EA040135B1 - METHODS FOR PRODUCING POTASSIUM SULPHATE AND SODIUM CHLORIDE FROM WASTEWATER - Google Patents

METHODS FOR PRODUCING POTASSIUM SULPHATE AND SODIUM CHLORIDE FROM WASTEWATER Download PDF

Info

Publication number
EA040135B1
EA040135B1 EA202092138 EA040135B1 EA 040135 B1 EA040135 B1 EA 040135B1 EA 202092138 EA202092138 EA 202092138 EA 040135 B1 EA040135 B1 EA 040135B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
crystallizer
glaserite
potassium
crystals
solution
Prior art date
Application number
EA202092138
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Себастьен Бессене
Цзиньхай Фэн
Джеймс РИК
Тимоти Риттоф
Original Assignee
Веолия Уотер Текнолоджиз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Веолия Уотер Текнолоджиз, Инк. filed Critical Веолия Уотер Текнолоджиз, Инк.
Publication of EA040135B1 publication Critical patent/EA040135B1/en

Links

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к системам и способом производства сульфата калия.The present invention relates to systems and methods for the production of potassium sulfate.

Уровень техникиState of the art

Одной из трудностей в производстве сульфата калия является его осуществление рентабельным и эффективным образом. В этом смысле задача часто заключается в том, как провести рентабельную обработку остаточного(ых) раствора(ов) (таких как маточный раствор, образовавшийся в кристаллизаторе глазерита), полученного(ых) в процессе производства сульфата калия, чтобы достичь приемлемо высокого выхода. Использование охладительной кристаллизации или испарительной кристаллизации, иногда применяемых в производстве сульфата калия, требует большого количества энергии, что удорожает производства сульфата калия.One of the difficulties in the production of potassium sulfate is its implementation in a cost-effective and efficient manner. In this sense, the challenge is often how to cost-effectively process the residual solution(s) (such as the mother liquor formed in the glaserite crystallizer) obtained during the production of potassium sulfate in order to achieve an acceptably high yield. The use of refrigeration crystallization or evaporative crystallization, sometimes used in the production of potassium sulfate, requires a large amount of energy, which makes the production of potassium sulfate more expensive.

Имеется потребность в способе производства сульфата калия, дающем возможность проводить рентабельную обработку остаточных растворов, образующихся в процессе производства сульфата калия.There is a need for a method for the production of potassium sulfate, enabling cost-effective treatment of residual solutions formed during the production of potassium sulfate.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Настоящее изобретение относится к способу производства сульфата калия и хлорида натрия из источников, содержащих сульфат натрия и хлорид калия. В процессе производства сульфата калия образуется остаточный раствор, такой как маточный раствор кристаллизатора глазерита. Для извлечения сульфата из остаточного раствора используют модуль изоляции анионов. Остаточный раствор направляют в модуль изоляции анионов и получают задержанный поток, или ретентат, и отфильтрованный поток, или пермеат. Задержанный поток, или ретентат, обогащен сульфатом. Отфильтрованный поток, или пермеат (обедненный сульфатом), из модуля изоляции анионов направляют в кристаллизатор хлорида натрия, где получают кристаллы хлорида натрия. В одном из вариантов осуществления изобретения модуль изоляции анионов представляет собой нанофильтрующую мембрану.The present invention relates to a process for the production of potassium sulfate and sodium chloride from sources containing sodium sulfate and potassium chloride. During the production of potassium sulfate, a residual solution is formed, such as the mother liquor of the glaserite crystallizer. An anion isolation module is used to extract sulfate from the residual solution. The residual solution is sent to the anion isolation module and a retarded stream or retentate and a filtered stream or permeate are obtained. The retarded stream, or retentate, is rich in sulfate. The filtered stream, or permeate (depleted in sulfate), from the anion isolation module is sent to a sodium chloride crystallizer where sodium chloride crystals are obtained. In one embodiment of the invention, the anion isolation module is a nanofiltration membrane.

В одном из вариантов осуществления изобретения источник сульфата, такой как сульфат натрия, смешивают с раствором, содержащим калий. Смесь подвергают процессу кристаллизации глазерита с получением кристаллов глазерита. Кристаллы глазерита направляют в реактор получения сульфата калия, где кристаллы глазерита смешивают с источником калия, таким как хлорид калия. Это приводит к осаждению и образованию кристаллов сульфата калия, которые отделяют от раствора. Маточный раствор, образовавшийся в кристаллизаторе глазерита, направляют в модуль изоляции анионов, такой как нанофильтрующий мембранный модуль. В модуле изоляции анионов получают задержанный поток, или ретентат, обогащенный сульфатом. Отфильтрованный поток, или пермеат, образовавшийся в модуле изоляции анионов, содержит натрий и хлорид. Его направляют в кристаллизатор хлорида натрия, где образуются кристаллы хлорида натрия.In one embodiment of the invention, a source of sulfate, such as sodium sulfate, is mixed with a solution containing potassium. The mixture is subjected to a glaserite crystallization process to obtain glaserite crystals. The glaserite crystals are sent to a potassium sulfate reactor where the glaserite crystals are mixed with a potassium source such as potassium chloride. This leads to precipitation and the formation of potassium sulfate crystals, which are separated from the solution. The mother liquor formed in the glaserite crystallizer is sent to an anion isolation module, such as a nanofiltration membrane module. In the anion isolation module, a retarded stream, or sulfate-rich retentate, is obtained. The filtered stream or permeate formed in the anion isolation module contains sodium and chloride. It is sent to a sodium chloride crystallizer where sodium chloride crystals are formed.

Другой вариант осуществления изобретения относится к способу производства сульфата калия из потока отходов. Поток отходов концентрируют и получают рассол, который содержит натрий, хлорид и сульфат. Затем способ включает кристаллизацию мирабилита из рассола в кристаллизаторе мирабилита с получением кристаллов мирабилита и раствора кристаллизатора мирабилита. Кристаллы мирабилита отделяют от раствора кристаллизатора мирабилита. Затем способ включает смешивание кристаллов мирабилита с раствором, содержащим калий, в реакторе получения глазерита с получением кристаллов глазерита. Кристаллы глазерита отделяют от раствора. Затем кристаллы глазерита направляют в реактор получения сульфата калия. Источник калия, такой как хлорид калия, смешивают с кристаллами глазерита в реакторе получения сульфата калия с получением кристаллов сульфата калия и раствора, содержащего калий. Кристаллы сульфата калия отделяют от раствора.Another embodiment of the invention relates to a process for the production of potassium sulfate from a waste stream. The waste stream is concentrated and a brine is obtained which contains sodium, chloride and sulfate. The method then includes crystallizing mirabilite from brine in a mirabilite crystallizer to obtain mirabilite crystals and a mirabilite crystallizer solution. The mirabilite crystals are separated from the mirabilite crystallizer solution. The method then includes mixing mirabilite crystals with a solution containing potassium in a glaserite reactor to obtain glaserite crystals. Glaserite crystals are separated from the solution. Then the glaserite crystals are sent to the potassium sulfate production reactor. A source of potassium, such as potassium chloride, is mixed with glaserite crystals in a potassium sulfate reactor to form potassium sulfate crystals and a solution containing potassium. Potassium sulfate crystals are separated from the solution.

Описанный только что способ производства сульфата калия также включает фильтрацию раствора кристаллизатора мирабилита с получением отфильтрованного потока, или пермеата, и задержанного потока, или ретентата. Ретентат, или задержанный поток, обогащенный сульфатом, рециркулируют в кристаллизатор мирабилита. Отфильтрованный поток, или пермеат, обедненный сульфатом, направляют в кристаллизатор хлорида натрия с получением кристаллов хлорида натрия.The process for the production of potassium sulfate just described also includes filtering the mirabilite crystallizer solution to obtain a filtered stream, or permeate, and a retained stream, or retentate. The retentate, or sulphate-rich retarded stream, is recycled to the mirabilite crystallizer. The filtered stream, or sulfate-depleted permeate, is sent to a sodium chloride crystallizer to obtain sodium chloride crystals.

Другие цели и преимущества настоящего изобретения станут понятны и очевидны по рассмотрении нижеследующего описания и прилагаемых чертежей, которые лишь поясняют изобретение.Other objects and advantages of the present invention will become apparent and apparent from a consideration of the following description and the accompanying drawings, which merely illustrate the invention.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 представлена схема способа производства сульфата калия.In FIG. 1 is a diagram of a process for the production of potassium sulfate.

На фиг. 2 представлена схема, поясняющая сходный способ производства сульфата калия, который, однако, также включает процесс солнечного выпаривания с целью кристаллизации хлорида натрия.In FIG. 2 is a diagram illustrating a similar process for the production of potassium sulfate, which, however, also includes a solar evaporation process to crystallize sodium chloride.

На фиг. 3 представлена схема, демонстрирующая способ производства сульфата калия, интегрированный в процесс производства поташа при горных работах.In FIG. 3 is a diagram showing a process for the production of potassium sulphate integrated into a mining potash production process.

На фиг. 4 представлена схема другого варианта осуществления интеграции способа производства сульфата калия в процесс производства поташа.In FIG. 4 is a diagram of another embodiment of integrating a potassium sulfate production process into a potash production process.

На фиг. 5 представлена схема другого альтернативного варианта осуществления способа производства кристаллов сульфата калия и хлорида натрия.In FIG. 5 is a diagram of another alternative embodiment of a process for the production of potassium sulfate and sodium chloride crystals.

На фиг. 6 представлена схема способа производства кристаллов сульфата калия и хлорида натрия с использованием кристаллизатора мирабилита по потоку до реактора получения глазерита.In FIG. 6 is a diagram of a process for the production of potassium sulfate and sodium chloride crystals using a mirabilite crystallizer downstream of a glaserite reactor.

На фиг. 7 представлена схема способа производства сульфата калия и хлорида натрия, являющегосяIn FIG. 7 is a diagram of a process for the production of potassium sulfate and sodium chloride, which is

- 1 040135 вариантом осуществления, альтернативным способу, показанному на фиг. 6.- 1 040135 alternative to the method shown in FIG. 6.

На фиг. 8 представлена схема процесса получения из угля химических продуктов или жидкого топлива, включающего обработку потока сточных вод процесса получения из угля химических продуктов или жидкого топлива и производство кристаллов сульфата калия и хлорида натрия.In FIG. 8 is a schematic diagram of a process for producing chemicals or liquid fuels from coal, including processing a wastewater stream from a process for producing chemicals or liquid fuels from coal and producing potassium sulfate and sodium chloride crystals.

На фиг. 9 представлена еще одна схема процесса получения из угля химических продуктов или жидкого топлива, включающего обработку потока сточных вод процесса получения из угля химических продуктов или жидкого топлива и производство кристаллов сульфата калия и хлорида натрия.In FIG. 9 is another diagram of a process for producing chemicals or liquid fuels from coal, including processing a wastewater stream from a process for producing chemicals or liquid fuels from coal and producing potassium sulfate and sodium chloride crystals.

Фиг. 10 представляет собой фазовую диаграмму различных солей, которые могут быть извлечены при помощи описываемого способа.Fig. 10 is a phase diagram of various salts that can be recovered using the described method.

