PL166619B1

PL166619B1 - Sposób wytwarzania chlorku sodowego PL PL PL

Info

Publication number: PL166619B1
Application number: PL91292952A
Authority: PL
Inventors: Pieter Jongema
Original assignee: Akzo Nv
Priority date: 1990-12-28
Filing date: 1991-12-24
Publication date: 1995-06-30
Also published as: US5221528A; JPH04295009A; EP0492727A1; ATE148425T1; EP0492727B1; PL292952A1; DE69124497D1; DE69124497T2

Abstract

1. SPOSÓB WYTWARZANIA CHLORKU SODOWEGO OBEJMUJACY OCZYSZCZANIE SUROWEJ SOLANKI W WYNIKU WYTRACENIA I ODDZIELENIA WAPNIA I MAGNEZU W POSTACI NIEROZPUSZCZALNYCH ZWIAZKÓW, A NASTEPNIE ODPAROWANIE WODY Z UZYSKANEJ W TEN SPOSÓB OCZYSZCZONEJ SOLANKI ORAZ ODDZIELENIE WYKRYSTALIZOWANEGO CHLORKU SODOWEGO ORAZ ZAWRÓCENIE SIARCZANU SODOWEGO ZNAJDUJACEGO SIE W LUGU MACIERZYSTYM DO SUROWEJ SOLANKI, ZNAMIENNY TYM, ZE SIARCZAN SODOWY WYKRYSTALIZOWUJE SIE I ODDZIELA OD LUGU MACIERZYSTEGO PRZED ZAWRÓCENIEM DO SUROWEJ SOLANKI. PL PL PL

Description

Sposób taki ujawniony jest w opisie patentowym Stanów Zjedn. Amer. nr 2 764 472. W opisie tym ujawniono sposób, zgodnie z którym ług macierzysty zawierający siarczan sodowy zawraca się do surowej solanki.

Wadą takiego sposobu jest to, że w roztworach poddawanych różnej obróbce uzyskuje się wysokie stężenie jonów takich, jak K+ i Br^_, a w związku z tym, że jony te wykazują skłonność do wbudowywania się w sieć krystaliczną NaCl podczas jego krystalizacji, uzyskuje się w efekcie pożądany produkt NaCl, o względnie dużej zawartości potasu i bromu.

Obecnie opracowano sposób pozbawiony tej wady. Wynalazek dotyczy sposobu takiego jak wspomniany powyżej, charakteryzującego się tym, że siarczan sodowy wykrystalizowuje się i oddziela od ługu macierzystego przed jego zawróceniem do surowej solanki.

Sposób ten umożliwia wydzielenie z surowej solanki bardzo czystego NaCl. NaCl uzyskany w tym procesie charakteryzuje się bardzo małą zawartością bromu i w związku z tym nadaje się do wykorzystania w różnych zastosowaniach.

Jako surowiec w procesie prowadzonym sposobem według wynalazku służy surowa solanka. Surowa solanka zawiera oprócz Na+ i Cl^_ wiele innych jonów, np. jony wapniowe, magnezowe, siarczanowe, potasowe i bromkowe. W celu usunięcia jonów wapniowych i magnezowych z solanki dodać można do niej węglan sodowy i wodorotlenek wapniowy, aby wytworzyć odpowiednio węglan wapniowy i wodorotlenek magnezowy, które następnie usuwa się. Jednakże jony wapniowe można wytrącić i usunąć również innym skutecznym sposobem, dodając jony siarczanowe w celu wytworzenia nierozpuszczalnego siarczanu wapniowego. Solanka, z której usunięto wapń i magnez, określona jest poniżej jako solanka oczyszczona. Następnie z oczyszczonej solanki odparowuje się wodę w stopniu zapewniającym krystalizację NaCl, ale bez przekroczenia granicy rozpuszczalności Na2SO4, aby zapobiec zanieczyszczeniu krystalizowanego NaCl siarczanem. Po usunięciu wykrystalizowanego NaCl ług macierzysty pozostawia się.

