RU2755186C1 - Method for producing caustic soda - Google Patents

Method for producing caustic soda Download PDF

Info

Publication number
RU2755186C1
RU2755186C1 RU2020143423A RU2020143423A RU2755186C1 RU 2755186 C1 RU2755186 C1 RU 2755186C1 RU 2020143423 A RU2020143423 A RU 2020143423A RU 2020143423 A RU2020143423 A RU 2020143423A RU 2755186 C1 RU2755186 C1 RU 2755186C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
caustic soda
water
production
sodium sulfate
naoh
Prior art date
Application number
RU2020143423A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Семенович Чекушин
Максим Владимирович Чекушин
Наталья Васильевна Олейникова
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет"
Priority to RU2020143423A priority Critical patent/RU2755186C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2755186C1 publication Critical patent/RU2755186C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D1/00Oxides or hydroxides of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D1/04Hydroxides
    • C01D1/20Preparation by reacting oxides or hydroxides with alkali metal salts
    • C01D1/22Preparation by reacting oxides or hydroxides with alkali metal salts with carbonates or bicarbonates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: chemical industry.
SUBSTANCE: invention relates to the technology of production of inorganic substances, in particular, the chemical production of caustic soda (NaOH) as a result of the conversion of sodium sulfate. The method for producing caustic soda with the participation of burnt lime and sodium bicarbonate includes mixing solid components in accordance with a stoichiometric ratio of 1:1 and a step-by-step water supply in portions of 10% of the mass of the solid mixture while stirring for 5-7 minutes at a temperature of 35-40°C. New portions of water are added until a pulp containing 60-70% liquid is obtained. The phases are separated by centrifugation and the cake is washed to obtain an alkali solution of 600 g/dm3.
EFFECT: utilization of the by-product accumulated in metallurgical industries, sodium sulfate is ensured and a reduction in energy consumption for dehydration of alkaline solutions is achieved.
1 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к технологии производства неорганических веществ, в частности химического получения каустической соды (NaOH) в результате конверсии сульфата натрия.The invention relates to a technology for the production of inorganic substances, in particular the chemical production of caustic soda (NaOH) as a result of the conversion of sodium sulfate.

Известны способы получения каустической соды (NaOH) электрохимическим и химическими способами.Known methods for producing caustic soda (NaOH) by electrochemical and chemical methods.

Электрохимический способ основан на электролизе водных растворов хлорида натрия с протеканием реакции диссоциации [Якименко Л.М. Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов М.: Химия, 1974, - 600с, (с 193-270)]:The electrochemical method is based on the electrolysis of aqueous solutions of sodium chloride with a dissociation reaction [Yakimenko L.M. Production of chlorine, caustic soda and inorganic chlorine products M .: Chemistry, 1974, - 600s, (from 193-270)]:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

При пропускании постоянного тока через систему, использующую индифферентные электроды: катод поляризованный отрицательно, взаимодействует с деполяризатором, к которому можно отнести ионы водорода (Н*). Деполяризация катода ионами водорода приводит к образованию атомарного и молекулярного водорода:When direct current is passed through a system using indifferent electrodes: the negatively polarized cathode interacts with a depolarizer, which can be attributed to hydrogen ions (H *). Depolarization of the cathode by hydrogen ions leads to the formation of atomic and molecular hydrogen:

Figure 00000004
Figure 00000004

В свою очередь, на аноде, поляризованном положительно, деполяризатором выступает хлор-ион. После разряда образуется атомарный и, далее, молекулярный хлор (газ):In turn, the chlorine ion acts as a depolarizer at the positively polarized anode. After the discharge, atomic and, then, molecular chlorine (gas) is formed:

Figure 00000005
Figure 00000005

В итоге в водном растворе накапливается щелочь - NaOH - целевой продукт. После отпаривания воды получают сухую каустическую соду.As a result, the aqueous solution accumulates alkali - NaOH - the target product. After steaming off the water, dry caustic soda is obtained.

К недостаткам способа можно отнести:The disadvantages of this method include:

- получение газообразных продуктов: водорода и хлора, которые нужно разделить и утилизировать;- obtaining gaseous products: hydrogen and chlorine, which must be separated and disposed of;

- невысокая концентрация щелочи в отработанном электролите (до 120 г/дм3) и, соответственно, существенные затраты на отпаривание воды;- low concentration of alkali in the spent electrolyte (up to 120 g / dm 3 ) and, accordingly, significant costs for water steaming;

- высокие энергозатраты.- high energy consumption.