Описание примерных вариантов осуществления изобретенияDescription of exemplary embodiments of the invention

Настоящее изобретение относится к способу производства сульфата калия. Перед тем как описывать конкретные варианты осуществления этого способа, было бы полезно дать краткий общий обзор процесса производства сульфата калия, являющегося предметом данного документа. Обеспечивают источник сульфата натрия. Источник сульфата натрия направляют в кристаллизатор глазерита. По потоку ниже кристаллизатора глазерита находятся реактор получения сульфата калия. Обогащенный калием раствор направляют из реактора получения сульфата калия в кристаллизатор глазерита, где обогащенный калием раствор смешивают с источником сульфата натрия. В кристаллизаторе глазерита происходит кристаллизация глазерита и образование кристаллов глазерита и маточного раствора. Кристаллы глазерита отделяют от маточного раствора и направляют в находящийся ниже по потоку реактор получения сульфата калия. Источник хлорида калия направляют в реактор получения сульфата калия и смешивают с кристаллами глазерита. В результате в реакторе получения сульфата калия выпадают кристаллы сульфата калия. Кристаллы сульфата калия отделяют от раствора в реакторе получения сульфата калия.The present invention relates to a process for the production of potassium sulfate. Before describing specific embodiments of this method, it would be useful to give a brief overview of the process for the production of potassium sulfate, which is the subject of this document. Provide a source of sodium sulfate. The source of sodium sulfate is sent to the glaserite crystallizer. Downstream of the glaserite crystallizer are a potassium sulfate production reactor. The potassium-enriched solution is sent from the potassium sulfate production reactor to the glaserite crystallizer, where the potassium-enriched solution is mixed with a source of sodium sulfate. In the glaserite crystallizer, glaserite crystallizes and glaserite crystals and mother liquor are formed. Glaserite crystals are separated from the mother liquor and sent to a downstream potassium sulfate reactor. The source of potassium chloride is sent to the potassium sulfate production reactor and mixed with glaserite crystals. As a result, crystals of potassium sulfate precipitate in the potassium sulfate production reactor. The potassium sulfate crystals are separated from the solution in the potassium sulfate reactor.

Кроме этого, маточный раствор из кристаллизатора глазерита направляют в модуль изоляции анионов, такой как модуль нанофильтрации. В модуле изоляции анионов образуется задержанный поток, обогащенный сульфатом, и поток пермеата, обедненный сульфатом. Задержанный поток, обогащенный сульфатом, снова направляют в кристаллизатор глазерита и смешивают с источником сульфата натрия и обогащенным калием раствором из реактора получения сульфата калия. Кристаллы хлорида натрия получают из потока пермеата, обедненного сульфатом.In addition, the mother liquor from the glaserite crystallizer is sent to an anion isolation module such as a nanofiltration module. The anion isolation module produces a sulphate-rich lag stream and a sulphate-depleted permeate stream. The sulphate-rich retained stream is recycled to the glaserite crystallizer and mixed with the sodium sulphate source and the potassium-rich solution from the potassium sulphate reactor. Sodium chloride crystals are obtained from a sulfate-depleted permeate stream.

Что касается фиг. 1 и представленного на ней способа производства сульфата калия, источник сульфата натрия направляют в кристаллизатор 110 глазерита. Источник сульфата натрия может быть различным. В одном из примеров источник сульфата натрия может представлять собой просто кристаллы сульфата натрия или кристаллы сульфата натрия, полученные в процессе выше по потоку. В другом примере источник сульфата натрия представляет собой сырую или расплавленную глауберову соль. В некоторых случаях источник сульфата натрия может представлять собой встречающиеся в природе глауберовы соли, образовавшиеся в результате естественного выпаривания и/или охлаждения в соленых озерах. Как показано на фиг. 1, источник сульфат натрия также может представлять собой рассол или суспензию сульфата натрия.With regard to FIG. 1 and the method for producing potassium sulfate presented therein, the source of sodium sulfate is sent to the glaserite mold 110. The source of sodium sulfate may be different. In one example, the sodium sulfate source may be simply sodium sulfate crystals or sodium sulfate crystals from an upstream process. In another example, the sodium sulfate source is raw or molten Glauber's salt. In some cases, the source of sodium sulfate may be naturally occurring Glauber's salts, formed as a result of natural evaporation and/or cooling in salt lakes. As shown in FIG. 1, the source of sodium sulfate can also be a brine or suspension of sodium sulfate.

Раствор (иногда именуемый раствор сульфата калия), обогащенный калием, направляют из находящегося ниже по потоку реактора 114 получения сульфата калия по линии 116 в кристаллизатор 110 глазерита. В кристаллизаторе 110 глазерита раствор сульфата калия смешивают с источником сульфата натрия. Если нужно, для выпаривания в кристаллизаторе 110 глазерита может быть использован пар. Обычно в одном из примеров способа кристаллизатор функционирует при температуре приблизительно 40-45°С. В результате образуются кристаллы глазерита, маточный раствор и (потенциально) конденсат. Любым из ряда известных способов разделения твердой и жидкой фаз кристаллы глазерита, образовавшиеся в кристаллизаторе 110 глазерита, отделяют от маточного раствора. Отделенные кристаллы по линии 112 направляют в реактор 114 получения сульфата калия.A solution (sometimes referred to as a potassium sulfate solution) enriched in potassium is sent from the downstream potassium sulfate production reactor 114 via line 116 to the glaserite crystallizer 110. In the crystallizer 110 glaserite solution of potassium sulfate is mixed with a source of sodium sulfate. If desired, steam may be used to evaporate the glaserite crystallizer 110. Typically, in one of the examples of the method, the crystallizer operates at a temperature of approximately 40-45°C. As a result, glaserite crystals, mother liquor and (potentially) condensate are formed. By any of a number of known methods for separating solid and liquid phases, the glaserite crystals formed in the glaserite crystallizer 110 are separated from the mother liquor. The separated crystals are sent via line 112 to a reactor 114 for producing potassium sulfate.

Источник калия по линии 118 направляют в реактор 114 получения сульфата калия, где источник калия смешивают с кристаллами глазерита. Вообще степень чистоты источника хлорида калия может быть такой, как у выпускаемых серийно продуктов, от степени чистоты продуктов флотации до высокочистого хлорида калия или даже рассолов со значительным количеством примесей, таких как хлорид натрия, соединения кальция или магния или другие соединения, которые могут быть рециркулированы из существующих процессов или представлять собой потоки отходов или промывочные потоки. Как показано на фиг. 1, источник калия может представлять собой рассол или суспензию хлорида калия. Рассол хлорида калия может быть приготовлен с использованием для разбавления хлорида калия чистой воды или конденсата. В качестве альтернативы разбавленный раствор может быть получен как смесь чистой воды и любого маточного раствора, циркулирующего в системе. В последнем случае смесь чистой воды и маточного раствора может быть подвергнута обработке, направленной на удаление солей жесткости (кальция и магния) в форме гидроксидов, карбонатов или сульфатов при помощи обычного смягчающего реагента, такого как известь, кальцинированная сода или каустическая сода.The potassium source is sent via line 118 to the potassium sulfate reactor 114 where the potassium source is mixed with glaserite crystals. In general, the purity of the potassium chloride source can be as commercially available, ranging from flotation purity to high purity potassium chloride, or even brines with significant impurities such as sodium chloride, calcium or magnesium compounds, or other compounds that can be recycled. from existing processes or be waste streams or wash streams. As shown in FIG. 1, the potassium source may be a brine or potassium chloride slurry. Potassium chloride brine can be prepared using pure water or condensate to dilute potassium chloride. Alternatively, the dilute solution can be obtained as a mixture of pure water and any mother liquor circulating in the system. In the latter case, the mixture of pure water and mother liquor can be treated to remove hardness salts (calcium and magnesium) in the form of hydroxides, carbonates or sulfates using a common softening agent such as lime, soda ash or caustic soda.

В любом случае в способе, показанном на фиг. 1, источник калия по линии 118 направляют в реактор 114 получения сульфата калия и смешивают в нем с кристаллами глазерита. В результате сульфат калия осаждается из раствора, образуя кристаллы сульфата калия. Кристаллы сульфата калия отделяютIn any case, in the method shown in FIG. 1, a source of potassium is sent via line 118 to a potassium sulfate reactor 114 and mixed with glaserite crystals therein. As a result, potassium sulfate precipitates out of solution, forming potassium sulfate crystals. Potassium sulfate crystals are separated

- 2 040135 от раствора, получая, как показано на фиг. 1, сульфат калия (K2SO4). Можно заметить, что при введении источника сульфата натрия в кристаллизатор 110 глазерита может оказаться желательным ограничение концентрации натрия в реакторе получения сульфата калия путем поддержания концентрации натрия ниже предела его растворимости. Конечно, это облегчает осаждение сульфата калия из раствора в реакторе 114 получения сульфата калия. Можно заметить также, что источник калия может быть частично направлен в реактор получения глазерита, когда это необходимо для регулирования или запуска процесса.- 2 040135 from the solution, obtaining, as shown in FIG. 1, potassium sulfate (K2SO 4 ). It can be seen that when a source of sodium sulfate is introduced into the glaserite crystallizer 110, it may be desirable to limit the sodium concentration in the potassium sulfate reactor by maintaining the sodium concentration below its solubility limit. Of course, this facilitates the precipitation of potassium sulfate from solution in the reactor 114 for producing potassium sulfate. It can also be seen that the potassium source may be partly directed to the glaserite reactor when necessary to control or start the process.

Маточный раствор, полученный в кристаллизаторе 110 глазерита, направляют по линии 120 в модуль изоляции анионов. Функцией модуля изоляции анионов является задерживание сульфата и в то же время получение фильтрата или пермеата, который обеднен сульфатом и в данном конкретном случае может быть использован для производства кристаллов хлорида натрия. С этой целью могут быть использованы различные устройства изоляции анионов. В примерах, приводимых в настоящем документе, применяется модуль 122 нанофильтрации. Маточный раствор из кристаллизатора 110 глазерита направляют по линии 120 в модуль 122 нанофильтрации, где образуется задержанный поток и поток пермеата. Задержанный поток обогащен сульфатом. Его по линии 124 рециркулируют в кристаллизатор 110 глазерита, где он преимущественно может быть использован для получения кристаллов глазерита. Поток 126 пермеата, как отмечено выше, обеднен сульфатом. В модуле 122 нанофильтрации ионы натрия и хлорида проходят сквозь мембраны и в конце концов поступают в кристаллизатор 128 хлорида натрия. Пермеат по линии 126 направляют в кристаллизатор 128 хлорида натрия, питаемый или приводимый в действие паром, где образуются кристаллы хлорида натрия, которые отделяют от маточного раствора, образующегося в кристаллизаторе 128 хлорида натрия. Кристаллизатор 128 хлорида натрия приводится в действие паром или системой MVR (с механической рекомпрессией пара) и в одном из примеров функционирует при температуре приблизительно 60-80°С. Маточный раствор, образовавшийся в кристаллизаторе 128, по линии 130 направляют в кристаллизатор 110 глазерита для последующей обработки.The mother liquor obtained in the glaserite crystallizer 110 is sent via line 120 to the anion isolation module. The function of the anion isolation module is to retain sulfate and at the same time produce a filtrate or permeate that is depleted in sulfate and in this particular case can be used to produce sodium chloride crystals. For this purpose, various anion isolation devices can be used. In the examples given in this document, the nanofiltration module 122 is used. The mother liquor from the glaserite crystallizer 110 is sent via line 120 to the nanofiltration module 122, where a delayed flow and a permeate flow are formed. The delayed stream is rich in sulfate. It is recycled via line 124 to the glaserite crystallizer 110 where it can advantageously be used to produce glaserite crystals. Stream 126 permeate, as noted above, depleted in sulfate. In the nanofiltration module 122, sodium and chloride ions pass through the membranes and eventually enter the sodium chloride crystallizer 128. The permeate is sent via line 126 to a sodium chloride crystallizer 128 fed or driven by steam, where sodium chloride crystals are formed and separated from the mother liquor formed in the sodium chloride crystallizer 128. The sodium chloride crystallizer 128 is steam or MVR (Mechanical Vapor Recompression) driven and in one example operates at a temperature of approximately 60-80°C. The mother liquor formed in the crystallizer 128 is sent via line 130 to the glaserite crystallizer 110 for further processing.

