RU2632699C1

RU2632699C1 - Method for producing caustic soda

Info

Publication number: RU2632699C1
Application number: RU2016138025A
Authority: RU
Inventors: Павел Борисович Буторин; Анатолий Владимирович Тищенко; Владимир Степанович Бобрин; Татьяна Алексеевна Буторина; Десислава Сергеевна Бобрина; Мария Сергеевна Бобрина
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Химпромстрой"
Priority date: 2016-09-23
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2017-10-09

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: method for concentrating the caustic soda solution involves pre-evaporation of the solution and final concentration to 98-99 wt %. Pre-evaporation is conducted to a concentration of caustic soda in a solution of 65-75 wt %, then the solution is heated to 300-350°C and fed to the heat exchanger, allowing direct solution contact with water vapour having an inlet temperature of 600-650°C and pressure up to 200 atm. The resulting solution, superheated to a temperature of 600-650°C, is finally concentrated by throttling with a decrease in pressure.

EFFECT: simplifying the process while reducing energy costs.

4 cl

Description

Изобретение относится к способам получения каустической соды, преимущественно из растворов электролитических щелоков.The invention relates to methods for producing caustic soda, mainly from solutions of electrolytic liquors.

Известен способ концентрирования электролитических щелоков, включающий последовательное упаривание в четыре стадии до концентрации щелочи на первой стадии 11-13%, на второй 15-17%, на третьей - 25-26% и четвертой - 46-50%, подачу реакционной смеси третьей стадии в вакуум-кристаллизатор, промежуточный вывод суспензии хлорида натрия из вакуум-кристаллизатора, разделение суспензии и подачу отделенных от осадка хлористого натрия щелоков на последующую стадию упаривания, осветление концентрированных щелоков, их охлаждение с получением щелочи, причем в вакуум-кристаллизатор подают сгущенную суспензию третьей стадии упаривания одновременно с электролитическим щелоками (SU 1139702, 1995).A known method of concentrating electrolytic liquors, including sequential evaporation in four stages to an alkali concentration in the first stage of 11-13%, in the second 15-17%, in the third - 25-26% and fourth - 46-50%, feeding the reaction mixture of the third stage into the vacuum crystallizer, the intermediate conclusion of the suspension of sodium chloride from the vacuum crystallizer, separation of the suspension and the supply of liquors separated from the precipitate of sodium chloride to the subsequent stage of evaporation, clarification of concentrated liquors, their cooling to obtain alkali, and vacuum crystallizer serves thickened slurry third stage evaporation simultaneously with the electrolytic liquors (SU 1139702, 1995).

Недостатком способа является сложность процесса, требующего большого количества оборудования.The disadvantage of this method is the complexity of the process, requiring a large amount of equipment.

Известен также способ многоступенчатого концентрирования едкой щелочи, включающий выпаривание в три ступени до концентрации щелочи больше 40% вес., на первой из которых концентрирование осуществляют путем косвенного нагрева свежим водяным паром, на второй - соковым (вторичным) паром, а на третьей ступени - путем непосредственного нагревания упариваемого раствора горячим газом, образующимся при сжигании водорода, полученного в электролизерах с диафрагмой (DE 2255034, 1974).There is also known a method of multi-stage concentration of caustic alkali, including evaporation in three stages to an alkali concentration of more than 40% by weight, on the first of which concentration is carried out by indirect heating with fresh water vapor, on the second - juice (secondary) steam, and on the third stage - by direct heating of the evaporated solution with hot gas generated during the combustion of hydrogen obtained in electrolyzers with a diaphragm (DE 2255034, 1974).

Недостатками известного способа являются большие энергозатраты, большие потери воды и тепла.The disadvantages of this method are high energy consumption, large losses of water and heat.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения выпаривания каустической соды путем выпаривания до концентрации 99%, который осуществляют в три стадии. На первой стадии производят выпаривание раствора с концентрацией 43-45% по щелочи до концентрации 50-55%, которое осуществляют с использованием вторичного пара, полученного на третьей стадии выпаривания. На второй и третьей стадиях производят выпаривание с использованием перегретого водяного пара с температурой 1400°С, образующегося при сжигании водорода в кислороде. Выпаривание ведут до концентрации целевого продукта 70-75% и 98% соответственно. Каустическую соду с третьей стадии выпаривания направляют в вакуумный испаритель, где удаляют остаточную влагу и получают продукт с концентрацией 99% мacc. (RU 2137714 1999).The closest in technical essence and the achieved result is a method of obtaining evaporation of caustic soda by evaporation to a concentration of 99%, which is carried out in three stages. In the first stage, the solution is evaporated with a concentration of 43-45% in alkali to a concentration of 50-55%, which is carried out using the secondary steam obtained in the third stage of evaporation. In the second and third stages, evaporation is carried out using superheated water vapor with a temperature of 1400 ° C, which is formed during the combustion of hydrogen in oxygen. Evaporation is carried out to a concentration of the target product of 70-75% and 98%, respectively. Caustic soda from the third stage of evaporation is sent to a vacuum evaporator, where residual moisture is removed and a product with a concentration of 99% mass is obtained. (RU 2137714 1999).

