RU2347746C2 - Способ получения рассола для электролиза - Google Patents
Способ получения рассола для электролиза Download PDFInfo
- Publication number
- RU2347746C2 RU2347746C2 RU2007113108/15A RU2007113108A RU2347746C2 RU 2347746 C2 RU2347746 C2 RU 2347746C2 RU 2007113108/15 A RU2007113108/15 A RU 2007113108/15A RU 2007113108 A RU2007113108 A RU 2007113108A RU 2347746 C2 RU2347746 C2 RU 2347746C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brine
- calcium
- electrolysis
- well
- alkali metal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для получения водных насыщенных растворов галогенидов щелочных металлов, которые применяются в производстве хлора и щелочи методом электролиза. Способ получения водных насыщенных рассолов галогенидов щелочных металлов включает подземное растворение залежей солей с одновременной очисткой рассола в рассолодобывающей скважине. Очистку от части вредных примесей - соединений кальция и магния - проводят путем применения в качестве растворителя обедненного рассола галогенида соответствующего металла, полученного от установки электролиза, имеющего значение водородного показателя рН 9-12. Затем рассол из рассолодобывающей скважины направляют на очистку от соединений кальция и магния. Изобретение позволяет упростить технологическую схему процесса и снизить капитальные и эксплуатационные затраты. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Водные растворы галогенидов щелочных металлов (рассолы) широко применяются в различных производственных процессах, например в производстве галогенов и щелочей, кальцинированной соды, калийных удобрений, пищевых солей и т.д. К чистоте рассолов предъявляются высокие требования, особенно при использовании в электролизе.
Содержание соединений магния, кальция, стронция, бария, алюминия, железа, кремния и др. в рассоле, поступающем на электролиз, должно быть снижено до уровня миллионных долей (ppm) или даже миллиардных долей (ppb), особенно в случае мембранного электролиза. Повышенное содержание соединений указанных металлов в рассоле для мембранного электролиза приводит к снижению эксплуатационных показателей процесса и порче мембран. В случае ртутного электролиза существенно ухудшаются показатели процесса и качество продуктов. В диафрагменном электролизе вредные примеси оказывают влияние на работу диафрагмы.
Настоящее изобретение касается способа получения и подготовки водных растворов галогенидов щелочных металлов (рассолов) для их дальнейшего использования в различных производственных процессах, в частности в процессе электролиза. Главная цель изобретения - упрощение технологической схемы получения и очистки рассола, снижение эксплуатационных и капитальных затрат.
Далее в описании изобретения везде под рассолом подразумевается водный раствор галогенида щелочного металла, такого как хлорид натрия, хлорид калия. Под насыщенным рассолом подразумевается водный раствор галогенида щелочного металла насыщенный (или близкий к насыщению) при соответствующей температуре и давлении. Под обедненным (недонасыщенным) рассолом понимается рассол вышедший из электролитической ячейки (анолит) и имеющий концентрацию основного вещества в 1.5-2 раза ниже, чем в насыщенном рассоле.
В мировой промышленной практике наиболее часто применяется технологическая схема, по которой насыщенный рассол получают в скважинах подземным растворением солей в воде (Поваренная соль. Производство и применение в химической промышленности. /А.А.Фурман, М.П.Бельды, И.Д.Соколов. - М.: Химия, 1989. - 272 с. [1]; Справочник по производству хлора, каустической соды и основных хлорпродуктов. / Л.М.Якименко, М.И.Пасманик. - М.: Химия, 1976. - 440 с. [2]). Насыщенный рассол далее поступает на очистку от соединений кальция и магния до остаточного уровня 4-6 ppm и 0.5-1 ppm путем осаждения соответствующих ионов с помощью растворов кальцинированной соды и каустика в осветлителях (отстойниках). В осветлителях происходит осаждение нерастворимых в воде гидрооксида магния и карбоната кальция за счет сил гравитации. Для ускорения осаждения применяют флокулянты. После осветления рассол дополнительно фильтруется и поступает на стадию выпаривания в многоступенчатой выпарной установке. Полученная твердая соль или соляная пульпа используется для донасыщения обедненного рассола (анолита). Донасыщенный до необходимой концентрации рассол затем еще дополнительно обрабатывается в зависимости от целей его дальнейшего использования. Так, в мембранном электролизе рассол проходит дополнительную очистку от соединений магния и кальция на ионообменных смолах до уровня концентраций 2-5 ppb.