На фиг. 2 показан другой способ производства сульфата калия из источников сульфата натрия и хлорида калия. В случае варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 2, по сравнению со способом, показанным на фиг. 1, кристаллизатор 128 хлорида натрия заменен на пруд, бассейн или устройство солнечного выпаривания. В данном способе для получения кристаллов хлорида натрия используют дешевый процесс солнечного выпаривания. В зависимости от географического положения пруд или бассейн, используемый для солнечного выпаривания, может испытывать большие сезонные колебания температуры. При переходе от лета к зиме может оказаться необходимой замена рассола, чтобы исключить отложение хлорида натрия, загрязненного дополнительной кристаллизацией других солей, особенно при низкой температуре.In FIG. 2 shows another method for producing potassium sulfate from sources of sodium sulfate and potassium chloride. In the case of the embodiment of the invention shown in FIG. 2 compared to the method shown in FIG. 1, the sodium chloride crystallizer 128 is changed to a pond, pool, or solar evaporator. This method uses a cheap solar evaporation process to produce sodium chloride crystals. Depending on the geographic location, a pond or pool used for solar evaporation can experience large seasonal temperature fluctuations. During the transition from summer to winter, it may be necessary to change the brine to avoid the deposition of sodium chloride contaminated by additional crystallization of other salts, especially at low temperatures.

В случае способа, показанного на фиг. 2, пермеат, или фильтрат, из модуля изоляции анионов по линии 126 направляют в пруд или бассейн солнечного выпаривания. Как описано в отношении способа, показанного на фиг. 1, пермеат обеднен сульфатом, но в данном случае содержит ионы натрия и хлоридионы. В процессе солнечного выпаривания в пруду или бассейне концентрация пермеата или фильтрата увеличивается, в результате чего хлорид натрия осаждается и кристаллизуется. Кристаллы хлорида натрия отделяют от пермеата или фильтрата любым из ряда известных способов разделения твердой и жидкой фаз. Концентрированный пермеат, или фильтрат, по линии 140 снова направляют в кристаллизатор 110 глазерита. В остальном способ, показанный на фиг. 2, аналогичен способу, показанному на фиг. 1.In the case of the method shown in FIG. 2, the permeate or filtrate from the anion isolation module is sent via line 126 to the solar evaporation pond or pond. As described with respect to the method shown in FIG. 1, the permeate is depleted in sulfate, but in this case contains sodium ions and chloride ions. During solar evaporation in a pond or pool, the concentration of permeate or leachate increases, causing the sodium chloride to precipitate and crystallize. The sodium chloride crystals are separated from the permeate or filtrate by any of a number of known methods for separating solid and liquid phases. The concentrated permeate, or filtrate, is sent back through line 140 to the glaserite crystallizer 110. Otherwise, the method shown in FIG. 2 is similar to the method shown in FIG. 1.

В некоторых случаях со способом производства сульфата калия могут быть интегрированы родственные или другие процессы, являющиеся источником калия, при этом вторичная энергия, получаемая или выделяющаяся в одном из процессов, может быть использована в другом процессе с целью снижения энергозатрат. Примеры интегрированных процессов показаны на фиг. 3 и 4. Оба процесса, показанные на фиг. 3 и 4, основаны на соединении процесса производства сульфата калия и процесса производства поташа.In some cases, related or other processes that provide potassium can be integrated with the potassium sulfate production process, and the secondary energy obtained or released in one of the processes can be used in another process in order to reduce energy costs. Examples of integrated processes are shown in FIG. 3 and 4. Both processes shown in FIG. 3 and 4 are based on the combination of the potassium sulfate production process and the potash production process.

Как показано на фиг. 3, способ производства сульфата калия, аналогичный показанному на фиг. 1, интегрирован с процессом производства поташа, где используется рассол, получаемый при горных работах. Как показано на фиг. 3, рассол направляют в многоступенчатый испаритель 150 (multi-effect evaporator - MEE). Во многоступенчатом испарителе 150 концентрация рассола увеличивается, и в процессе испарения происходит кристаллизация и отделение от рассола хлорида натрия. Кристаллы хлорида натрия удаляют из концентрированного рассола, пока концентрация натрия и калия не приблизится к точке насыщения.As shown in FIG. 3, a process for the production of potassium sulfate, similar to that shown in FIG. 1 is integrated with the potash production process, which uses brine obtained from mining. As shown in FIG. 3, the brine is sent to a multi-effect evaporator (MEE) 150. In the multi-stage evaporator 150, the concentration of the brine increases, and during the evaporation process, crystallization occurs and separation of sodium chloride from the brine. The sodium chloride crystals are removed from the concentrated brine until the concentration of sodium and potassium approaches the saturation point.

Затем концентрированный рассол направляют в сепаратор 152 твердой и жидкой фаз, расположенный по потоку ниже MEE 150. В сепараторе 152 твердой и жидкой фаз отделяют затравочные кристаллы сульфата кальция в данном случае путем отстаивания.The concentrated brine is then sent to a solid-liquid separator 152 located downstream of the MEE 150. In the solid-liquid separator 152, calcium sulfate seeds are separated, in this case by settling.

В концентрированный рассол добавляют точно определенное количество воды разбавления; концентрированный рассол вместе с водой разбавления охлаждают в многоступенчатом испарительном кристаллизаторе, на фигурах обозначенном как многоступенчатый испарительный кристаллизатор KCl 154. На различных ступенях многоступенчатого испарительного кристаллизатора KCl 154 образуется хлорид калия высокого качества и низкого качества. Остаточный холодный рассол, образовавшийся в многосту- 3 040135 пенчатом испарительном кристаллизаторе KCl 154, рециркулируют в МЕЕ 150. Рециркуляцию холодного рассола продолжают до тех пор, пока из-за накопления в нем примесей не потребуется выведение части холодного рассола для дополнительной обработки или для сброса надлежащим образом.A precisely defined amount of dilution water is added to the concentrated brine; the concentrated brine, together with the dilution water, is cooled in a multi-stage evaporative crystallizer, designated in the figures as multi-stage KCl 154 evaporative crystallizer. High quality and low quality potassium chloride is formed in the various stages of the multi-stage KCl 154 evaporative crystallizer. The residual cold brine formed in the KCl 154 multi-stage evaporative crystallizer is recycled to the MEE 150. The cold brine is recycled until, due to the accumulation of impurities in it, it is necessary to remove part of the cold brine for additional processing or for proper disposal. manner.

Кристаллы хлорида калия низкого качества, образовавшиеся на последней ступени многоступенчатого испарительного кристаллизатора KCl 154, используют в качестве источника калия в способе производства сульфата калия. Отметим, что кристаллы хлорида калия из многоступенчатого испарительного кристаллизатора KCl 154 по линии 156 направляют в блок, обозначенный на фиг. 3 рассол или суспензия KCl. Таким образом, кристаллы хлорида калия, полученные в многоступенчатом испарительном кристаллизаторе KCl 154, в некоторых случаях составляют весь или по существу весь источник калия, необходимый для производства сульфата калия. В других случаях кристаллы хлорида калия, полученные в многоступенчатом испарительном кристаллизаторе KCl 154, могут просто дополнять источник калия, подаваемый в процесс производства сульфата калия извне.The low grade potassium chloride crystals formed in the last stage of the KCl 154 multi-stage evaporative crystallizer are used as the potassium source in the potassium sulfate production process. Note that the potassium chloride crystals from the multi-stage evaporative KCl 154 crystallizer are sent via line 156 to the unit indicated in FIG. 3 brine or suspension of KCl. Thus, the potassium chloride crystals produced in the KCl 154 multi-stage evaporative crystallizer in some cases constitute all or substantially all of the potassium source required for the production of potassium sulfate. In other cases, the potassium chloride crystals produced in the KCl 154 multi-stage evaporative crystallizer may simply supplement the potassium source supplied to the potassium sulfate production process from outside.

Кроме этого, в процессе, представленном на фиг. 3, применена термическая интеграция. Поток отходов из MEE 150 с температурой приблизительно 70°С может быть использован для приведения в действие кристаллизатора 128 хлорида натрия. Кроме того, этот поток отходов может быть использован в двух(или более)ступенчатой конфигурации для приведения в действие также кристаллизатора 110 глазерита или, по меньшей мере, в качестве дополнения к пару, подаваемому в кристаллизатор глазерита извне. Отметим показанную на фиг. 3 линию Рекуперированный пар, идущую из кристаллизатора 128 хлорида натрия в кристаллизатор 110 глазерита.In addition, in the process shown in FIG. 3, thermal integration is applied. The waste stream from the MEE 150 at a temperature of approximately 70°C can be used to drive the crystallizer 128 sodium chloride. In addition, this waste stream can be used in a two (or more) stage configuration to drive the glaserite mold 110 as well, or at least as a supplement to the steam supplied to the glaserite mold from outside. Note the one shown in Fig. 3 line Recovered steam from the sodium chloride crystallizer 128 to the glaserite crystallizer 110.

Способ, показанный на фиг. 4, также представляет собой интегрированный процесс, включающий производство сульфата калия и поташа. Этот процесс во многих отношения аналогичен процессу, показанному на фиг. 3. Однако имеется ряд отличий. Во-первых, кристаллизатор 128 хлорида натрия, имеющийся на фиг. 3, исключен. Во-вторых, пермеат, или фильтрат, модуля изоляции анионов или модуля 122 нанофильтрации по линии 200 направляют в MEE 150. Как описано выше, MEE 150 обеспечивает повышение концентрации рассола, получаемого при горных работах, и в данном случае получение кристаллов хлорида натрия, которые отделяют. В-третьих, поток отходов из MEE 150 по линии 202 направляют в кристаллизатор 110 глазерита с целью приведения его в действие. В некоторых случаях вторичной энергии, поступающей из МЕЕ 150, может быть достаточно для осуществления процесса кристаллизации глазерита. В других случаях для работы кристаллизатора 110 глазерита может требоваться подвод пара извне, тогда поток отходов из МЕЕ 150 просто дополняет этот подвод энергии и снижает энергозатраты. Наконец, холодный рассол (или какой-либо промежуточный рассол, образовавшийся в испарительном кристаллизаторе) из многоступенчатого испарительного кристаллизатора KCl 154 не только рециркулируют в MEE 150, но часть его также направляют по линии 204 в кристаллизатор 110 глазерита.The method shown in FIG. 4 is also an integrated process including the production of potassium sulfate and potash. This process is similar in many respects to the process shown in FIG. 3. However, there are a number of differences. First, the sodium chloride crystallizer 128 of FIG. 3 is excluded. Second, the permeate or filtrate from the anion isolation module or nanofiltration module 122 is sent via line 200 to the MEE 150. As described above, the MEE 150 provides an increase in the concentration of the brine obtained from mining, and in this case, the production of sodium chloride crystals, which separate. Third, the waste stream from the MEE 150 is sent via line 202 to the glaserite crystallizer 110 for actuation. In some cases, the secondary energy coming from the MEE 150 may be sufficient to carry out the process of glaserite crystallization. In other cases, the glaserite mold 110 may require an external steam supply, in which case the waste stream from the MEE 150 simply supplements this energy supply and reduces energy costs. Finally, the cold brine (or any intermediate brine formed in the flash crystallizer) from the multi-stage KCl flash crystallizer 154 is not only recycled to the MEE 150, but a portion of it is also sent via line 204 to the glaserite crystallizer 110.

