СПОСОБ ВЫПАРИВАНИЯ ВОДНЫХ ЩЕЛОЧНО-СОЛЕВЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2003 года по МПК C01D1/42 

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам концентрирования водных щелочно-солевых растворов, содержащих 170-180 г/дм³ хлорида натрия, 120-130 г/дм³ гидроксида натрия, получаемых в процессе хлорного диафрагменного электролиза насыщенных растворов хлорида натрия, известных под названием электрощелоков [1].

Цель изобретения - экономия тепла греющего пара, сокращение времени выпаривания, повышение размера кристаллов выделяющейся при этом поваренной соли, снижение степени засоления выпарных аппаратов.

В процессе выпаривания образуется концентрированный раствор щелочи (каустической соды) состава, г/дм³: гидроксид натрия - 650-670, хлорид натрия - 20-25, примеси хлората и карбоната натрия - до 0,3.

По существующей технологии согласно регламенту производства [2] процесс выпаривания проводят двухстадийно с использованием выпарных аппаратов специального назначения за счет тепла пара высокого давления, поступающего с ТЭЦ и ГРЭС.

Наиболее близким к заявленному является способ концентрирования электрощелочи, включающий ее выпарку, охлаждение, отделение осадка от щелочи, в которую перед выпариванием вводят тринатриевую соль оксиэтилендифосфоновой кислоты (Nа₃ОЭДФ) в количестве 1-10 мг/дм³ [5], который взят в качестве прототипа. Недостатком этого способа является использование чистых дефицитных и дорогостоящих продуктов, а не отходов производства, как в представленном предложении, а также незначительное снижение расхода пара на процесс выпаривания.

Цель изобретения достигается на существующем технологическом оборудовании по существующей технологической схеме с помощью добавки в исходный выпариваемый щелочно-солевой раствор (электрощелока) кристаллических отходов производства полиэфиров с молекулярной массой 1000 у.е. и известных под названием полиэфиры М-1000. Последние представляют из себя технологическую смесь переменного состава, содержащую соединения:
С₂Н₅-[-О-СН₂-СН₂-]₃-[-О-СН(СН₃)-СН₂-]_nОН
и Н-[-О-СН₂-СН₂-]₂-[-О-СН(СН₃)-СH₂-]_n-ОН
при n=10-15
Эти полиэфиры получаются оксипропилированием азеотропной смеси спиртов (спиртоэфиров) состава:
С₂Н₅[-О-СН₂-СН₂-]₃-ОН и
Н-[-О-CH₂-CH₂-]₂-ОН
в щелочной среде. Кристаллические отходы имеют состав, %: дигидрофосфат натрия - 40-45, полиэфиры М-1000 - 50-52, вода - остальное. Добавка отходов производства полиэфиров М-1000 создает эффект снижения расхода тепла греющего пара с одновременным ускорением самого процесса испарения воды и увеличением размера кристаллов поваренной соли, выделяющихся при этом, что согласно литературным данным, объясняется действием присутствующих в отходах поверхностно-активных веществ и деструктивным влиянием органических компонентов на сложные комплексы воды с растворенным веществом [3, 4].

Пример 1 (по прототипу [5])
Щелочной раствор электрощелока состава, г/дм³: хлорид натрия -180, гидроксид натрия - 130 (c примесью Na₃OЭДФ - 10 мг/дм³) выпариваются до состава, г/дм³: гидроксид натрия - 670, хлорид натрия - 20. При этом удельный расход тепла греющего пара ТЭЦ составлял 3,0 Гкал на 1 т товарной продукции - каустической соды.

Пример 2 (по предлагаемому способу)
В раствор электрощелоков состава, аналогичного их составу по примеру 1, добавлялись кристаллические отходы в количестве 4 мг на 1 дм³ исходного выпариваемого раствора. Полученную смесь выпаривали до состава, аналогичного примеру 1. Расход тепла греющего пара ТЭЦ составлял 2,6 Гкал на 1 т полученной каустической соды.