Насыщенный рассол в случае хлорида натрия имеет концентрацию 305±10 г/дм3. После электролиза из электролизера выходит обедненный рассол с концентрацией хлорида натрия 150-260 г/дм3 и подвергается вначале вакуумному обесхлориванию (удалению растворенного хлора), а затем химическому обесхлориванию с помощью реагентов восстановителей. Обесхлоренный поток обедненного рассола вновь поступает на донасыщение выпаренной солью и далее проходит описанный выше цикл очистки перед подачей на электролиз. Данная технология может иметь те или иные варианты, которые не имеют существенного влияния на производительность и технико-экономические показатели.
В настоящем изобретении мы предлагаем донасыщение обедненного рассола (обесхлоренного анолита) проводить непосредственно в рассолодобывающих скважинах с одновременным осаждением части вредных примесей, особенно соединений магния и кальция, за счет применения щелочного потока обедненного рассола со значением рН, равным 9-12. Температура потока находится в диапазоне 20-50°С. К данному потоку добавляется 0.2-0.3 м3 воды на один куб обедненного рассола для восполнения потерь на электролизе и поддержания объема рассольно-анолитного цикла. В скважине происходит насыщение обедненного рассола в случае хлорида натрия от концентрации 120-200 г/дм3 до концентрации 305±10 г/дм3 и одновременно осаждение части ионов магния и кальция за счет реакций:
Насыщение происходит быстрее, так как концентрация повышается от 120-200 г/дм3, а не практически от нуля, когда растворителем является вода. При подземном донасыщении полностью исключается дорогостоящая стадия выпаривания соли. За счет снижения концентрации соединений магния и кальция в насыщенном и поднятом на поверхность рассоле снижается нагрузка на осветлитель, что повышает его производительность и стабильность в работе. Кроме того, предлагаемый способ получения рассола имеет экологическое преимущество по сравнению со стандартной технологией, поскольку уменьшает количество шламов содовой и каустической очистки (за счет осаждения в скважине), которые требуют специальных мест хранения на поверхности земли или утилизации.
Известны способы добычи рассолов галогенидов щелочных металлов путем размыва подземных залежей солей с использованием недонасыщенных рассолов (Патенты США №3407004; 3366419; 3355212 [3-5]. Однако ни в одном из указанных патентов не заявляется какая-либо очистка от соединений щелочно-земельных металлов или других поливалентных металлов.
В патенте США №3606466 [6] заявлен способ получения насыщенного хлоридно-натриевого рассола, предусматривающий его очистку от ионов магния и кальция в рассолодобывающей скважине. В скважину закачивается вода вместе с реагентами для очистки. Реагенты-растворы кальцинированной соды и каустика подаются в избытке, так что в очищенном рассоле содержится примерно 0.1-1.0 кг/м3 кальцинированной соды и 0.05-0.5 кг/м3 каустика. Эти значения избытков соды и щелочи соответствуют наземному режиму очистки. Для улучшения процесса осаждения предусмотрена подача коагулянтов.