На фиг. 5 показан другой альтернативный вариант производства сульфата калия, а также хлорида натрия из потока сточных вод, содержащего натрий и сульфат. В зависимости от состава потока сточных вод может оказаться выгодным (и оптимальным) использовать модуль мембранного разделения, такой как нанофильтрующая (NF) мембрана 13, по потоку выше процесса повышения концентрации. Если такую нанофильтрующую мембрану используют, может оказаться необходимым применение кристаллизатора мирабилита, что описано далее для других процессов. В частности, как показано на фиг. 5, поток сточных вод направляют в модуль мембранного разделения. В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 5, применена нанофильтрующая мембрана. Нанофильтрующая мембрана позволяет получить задержанный поток и поток пермеата. Задержанный поток подают в модуль повышения концентрации, где происходит увеличение концентрации рассола. В результате получают первый поток рассола, или суспензию, который направляют в находящийся ниже по потоку реактор получения глазерита или кристаллизатор глазерита. Калийный раствор, поступающий с одной из последующих стадий, смешивают с первым потока рассола, или суспензией, в реакторе получения глазерита с образованием кристаллов глазерита. В тех случаях, когда используют кристаллизатор глазерита, калийный раствор и первый поток рассола, или суспензию, смешивают в кристаллизаторе глазерита или в точке по потоку выше кристаллизатора глазерита. Кристаллы глазерита отделяют от калийного раствора и направляют в находящийся ниже по потоку реактор получения сульфата калия. В реактор получения сульфата калия подают источник калия и смешивают с кристаллами глазерита с образованием кристаллов сульфата калия. Могут быть использованы различные источники калия, однако в варианте осуществления способа, показанном на фиг. 5, источником калия является KCl. Образующиеся кристаллы сульфата калия отделяют от калийного раствора. Для обеспечения источника калия в реакторе получения глазерита или кристаллизаторе глазерита в реактор получения глазерита или кристаллизатор глазерита направляют калийный раствор из реактора получения сульфата калия, который образует источник калия, используемый в процессе.In FIG. 5 shows another alternative for the production of potassium sulfate as well as sodium chloride from a wastewater stream containing sodium and sulfate. Depending on the composition of the wastewater stream, it may be advantageous (and optimal) to use a membrane separation module, such as a nanofiltration (NF) membrane 13, upstream of the upconcentration process. If such a nanofiltration membrane is used, it may be necessary to use a mirabilite crystallizer, as described below for other processes. In particular, as shown in FIG. 5, the wastewater stream is directed to the membrane separation module. In the embodiment of the invention shown in FIG. 5, a nanofiltration membrane is applied. The nanofilter membrane allows for delayed flow and permeate flow. The delayed flow is fed to the concentration increase module, where the concentration of the brine is increased. This results in a first brine stream, or slurry, which is sent to a downstream glaserite reactor or glaserite crystallizer. The potash solution from one of the subsequent stages is mixed with the first brine stream, or slurry, in the glaserite reactor to form glaserite crystals. Where a glaserite crystallizer is used, the potash solution and the first brine stream or slurry are mixed in the glaserite crystallizer or at a point upstream of the glaserite crystallizer. The glaserite crystals are separated from the potash solution and sent to a downstream potassium sulfate reactor. A source of potassium is fed into the potassium sulfate production reactor and mixed with glaserite crystals to form potassium sulfate crystals. Various sources of potassium can be used, however, in the embodiment of the method shown in FIG. 5, the source of potassium is KCl. The resulting crystals of potassium sulfate are separated from the potassium solution. To provide a source of potassium in the glaserite reactor or glaserite crystallizer, the glaserite reactor or glaserite crystallizer is fed a potassium solution from the potassium sulfate reactor, which forms the source of potassium used in the process.

Когда в варианте осуществления способа, показанном на фиг. 5, используют реактор получения глазерита, калийный раствор из реактора получения глазерита направляют в кристаллизатор хлорида натрия, в котором получают кристаллы хлорида натрия. В кристаллизаторе хлорида натрия образуется маточный раствор, обедненный хлоридом натрия, и этот маточный раствор рециркулируют в реактор получения глазерита. Когда в описываемых в настоящем документе процессах используют кристаллиза- 4 040135 тор глазерита, выгодно разместить модуль изоляции анионов между кристаллизатором глазерита и кристаллизатором хлорида натрия. Одним из примеров модуля изоляции анионов, как уже указано выше, является модуль нанофильтрации. В любом случае, когда в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 5, применяют кристаллизатор глазерита, калийный раствор, или концентрат, образующийся в кристаллизаторе глазерита, направляют в нанофильтрующий мембранный модуль, функционально включенный между кристаллизатором глазерита и кристаллизатором хлорида натрия. В модуле нанофильтрации или модуле изоляции анионов образуется задержанный поток, или ретентат, обогащенный сульфатом, который рециркулируют в реактор получения глазерита. В модуле нанофильтрации или модуле изоляции анионов образуется отфильтрованный поток, или пермеат, обычно обедненный сульфатом, который направляют в кристаллизатор хлорида натрия, где получают кристаллы хлорида натрия.When in the embodiment of the method shown in FIG. 5, the glaserite production reactor is used, the potassium solution from the glaserite production reactor is sent to the sodium chloride crystallizer, in which sodium chloride crystals are obtained. A sodium chloride depleted mother liquor is formed in the sodium chloride crystallizer and this mother liquor is recycled to the glaserite reactor. When a glaserite crystallizer is used in the processes described herein, it is advantageous to place an anion isolation module between the glaserite crystallizer and the sodium chloride crystallizer. One example of an anion isolation module, as already mentioned above, is a nanofiltration module. In any case, when in the embodiment of the invention shown in FIG. 5, a glaserite crystallizer is used, a potassium solution or a concentrate formed in the glaserite crystallizer is sent to a nanofiltration membrane module operatively connected between the glaserite crystallizer and the sodium chloride crystallizer. In the nanofiltration module or the anion isolation module, a retarded stream, or sulfate-rich retentate, is formed, which is recycled to the glaserite reactor. In the nanofiltration or anion isolation module, a filtered stream, or permeate, usually depleted in sulfate, is produced, which is sent to a sodium chloride crystallizer where sodium chloride crystals are obtained.

Поток пермеата, образовавшийся на нанофильтрующей мембране 13, также подвергают обработке с целью повышения концентрации. На фиг. 5 это показано как повышение концентрации рассола. При этом получают второй поток рассола. В одном из вариантов осуществления изобретения второй поток рассола направляют в кристаллизатор хлорида натрия, где получают кристаллы хлорида натрия, которые отделяют. Как один из вариантов, маточный раствор, образовавшийся в реакторе получения глазерита, может быть направлен в тот же кристаллизатор хлорида натрия. Обычно раствор, подаваемый из реактора получения глазерита в кристаллизатор хлорида натрия, относительно обогащен хлоридом натрия, а раствор, возвращаемый из кристаллизатора хлорида натрия в реактор получения глазерита, обычно характеризуется пониженной концентрацией хлорида натрия.The permeate stream formed on the nanofilter membrane 13 is also treated to increase the concentration. In FIG. 5 this is shown as an increase in brine concentration. This produces a second stream of brine. In one embodiment of the invention, the second brine stream is sent to a sodium chloride crystallizer where sodium chloride crystals are obtained, which are separated. As one option, the mother liquor formed in the glaserite reactor can be sent to the same sodium chloride crystallizer. Typically, the solution fed from the glaserite reactor to the sodium chloride crystallizer is relatively enriched in sodium chloride, and the solution returned from the sodium chloride crystallizer to the glaserite reactor is typically depleted in sodium chloride.

На фиг. 6 показан другой способ обработки потока сточных вод, содержащего натрий и сульфат, в ходе которого получают сульфат калия и хлорид натрия. Сточные воды направляют в концентратор (такой как испаритель) 30. В концентраторе 30 сточные воды концентрируют до рассола, содержащего натрий, хлорид, сульфат, а также различные второстепенные компоненты, и получают конденсат. Конденсат может быть отведен. Рассол направляют в охладительный кристаллизатор 32 мирабилита. В нем рассол охлаждают и получают кристаллы мирабилита (Na2SO4-10H2O) и маточный раствор мирабилита, частично обедненный сульфатом и частично обогащенный хлоридом.In FIG. 6 shows another process for treating a wastewater stream containing sodium and sulfate, which produces potassium sulfate and sodium chloride. Waste water is sent to a concentrator (such as an evaporator) 30. In concentrator 30, waste water is concentrated to a brine containing sodium, chloride, sulfate, and various minor components, and a condensate is obtained. The condensate can be drained. The brine is sent to the cooling crystallizer 32 mirabilite. In it, the brine is cooled and mirabilite crystals (Na 2 SO 4 -10H 2 O) and mirabilite mother liquor, partially depleted in sulfate and partially enriched in chloride, are obtained.

Кристаллы мирабилита отделяют от маточного раствора мирабилита и направляют в реактор 38 получения глазерита. В нем кристаллы мирабилита смешивают с источником калия. Кристаллы мирабилита вступают в реакцию с калием с образованием кристаллов глазерита (K3Na(SO4)2). Калий, смешиваемый с кристаллами мирабилита, может происходить из различных источников. Обогащенный калием раствор присутствует в находящемся ниже по потоку реакторе, который в данном случае представляет собой реактор 40 получения сульфата калия. Обогащенный калием раствор из реактора 40 получения сульфата калия рециркулируют в реактор 38 получения глазерита и смешивают с кристаллами мирабилита с образованием кристаллов глазерита и раствора, соответствующего, например, точке (G) на фазовой диаграмме, представленной на фиг. 9.The mirabilite crystals are separated from the mirabilite mother liquor and sent to the reactor 38 for producing glaserite. In it, mirabilite crystals are mixed with a source of potassium. Mirabilite crystals react with potassium to form glaserite crystals (K 3 Na(SO 4 ) 2 ). Potassium mixed with mirabilite crystals can come from various sources. The potassium-rich solution is present in the downstream reactor, which in this case is the potassium sulfate production reactor 40. The potassium-enriched solution from the potassium sulfate reactor 40 is recycled to the glaserite reactor 38 and mixed with mirabilite crystals to form glaserite crystals and a solution corresponding, for example, to point (G) in the phase diagram shown in FIG. 9.

Кристаллы глазерита отделяют от маточного раствора реактора получения глазерита и направляют в реактор 40 получения сульфата калия. В реактор 40 получения сульфата калия добавляют источник калия, такой как хлорид калия (KCl), и проводят реакцию с кристаллами глазерита с образованием сульфата калия (K2SO4) и обогащенного калием раствора, который направляют из реактора 40 получения сульфата калия в реактор 38 получения глазерита. В одном из вариантов осуществления изобретения хлорид калия, добавляемый в реактор 40 получения сульфата калия, имеет форму пульпы или суспензии. В одном из примерных способов натрий и сульфат, вводимые в составе глазерита, поддерживают в растворенном состоянии путем ограничения концентрации натрия на уровне ниже концентрации насыщения глазерита, что показано как точка (P) на фазовой диаграмме, представленной на фиг. 9.Glaserite crystals are separated from the mother liquor of the glaserite production reactor and sent to the potassium sulfate production reactor 40. A source of potassium, such as potassium chloride (KCl), is added to the potassium sulfate reactor 40 and reacted with glaserite crystals to form potassium sulfate (K 2 SO 4 ) and a potassium-rich solution, which is sent from the potassium sulfate reactor 40 to the reactor 38 obtaining glaserite. In one embodiment, the potassium chloride added to the potassium sulfate reactor 40 is in the form of a slurry or slurry. In one exemplary method, the sodium and sulfate introduced into the glaserite composition is kept in solution by limiting the sodium concentration to below the saturation concentration of the glaserite, as shown as point (P) in the phase diagram shown in FIG. 9.

Отчасти благодаря рециркуляции обогащенного калием раствора из реактора 40 получения сульфата калия в реактор 38 получения глазерита раствор в реакторе 38 глазерита может обогащаться ионами натрия и хлорид-ионами. Для снижения концентрации натрия и хлорида в растворе реактора получения глазерита раствор из реактора 38 получения глазерита направляют в испарительный кристаллизатор 36 хлорида натрия. В нем раствор, поступивший из реактора 38 получения глазерита, нагревают и получают кристаллы хлорида натрия. В процессе кристаллизации хлорида натрия образуется конденсат и маточный раствор. Маточный раствор, полученный в кристаллизаторе 36 хлорида натрия, обеднен натрием и хлоридом. Кристаллы хлорида натрия отделяют от раствора, образовавшегося в кристаллизаторе 36 хлорида натрия, и раствор рециркулируют из кристаллизатора хлорида натрия в реактор 38 получения глазерита.Due in part to the recirculation of the potassium-enriched solution from the potassium sulfate reactor 40 to the glaserite reactor 38, the solution in the glaserite reactor 38 can be enriched in sodium ions and chloride ions. To reduce the concentration of sodium and chloride in the solution of the reactor for obtaining glaserite, the solution from the reactor 38 for obtaining glaserite is sent to the evaporative crystallizer 36 of sodium chloride. In it, the solution coming from the reactor 38 for producing glaserite is heated and sodium chloride crystals are obtained. During the crystallization of sodium chloride, a condensate and a mother liquor are formed. The mother liquor obtained in the sodium chloride crystallizer 36 is depleted in sodium and chloride. The sodium chloride crystals are separated from the solution formed in the sodium chloride crystallizer 36 and the solution is recycled from the sodium chloride crystallizer to the glaserite reactor 38 .

Между тем раствор из кристаллизатора 32 мирабилита подвергают обработке в модуле изоляции анионов или модуле фильтрации. В одном из вариантов осуществления изобретения модуль фильтрации представляет собой модуль 34 нанофильтрации. В результате фильтрации раствора из кристаллизатора мирабилита в модуле фильтрации образуется поток пермеата и задержанный поток. Обычно в модуле 34 нанофильтрации задерживается сульфат, тогда как ионы натрия и хлорид-ионы проходят через модуль нанофильтрации. В способе, показанном на фиг. 6, задержанный поток рециркулируют в кристаллизатор 32 мирабилита, а поток пермеата из модуля фильтрации направляют в кристаллизатор 36 хлорида натрия. В значительном ряде вариантов применения маточный раствор кристаллизатора мирабилита содержитMeanwhile, the solution from the mirabilite crystallizer 32 is processed in an anion isolation module or a filtration module. In one embodiment of the invention, the filtration module is a nanofiltration module 34 . Filtration of the solution from the mirabilite crystallizer results in a permeate stream and a lag stream in the filtration module. Typically, sulfate is retained in the nanofiltration module 34 while sodium and chloride ions pass through the nanofiltration module. In the method shown in FIG. 6, the retained stream is recycled to the mirabilite crystallizer 32 and the permeate stream from the filtration module is sent to the sodium chloride crystallizer 36. In a significant number of applications, the mirabilite crystallizer mother liquor contains

- 5 040135 сульфат, натрий, хлорид и даже другие примеси. Функцией модуля изоляции анионов или модуля 34 нанофильтрации является эффективное отделение сульфата от натрия, хлорида и других примесей с тем, чтобы эффективным образом использовать сульфат для производства сульфата калия. Так, задержанный поток, или ретентат, модуля изоляции анионов обычно обогащен сульфатом и его рециркулируют и используют для производства сульфата калия. Модуль изоляции анионов или модуль 34 нанофильтрации предпочтительно обеспечивает прохождение натрия и хлорида в поток пермеата, который направляют в кристаллизатор 36 хлорида натрия.- 5 040135 sulfate, sodium, chloride and even other impurities. The function of the anion isolation module or the nanofiltration module 34 is to effectively separate sulfate from sodium, chloride and other impurities so that sulfate can be efficiently used to produce potassium sulfate. Thus, the retarded stream, or retentate, of an anion isolation module is typically rich in sulfate and recycled and used to produce potassium sulfate. The anion isolation module or nanofiltration module 34 preferably allows sodium and chloride to pass into the permeate stream, which is sent to the sodium chloride crystallizer 36 .

В некоторых вариантах осуществления изобретения из кристаллизатора мирабилита, и/или кристаллизатора хлорида натрия, и/или потока пермеата могут быть отведены дополнительные промывочные потоки, направляемые в конечный бессточный кристаллизатор (отходов). Таким образом эти потоки могут быть обработаны для захоронения.In some embodiments, the mirabilite crystallizer and/or the sodium chloride crystallizer and/or the permeate stream may be diverted with additional wash streams directed to the final drainless (waste) crystallizer. Thus, these streams can be processed for disposal.

В приведенном выше описании варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 6, рассматривается использование реактора получения глазерита. В вариантах осуществления изобретения, показанных на фиг. 6, 7 и 8, как видно на чертежах, вместо реактора получения глазерита может быть использован кристаллизатор глазерита с целью получения кристаллов глазерита. Когда применяют кристаллизатор глазерита, во многих случаях является предпочтительным обеспечение наличия модуля изоляции анионов, такого как модуль нанофильтрации, между кристаллизатором глазерита и кристаллизатором хлорида натрия. Так, при применении модуля нанофильтрации калийный раствор или маточный раствор, полученный в кристаллизаторе глазерита, направляют в модуль нанофильтрации. В модуле нанофильтрации образуется задержанный поток, который рециркулируют в кристаллизатор глазерита, и поток пермеата, который направляют в кристаллизатор хлорида натрия, где образуются кристаллы хлорида натрия. Существенно, что задержанный поток, рециркулируемый в кристаллизатор глазерита, обогащен сульфатом, тогда как поток пермеата, направляемый в кристаллизатор хлорида натрия, как правило, обеднен сульфатом.In the above description of the embodiment of the invention shown in FIG. 6, the use of a glaserite reactor is considered. In the embodiments of the invention shown in FIGS. 6, 7 and 8, as seen in the drawings, instead of a glaserite reactor, a glaserite crystallizer can be used to produce glaserite crystals. When a glaserite crystallizer is used, in many cases it is preferable to provide an anion isolation module, such as a nanofiltration module, between the glaserite crystallizer and the sodium chloride crystallizer. So, when using the nanofiltration module, the potassium solution or the mother liquor obtained in the glaserite crystallizer is sent to the nanofiltration module. The nanofiltration module produces a lag stream that is recycled to the glaserite crystallizer and a permeate stream that is sent to the sodium chloride crystallizer where sodium chloride crystals form. Significantly, the delayed stream recycled to the glaserite crystallizer is rich in sulfate, while the permeate stream sent to the sodium chloride crystallizer is generally depleted in sulfate.

На фиг. 7 показан альтернативный способ, во многих отношения подобный способу, показанному на фиг. 6. Имеются случаи, в которых целесообразно и выгодно наличие двух отдельных испарительных кристаллизаторов хлорида натрия. Это имеет место в варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 7. Этот способ включает два кристаллизатора 36 и 42 хлорида натрия. В зависимости от состава подвергаемых обработке сточных вод или рассола, в частности, если уделяется внимание отношению Cl7SO4 2’ и другим растворенным примесям и степени чистоты сульфата калия, может оказаться предпочтительным использование двух кристаллизаторов 36 и 42 хлорида натрия, как показано на фиг. 7. В некоторых вариантах осуществления изобретения можно рассматривать использование модуля нанофильтрации между реактором 38 получения глазерита и кристаллизатором 42 хлорида натрия с целью повышения отношения Cl7SO4 2’ в потоке, поступающем в кристаллизатор хлорида натрия, для увеличения его эффективности подобно способу, поясняемому фиг. 1. Это также применимо между модулем 38 и 36 на фиг. 6.In FIG. 7 shows an alternative method similar in many respects to the method shown in FIG. 6. There are cases in which it is useful and advantageous to have two separate evaporative sodium chloride crystallizers. This is the case in the embodiment of the invention shown in FIG. 7. This method includes two crystallizers 36 and 42 of sodium chloride. Depending on the composition of the wastewater or brine being treated, in particular if attention is paid to the ratio of Cl7SO 4 2 ' and other dissolved impurities and the purity of potassium sulfate, it may be preferable to use two sodium chloride crystallizers 36 and 42, as shown in FIG. 7. In some embodiments, the use of a nanofiltration module between the glaserite reactor 38 and the sodium chloride crystallizer 42 may be considered to increase the Cl7SO 4 2 ' ratio in the sodium chloride crystallizer inlet stream to increase its efficiency, similar to the method illustrated in FIG. 1. This also applies between module 38 and 36 in FIG. 6.

Примерные способы, показанные на фиг. 1-7, могут быть встроены в методы обработки сточных вод, образующихся в различных процессах. Одним из типов сточных вод, которые могут быть подвергнуты обработке с использованием способов, показанных на фиг. 1-7, являются сточные воды процессов получения из угля химических продуктов или жидкого топлива. Пример процесса этого типа обработки показан на фиг. 8.The exemplary methods shown in FIG. 1-7 can be integrated into wastewater treatment methods generated by various processes. One of the types of wastewater that can be treated using the methods shown in FIG. 1-7 are wastewater from processes for the production of chemical products or liquid fuels from coal. An example of this type of processing is shown in FIG. 8.

Обратимся к фиг. 8 и 9. В процессах получения из угля химических продуктов или жидкого топлива производят такие полезные продукты, как, например, топлива и пластики. Обычно в процессе 12 получения из угля химических продуктов или жидкого топлива осуществляют газификацию угла с образованием синтез-газа. В одном из примеров газификация имеет место, когда пылевидный уголь и газообразный водород, а также рециркулированные полученные из угля жидкости смешивают с катализатором, получая сырой газ. Это может осуществляться в условиях повышенного давления. Сырой газ затем может быть подвергнут переработке с получением искусственного бензина, дизельного топлива или других углеводородах продуктов. В одном из способов газопереработки сырой газ приводят в контакт с водой для охлаждения газа. Охлаждение позволяет получить продукт, содержащий газовую и жидкую фазы. От жидкой фазы может быть отделено масло, в результате чего образуются сточные воды газификации угля. После этого сточные воды могут быть подвергнуты обработке в суперкритических условиях, приведены в контакт с окислителями, такими как органические вещества и аммонийный азот, для получения синтезгаза. После газификации полученные продукты могут быть подвергнуты дополнительной обработке, например, в соответствии с некоторыми способами косвенной переработки угля. После газификации синтез-газ используют в синтезе Фишера-Тропша, получая полезные продукты, а также пар и хвостовой газ, который может быть использован для выработки электроэнергии. В ходе получения из угля химических продуктов или жидкого топлива в различных точках процесса образуются сточные воды, которые содержат щелочные металлы (обычно натрий), сульфат и хлорид. На стадии газификации сточные воды образуются вследствие использования воды для выведения шлака и зольной пыли из газификатора, очистки синтез-газа от твердых частиц и хлоридов и для обработки конденсата, образующегося при охлаждении синтез-газа. Обычно эти сточные воды содержат хлорид, аммиак, цианиды и зольную пыль. СточныеLet us turn to Fig. 8 and 9. Processes for producing chemicals or liquid fuels from coal produce useful products such as fuels and plastics. Typically, in the process 12 for producing chemical products or liquid fuels from coal, the coal is gasified to form synthesis gas. In one example, gasification occurs when pulverized coal and hydrogen gas, as well as recycled coal-derived liquids, are mixed with a catalyst to form a raw gas. This can be done under high pressure conditions. The raw gas can then be processed into artificial gasoline, diesel fuel or other hydrocarbon products. In one gas processing method, raw gas is brought into contact with water to cool the gas. Cooling makes it possible to obtain a product containing gas and liquid phases. Oil can be separated from the liquid phase, resulting in coal gasification wastewater. The wastewater can then be supercritically treated, brought into contact with oxidizing agents such as organics and ammonium nitrogen, to produce syngas. After gasification, the resulting products can be subjected to further processing, for example, in accordance with some methods of indirect coal processing. After gasification, the synthesis gas is used in the Fischer-Tropsch synthesis, obtaining useful products, as well as steam and tail gas, which can be used to generate electricity. During the production of chemicals or liquid fuels from coal, effluents are generated at various points in the process that contain alkali metals (usually sodium), sulfate and chloride. During the gasification stage, waste water is generated by using water to remove slag and fly ash from the gasifier, to clean the synthesis gas from solid particles and chlorides, and to treat the condensate formed when the synthesis gas is cooled. Typically, these wastewaters contain chloride, ammonia, cyanides and fly ash. sewage

- 6 040135 воды также образуются в ходе синтеза Фишера-Тропша. Они обычно содержат окисленные углеводороды и токсичные металлы. В других способах проведения синтеза Фишера-Тропша могут образовываться сточные воды, содержащие органические соединения, цианиды, аммиак и фенольные загрязняющие примеси. Хотя здесь приведены примеры переработки угля с целью получения химических продуктов или жидкого топлива, специалистам в данной области понятно, что описываемые способы могут быть использованы для обработки сточных вод любого процесса получения из угля химических продуктов или жидкого топлива или любых сточных вод, сточных рассолов или технологических рассолов других процессов, особенно обогащенных сульфатами рассолов, направляемых в стоки в соледобывающей промышленности.- 6 040135 water is also formed during the Fischer-Tropsch synthesis. They usually contain oxidized hydrocarbons and toxic metals. Other Fischer-Tropsch synthesis processes may produce wastewater containing organic compounds, cyanides, ammonia, and phenolic contaminants. While examples are given here of processing coal to produce chemicals or liquid fuels, those skilled in the art will appreciate that the described methods can be used to treat wastewater from any process for producing chemicals or liquid fuels from coal, or any wastewater, waste brine, or process brines from other processes, especially sulfate-enriched brines sent to effluents in the salt industry.

Что касается варианта осуществления изобретения, показанного на фиг. 8, сточные воды, образующиеся в процессе конверсии угля с целью получения химических продуктов или топлив, в некоторых вариантах осуществления изобретения направляют в процесс предварительной обработки или в процесс 18. В ходе предварительной обработки 18 удаляют различные загрязняющие примеси, для чего может быть использован один или несколько традиционных способов предварительной обработки. Например, предварительная обработка может включать регулирование рН, мембранную фильтрацию (например, фильтрацию через обратноосмотическую мембрану), ионный обмен, химическую обработку, такую как умягчение и/или осаждение с использованием химических реагентов, или их сочетание. Специалистам в данной области понятно, что в некоторых вариантах осуществления изобретения предварительную обработку не применяют, а в тех вариантах осуществления изобретения, где предварительную обработку используют, тип предварительной обработки может изменяться в зависимости от загрязняющих примесей, присутствующих в воде.With regard to the embodiment of the invention shown in FIG. 8, wastewater from the conversion of coal to produce chemicals or fuels is, in some embodiments, sent to a pre-treatment process or process 18. Pre-treatment 18 removes various contaminants, which may use one or several traditional pretreatment methods. For example, pre-treatment may include pH adjustment, membrane filtration (eg, reverse osmosis membrane filtration), ion exchange, chemical treatment such as softening and/or chemical precipitation, or a combination thereof. Those skilled in the art will appreciate that in some embodiments no pretreatment is used, and in those embodiments where pretreatment is used, the type of pretreatment may vary depending on the contaminants present in the water.

После предварительной обработки сточные воды направляют в концентратор 22. В концентраторе 22 удаляют воду и потенциально некоторые примеси, которые могут быть подвергнуты дальнейшей переработке или отведены. Между тем концентрация оставшихся примесей увеличивается. Хотя при этом могут быть использованы различные типы концентраторов, в некоторых вариантах осуществления изобретения концентратор 22 представляет собой испаритель, продуктом которого является вода с повышенной концентрацией примесей. В других вариантах осуществления изобретения концентратор 22 может представлять собой обратноосмотический модуль, посредством которого получают пермеат и задержанный поток, содержащий воду с повышенной концентрацией примесей. В некоторых вариантах осуществления изобретения с использованием обратноосмотических модулей пермеат может быть рециркулирован в процесс получения из угля химических продуктов или топлив.After pre-treatment, the wastewater is sent to a concentrator 22. Concentrator 22 removes water and potentially some impurities that can be further processed or removed. Meanwhile, the concentration of the remaining impurities increases. Although various types of concentrators can be used, in some embodiments of the invention, the concentrator 22 is an evaporator, the product of which is water with a high concentration of impurities. In other embodiments of the invention, the concentrator 22 may be a reverse osmosis module, through which a permeate and a delayed stream containing water with an increased concentration of impurities are obtained. In some embodiments of the invention using reverse osmosis modules, the permeate can be recycled to the process of obtaining chemical products or fuels from coal.

Типичный состав сточных вод на выходе концентратора 22 может включать, помимо прочего, натрий (Na+): 0,1-10%, чаще 5-10%;A typical composition of wastewater at the outlet of the concentrator 22 may include, among others, sodium (Na + ): 0.1-10%, more often 5-10%;

сульфат (SO4 2’): 0, 1-10%, чаще 7-10%;sulfate (SO 4 2 '): 0.1-10%, more often 7-10%;

хлорид (Cl-): 0,1-6%, чаще 3-6%;chloride (Cl - ): 0.1-6%, more often 3-6%;

другие компоненты, такие как оксид кремния, органические соединения, калий, нитрат, аммиак 1-2%.other components such as silicon oxide, organic compounds, potassium, nitrate, ammonia 1-2%.

В некоторых вариантах осуществления изобретения концентрированные сточные воды из концентратора 22 направляют в процесс 26 удаления органических соединений. Для удаления органических соединений могут быть использованы различные способы, например фильтрация, адсорбция, химическая обработка, биологическая обработка. В одном из вариантов осуществления изобретения процесс 26 удаления органических соединений включает обработку концентрированных сточных вод активированным углем. Специалистам в данной области понятно, что удаление органических соединений является необязательным и его применение зависит от того, какие примеси присутствуют в сточных водах.In some embodiments of the invention, concentrated wastewater from the concentrator 22 is sent to the process 26 for the removal of organic compounds. Various methods can be used to remove organic compounds, such as filtration, adsorption, chemical treatment, biological treatment. In one of the embodiments of the invention, the process 26 removal of organic compounds includes the treatment of concentrated wastewater with activated carbon. Those skilled in the art will appreciate that the removal of organic compounds is optional and its use depends on what impurities are present in the wastewater.

После удаления органических соединений сточные воды могут быть подвергнуты обработке в соответствии, например, со способом, показанным на фиг. 6. В частности, сточные воды подвергают обработке в модуле 30 повышения концентрации рассола с целью удаления воды и потенциально летучих соединений в форме конденсата и получения концентрированного рассола. Концентрированный рассол из модуля 30 повышения концентрации рассола направляют в модуль 32 кристаллизации мирабилита, где его подвергают охладительной кристаллизации с получением кристаллов мирабилита. Затем кристаллы мирабилита, образовавшиеся в модуле 32 кристаллизации мирабилита, отделяют от маточного раствора; сырые, расплавленные или растворенные кристаллы мирабилита направляют в реактор 38 получения глазерита. В реакторе 38 получения глазерита проводят реакцию между кристаллами мирабилита и обогащенным калием раствором с получением глазерита. Глазерит отделяют от раствора и направляют в реактор 40 получения сульфата калия. Там его смешивают с хлоридом калия. В результате реакции образуются кристаллы сульфата калия и обогащенный натрием и хлоридом промывочный поток. Кристаллы сульфата калия отделяют от обогащенного натрием и хлоридом промывочного потока. Промывочный поток возвращают в реактор 38 получения глазерита. Поскольку натрий и хлорид накапливаются в калийном растворе в реакторе получения глазерита, этот раствор направляют в кристаллизатор 36 хлорида натрия. Здесь хлорид натрия кристаллизуется, а оставшийся раствор, уже обедненный натрием и хлоридом, рециркулируют в реактор получения глазерита. Между тем промывочный поток из кристаллизатора 32 мирабилита может быть отфильтрован в модуле 34 нанофильтрации, при этом задержанный поток рециркулируют в кристаллизатор 32 мирабилита. Пермеат из модуля 34 нанофильтрации направ- 7 040135 ляют в кристаллизатор 36 хлорида натрия или отдельный кристаллизатор хлорида натрия или частично сбрасывают.After removal of the organic compounds, the wastewater may be treated according to, for example, the method shown in FIG. 6. Specifically, the wastewater is treated in the brine concentration module 30 to remove water and potentially volatile compounds in the form of condensate and produce a concentrated brine. The concentrated brine from the brine concentration increasing module 30 is sent to the mirabilite crystallization module 32, where it is subjected to cooling crystallization to obtain mirabilite crystals. Then, the mirabilite crystals formed in the mirabilite crystallization module 32 are separated from the mother liquor; raw, molten or dissolved mirabilite crystals are sent to the reactor 38 to obtain glaserite. In the glaserite reactor 38, mirabilite crystals are reacted with a potassium-enriched solution to produce glaserite. Glaserite is separated from the solution and sent to the reactor 40 to obtain potassium sulfate. There it is mixed with potassium chloride. The reaction produces potassium sulfate crystals and a sodium and chloride-enriched wash stream. Potassium sulfate crystals are separated from the sodium and chloride-enriched wash stream. The wash stream is returned to the reactor 38 for producing glaserite. Since sodium and chloride accumulate in the potassium solution in the glaserite reactor, this solution is sent to the sodium chloride crystallizer 36 . Here sodium chloride crystallizes, and the remaining solution, already depleted in sodium and chloride, is recycled to the glaserite reactor. Meanwhile, the wash stream from the mirabilite crystallizer 32 can be filtered in the nanofiltration module 34, while the delayed stream is recycled to the mirabilite crystallizer 32. The permeate from the nanofiltration module 34 is sent to a sodium chloride crystallizer 36 or a separate sodium chloride crystallizer, or partially discarded.