166 619 3

Jeśli jest to pożądane, część ługu macierzystego można zawrócić do etapu oczyszczania solanki tak, aby regulować jakość wytwarzanego chlorku sodowego.

Z ługu macierzystego nie zawróconego w powyższy sposób odparowuje się więcej wody. W tym etapie odparowania przekroczona zostaje granica rozpuszczalności Na2SO4 tak, że następuje krystalizacja Na2SO4 oraz NaCl, który w dalszym ciągu występuje w ługu macierzystym. W miarę zatężania ługu macierzystego zawartość rozpuszczonych zanieczyszczeń staje się coraz większa. W korzystnym wykonaniu zatężania można kontynuować aż do osiągnięcia granicy rozpuszczalności soli podwójnej KaNa(SO4)2. Przekroczenie tej granicy rozpuszczalności mogłoby doprowadzić do zmniejszenia wydajności czystego NaCl. Kryształy siarczanu sodowego oddziela się od ługu macierzystego wraz z kryształami chlorku sodowego. Objętość reszty uzyskanego w ten sposób ługu, który określa się poniżej jako „zatężony ług macierzysty, jest niewielka, ale stężenie zawartych w nim zanieczyszczeń jest wysokie. Zatężony ług macierzysty usuwa się z cyklu procesowego.

Wodę można odparować z ługu macierzystego w dowolnej temperaturze, w jakiej odparowuje się zazwyczaj oczyszczoną solankę. Temperatura taka wynosi zazwyczaj od 35 do 160°C.

W celu zapewnienia możliwe jak największego wykorzystania siarczanu przy wytrącaniu gipsu, Na2SO4 uzyskany w wyniku odparowywania ługu macierzystego powinien korzystnie być zawracany do obiegu w postaci rozpuszczonej. Praktycznie osiągnąć to można co najmniej trzema sposobami.

1. Uzyskaną mieszaninę kryształów Na 2SO4 i NaCl rozpuszcza się w wodzie. Otrzymany roztwór stosuje się w procesie oczyszczania solanki.

2. Uzyskaną mieszaninę kryształów Na2SO 4 i NaCl zawiesza się w takiej ilości oczyszczonej solanki, aby rozpuścił się w nim cały Na2SO 4. Uzyskuje się w tym przypadku roztwór nasycony NaCl zawierający Na2SO4 w ilości co najwyżej równej rozpuszczalności Na2SO 4. W związku z tym, że zazwyczaj zawartość NaCl w oczyszczonej solance jest nieznacznie mniejsza od rozpuszczalności NaCl, w procesie takim rozpuści się jedynie nieznaczna część kryształów NaCl. Po oddzieleniu reszty kryształów NaCl jako produktu uzyskany roztwór wprowadza się do procesu oczyszczania solanki. Jest to rozwiązanie korzystne, gdyż nie obejmuje dodawania do obiegu wody, która następnie musi być odparowana, a więc nie prowadzi do dodatkowego wzrostu zużycia energii.

3. Uzyskaną mieszaninę kryształów Na2SO4 i NaCl zawiesza się w takiej ilości surowej solanki, aby cały Na2SO 4 mógł się w niej rozpuścić. Uzyskuje się w tym przypadku roztwór nasycony NaCl zawierający Na2SO4 w ilości co najwyżej równej rozpuszczalności Na2SO4. W związku z tym, że zazwyczaj zawartość NaCl w oczyszczonej solance jest nieznacznie mniejsza od rozpuszczalności NaCl, w procesie takim rozpuści się jedynie nieznaczna część kryształów NaCl. Po oddzieleniu reszty kryształów NaCl jako produktu uzyskany roztwór wprowadza się do procesu oczyszczania solanki. Korzystnie ilość surowej solanki, do której dodaje się mieszaninę NaCl i Na2SO4, dobrana jest tak, aby zawartość siarczanu w solance po całkowitym rozpuszczeniu Na2SO4 w temperaturze pokojowej nie przekraczało 0,22g-jonów/dm³. Stwierdzono, że spowoduje to znaczne przyspieszenie rozpuszczania kryształów Na2SO4 w solance.