Очевидным недостатком данного способа по сравнению с настоящим изобретением является использование в качестве растворителя воды, а не недонасыщенного рассола. Производительность скважины будет снижена из-за увеличения времени насыщения по сравнению с тем, когда в качестве растворителя используется обедненный рассол от установки электролиза. При закачке воды в скважину требуются более высокие давления на нагнетании из-за больших гидравлических различий между водой и насыщенным рассолом. При закачке обедненного рассола эти различия существенно снижаются и соответственно уменьшается давление на нагнетании растворителя в скважину. Применение стехиометрических количеств (с избытком) реагентов осадителей вызывает быстрое локальное образование большого количества осадков, что повышает риск зашламовывания скважинных труб и уменьшения площади растворения в скважине. В предлагаемом нами способе риск зашламовывания скважин минимален, поскольку вещества осадители содержатся в умеренных количествах в обедненном рассоле с рН, равным 9-12.
Вышеуказанные проблемы частично решаются изобретением, представленным в международной заявке WO 97/06105, А1 [7]. Здесь предлагается вначале получать насыщенный рассол тем или иным способом, в том числе подземным растворением залежей в скважине, а затем очищать его от примесей ионов кальция и магния посредством обработки растворами кальцинированной соды и каустика в другой скважине. Главным недостатком этого способа является необходимость использования двух скважин, а именно скважины для растворения соли и получения насыщенного рассола и скважины очистки его от ионов кальция и магния. Это приводит к существенному повышению капитальных и эксплуатационных затрат на установке получения рассола.
Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1 (растворитель вода)
В скважину подается вода с расходом 36 м3/ч при давлении 3.5 МПа. Содержание ионов кальция и магния составляет 0.028 г/дм3 и 0.009 г/дм3 соответственно. Значение водородного показателя рН равно 6.5. Из скважины извлекается насыщенный рассол в количестве 34.9 м3/ч с концентрацией хлорида натрия 310 г/дм3 и содержанием ионов кальция и магния, г/дм3: 2.7 и 0.54. Значение водородного показателя, рН насыщенного рассола равно 7. Затем этот рассол поступает на очистку от соединений кальция и магния и на электролиз.
Пример 2 (растворитель анолит - обедненный рассол от установки электролиза)
В скважину подается обедненный рассол с расходом 33 м3/ч при давлении 2.5 МПа. Концентрация хлорида натрия в этом рассоле составляет 162 г/дм3.
Содержание ионов кальция и магния составляет 0.03 г/дм3 и 0.01 г/дм3 соответственно. Значение водородного показателя рН равно 11. Из скважины извлекается насыщенный рассол в количестве 32 м3/ч с концентрацией хлорида натрия 310 г/дм3 и содержанием ионов кальция и магния, г/дм3: 1.76 и 0.18. Значение водородного показателя рН насыщенного рассола равно 9.4. Затем этот рассол поступает на очистку от соединений кальция и магния и на электролиз.
Эффективность способа получения рассола, представленного в настоящем изобретении, подтверждается также данными, полученными во время эксплуатации рассолодобывающих скважин. Установлено, что содержание соединений кальция и магния в насыщенном рассоле, извлеченном из рассолодобывающих скважин, существенно снижается (таблица).
| Содержания ионов кальция и магния в насыщенном рассоле, извлеченном из скважин | |||
| № скважины | Дата отбора проб* | Содержание ионов, г/дм3 | |
| Са2+ | Mg2+ | ||
| 8 | 09.08.2006 | 3.8 | 0.95 |
| 8 | 22.10.2006 | 1.8 | 0.14 |
| 10 | 09.08.2006 | 3.0 | 0.71 |
| 10 | 19.10.2006 | 2.2 | 0.13 |
| 12 | 10.08.2006 | 4.3 | 0.92 |
| 12 | 16.10.2006 | 2.6 | 0.49 |
| - Август 2006 года - начало работы системы рассолодобычи по способу, представленному в настоящем изобретении. | |||
Claims (2)
1. Способ получения водных насыщенных рассолов галогенидов щелочных металлов для электролиза, включающий подземное растворение залежей солей с одновременной очисткой рассола в рассолодобывающей скважине, отличающийся тем, что очистку от части вредных примесей - соединений кальция и магния проводят путем применения в качестве растворителя обедненного рассола галогенида соответствующего металла, полученного от установки электролиза, имеющего значение водородного показателя рН 9-12, а затем рассол из рассолодобывающей скважины направляют на очистку от соединений кальция и магния.