Иногда остаточный промывочный поток из кристаллизатора хлорида может быть направлен в конечный кристаллизатор для дальнейшей обработки и выведения загрязняющих примесей. При этом, помимо прочего, могут быть получены пользующиеся спросом сульфаты и хлориды, которые могут быть выставлены на продажу или использованы в других процессах.Sometimes the residual wash stream from the chloride crystallizer can be sent to the final crystallizer for further processing and removal of contaminants. This, among other things, can be obtained in demand sulfates and chlorides, which can be put up for sale or used in other processes.

При обработке сточных вод, образующихся в ходе конверсии угля, примерным способом, представленным на фиг. 8, а также другими описываемыми в настоящем документе способами, количество загрязняющих примесей, сбрасываемых в окружающую среду, существенно уменьшено. Вместо непродуктивного использования большого количества воды воду подвергают обработке и сбрасывают безопасным образом. Кроме того, описываемые способы обеспечивают получение из потока отходов полезных чистых солей, которые могут быть выставлены на продажу или использованы в других процессах. Эти способы позволяют оптимизировать извлечение солей и уменьшить эксплуатационные расходы и объем отходов.When treating wastewater generated during coal conversion in the exemplary manner shown in FIG. 8, as well as other methods described herein, the amount of contaminants discharged into the environment is significantly reduced. Instead of wasting large quantities of water, the water is treated and disposed of in a safe manner. In addition, the described methods provide useful pure salts from the waste stream, which can be offered for sale or used in other processes. These methods optimize salt recovery and reduce operating costs and waste.

Процесс конверсии угля в химические продукты или топлива, показанный на фиг. 8, может быть модифицирован путем включения одного из процессов, показанных на фиг. 1-4. Например, на фиг. 9 показан процесс получения из угля химических продуктов или топлив, в котором использован основной способ, представленный на фиг. 1 и описанный выше. Т.е. сточные воды, образующиеся в ходе конверсии угля в химические продукты или топлива, могут быть подвергнуты концентрированию с получением рассола, содержащего сульфат натрия. Этот рассол, содержащий сульфат натрия, может быть направлен в кристаллизатор 110 глазерита, показанный на фиг. 1 -4, и представленные на этих фигурах способы могут быть применены для получения сульфата калия с использованием источников сульфата натрия и хлорида калия.The process for converting coal into chemicals or fuels, shown in FIG. 8 may be modified by including one of the processes shown in FIG. 1-4. For example, in FIG. 9 shows a process for producing chemical products or fuels from coal using the basic method shown in FIG. 1 and described above. Those. waste water generated during the conversion of coal into chemicals or fuels can be concentrated to obtain a brine containing sodium sulfate. This sodium sulfate containing brine may be directed to the glaserite crystallizer 110 shown in FIG. 1-4, and the methods presented in these figures can be applied to the production of potassium sulfate using sources of sodium sulfate and potassium chloride.

Хотя настоящие способы и процессы показаны и описаны достаточно подробно в отношении немногих конкретных примерных вариантов их осуществления, специалистам в данной области следует понимать, что это описание не предусматривает ограничения способов или процессов этими вариантами осуществления, поскольку в описанных вариантах осуществления возможны различные модификации, изъятия или добавления, по сути не выходящие за рамки новизны и преимуществ описанного изобретения.Although the present methods and processes have been shown and described in sufficient detail with respect to a few specific exemplary embodiments thereof, those skilled in the art should understand that this description is not intended to limit the methods or processes to these embodiments, as various modifications, omissions or omissions are possible in the described embodiments. additions, essentially not going beyond the novelty and advantages of the described invention.

ПримерExample

В данном примере источник сульфата натрия и источник хлорида калия использовали для производства кристаллов сульфата калия и хлорида натрия в соответствии, например, со способом, показанным на фиг. 1.In this example, a source of sodium sulfate and a source of potassium chloride were used to produce crystals of potassium sulfate and sodium chloride according to, for example, the method shown in FIG. 1.

Источник сульфатаsource of sulfate

Подача глауберовой соли Serving Glauber's Salt 2.30 2.30 т/ч* t/h* Na2SO4-10H2ONa 2 SO 4 -10H 2 O 95, 50 95, 50 % вес. % weight. NaCl NaCl 0, 14 0.14 % вес. % weight. CaSO4 CaSO4 0, 03 0.03 % вес. % weight. MgCl2 MgCl 2 0, 03 0.03 % вес. % weight. Влага Moisture 4,30 4.30 % вес. % weight.

* тонн в час* tons per hour

Источник калияSource of potassium

Подача КС1 Submission KS1 1, 1 eleven т/ч* t/h* КС1 KS1 95, 00 95.00 % вес. % weight. NaCl NaCl 3,70 3.70 % вес. % weight. MgCl2 MgCl 2 0,40 0.40 % вес. % weight. CaSO4 CaSO4 0,40 0.40 % вес. % weight. Нерастворимое Insoluble 0,50 0.50 % вес. % weight.

* тонн в час* tons per hour

Источник сульфата может быть подготовлен путем плавления глауберовой соли (приблизительно при 35-55°С) с использованием потока отходов кристаллизатора глазерита или кристаллизатора хлорида натрия. Раствор хлорида калия может быть подготовлен с использованием чистого конденсата. В качестве альтернативы может быть использована смесь чистой воды и маточного раствора. В этом альтернативном варианте примеси могут быть удалены из смеси путем доведения pH смеси до более чем 10 с целью осаждения солей жесткости (кальция и магния) в форме гидроксида, карбоната или сульфата. При этом в смесь может быть добавлен умягчающий реагент, такой как каустическая сода, кальцинированная сода или известь, с целью удаления солей жесткости. Расплавленную глауберову соль подают в кристаллизатор глазерита и смешивают с рециркулируемым из модуля 122 нанофильтрации маточным раствором, а также с раствором калия, поступающим из находящегося ниже по потоку реактора получения сульфата калия. При этом обычно образуется приблизительно 1,3 т/ч кристаллов глазерита при 40-45°С. Маточный раствор, образующийся в реакторе получения глазерита, обычно содержит около 33,5% растворенных ионных компонентов, главным образом, в форме хлоридов (30 г NaCl/100 г Н2О иThe sulfate source can be prepared by melting Glauber's salt (at about 35-55° C.) using a waste stream from a glaserite crystallizer or a sodium chloride crystallizer. Potassium chloride solution can be prepared using pure condensate. Alternatively, a mixture of pure water and mother liquor can be used. In this alternative, impurities can be removed from the mixture by adjusting the pH of the mixture to more than 10 to precipitate hardness salts (calcium and magnesium) in the form of hydroxide, carbonate or sulfate. In this case, a softening agent, such as caustic soda, soda ash or lime, can be added to the mixture in order to remove hardness salts. The molten Glauber's salt is fed into the glaserite crystallizer and mixed with the mother liquor recycled from the nanofiltration module 122, as well as with the potassium solution coming from the downstream potassium sulfate reactor. This usually produces approximately 1.3 t/h of glaserite crystals at 40-45°C. The mother liquor formed in the glaserite reactor typically contains about 33.5% dissolved ionic components, mainly in the form of chlorides (30 g NaCl/100 g H 2 O and

- 8 040135- 8 040135

11,4 г KCl/100 г Н2О). Сульфаты в маточном растворе обычно составляют от примерно 2,4 г/100 г H2O для солей калия до 6,4 г/100 г H2O для солей натрия.11.4 g KCl/100 g H2O). The sulfates in the mother liquor typically range from about 2.4 g/100 g H2O for potassium salts to 6.4 g/100 g H2O for sodium salts.

Маточный раствор, полученный в кристаллизаторе глазерита, насосом под давлением подают в модуль нанофильтрации с расходом приблизительно от 15 до 30 т/ч, при этом пермеат составляет от 25 до 50%, а рабочее давление обычно составляет от 15 до 40 бар абс. В этом же примере примерно от 0,4 до 1 т/ч воды разбавления добавляют в маточный раствор кристаллизатора глазерита, чтобы избежать насыщения вследствие градиента концентрации сульфата. В модуле нанофильтрации получают задержанный поток, в котором концентрация сульфата увеличена до примерно 3-10 г на 100 г H2O, тогда как концентрация хлоридов затронута лишь незначительно из-за эффекта поляризации и эффекта Доннана в модуле нанофильтрации. Типичный поток пермеата, получаемый в модуле нанофильтрации, содержит менее 0,5 г накопленного сульфата на 100 г H2O. Поток пермеата направляют в кристаллизатор хлорида натрия с расходом около 7 т/ч. На этой стадии типичное отношение натрия к калию составляет примерно от 2,5 до 2,7 и снижается до примерно 1,1-1,3 после кристаллизации примерно 0,9 т/ч NaCl при температуре в кристаллизаторе хлорида натрия от 60 до 80°С. Этот диапазон изменяется в зависимости от температуры, применяемой в кристаллизаторе хлорида натрия. Скорость испарения в общем достигает примерно 2,3-2,6 т на тонну производимого сульфата калия. Маточный раствор, получаемый в кристаллизаторе хлорида натрия и рециркулируемый в кристаллизатор глазерита, обычно содержит около 35,3% растворенных ионных компонентов, главным образом хлоридов (приблизительно 29,2 г NaCl/100 г H2O и приблизительно 24,8 г KCl/100 г H2O). Сульфаты в маточном растворе, образовавшемся в кристаллизаторе хлорида натрия, обычно составляют 0,8-1 г/100 г H2O для солей калия и натрия.The mother liquor obtained in the glaserite crystallizer is pumped under pressure into the nanofiltration module at a flow rate of approximately 15 to 30 t/h, while the permeate is from 25 to 50%, and the operating pressure is usually from 15 to 40 bar abs. In the same example, about 0.4 to 1 t/h of dilution water is added to the glaserite crystallizer mother liquor to avoid saturation due to the sulfate concentration gradient. In the nanofiltration module, a delayed stream is obtained in which the sulfate concentration is increased to about 3-10 g per 100 g H2O, while the chloride concentration is only slightly affected due to the polarization effect and the Donnan effect in the nanofiltration module. A typical permeate stream produced in a nanofiltration module contains less than 0.5 g accumulated sulfate per 100 g H2O. The permeate stream is sent to the sodium chloride crystallizer at a rate of about 7 t/h. At this stage, the typical ratio of sodium to potassium is from about 2.5 to 2.7 and decreases to about 1.1-1.3 after crystallization of about 0.9 t/h NaCl at a temperature in the sodium chloride crystallizer from 60 to 80° WITH. This range varies depending on the temperature used in the sodium chloride crystallizer. The evaporation rate generally reaches about 2.3-2.6 tons per ton of potassium sulfate produced. The mother liquor produced in the sodium chloride crystallizer and recycled to the glaserite crystallizer typically contains about 35.3% dissolved ionic components, mainly chlorides (approximately 29.2 g NaCl/100 g H2O and approximately 24.8 g KCl/100 g H2O ). The sulfates in the mother liquor formed in the sodium chloride crystallizer are typically 0.8-1 g/100 g H 2 O for the potassium and sodium salts.