Недостатком известного способа являются значительные энергозатраты на стадии выпаривания и сложность процесса, обусловленная взрывоопасностью сжигания водорода с кислородом с получением водяного пара с температурой 1400°С.The disadvantage of this method is the significant energy consumption at the stage of evaporation and the complexity of the process due to the explosive risk of burning hydrogen with oxygen to produce water vapor with a temperature of 1400 ° C.

Задачей настоящего изобретения является упрощение процесса при снижении энергетических затрат и отсутствие солевых отложений на стенках используемой аппаратуры.The objective of the present invention is to simplify the process while reducing energy costs and the absence of salt deposits on the walls of the equipment used.

Поставленная задача решается описываемым способом концентрирования раствора каустической соды, который включает предварительное выпаривание раствора и окончательное концентрирование до 98-99%масс. При этом предварительное выпаривание ведут до концентрации каустической соды в растворе 65-75% масс. Затем раствор нагревают до 300-350°С и подают в теплообменное устройство, обеспечивая непосредственный контакт раствора с водяным паром, имеющим на входе в упомянутое устройство температуру 600-650°С и давление до 200 атм, полученный раствор, перегретый до температуры 600-650°С, подвергают окончательному концентрированию путем дросселирования при снижении давления.The problem is solved by the described method of concentration of a solution of caustic soda, which includes preliminary evaporation of the solution and final concentration to 98-99% of the mass. When this preliminary evaporation is carried out to a concentration of caustic soda in a solution of 65-75% of the mass. Then the solution is heated to 300-350 ° C and served in a heat exchanger, providing direct contact of the solution with water vapor having a temperature of 600-650 ° C and a pressure of 200 atm at the inlet of the said device, the resulting solution is superheated to a temperature of 600-650 ° C, is subjected to final concentration by throttling with a decrease in pressure.

Предпочтительно, подачу водяного пара в теплообменное устройство осуществляют противотоком к раствору каустической соды.Preferably, the supply of water vapor to the heat exchanger is countercurrent to the caustic soda solution.

Предпочтительно, отработанный перегретый пар с давлением до 200 атм после теплообменного устройства используют на стадии нагрева раствора до 300-350°С и используют на стадии компримирования отработанного вторичного пара до 10-15 атм.Preferably, the spent superheated steam with a pressure of up to 200 atm after the heat exchange device is used at the stage of heating the solution to 300-350 ° C and is used at the stage of compressing the spent secondary steam to 10-15 atm.

Предпочтительно, стадию дросселирования осуществляют поэтапно, вначале снижая давление до 735 мм рт.ст. с получением раствора с концентрацией 98%, а затем снижают давление до 100 мм рт.ст. с получением раствора с концентрацией 99% каустической соды.Preferably, the throttling step is carried out in stages, initially reducing the pressure to 735 mm Hg. to obtain a solution with a concentration of 98%, and then reduce the pressure to 100 mm Hg to obtain a solution with a concentration of 99% caustic soda.

Осуществление изобретения при заявленных условиях приводит к растворению твердых примесей, присутствующих в исходном растворе, без их отложения на стенках аппаратуры. За счет использования заявленных условий процесса обеспечивается также снижение энергетических затрат, необходимых для получения высококонцентрированного целевого продукта. Кроме того, проведение процесса в объеме заявленной совокупности существенных признаков позволяет получить чистую твердую (плавленную) диафрагменную щелочь в отличие от известного способа, который не обеспечивает возможности плавления диафрагменной каустической соды, содержащей растворенную поваренную соль.The implementation of the invention under the stated conditions leads to the dissolution of solid impurities present in the initial solution, without their deposition on the walls of the equipment. By using the claimed process conditions, a reduction in the energy costs necessary to obtain a highly concentrated target product is also provided. In addition, the process in the amount of the claimed combination of essential features allows you to get a clean solid (fused) diaphragm alkali, in contrast to the known method, which does not provide the possibility of melting diaphragm caustic soda containing dissolved table salt.

Ниже приведен пример, иллюстрирующий заявленное изобретение.The following is an example illustrating the claimed invention.

Исходный раствор каустической щелочи с концентрацией 20% масс., полученный в электролизере, направляют на концентрирование в многоступенчатую выпарную установку. Нагрев раствора осуществляют глухим греющим паром. Выпаривание ведут до получения раствора с концентрацией каустической соды 75% масс.An initial solution of caustic alkali with a concentration of 20% by mass obtained in the electrolyzer is sent for concentration to a multistage evaporator. The solution is heated with blank heating steam. Evaporation is carried out to obtain a solution with a concentration of caustic soda 75% of the mass.