2. Способ по п.1, где галогенидом щелочного металла является хлорид натрия, хлорид калия.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007113108/15A RU2347746C2 (ru) | 2007-04-09 | 2007-04-09 | Способ получения рассола для электролиза |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007113108/15A RU2347746C2 (ru) | 2007-04-09 | 2007-04-09 | Способ получения рассола для электролиза |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007113108A RU2007113108A (ru) | 2008-10-27 |
| RU2347746C2 true RU2347746C2 (ru) | 2009-02-27 |
Family
ID=40530010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007113108/15A RU2347746C2 (ru) | 2007-04-09 | 2007-04-09 | Способ получения рассола для электролиза |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2347746C2 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112239205A (zh) * | 2019-07-17 | 2021-01-19 | 侯梦斌 | 一种介入氯化钠水电解的石墨纯化设备与工艺 |
-
2007
- 2007-04-09 RU RU2007113108/15A patent/RU2347746C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЯКИМЕНКО Л.М. Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов. - М.: Химия, 1974, с.197-228. ФУРМАН А.А. и др. Поваренная соль. Производство и применение в химической промышленности. - М.:, Химия, 1989, с.175-251. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007113108A (ru) | 2008-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2867388B1 (en) | Process and apparatus for generating or recovering hydrochloric acid from metal salt solutions | |
| RU2724779C1 (ru) | Способ комплексной переработки попутных вод нефтяных месторождений | |
| SE448473B (sv) | Forfarande for elektrolys av en vattenhaltig natriumkloridlosning i en elektrolyscell med katjonbytarmembran | |
| EP1858806A1 (en) | Process to prepare salt | |
| CN108468065B (zh) | 一种氯酸钠和氯碱联合脱硝工艺 | |
| CN105439341A (zh) | 一种含盐废水处理系统及处理方法 | |
| EP1848661B1 (en) | Process to prepare chlorine or sodium chlorate | |
| JP2003509183A (ja) | ブライン溶液中の金属イオン濃度を低下させる方法 | |
| CN106495187B (zh) | 双膜法精制液体盐零排放生产工艺 | |
| CN111170340A (zh) | 一种从盐硝废卤水中回收盐和硝的方法 | |
| RU2482071C2 (ru) | Удаление перхлората из концентрированных солевых растворов с использованием амфотерных ионообменных смол | |
| US4274929A (en) | Chemical removal of silicon from waste brine stream for chlor-alkali cell | |
| JP2007262443A (ja) | 塩化ナトリウムの電解方法 | |
| RU2347746C2 (ru) | Способ получения рассола для электролиза | |
| RU2720420C1 (ru) | Способ сорбционного извлечения лития из литийсодержащих рассолов | |
| US10337113B2 (en) | Side stream removal of impurities in electrolysis systems | |
| CN112673119A (zh) | 一种改进的锂加工方法 | |
| US4966764A (en) | Process for producing low aluminum membrane cell feedbrine | |
| NL2008357A (en) | Process for producing sodium bicarbonate. | |
| US3407128A (en) | Process for the manufacture of chlorine, sodium hydroxide and hydrogen by the electrolysis of sodium chloride in mercury cells | |
| RU2456239C1 (ru) | Способ получения бромистого кальция из природных бромсодержащих рассолов хлоридного кальциевого типа | |
| RU2477256C2 (ru) | Способ получения технического рассола | |
| SU343568A1 (ru) | Способ очистки ртутьсодержащих сточныхВОд | |
| US4946565A (en) | Process for the production of alkali metal chlorate | |
| CN108996773B (zh) | 一种用井矿盐代替日晒海盐精制二次盐水的生产工艺 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |