Vaste natriumhydroxide, ook bekend als natronloog, wordt verkregen door de natriumhydroxideoplossing te verdampen totdat het watergehalte daalt tot onder 0,5 – 1,5 gew.%.
Het meest efficiënte gebruik van energie wordt bereikt met meertrapsapparatuur, zoals weergegeven in het stroomdiagram van een fabriek gebouwd door Bertrams in Bazel, Zwitserland (Figuur 1).
In de eerste fase wordt een oplossing van 50 gew.% vacuümverdampt in een preconcentratie-eenheid, door de warmte van de damp uit de hoofdconcentrator te gebruiken, totdat de concentratie ongeveer 60 gew.% bereikt.
In de tweede fase wordt een concentratie van ongeveer 99 gew.% bereikt door de oplossing te verwarmen met een gesmolten zout warmteoverdrachtsmedium (NaNO2 – NaNO3 – KNO3) bij temperaturen boven 400 °C in een vallende-filmverdamper.
Het geconcentreerde product wordt vervolgens naar een flash-verdamper gevoerd die werkt als een gasliftpomp, waar gesmolten NaOH door vacuüm in een verwarmde stijgbuis wordt gebracht, waardoor het resterende water verdampt. De stoombellen tillen de gesmolten NaOH naar het hoogste punt van het systeem, waar de stoom wordt weggepompt.
De bijna watervrije smelt stroomt door een downcomer-buis in het opslagvat, van waaruit het naar de conditioneringinstallatie wordt gepompt.
Om voortijdige kristallisatie te voorkomen, moeten het opslagvat, de pompen en de leidingen worden verwarmd.
a) Vacuümpomp; b) Condensor; c) Condensaatpomp; d) Oveneenheid; e) Zout-smeltpomp; f) Verwarmde zout-smelttank; g) Preconcentratie-eenheid; h) Vacuümpomp; i) Condensor; j) Vallende-filmconcentrator; k) Flash-verdamper; l) Verwarmde natronloog-smelttank; m) Natronloog-smeltpomp Vorming
Vorming van watervrij natriumhydroxide
Om klontering door ongestold monohydraat te voorkomen, moet de koeling en stolling van de NaOH-smelt snel worden uitgevoerd, waarbij zowel het stolpunt van NaOH (322 °C) als dat van het monohydraat, NaOH·H2O (62 °C), wordt gepasseerd.
Er zijn verschillende vormen van vast natriumhydroxide op de markt verkrijgbaar, zoals vlokken, prills, gegoten blokken, tabletten, briketten en korrels.
Vlokken hebben een dikte van ongeveer 1,5 mm en een diameter van 5 – 20 mm, en hun bulkdichtheid is ongeveer 0,9 kg/dm³. Ze hebben de neiging om gemakkelijk te breken, wat resulteert in de vorming van wat stof tijdens de verwerking.
De bulkdichtheid van prills is hoger dan 1 kg/dm³ en ze nemen de vorm aan van bolletjes met een diameter van 0,1 – 0,8 mm (microprills) of 0,5 -2,5 mm.
1. Vlokken
De productie van vlokken omvat het leveren van gesmolten NaOH in een trog die een gedeeltelijk ondergedompelde, intern gekoelde trommel bevat die ronddraait. De gesmolten substantie stolt op het oppervlak van de trommel en wordt vervolgens met een mes afgeschraapt.
Het resulterende vel NaOH wordt in vlokken gebroken, die vervolgens naar een tussenopslagsilo worden getransporteerd. Om brugvorming te voorkomen, wordt het materiaal opgeslagen in kleine silo’s en zo snel mogelijk verpakt in zakken of stalen vaten.
2. Prills
Prills worden geproduceerd door gesmolten NaOH op ongeveer 360 °C te spuiten om druppels te creëren. Een draaiende schijf of mand wordt gebruikt om deze fijn verdeelde druppels te creëren die uniforme bollen vormen vanwege oppervlaktespanning.
Terwijl de prils door een schacht vallen, wordt er lucht omhoog geblazen om ze af te koelen tot ongeveer 250 °C. Het eindproduct wordt verzameld in een trechter en overgebracht naar een koeltrommel, waar ze worden gekoeld tot ongeveer 50 °C.
Prills klonteren minder snel dan vlokken, zijn vrijstromend en bijna stofvrij, waardoor ze ideaal zijn voor opslag en transport in silo’s of containers.
3. Gegoten blokken
In het geval van gegoten blokken wordt gesmolten NaOH direct in ijzeren vaten of soortgelijke containers gegoten. Om verdere verontreiniging door ijzer te voorkomen, worden de vaten extern gekoeld met een waternevel die onmiddellijk een vaste film van natriumhydroxide op de wanden van de container vormt.
4. Speciale vormen
Tabletten, pillen of pellets worden geproduceerd met behulp van een druppelproces, waarbij gesmolten NaOH van een speciaal apparaat van zilver op een langzaam roterende, gekoelde tafel of transportband wordt gedruppeld.
Dit proces produceert een product met een laag gehalte aan metaalverontreinigingen, waardoor het ideaal is voor het produceren van kleine hoeveelheden voor analytische doeleinden.
Referentie
- “Sodium Hydroxide”. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH.- https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a24_345.pub2