Известен ферритный способ производства щелочи, основанный на спекании кальцинированной соды с окисью железа (Fe2O3) с получением феррита натрия [Шокин И.Н., Крашенинников С.А. Технология соды М. : Химия 1975. - 288 с, (с. 205-244)]:Known ferritic method for the production of alkali, based on sintering soda ash with iron oxide (Fe 2 O 3 ) to obtain sodium ferrite [Shokin IN, Krasheninnikov SA. Soda technology M.: Chemistry 1975. - 288 s, (p. 205-244)]:

Figure 00000006
Figure 00000006

Важным свойством получаемого соединения является возможность его разложения в воде:An important property of the resulting compound is the possibility of its decomposition in water:

Figure 00000007
Figure 00000007

После разложения получают осадок оксида железа, возвращаемый на спекание, и раствор гидроксида натрия, направляемый на обезвоживание. Недостатком способа является существенные затраты Na2CO3, характеризующийся высокой стоимостью.After decomposition, a precipitate of iron oxide is obtained, which is returned for sintering, and a sodium hydroxide solution, which is sent for dehydration. The disadvantage of this method is the significant costs of Na 2 CO 3 , characterized by high cost.

Наиболее близким к заявленному является способ производства щелочи [Н.С. Ахметов. Неорганическая химия. М.: Высшая школа, 1975, с. 591-592], по которому осуществляют взаимодействие кальцинированной соды (Na2C03) с гашеной известью по схеме:Closest to the claimed method is the production of alkali [NS. Akhmetov. Inorganic chemistry. M .: Higher school, 1975, p. 591-592], according to which the interaction of soda ash (Na2C03) with slaked lime is carried out according to the scheme:

Figure 00000008
Figure 00000008

Процесс получил название каустификации. К основному недостатку следует отнести использование кальцинированной соды и значительные энергозатраты на обезвоживание щелочного раствора.The process is called causticization. The main disadvantage is the use of soda ash and significant energy consumption for dehydration of the alkaline solution.

Целью заявляемого является снижение совокупности затрат при получении щелочного рассола с содержанием NaOH до 600 г/дм3 с использованием реакции конверсии сульфата натрия, накапливаемого в металлургических технологиях переработки сульфидного сырья.The purpose of the claimed is to reduce the total cost of obtaining an alkaline brine with a NaOH content of up to 600 g / dm 3 using the conversion reaction of sodium sulfate accumulated in metallurgical technologies for processing sulfide raw materials.

Поставленная цель достигается тем, что способ получения каустической соды реализуется с участием обожженной извести, а в качестве реагента для каустификации используют гидрокарбонат натрия (NaHCO3), при смешивании твердых компонентов в соответствии со стехиометрическим отношением 1:1 (56 г СаО и 84 г NaHCO3) и ступенчатой подачей воды (10% от массы твердой смеси) в течении 5-7 мин при температуре 35-40°С с добавлением новой порции воды до получения пульпы содержащей 60-70% жидкого с последующей фильтрацией и промывкой кека с получением раствора щелочи содержащего 600 г/дм3 NaOH.This goal is achieved by the fact that the method for producing caustic soda is realized with the participation of burnt lime, and sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) is used as a causticizing reagent, when solid components are mixed in accordance with a stoichiometric ratio of 1: 1 (56 g CaO and 84 g NaHCO 3 ) and a stepwise supply of water (10% of the mass of the solid mixture) for 5-7 minutes at a temperature of 35-40 ° C with the addition of a new portion of water until a slurry containing 60-70% liquid is obtained, followed by filtration and washing of the cake to obtain a solution alkali containing 600 g / dm 3 NaOH.

Для образования гидрокарбоната натрия предполагается использование сульфата натрия. Химизм процесса образования гидрокарбоната натрия (конверсии сульфата натрия) [Те-Пан-Го, Производство соды., М. - Л., ГНТИХЛ, 1948, 424 с.]:For the formation of sodium bicarbonate, it is assumed the use of sodium sulfate. The chemistry of the process of formation of sodium bicarbonate (conversion of sodium sulfate) [Te-Pan-Go, Soda production., M. - L., GNTIHL, 1948, 424 p.]:

Figure 00000009
Figure 00000009

В данной системе труднорастворимым соединением является NaHCO3 (в воде при 20°С растворяется 9,6 г соли в 100 г воды). Учитывая сложный солевой фон растворов, величина растворимости NaHCO3 уменьшается до 2,5-3 г на 100 г воды. После отделения осадка NaHCO3 от раствора он поступает на каустификацию:In this system, a sparingly soluble compound is NaHCO 3 (9.6 g of salt dissolves in 100 g of water in water at 20 ° C). Taking into account the complex salt background of solutions, the value of the solubility of NaHCO 3 decreases to 2.5-3 g per 100 g of water. After separation of the NaHCO 3 precipitate from the solution, it goes to causticization:

Figure 00000010
Figure 00000010

В результате реакции (10) в растворе накапливается до 600 г/дм3 NaOH. Этот раствор направляют на обезвоживание с получением сухой (плавленой) NaOH, а также осадка карбоната кальция, поступающего на обжиг с целью регенерации извести (СаО) и углекислого газа, участвующего в карбонизации.As a result of reaction (10), up to 600 g / dm 3 NaOH accumulates in the solution. This solution is sent for dehydration to obtain dry (fused) NaOH, as well as calcium carbonate precipitate, which is fed for roasting to regenerate lime (CaO) and carbon dioxide involved in carbonization.

При каустификации перемешивают твердые обожженную известь и гидрокарбонат натрия с подачей воды небольшими порциями (10% от массы твердого) при активном перемешивании, обеспечивая рабочую температуру процесса 35-40°С. После 5-7 минут выкручивания снова добавляют указанное количество воды. Операцию повторяют 5-6 раз с получением в итоге пульпы содержащей 60-70% жидкого. Фазы разделяют центрифугированием.During causticization, solid calcined lime and sodium bicarbonate are mixed with the supply of water in small portions (10% of the solid mass) with active stirring, ensuring the operating temperature of the process is 35-40 ° C. After 5-7 minutes of twisting, add the specified amount of water again. The operation is repeated 5-6 times, resulting in a pulp containing 60-70% liquid. The phases are separated by centrifugation.

ПримерExample

При смешивании 1000 г обожженной извести, содержащей 90% СаО и осадка NaHCO3 в количестве 1580 г (содержание гидрокарбоната натрия составляет 85%) получено 642 г щелочи и 1647,8 г (с учетом твердых примесей) карбоната кальция. После выщелачивания в воде получили раствор, содержащий 620 г/дм3 NaOH. Общее извлечение щелочи от теоретически возможного составило 96,1%.When mixing 1000 g of burnt lime containing 90% CaO and a precipitate of NaHCO 3 in an amount of 1580 g (sodium bicarbonate content is 85%), 642 g of alkali and 1647.8 g (including solid impurities) of calcium carbonate were obtained. After leaching in water, a solution was obtained containing 620 g / dm 3 NaOH. The total extraction of alkali from the theoretically possible was 96.1%.

Кек выщелачивания представлен, в основном, карбонатом кальция, возвращаемым на сушку и термическое разложение (обжиг) с получением углекислого газа, используемого при обработке аммиачносульфатных растворов при получении NaHCO3.The leaching cake is mainly represented by calcium carbonate returned for drying and thermal decomposition (roasting) to produce carbon dioxide, which is used in the treatment of ammonium sulfate solutions to obtain NaHCO 3 .

Достигаемый технический результат от реализации данного способа состоит в следующем:The achieved technical result from the implementation of this method is as follows:

- осуществляется утилизация накапливаемого в металлургических производствах побочного продукта - сульфата натрия;- utilization of a by-product accumulated in metallurgical production - sodium sulfate;

- эффективно используется гидрокарбонат натрия для получения продукта - каустической соды;- sodium bicarbonate is effectively used to obtain a product - caustic soda;

- возможна оборачиваемость промпродукта основной реакции каустификации - карбоната кальция - с получением оксида кальция и диоксида углерода, возвращаемых, соответственно, на каустификацию (оксид кальция) и получение гидрокарбоната (СО2);- it is possible to turnover the middlings of the main causticization reaction - calcium carbonate - with the production of calcium oxide and carbon dioxide, which are returned, respectively, for causticization (calcium oxide) and the production of bicarbonate (СО 2 );

- происходит снижение энергозатрат при обезвоживании щелочных растворов, содержащих большее количество щелочи по сравнению с прототипом.- there is a decrease in energy consumption during dehydration of alkaline solutions containing a greater amount of alkali in comparison with the prototype.

