösung gemessen
wird, keiner größeren Abweichung unterliegt.
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In einer anderen Art einer erfindungsgemäßen Einrichtung reguliert
man ständig die Zugabe und /oder die Konzentration der alkalischen Lösung mittels
eines oder mehrerer Einlaßventile, die automatisch durch die Änderungen des Differentialquotienten
des Redoxpotentials nach der Zeit, welcher in der Flüssigkeit gemessen wird, die
sich in dem Reaktionsgefäß befindet oder an dessen Ausgang abgenommery wird, gesteuert
werden, und zwar auf die Weise. daf die Menge des in das Reaktionsgefäß eingeführter
Alkalis zunimmt, wenn der Differentialquotient de>: Redoxpotentials auf anormale
Weise ansteigt-Dank dieser Verbesserung ist es möglich, Hypochlorit - herzustellen,
ausgehend von Restchlor i!-schwankender
Menge und Konzentration,
und zwar in einer Einrichtung. die nur eine Chlorierungsvorrichtung besitzt.
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Eine Einrichtung dieser Art kann ein einziges Chlorierungsgefäß besitzen.
das zu jeder Zeit alles vorhandene Chlor empfängt, ein Vorratsgefäß, welches einen
Volumenpuffer von teilweise chlorierter Flüssigkeit enthält. Leitungen zur Zirkulation
der Flüssigkeit und Vorrichtungen zur Einleitung des Chlors und frischer alkalischer
Lösung. In einer solchen Vorrichtung, die z. B. nach einem bekannten Verfahren arbeitet.
wirkt die automatische Regulierung nach dem Differentialquotient des Redoxpotentials
auf ein Einlaßventil. welches die Zugabe von frischer alkalischer Lösung reguliert,
und erlaubt die Herstellung von Hypochlorit guter Qualität. wobei das gesamte Restchlor,
welches aus der Elektrolyse kommt, absorbiert wird. solange die Schwankungen der
eingeführten Chlormenge nicht zu groß sind.
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Es versteht sich von selbst. daß diese Verbesserung. die die Anwendung
von Einrichtungen mit nur einem Chlorierungsgefäß erlaubt. eine wesentliche Kostensenkung
der Hypochloritfabrikation und eine Steigerung der Produktion ohne zusätzliche Kosten
gestattet.
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Wenn jedoch die Schwankungen in der Zugabe oder Konzentration des
Chlors größere Werte annehmen. kann das Volumen der in der Einrichtung enthaltenen
Lösung die geeigneten Grenzen überschreiten. Man hat in gewissen extremen Fällen
eine fast vollständige Entleerung der Einrichtung als Folge einer zu großen Entnahme
von hergestelltem Hypochlorit oder. in entgegengesetztem Fall. wenn zu viel frische
alkalische Lösung eingeführt wurde. eine Überfüllung mit Flüssigkeit beobachtet.
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Diese Zwischenfälle können eintreten. wenn die Geschwindigkeit der
Chlorierung der ganzen Lösung bestimmte Grenzen überschreitet. Diese Geschwindigkeit
kann definiert werden als Menge der alkalischen Lösung. die pro Zeiteinheit in der
Einrichtung reagiert.
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Wenn diese Geschwindigkeit zu gering ist. können die häufigen Zugaben
von frischer alkalischer Lösung das Volumen der Lösung so groß werden lassen. daß
es die Kapazität der Einrichtung übersteigt. was ein Überlaufen zur Folge hat. Wenn
im Gegensatz. dazu diese Geschwindigkeit viel zu groß ist. kann die automatische
Entleerungseinrichtung. die in Funktion tritt. sobald die Konzentration an Hypochlorit
den gewünschten Wert erreicht. ein zu großes Volumen der Lösung entleeren.
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Atan kann diesen Unannehmlichkeiten. die nur unter außergewöhnlichen
Bedingungen auftreten. entgegentreten. indem man die automatische Regulierung derart
perfektioniert. daß man der Geschwindigkeit der C hlorierung der ganzen Lösung Rechnung
trägt.
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Um das zu tun. reguliert man ständig die Menge der frischen alkalischen
Lösung. die in das Reaktionsgefäß eingeführt wird. mittels einer oder mehrerer Einlaßventile.
die automatisch und gleichzeitig durch die Änderungen des Differentialquotienten
des Redoxpotentials nach der Zeit. welcher in der Flüssigkeit gemessen wird. welche
sich in dem Reaktionsgefäß befindet oder an dessen Ausgang -abgenommen @cird. gesteuert
%%rrden und durch die Geschwindigkeit. mit der die Chlorierung der ganzen Lösung
fortschreitet. in der «'eise. daß die %leng,e des Alkalis. welche in das Reaktionsgefäß
eingebracht wird, ansteigt. wenn der Differetjtialquotient des Redoxpotentials auf
abnormale Weise ansteigt und daß diese Menge uni so größer ist, je größer die Geschwindigkeit
der Chlorierung der ganzen Lösung ist.