Кристаллы глазерита в реакторе получения сульфата калия, работающего в качестве типичного примера, при температуре от 25 до 35°С преобразуются в сульфат калия. Расход воды разбавления может составлять 3-3,3 т/ч при условии получения по существу чистых кристаллов сульфата калия. Маточный раствор, образующийся в реакторе получения сульфата калия, рециркулируют с расходом примерно 4-4,4 т/ч в кристаллизатор глазерита, где индуцируется испарение примерно 1,5-1,9 т/ч на тонну производимого сульфата калия. Маточный раствор, образующийся в реакторе получения сульфата калия, обычно содержит около 32% растворенных ионных компонентов, главным образом, в форме хлоридов (9 г NaCl/100 г H2O и 25 г KCl/100 г H2O). Сульфаты в маточном растворе, образовавшемся в реакторе получения сульфата калия, обычно составляют от 2,4 г/100 г H2O для солей калия до 0,9 г/100 г H2O для солей натрия.Glaserite crystals in a potassium sulfate reactor operating as a typical example are converted to potassium sulfate at a temperature of 25 to 35°C. The consumption of dilution water can be 3-3.3 t/h, provided that essentially pure crystals of potassium sulfate are obtained. The mother liquor formed in the potassium sulfate reactor is recycled at a rate of about 4-4.4 t/h to the glaserite crystallizer, where evaporation of about 1.5-1.9 t/h per ton of potassium sulfate produced is induced. The mother liquor formed in the potassium sulfate reactor typically contains about 32% dissolved ionic components, mainly in the form of chlorides (9 g NaCl/100 g H 2 O and 25 g KCl/100 g H 2 O). Sulfates in the mother liquor formed in the potassium sulfate reactor typically range from 2.4 g/100 g H 2 O for potassium salts to 0.9 g/100 g H 2 O for sodium salts.

В данном примере подразумевается, что производительность способа составляет около 1,25 т/ч сульфата калия со степенью чистоты примерно 50-52% в пересчете на оксид калия.In this example, it is assumed that the productivity of the process is about 1.25 t/h of potassium sulfate with a degree of purity of about 50-52% in terms of potassium oxide.

Настоящее изобретение, конечно, может быть реализовано иначе, нежели конкретно описано в настоящем документе, при этом без отступления от существенных отличительных особенностей изобретения. Представленные варианты осуществления изобретения следует рассматривать во всех отношениях как имеющие пояснительный, а не ограничительный характер; все изменения, соответствующие значению и диапазону эквивалентов прилагаемой формулы изобретения, считаются включенными в настоящий документ.The present invention, of course, may be practiced differently than specifically described herein without departing from the essential features of the invention. The present embodiments of the invention are to be considered in all respects as explanatory and not restrictive; all changes consistent with the meaning and range of equivalents of the appended claims are deemed to be incorporated herein.

Claims (8)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ производства сульфата калия из потока отходов, включающий стадии, на которых концентрируют поток отходов с получением рассола или суспензии;1. Method for the production of potassium sulfate from a waste stream, including the stage, which concentrate the waste stream to obtain a brine or slurry; кр исталлизуют мирабилит из рассола или суспензии в кристаллизаторе мирабилита с получением кристаллов мирабилита и раствора кристаллизатора мирабилита;crystallizing mirabilite from brine or suspension in mirabilite crystallizer to obtain mirabilite crystals and mirabilite crystallizer solution; от деляют кристаллы мирабилита от раствора кристаллизатора мирабилита;separating the mirabilite crystals from the mirabilite crystallizer solution; см ешивают кристаллы мирабилита с калийным раствором;mix mirabilite crystals with a potassium solution; по лучают или образуют кристаллы глазерита из кристаллов мирабилита и калийного раствора в реакторе получения глазерита или кристаллизаторе глазерита;glaserite crystals are obtained or formed from mirabilite crystals and a potassium solution in a glaserite production reactor or a glaserite crystallizer; от деляют кристаллы глазерита от калийного раствора;separating glaserite crystals from potassium solution; на правляют кристаллы глазерита в реактор получения сульфата калия;sending glaserite crystals to a potassium sulfate production reactor; см ешивают источник калия с кристаллами глазерита в реакторе получения сульфата калия с образованием кристаллов сульфата калия и калийного раствора;mixing the potassium source with glaserite crystals in a potassium sulfate reactor to form potassium sulfate crystals and a potassium solution; ре циркулируют калийный раствор из реактора получения сульфата калия в реактор получения глазерита или кристаллизатор глазерита;recirculating the potash solution from the potassium sulfate reactor to the glaserite reactor or the glaserite crystallizer; фил ьтруют раствор кристаллизатора мирабилита и получают фильтрат, или пермеат, обедненный сульфатом, и ретентат, или задержанный поток, обогащенный сульфатом;the mirabilite crystallizer solution is filtered and a sulfate-depleted filtrate or permeate and a sulfate-rich retentate or retard stream are obtained; рец иркулируют ретентат, или задержанный поток, в кристаллизатор мирабилита;the retentate circulates the retentate, or retarded flow, into the mirabilite crystallizer; направляют фильтрат, или поток пермеата, в кристаллизатор хлорида натрия и проводят кристаллизацию, получая кристаллы хлорида натрия; и отделяют кристаллы хлорида натрия.sending the filtrate, or permeate stream, to a sodium chloride crystallizer and crystallizing to obtain sodium chloride crystals; and separating the sodium chloride crystals. 2. Способ по п.1, в котором кристаллы глазерита получают в реакторе получения глазерита, и спо-2. The method according to claim 1, in which glaserite crystals are obtained in a glaserite production reactor, and - 9 040135 соб включает направление калийного раствора из реактора получения глазерита в кристаллизатор хлорида натрия.- 9 040135 sob includes the direction of the potash solution from the reactor for the production of glaserite to the sodium chloride crystallizer. 3. Способ по п.1, в котором в кристаллизаторе хлорида натрия образуется концентрат, содержащий калий, при этом способ включает направление по меньшей мере части концентрата из кристаллизатора хлорида натрия в реактор получения глазерита и смешивание концентрата с кристаллами мирабилита.3. The method of claim 1, wherein a potassium-containing concentrate is formed in the sodium chloride crystallizer, the method comprising directing at least a portion of the concentrate from the sodium chloride crystallizer to a glaserite reactor and mixing the concentrate with mirabilite crystals. 4. Способ по п.1, в котором источник калия представляет собой хлорид калия, и при этом хлорид калия вводят в реактор получения сульфата калия в форме суспензии или рассола.4. The method of claim 1 wherein the potassium source is potassium chloride and the potassium chloride is introduced into the potassium sulfate reactor in the form of a slurry or brine. 5. Способ по п.1, в котором кристаллизатор мирабилита представляет собой охладительный кристаллизатор.5. The method of claim 1 wherein the mirabilite mold is a cooling mold. 6. Способ по п.1, в котором раствор кристаллизатора мирабилита обеднен сульфатом и частично обогащен хлоридом.6. The method according to claim 1, wherein the mirabilite crystallizer solution is depleted in sulfate and partially enriched in chloride. 7. Способ по п.1, в котором рециркуляция калийного раствора из реактора получения сульфата калия в реактор получения глазерита приводит к тому, что калийный раствор обогащается ионами натрия и хлорида, при этом осуществляют снижение концентрации ионов натрия и хлорида в калийном растворе путем направления по меньшей мере части калийного раствора в кристаллизатор хлорида натрия, в котором образуется маточный раствор, обедненный ионами натрия и хлорида; и осуществляют рециркуляцию маточного раствора из кристаллизатора хлорида натрия в реактор получения глазерита.7. The method according to claim 1, in which the recirculation of the potash solution from the potassium sulfate reactor to the glaserite reactor leads to the fact that the potash solution is enriched with sodium and chloride ions, while reducing the concentration of sodium and chloride ions in the potassium solution by directing at least part of the potassium solution into a sodium chloride crystallizer, in which a mother liquor depleted of sodium and chloride ions is formed; and the mother liquor is recycled from the sodium chloride crystallizer to the glaserite production reactor. 8. Способ по п.1, в котором фильтрация раствора кристаллизатора мирабилита включает направление раствора кристаллизатора мирабилита в модуль разделения анионов, в котором получают поток пермеата и задержанный поток.8. The method of claim 1, wherein filtering the mirabilite crystallizer solution includes directing the mirabilite crystallizer solution to an anion separation module where a permeate stream and a lag stream are obtained.
EA202092138 2016-12-12 2017-11-22 METHODS FOR PRODUCING POTASSIUM SULPHATE AND SODIUM CHLORIDE FROM WASTEWATER EA040135B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/432,738 2016-12-12
CN201710316634.1 2017-05-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA040135B1 true EA040135B1 (en) 2022-04-22

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA3103575C (en) Methods for producing potassium sulfate and sodium chloride from wastewater
US11027999B2 (en) Enhanced process for selective salt recovery from wastewater, waste salts, and brines
CN111484178B (en) Comprehensive treatment method for seawater or strong brine
US9475712B2 (en) Process for recovering sulfate and chloride salts from wastewater, mixed salts, and brines
US7459088B2 (en) Water desalination process and apparatus
US20190169056A1 (en) Salt production from wastewater
US11351475B2 (en) System and method for removal of scale forming components
CN106186550A (en) Sewage recycling Zero emission device and method
CN109179867A (en) The method of high-salt wastewater reuse and zero-emission
CA2986925C (en) Methods for producing potassium sulfate and sodium chloride from wastewater
US9737827B2 (en) System for removing high purity salt from a brine
CN111762963A (en) High-salt high-COD sewage treatment zero-discharge process
EA040135B1 (en) METHODS FOR PRODUCING POTASSIUM SULPHATE AND SODIUM CHLORIDE FROM WASTEWATER
EA040693B1 (en) METHODS FOR PRODUCING POTASSIUM SULPHATE AND SODIUM CHLORIDE FROM WASTEWATER
EA041352B1 (en) METHODS FOR PRODUCING POTASSIUM SULPHATE AND SODIUM CHLORIDE FROM WASTEWATER
CN115947473A (en) Low-cost treatment method for wastewater containing high-salt and high-organic matter of ammoniacal sulfate
PL154370B1 (en) Method and device for comprehensive, wasteless processing of salty waters and wastes