Claims (1)

Способ получения каустической соды с участием обожженной извести, отличающийся тем, что в качестве реагента для каустификации оксида кальция используют гидрокарбонат натрия, со смешиванием твердых компонентов в соответствии со стехиометрическим соотношением 1:1 и ступенчатой подачей воды порциями по 10% от массы твердой смеси при перемешивании системы в течение 5-7 мин при температуре 35-40°С с добавлением новой порции воды до получения пульпы, содержащей 60-70% жидкого, разделяют фазы центрифугированием и промывают кек с получением раствора щелочи 600 г/дм3.A method of producing caustic soda with the participation of burnt lime, characterized in that sodium bicarbonate is used as a reagent for causticizing calcium oxide, with mixing of solid components in accordance with a stoichiometric ratio of 1: 1 and a stepwise supply of water in portions of 10% by weight of the solid mixture with stirring the systems for 5-7 minutes at a temperature of 35-40 ° C with the addition of a new portion of water to obtain a slurry containing 60-70% liquid, separate the phases by centrifugation and wash the cake to obtain an alkali solution of 600 g / dm 3 .
RU2020143423A 2020-12-25 2020-12-25 Method for producing caustic soda RU2755186C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143423A RU2755186C1 (en) 2020-12-25 2020-12-25 Method for producing caustic soda

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020143423A RU2755186C1 (en) 2020-12-25 2020-12-25 Method for producing caustic soda

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2755186C1 true RU2755186C1 (en) 2021-09-14

Family

ID=77745621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020143423A RU2755186C1 (en) 2020-12-25 2020-12-25 Method for producing caustic soda

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2755186C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU331663A1 (en) * 1970-08-03 1978-02-28 Славянский Ордена Трудового Красного Знамени Содовый Комбинат Method of obtaining caustic soda
RU2274604C2 (en) * 2004-07-19 2006-04-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Химмодуль-XXI" (ООО НТЦ "Химмодуль-XXI") Sodium hydroxide production process
CN101092240A (en) * 2006-06-23 2007-12-26 北京清华紫光英力化工技术有限责任公司 New technique for preparing sodium hydroxide
US9593023B2 (en) * 2013-11-12 2017-03-14 Solvay Sa Process for treating a sodium carbonate purge

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU331663A1 (en) * 1970-08-03 1978-02-28 Славянский Ордена Трудового Красного Знамени Содовый Комбинат Method of obtaining caustic soda
RU2274604C2 (en) * 2004-07-19 2006-04-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-технический центр "Химмодуль-XXI" (ООО НТЦ "Химмодуль-XXI") Sodium hydroxide production process
CN101092240A (en) * 2006-06-23 2007-12-26 北京清华紫光英力化工技术有限责任公司 New technique for preparing sodium hydroxide
US9593023B2 (en) * 2013-11-12 2017-03-14 Solvay Sa Process for treating a sodium carbonate purge

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11230472B2 (en) Method and apparatus for capturing carbon dioxide and producing sulfuric acid by sodium bisulfate
CN110656343B (en) Method for preparing double-alkali co-production high-purity gypsum from mirabilite and limestone by utilizing PCET reaction
CN106865579B (en) Well mine sea lake salt brine thermal cycling method ammonia integrated soda production
AU2014203346A1 (en) A process for making lithium carbonate from lithium chloride
CA2736379C (en) Process for the production of high purity magnesium hydroxide
EA032897B1 (en) Hydrometallurgical process to produce pure magnesium metal and various by-products
RU2751710C2 (en) Method for producing high-purity lithium hydroxide monohydrate from materials containing lithium carbonate or lithium chloride
CN109179457B (en) Method for extracting lithium from electrolytic aluminum waste residues
CN101092240A (en) New technique for preparing sodium hydroxide
CN112225235A (en) Method for preparing sodium bicarbonate and sodium bisulfate from sodium sulfate
RU2157338C2 (en) Method of production of high-purity lithium hydroxide from natural brines
RU2755186C1 (en) Method for producing caustic soda
CN107142490A (en) A kind of method that magnesium chloride electricity is converted into high-purity magnesium oxide
CN106082285B (en) The method of lithium salts is extracted from salt lake brine with high magnesium-lithium ratio
CN108456785A (en) A kind of method and device using copper ashes dechlorination
CN108928851A (en) A method of ammonium vanadate sodium is prepared by sodium vanadate solution
WO2024016115A1 (en) Co2 capture and desorption apparatus and method
RU2108413C1 (en) Method for production of aqueous acidified solution containing chlorate ions, method for electrochemical treatment of aqueous solution of mixture of salts of alkali metals, method for production of chlorine dioxide
CN109399723A (en) A method of electrolytic manganese dioxide is produced using manganese tailing and Titanium white waste sulfuric acid
RU2616749C1 (en) Method of metal lithium obtainment using natural brine processing products
CN109385641A (en) A method of utilizing sodium vanadate solution electrolytic preparation ammonium poly-vanadate
RU2198842C2 (en) Method of magnesium oxide producing
CN107128973A (en) A kind of method that ammonium metavanadate is prepared by sodium vanadate
RU2487082C1 (en) Method of producing calcium fluoride
RU2007143435A (en) METHOD FOR COMPLEX PROCESSING OF ALUMINOSILICATE RAW MATERIALS