Полученный сконцентрированный раствор до 65-75% подают предварительно в пароперегреватель, куда в качестве греющего агента противотоком к раствору поступает перегретый водяной пар с температурой 650°С при давлении 200 атмосфер.The resulting concentrated solution up to 65-75% is preliminarily fed to a superheater, where superheated water vapor with a temperature of 650 ° C at a pressure of 200 atmospheres enters the solution as a countercurrent heating agent.

Охлажденный до температуры 300-350°С перегретый водяной пар из пароперегревателя удаляется. Перегретый водяной пар подается на компримирование вторичных паров от дросселирования. Раствор каустической соды с той же концентрацией, равной 75%, из пароперегревателя подают в сепаратор, работающий под давлением от 100 до 735 мм рт.ст. В сепараторе перегретый до 650°С 75%-ный раствор поэтапно дросселируют, со снижением давления от 200 атм до 735 мм рт.ст. и 100 мм рт.ст. соответственно.The superheated water vapor cooled to a temperature of 300-350 ° C is removed from the superheater. Superheated water vapor is supplied to compress secondary vapors from throttling. A solution of caustic soda with the same concentration of 75% is fed from a superheater to a separator operating under pressure from 100 to 735 mm Hg. In a separator, a 75% solution superheated to 650 ° C is throttled in stages, with a pressure drop from 200 atm to 735 mm Hg. and 100 mmHg respectively.

В результате в сепараторе перегретый раствор каустической соды вскипает, охлаждаясь до температуры кипения при принятом давлении в сепараторе 100-735 мм рт.ст. до 300-350°С, и за счет испарившейся в сепараторе воды концентрация каустической соды повышается до 98-99% масс.As a result, an overheated solution of caustic soda boils in a separator, cooling to a boiling point at an accepted pressure in the separator of 100-735 mm Hg. to 300-350 ° C, and due to the water evaporated in the separator, the concentration of caustic soda rises to 98-99% of the mass.

Для использования вторичного пара вскипания, образующегося в сепараторе под давлением 100-735 мм рт.ст. его подают в инжектор, куда также подают отработанный в пароперегревателе греющий водяной пар с температурой 350°С и давлением до 200 атм. Выходящий из инжектора водяной пар с давлением 10-15 атм подают на вторичное использование в систему предварительной многоступенчатой выпарки.To use the secondary boiling steam formed in the separator under a pressure of 100-735 mm Hg it is fed to the injector, which also serves the heating steam worked out in a superheater with a temperature of 350 ° C and a pressure of up to 200 atm. Water vapor leaving the injector with a pressure of 10-15 atm is supplied for secondary use in a preliminary multi-stage evaporation system.

Полученный 99%-ный раствор щелочи с влажностью 1% подвергают чешуированию на барабанном аппарате.The obtained 99% alkali solution with a moisture content of 1% is subjected to flaking on a drum apparatus.

Аналогичным образом нами был осуществлен способ при нижних границах заявленных параметров процесса. Полученные результаты позволили выбрать количественные признаки, характеризующие необходимые интервалы параметров, позволяющие обеспечить получение заявленного технического результата.Similarly, we carried out the method at the lower boundaries of the claimed process parameters. The results obtained made it possible to select quantitative features characterizing the necessary parameter intervals, allowing to obtain the claimed technical result.

Описанный выше способ получения твердой каустической соды может являться частью общей технологии с использованием выпарной системы, на которой концентрируют 10-33% электролитические щелоки мощностью 200-450 тыс. т до 46%, потребляющие до 50 и более тонн/час насыщенного пара с давлением 8-10 атм в выпарных аппаратах, соединенных последовательно по пару.The method for producing solid caustic soda described above can be part of a common technology using an evaporation system, on which 10-33% electrolytic liquors with a capacity of 200-450 thousand tons up to 46% are concentrated, consuming up to 50 or more tons / hour of saturated steam with a pressure of 8 -10 atm in evaporators connected in series in pairs.

Claims

1. The method of concentrating a solution of caustic soda, including pre-evaporation of the solution and final concentration to 98-99% by mass., Characterized in that the preliminary evaporation is carried out to a concentration of caustic soda in the solution 65-75% by mass, then the solution is heated to 300-350 ° C and served in a heat exchange device, providing direct contact of the solution with water vapor having a temperature of 600-650 ° C and a pressure of 200 atm at the inlet of the said device, the resulting solution, overheated to a temperature of 600-650 ° C, is subjected to onchatelnomu concentrated by throttling with a decrease in pressure.

2. The method according to p. 1, characterized in that the supply of water vapor to the heat exchange device is carried out countercurrent to a solution of caustic soda.

3. The method according to p. 1, characterized in that the spent superheated steam with a pressure of up to 200 atm after the heat exchange device is used at the stage of heating the solution to 300-350 ° C.

4. The method according to p. 1, characterized in that the throttling is carried out in stages, initially reducing the pressure to 735 mm Hg to obtain a solution with a concentration of 98%, and then reduce the pressure to 100 mm Hg to obtain a solution with a concentration of 99%.