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Diese Geschwindigkeit kann durch alle geeigneten Mittel gemessen werden,
z. B. durch Messen der Geschwindigkeit der Einführung des Chlors in das Chlorierungsgefäß,
da die Reaktion der Chlorierung selbst mehr oder weniger unverzüglich erfolgt.
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Vorteilhafterweise wird man als Maß der Chlorierungsgeschwindigkeit
der ganzen Lösung den Differentialquotient des Redoxpotentials
nehmen, welcher in der Flüssigkeit in dem Vorratsgefäß, welches den Volumenpuffer
der Lösung enthält, oder bei Eintritt in das Chlorierungsgefäß gemessen wird.
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In der perfektionierten Einrichtung wirkt dieser Differentialquotient
oder jede andere Größe, welche die Geschwindigkeit der Chlorierung der ganzen Lösung
mißt. zusammen mit dem Differentialquotient des Redoxpotentials
welcher in der Flüssigkeit, die sich in dem Reaktionsgefäß befindet oder an dessen
Ausgang abgenommen wird. gemessen wird, auf das Einlaßventil. das die Zugabe der
alkalischen Lauge regelt. ein.
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Die Kombination dieser zwei Größen zur Durchführung der Regelung des
Einlaßventils kann entweder durch mechanische oder pneumatische Kupplung der zwei
Regulierungseinrichtungen. die durch die Differentialquotienten gesteuert werden.
erfolgen oder durch eine elektronische Kombinierungseinrichtung. z. B. in einem
Kalkulator.
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Die Kombination wird auf solche Weise durchgeführt, daß zu jedem Wert
der Chlorierungsgeschwindigkeit der ganzen Lösung oder der Größen. die diese messen.
als
eine bestimmte Stellung der Regulierung des Einlaßventils für die Zuführung des
Alkalis entspricht. d. lt.. daß die Werte des Differentialquotienten
für welche das Einlaßventil vollständig offen oder geschlossen ist. von der Chlorieruttgsgeschwindigkeit
der ganzen Lösung abhängen. Das F-inlaßventil wird sich um einen um so geringeren
Wert des Differentialquotienten
öffnen, je größer die Gesch%%ttldtgkett der Chlorierung ist.
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Nachstehend wird zur Erläuterung eine Beschreibung mehrerer Ausführungsformen
der Erfindung gegeben. Beispiel l Zur Herstellung von Natriutnhvpochlorit in einem
diskontinuierlirlien Verfahren. ausgehend von Restchlor. %%-erden vorteilhafterweise
zwei getrennte Einrichtungen verwendet. deren eine stets für die Chlorierung eingesetzt
wird. während die andere. welche konzentrierte Natronlauge enthält. in Reserve gehalten
wird. zur Aufnahme von überschüssigem Chlor. welches der ersten Anlage nicht mehr
zugeführt %%-erden kann.
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Eine der beiden Einrichtungen ist schematisch in F i g. _' dargestellt.
Sie umfaßt im wesentlichen einen Tank I. eine Umlaufpumpe 2. ein Chlorierun@tysgefäß
der Riesel«äscherart 3. eine Redoxpotent ialmeßzelle4. eine Kühleinrichtung
5. einen Ableiter 6. einen Übersetzer 7. und einen %lotor
B. der auf ein Einlaßventil 9
in dem Zuführungskanal für das Chlor
wirkt.
Bei Beginn enthält der Tank die alkalische Lösung, nämlich
eine Ätznatronlösung oder teilweise chlorierte Ätznatronlösung aus einer früheren
Operation. Mittels der Pumpe läßt man die Lösung mit einer Abfiußmenge von 50 m;/'h
in dem Chlorierungsgefäß umlaufen.
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Das Restchlor aus einer Elektrolyse wird durch die Leitung
10 durch das automatisch schließende Einlaßventil9 eingeleitet. Am Auslaß
des Chlorierungsgefäßes durchströmt zumindest ein Teil der Flüssigkeit die Redoxpotentialmeßzelle,
sodann wird die Flüssigkeit durch die Kühleinrichtung 5 in den Tank zurückgeleitet.
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Das Redoxpotential wird in einer Zelle gemessen. welche aus einem
glänzenden Platindraht und einer Kalornel-Elektrode, KCI gesättigt, besteht. Dieses
Potential wird sodann differenziert, und das sich ergebende Signal wirkt auf den
Ubersetzer ein, der wiederum ein durch einen pneumatischen Motor betriebenes Einlaßventil
für das Chlor steuert.