Zgodnie z korzystnym wykonaniem iloczyn zawartości jonów Ca²⁺ i zawartości siarczanów w solance po całkowitym rozpuszczeniu Na2SO 4 w temperaturze pokojowej nie powinien przekraczać 7,5 X 10~3(g-jonów/dm3)². Stwierdzono, że powoduje to znaczne wydłużenie okresu czasu przed wytrąceniem gipsu. W związku z tym oddzielić można kryształy NaCl przed wytrąceniem CaSO4 · 2 H 2O, co zapobiega zanieczyszczaniu kryształów NaCl tym związkiem.

NaCl wytworzony takim nowym sposobem jest wysoce przydatny, zwłaszcza do wytwarzania chloru. Z uwagi na bardzo małą zawartość bromu taki chlor nadaje się szczególnie do wytwarzania pochodnych chloru.

Wynalazek ilustrują dokładniej załączone rysunki i przykłady.

Na figurze 1 przedstawiono schemat technologiczny procesu prowadzonego nowym sposobem według wynalazku.

Surową solankę 1 oraz mieszaninę 13 zawierającą kryształy Na2SO4 i NaCl wprowadza się do urządzenia do rozpuszczania A, w którym kryształy Na2SO 4 rozpuszczają się w surowej solance. Kryształy NaCl 2 usuwa się z urządzenia do rozpuszczania A, a surową solankę 3 wzbogaconą w Na2SO4 przesyła się z urządzenia do rozpuszczania A do jednego lub więcej zbiorników B, w których surową solankę oczyszcza się. W miarę dodawania różnych związków 4 wytrącają się

166 619 zanieczyszczenia 5, które oddziela się i usuwa zB. Oczyszczoną, solankę 6 wprowadza się do wyparki solanki C. W wyparce solanki odparowuje woda 7, a NaCl 8 krystalizuje i po oddzieleniu usuwany jest z wyparki solanki. W razie potrzeby część ługu macierzystego 9 zawraca się do B. Resztę ługu macierzystego 10 wprowadza się do wyparki ługu macierzystego D. W wyparce ługu macierzystego D odparowuje woda 11, a Na2SO 4 i NaCl krystalizują i zawracane są do urządzenia do rozpuszczania A. Stężony ług macierzysty 12 odprowadza się z wyparki ługu macierzystego D.

Na figurze 2 przedstawiono schemat technologiczny innego wykonania według wynalazku. Wykonanie to różni się od poprzedniego zasadniczo tym, że siarczan sodowy rozpuszcza się w oczyszczonej solance przed zawróceniem do surowej solanki.

Surową solankę 14 iNa2SO4 rozpuszczony w oczyszczonej solance 26 wprowadza się do jednego lub więcej zbiorników E. Część oczyszczonej solanki 17 wprowadza się do urządzenia do rozpuszczania H. Resztę oczyszczonej solanki 18 wprowadza się do wyparki solanki F. W wyparce solanki F odparowuje woda 19, a NaCl 20 krystalizuje i po oddzieleniu usuwany jest z wyparki solanki F. W razie potrzeby część ługu macierzystego 21 zawraca się do E. Resztę ługu macierzystego 22 kieruje się do wyparki ługu macierzystego G. W wyparce ługu macierzystego G odparowuje woda 23, a Na2SO4 i NaCl 24 krystalizują i po oddzieleniu kierowane są do urządzenia do rozpuszczania H. Na2SO4 rozpuszcza się w oczyszczonej solance 17. Kryształy NaCl 25 usuwa się z urządzenia do rozpuszczania H. Zatężony ług macierzysty 27 odprowadza się z wyparki G.