Пример 3 (по предлагаемому способу)
В раствор электрощелоков состава, аналогичного составу по примеру 1, добавлялись кристаллические отходы в количестве 5 мг на 1 дм³ исходного выпариваемого раствора. Полученную смесь выпаривали до состава, аналогичного составу по примеру 1. Расход тепла греющего пара ТЭЦ составлял 2,4 Гкал на 1 т получаемой каустической соды.

Пример 4 (по предлагаемому способу)
В раствор электрощелоков состава, аналогичного составу по примеру 1, добавлялись кристаллические отходы производства полиэфиров М-1000 в количестве 6 мг на 1 дм³ исходных электрощелоков. Полученную смесь выпаривали до состава, аналогичного составу по примеру 1. Расход тепла греющего пара составлял 2,39 Гкал на 1 т получаемой каустической соды.

Пример 5 (по существующей технологии)
Раствор электрощелоков состава, анологичного минеральному составу электрощелоков по п.1 без органических примесей, подвергался аналогичному выпариванию по п.1, расход пара составил 3,2 Гкал/т.

Данные испытаний представлены в табл. 1.

Из табл. 1 следует, что оптимальная дозировка органической смеси составляет 0,005-0,006 г на 1 дм³ электрощелоков. В процессе выпаривания при оптимальной дозировке отходов наблюдалось снижение в 1,3-1,5 раза времени этого процесса, уменьшение степени засоления выпарных аппаратов и увеличение размера кристаллов поваренной соли в 1,5 раза (см. табл.2).

Средний размер кристаллов поваренной соли до испытаний - 0,098 мм, средний размер кристаллов поваренной соли после испытаний - 0,140 мм.

ЛИТЕРАТУРА
1. Якименко Л.М. Получение водорода, кислорода и щелочей. М. -Химия.-1981.- с.197-219.

2. Технологический регламент производства технического едкого натра (соды каустической цеха 4-13, корпусов 13, 83, 100 Кемеровское акционерное общество "Химпром", Кемерово, 1996.

3. Исаченко В. П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981, с.170-200.

4. Особенности ассоциации молекул воды в водно-солевых и водно-органических растворах. ЖПХ, 1999, 8, с.1233-1245.

5. Патент РФ 2062254, бюл. 17,1996 (прототип).

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способам концентрирования водных щелочно-солевых растворов, которые состоят из хлорида натрия (170-180 г/дм³), гидроксида натрия (120-130 г/дм³). Водные щелочно-солевые растворы получают в процессе хлорного диафрагменного электролиза насыщенных растворов хлорида натрия, которые затем подвергают выпариванию. В исходный выпариваемый щелочно-солевой раствор дозируются кристаллические отходы производства полиэфиров в количестве 5-6 мг на 1 дм³ исходного раствора. Полиэфиры представляют из себя техническую смесь переменного состава, %: дигидрофосфат натрия 40-45, полиэфиры М-1000 50-52; вода - остальное. Технический результат изобретения достигается тем, что добавка отходов производства полиэфиров создает эффект снижения расхода тепла греющего пара с одновременным ускорением процесса испарения воды и увеличением размера кристаллов поваренной соли. 1 з.п.ф-лы, 2 табл.

1. Способ выпаривания водных щелочно - солевых растворов, содержащих хлорид и гидроксид натрия, полученных при диафрагменном электролизе насыщенных растворов хлорида натрия, включающий добавление в исходный раствор органических компонентов, отличающийся тем, что в исходный щелочно - солевой раствор добавляют кристаллические отходы производства полиэфиров, представляющие из себя техническую смесь переменного состава, %:
Дигидрофосфат натрия - 40-45
Полиэфиры М-1000 - 50-52
Вода - Остальное
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отходы производства полиэфиров добавляют в количестве 5-6 мг на 1 дм³ исходного щелочно-солевого раствора.