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Unter Berücksichtigung des Volumens des Chlorierungsraums und der
Abgabemengen von Chlor und Ätznatronlösung stellt man bei einer solchen Anlage fest.
daß zu Beginn der Reaktion der Differentialquotient des Redoxpotentials nach der
Zeit sich wenig ändert und 2 mV Min. nicht überschreitet. Wenn jedoch die in das
Chlorierungsgefiß eingeführte Chlormenge zu groß wird, steigt der Differentialquotient
rapid an. Dieser Tendenz wird entgegengewirkt durch die Schließung des Chloreinlaßventils.
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Die Schließung dieses Einlaßventils steigert sich mit dem Signal,
welches von dem Ableiter gegeben wird. wobei in dem vorliegenden Fall die Regulierung
des Einlaßventils derart ist, daß es vollständig ge-schlossen ist bei einem
Wert des Differentialquotienten des Redoxpotentials von 40 mV Min.
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Die nachstehende Tabelle gibt für jeden der Versuche die Endkonzentrationen
an Chloridionen (Cl- ),. die aus der Zersetzung von Hypochlorit stammen. d. 1i.
die Differenz zwischen der Gesamtkonzentration ;in Chloridionen (Cl-), und der der
Chloridionen. die normalerweise während der Chlorierungsreaktion der Natronlauge
gebildet werden. (Cl- )3. Diese letztere Konzentration entspricht derjenigen der
Hy pochloritionen (C10 ): (C'1 I, = ICI--), + (Cl ), und (Cl ), _ (C'10 1 so daß
(C'1 (C'1-)= - (C10 1 Die Vorteile der Erfindung können besser gcwürdigt werden
im Lichte der nachfolgenden Zahlen. die deutlich die wesentliche Herabsetzung der
Natriumlivpochloritzersetzung zeigen. die dank der erfindungsgemäßen Regulierung
auf Grund des Differentialquotienten des Redoxpotentials erreicht wird.
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Alle Versuche wurden in der oben beschriebenen Anlage durchgeführt.
In einer ersten Versuchsreihe wurde die Zugabe von Chlor gemäß den bekannten Verfuhren
reeuliert. Dann wurde eine weitere Versuchsreihe in derselben Anlage ausgeführt.
wobei die Zugntbe von Chlor erfindungsgemäß mittels des pneumatischen Einlaßventils.
welches. wie oben beschrieben. von dein Ableiter gesteuert wurde. reguliert n tirde.
| _- Cl i Mol g'1 |
| Regulierung gemäß den Regulierung gemäß der |
| bekannten Verfahren Erfindung |
| 0,130 0,030 |
| 0,110 0,030 |
| 0,070 0,000 |
| 0,050 |
| 0,020 |
Beispiel 2 Eine Anlage zur Herstellung von Natriumhypochlorit nach einem kontinuierlichen
Verfahren, ausgehend von Atznatronlösungen und Restchlor, ist in F i g. 3 dargestellt.
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Diese Anlage besteht aus einem Tank 1, welcher mit einer Entleerungseinrichtung
2 ausgerüstet ist, einer Umlaufpumpe 3, einem Chlorierungsgefäß der Rieselwäseherart
4, einer Redoxpotentialmeßzelle 5,
einer Kühlvorrichtung 6, einem Ableiter
7, einem Ubersetzer 8 und einem Motor 9, welcher auf ein Einlaßventi110 wirkt, welches
in der Leitung, welche die frische Ätznatronlösung aus einem Vorratsgefäß
11
zuführt, gelegen ist.
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Die Pumpe 3 bewirkt den Umlauf der alkalischen Lösung im Chlorierungsraum.
Diese Lösung besteht aus mehr oder weniger chlorierter Ätznatronlösung und läuft
mit gleichmäßiger Abfiußmenge von z. B. 50 m; h tim.
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Sämtliches Restchlor aus der Elektrolyse wird in den Chlorierungsraum
eingeführt. An dessen Ausgang durchläuft zumindest ein Teil der chlorierten Lösung
eine Redoxpotentialmeßzelle, und nachdem die Lösung die Kühlvorrichtung durchlaufen
hat, kehrt sie in den Tank 1 zurück.
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Das Redoxpotential wird in einer Zelle gemessen, welche aus einem
glänzenden Platindraht und einer Kaloinel-Elektrode, KC 1 gesättigt, besteht. Dieses
Potential wird sodann differenziert, und das sich ergebende Signal wirkt auf den
Ubersetzer ein. der seinerseits ein durch einen Motor betriebenes Einlaßventil steuert.
Dieses Einlaßventil befindet sich in einer Leitung, welche die frische Ätznatronlösung
von dem Vorratsgefäß in den Cchlorierungsraum führt.