Przykładl . Przykład ilości składników stosowanych w procesie prowadzonym sposobem według wynalazku przedstawiono poniżej.

W procesie przedstawionym na fig. 1 3,374 m³ surowej solanki 1, zawierającej 17706 moli jonów chlorkowych, 156,9moli jonów siarczanowych, 116,4moli jonów wapniowych, 8,4mola jonów magnezowych, 40,5 moli jonów potasowych, 1,2 mola jonów bromkowych oraz jako resztę jony sodowe, dodaje się do urządzenia do rozpuszczania A wraz z 1744 molami NaCl, 0,4 mola potasu, 0,1 mola bromku i 168,5 molami siarczanu sodowego.

102 kg soli 2 zawierającej 1744 mole NaCl, 0,4 mola potasu i 0,1 mola bromku oddziela się i usuwa z A. Surową solankę 3 wzbogaconą w Na2SO4 wprowadza się do zbiornika B, do którego dodaje się ponadto 19,9 moli Na2CO^ 69,1 moli Ca(OH )2 i 59,2 moli CO 2, 4, a także 1,362 m³ ługu macierzystego 9 z wyparki solanki C, zawierającego 6991 moli jonów chlorkowych, 637,4 moli jonów siarczanowych, 12,4 moli węglanu, 8,8 mola jonów wodorotlenowych, 118 moli jonów potasowych, 2,9 mola jonów bromkowych oraz jako resztę jony sodowe. Z B po oddzieleniu usuwa się

110,6 moli CaSO4 - 2H20, 74,9 moli CaCO3 i 8,4 mola Mg(OH)2. Oczyszczoną w ten sposób solankę 6, zawierającą 24697 moli jonów chlorkowych, 852,2 moli jonów siarczanowych, 16,6 moli jonów węglanowych, 11,8 moli jonów wodorotlenowych, 158,5 moli jonów potasowych, 4,1 mola jonów bromkowych oraz jako resztę jony sodowe, kieruje się do wyparki solanki C. W wyniku odparowania usuwa się wodę 7, na skutek czego krystalizuje 898 kg soli zawierającej 15 350 moli NaCl, 0,8 mola jonów potasowych i 0,2 mola jonów bromkowych, którą usuwa się. Część ługu macierzystego 9 uzyskanego w wyniku tego odparowania kieruje się do jednego lub więcej zbiorników B. Resztę uzyskanego w ten sposób ługu macierzystego 10, zawierającego 2356 moli jonów chlorkowych, 214,8 moli jonów siarczanowych, 4,2 mola jonów węglanowych, 3,0 mola jonów wodorotlenowych, 39,7 moli jonów potasowych, 1 mol jonów bromkowych oraz jako resztę jony sodowe, kieruje się do wyparki D, w której odparowuje się wodę 11. Podczas gdy wykrystalizowanyNaCl, Na 2SO 4, potas i bromek 13 dodaje się do surowej solanki w A, 0,105 m³ zatężonego ługu macierzystego 12 zawierającego 612 moli jonów chlorkowych, 46,3 moli jonów siarczanowych, 4,2 mola jonów węglanowych, 3,0 mola jonów wodorotlenowych, 39,3 moli jonów potasowych, 0,9 mola jonów bromkowych oraz jako resztę jony sodowe, odprowadza się z wyparki D.

Z przykładu tego w sposób oczywisty wynika, że uzyskana jako produkt sól 8 zawiera bardzo małe ilości bromku i potasu.

Przykład II (porównawczy). Schemat technologiczny wytwarzania NaCl w znany sposób przedstawiono na fig. 3.

Przykład ilości składników stosowanych w procesie prowadzonym znanym sposobem przedstawiono poniżej.