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Unter Berücksichtigung des Volumens des Chlorierungsraums und der
Abgabemengen von Chlor und Ätznatron stellt man fest, daß unter normalen Bedingungen,
wenn das Alkali im L7berschuß vorliegt, der Differentialquotient des Redoxpotentials
nach der Zeit sich wenig ändert und 2 mV Min. nicht überschreitet.
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Wenn die in das Chlorierungsgefäß eingeführte Chlormenge jedoch zu
hoch wird, d. h. wenn die anwesende Alkalimenge nicht ausreichend ist. steigt der
Differentialquotient des Redoxpotentials sehr stark an. In diesem Moment wirkt die
automatische Regulierung auf das Einlaßventil, welches sich in der Zuführungsleitung
für die Ätznatronlösung befindet, ein. Die Öffnung dieses Einlaßventils bewirkt
die Zuführung von Ätznatronlösung. welche überschüssiges Chlor neutralisiert. Sobald
der Differentialquotient seinen Normalwert wieder einnimmt. schließt sich das Einlaßventil
wieder. und die Zuführung von frischer Ätznatronlösung hört auf.
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Die automatische Regulierung erlaubt somit die Herstellung von Hypochlorit
unter normalen Bedingungen
ohne Zersetzung des gebildeten Hypochlorits,
trotz der beachtlichen Schwankungen in Volumen und Chlorkonzentration des zugeführten
Gases.
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Das hergestellte Hypochlorit wird mittels der Einrichtung
2 dem Tank 1 entnommen, sobald seine Konzentration den gewünschten
Wert erreicht hat. Beispiel 3 Eine Anlage zur Herstellung von Natriumhypochlorit
nach einem kontinuierlichen Verfahren, ausgehend von Ätznatronlösung und Restchlor
und ausgerüstet mit einem noch verbesserten, erfindungsgemäßen Regulierungssystem
ist in F i g. 4 dargestellt.
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Diese Anlage besteht aus einem Tank 1, ausgerüstet mit einer
Entnahmevorrichtung 2, einer Umlaufpumpe 3, einem Chlorierungsgefäß der Rieselwäscherart
4, zwei Redoxpotentialmeßzellen 5 und 6, einer Kühlvorrichtung 7, zwei Ableitern
8 und 9, einem Analogkalkulator 10, einem elektropneumatischen Übersetzer
11 und einem Motor 12, welcher auf ein Einlaßventil 13 wirkt,
welches in der Leitung gelegen ist, die die frische Ätznatronlösung aus dem Vorratsgefäß
14 zuführt.
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Die Pumpe 3 bewirkt den Umlauf der Lösung von dem Tank 1 in
den Chlorierungsraum 4. Diese Lösung besteht aus teilweise chlorierter Natronlauge
und läuft mit konstanter Abffußmenge, z. B. 50 m3/h, um und durchläuft zumindest
teilweise die Redoxpotentialmeßzelle 6.
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Sämtliches Restchlor, welches aus einer Elektrolyse kommt, wird in
den Chlorierungsraum eingeführt. An dessen Ausgang durchläuft zumindest ein Teil
der chlorierten Lösung eine Redoxpotentialmeßzelle 5, und nachdem sie die Kühlvorrichtung
passiert hat, kehrt die Lösung in den Tank 1 zurück.
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Die Redoxpotentiale werden am Ausgang des Chlorierungsraums und des
Tanks mittels Zellen, die aus einem glänzenden Platindraht und einer Kalomel-Elektrode,
KCl gesättigt, bestehen, gemessen. Diese Potentiale werden sodann differenziert
und dann kombiniert, und das sich ergebende Signal wirkt auf den elektropneumatischen
Übersetzer ein, der seinerseits das Einlaßventil steuert, welches in der Ätznatronzuführungsleitung
liegt. Die Öffnung des Einlaßventils nimmt zu mit dem von dem Kalkulator gegebenen
Signal. Sie ist vollständig, wenn in dem vorliegend untersuchten Fall
20 mV/Min. erreicht. Die Werte von
bewirken die Öffnung des Einlaßventils für Werte von
unterhalb 20 mV/Min. im Falle einer schnellen Chlorierung und gewährleisten die
Schließung des Einlaßventils für geringe Werte
im Falle einer langsamen Chlorierung. Die -Regulierung von
findet statt zwischen 1 und 20 mV/Min. gemäß dem gewünschten Niveau in dem Tank
1 und den besonderen Eigenschaften der Anlage.
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Das hergestellte Hypochlorit wird dem Tank 1
mittels der Vorrichtung
2 entnommen, sobald seine Konzentration den gewünschten Wert erreicht hat.