166 619 5

3,365 m³ surowej solanki 27 zawierającej 17659 moli jonów chlorkowych, 156,5, moli jonów siarczanowych, 116,1 moli jonów wapniowych, 8,4 mola jonów magnezowych, 40,4 moli jonów potasowych, 1,2 mola jonów bromkowych oraz jako resztę jony sodowe, dodaje się wraz z 1,814 m3 ługu macierzystego 34 zawierającego 9490 moli jonów chlorkowych, 879,8 moli jonów siarczanowych, 17,1 moli jonów węglanowych, 12,2 moli jonów wodorotlenowych, 625,1 moli jonów potasowych, 9,8 moli jonów bromkowych oraz jako resztę jony sodowe, do zbiornika I, w którym następuje oczyszczenie surowej solanki. W miarę jak dodaje się 73,5 mola wodorotlenku wapniowego, 21,8 moli węglanu sodowego i 64,7 moli dwutlenku węgla, 28, wytrąca się 104,1 moli gipsu, 85,5 moli węglanu wapniowego i 8,4 mola wodorotlenku magnezowego, 29, które następnie usuwa się zł. Oczyszczoną solankę30 zawierającą 27149moli jonów chlorkowych, 932,:2moli jonów siarczanowych, 18,1 moli jonów węglanowych, 12,9 moli jonów wodorotlenowych, 661,9 moli jonów potasowych, 11,0 moli jonów bromkowych oraz jako resztę jony sodowe, kieruje się do wyparki solanki J. W wyparce solanki J odparowuje woda 31, a 1000 kg soli 32 zawierającej 17094 mole NaCl, 3,4 mole potasu i 0,6 mola bromku krystalizuje i usuwane jest z wyparki solanki J. Z wyparki solanki J odprowadza się ług macierzysty 33 zawierający 565 moli jonów chlorkowych, 52,4 moli jonów siarczanowych, 1,0 mol jonów węglanowych, 0,7 mola jonów wodorotlenowych, 37,0 moli jonów potasowych, 0,6 mola jonów bromkowych oraz jako resztę jony sodowe. Resztę ługu macierzystego 34 zawraca się do I.

Z przykładu porównawczego wynika, że zawartość bromku w uzyskanej soli 32 jest ponad 2,5 razy większa niż w soli 8 wytworzonej sposobem według wynalazku. Stwierdzono, że usunięcie zanieczyszczeń potasowych i bromko wych na drodze przemywania uzyskanej soli jest niemożliwe.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania chlorku sodowego obejmujący oczyszczanie surowej solanki w wyniku wytrącenia i oddzielenia wapnia i magnezu w postaci nierozpuszczalnych związków, a następnie odparowanie wody z uzyskanej w ten sposób oczyszczonej solanki oraz oddzielenie wykrystalizowanego chlorku sodowego oraz zawrócenie siarczanu sodowego znajdującego się w ługu macierzystym do surowej solanki, znamienny tym, że siarczan sodowy wykrystalizowuje się i oddziela od ługu macierzystego przed zawróceniem do surowej solanki.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wykrystalizowany siarczan sodowy rozpuszcza się w wodzie lub w roztworze wodnym przed dodaniem do surowej solanki, która ma zostać oczyszczona.
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wykrystalizowany siarczan sodowy rozpuszcza się w oczyszczonej solance.
4. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wykrystalizowany siarczan sodowy rozpuszcza się w surowej solance, która ma być oczyszczona oraz że zawartość jonów siarczanowych w surowej solance po dodaniu siarczanu sodowego nie przekracza 0,22 g-jonów/m³.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że iloczyn stężenia jonów Ca²⁺ i stężenie siarczanów w solance po całkowitym rozpuszczeniu Na2SO 4 nie przekracza 7,5 X 1010^ (g-jonów/dm3)².

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania chlorku sodowego obejmującego oczyszczanie surowej solanki na drodze wytrącania i oddzielania wapnia i magnezu w postaci nierozpuszczalnych związków, a następnie odparowanie wody z uzyskanej oczyszczonej solanki i oddzielenie wykrystalizowanego chlorku sodowego oraz zawrócenie siarczanu sodowego znajdującego się w ługu macierzystym do surowej solanki.