СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО БИКАРБОНАТА НАТРИЯ АММИАЧНЫМ МЕТОДОМ Российский патент 2011 года по МПК C01D7/18 

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано в производстве кальцинированной соды по аммиачному методу.

Известен способ карбонизации аммонизированного рассола в производстве кальцинированной соды аммиачным методом, включающим насыщение аммонизированного рассола диоксидом углерода, подаваемым противотоком к нему, с кристаллизацией гидрокарбоната и охлаждением полученной суспензии (см. Зайцев И.Д., Ткач Г.А., Стоев Н.Д. «Производство соды». М.: Химия, 1986, с.110. Патент RU 2209181).

Недостатками вышеуказанных способов карбонизации аммонизированного рассола в осадительных карбонизационных колоннах углекислым газом является недостаточная интенсивность смешения фаз (газ - рассол), поэтому диффузия строительного материала из маточного рассола к поверхностям кристаллов происходит очень медленно, следовательно, скорость роста кристаллов мала. Например, средний гранулометрический состав бикарбоната натрия на фильтрах составляет 0,156 мм.

Из характеристики процесса карбонизации заводской карбонизационной колонны (Крашенинников С.А. «Технология соды», с.100, 1988 г.) видно, что процесс насыщения аммонизированного рассола диоксидом углерода в карбонизационной колонне до образования карбоната натрия по времени занимает 38% и только 32% приходится на рост кристаллов.

Способ карбонизации аммонизированного и частично карбонизированного рассола углекислым газом с получением суспензии бикарбоната натрия, описанный в изобретении патента RU 2209181 является наиболее близким аналогом к заявляемому способу получения крупнокристаллического бикарбоната натрия аммиачным методом.

Согласно предлагаемому изобретению аммонизированный и частично карбонизированный рассол делится на три потока, а не на два, как это делается в аналоге.

Первый поток с температурой 42-44°С и содержанием аммиака 89 кг/куб.м подают в верхнюю царгу, а не ниже 4,5-6,5 м от верхнего конца карбонизационной колонны, как это делается по патенту.

Второй поток дополнительно насыщается аммиаком и CO₂ до его содержания 90 кг/куб.м и CO₂ 84 кг/куб.м, а не 94-110 кг/куб.м, как это предусмотрено в аналоге, и подается на 2,4 м ниже первого потока в зону зародышеобразования, при температуре 62-65°С.

Подогрев потоков перед подачей в колонну изобретением не предусматривается.

Третий поток в количестве 50% от общего расхода рассола дополнительно насыщается аммиаком и диоксидом углерода до их содержания соответственно NH₃ 90 кг/куб.м, CO₂ 88 кг/куб.м и при температуре 62-65°С подается на 1,6 м ниже второго потока для повышения скорости роста кристаллов.

Дополнительным отличием является то, что получаемая суспензия не выводится из верхней царги, а выводится внизу колонны и подается на разделение фаз.

Цель изобретения - путем создания интенсивного массообменного процесса карбонизации аммонизированного рассола углекислым газом в зоне абсорбции карбонизационной колонны при производстве кальцинированной соды аммиачным методом получить кристаллы бикарбоната натрия более крупных размеров.

В заявляемом способе карбонизации аммонизированного рассола контактирование фаз (рассол-газ) второго и третьего потоков осуществляется смесителями при вводе их в карбонизационную колонну, чтобы сократить время насыщения аммонизированного рассола диоксидом углерода до зародышеобразования, чтобы повысить скорость их роста, в итоге должны получаться крупнокристаллический бикарбонат натрия, в результате кальцинации которого можно получить кристаллическую кальцинированную соду повышенной насыпной плотности.

Примеры

1. Кристаллы «легкой» соды сохраняют форму и размер кристаллов бикарбоната. Она псевдоморфна по отношению к нему. Канд. хим. наук И.И.Ивановская. УДК 666.123.22.

2. «Было установлено, что в промышленной карбонизационной колонне для всех условий существует такая концентрация кристаллической затравки (подкладки), при которой новые кристаллики бикарбоната натрия не образуются, а только растут уже имеющиеся». Я.Ф.Гольдштейн. УДК 66.065.5.661.321.6.

3. Японской фирме «Асахи гласс» видимо успешно удалось реализовать обе приведенные в п.1, 2 разработки наших ученых.

По сравнению со способом «сольве» способ НА характеризуется более низким расходом энергии и более высокой степенью использования сырья (Пути сокращения отходов содового производства, сб. 28).

Поставленная цель достигается следующим способом.

Согласно изобретению аммонизированный и частично карбонизированный рассол, поступающий в осадительную карбонизационную колонну из колонны предварительной карбонизации, содержащий NH₃ 89 кг/куб.м и CO₂ 44 кг/куб.м, температура t_к 42-44°С, делится на три потока:

- первый поток аммонизированного рассола, поступающий из колонны предварительной карбонизации, содержащий NH₃ 89 кг/куб.м и CO₂ 44 кг/куб.м, температура t=42-44°С, подается в верхнюю царгу (бочку) карбонизационной колонны;

- второй поток аммонизированного рассола дополнительно насыщается аммиаком и диоксидом углерода, NH₃ 90 кг/куб.м и CO₂ 84 кг/куб.м, и подается на 2,4 м ниже первого потока в зону зародышеобразования при температуре t=62-65°С;

- третий поток в количестве 50% от общего расхода рассола дополнительно насыщается аммиаком и диоксидом углерода до их содержания NH₃ 90 кг/куб.м и CO₂ 88 кг/куб.м и при температуре t=62-65°С подается на 1,6 м ниже второго потока для повышения скорости роста кристаллов.

Контактирование фаз второго и третьего потоков производится смесителями при вводе их в карбонизационную колонну и докарбонизуются по индивидуальным программам для каждого потока.

Карбонизационная колонна снабжается необходимым количеством патрубков для ввода материальных потоков.

Исходя из описанного уровня техники и технологии, следует, что перечисленные отличия заявляемого способа являются новыми.

На чертеже представлена схема заявляемого устройства, в котором реализуется указанный способ.

Технико-экономические преимущества заявляемого способа получения крупнокристаллического бикарбоната натрия по сравнению со способом-прототипом RU 2209181 состоят в улучшении фильтрационных свойств бикарбоната натрия, значительном снижении влажности бикарбоната натрия, уменьшении энергозатрат при кальцинации и увеличении производительности колонны.

Изобретение может быть использовано в производстве кальцинированной соды. Способ получения бикарбоната натрия включает разделение аммонизированного и частично карбонизированного рассола на несколько потоков при подаче его в осадительную карбонизационную колонну. Рассол, поступающий из колонны предварительной карбонизации, делят на три потока. Первый поток с температурой 42-44°С и содержанием аммиака 89 кг/м³ подают в осадительную карбонизационную колонну в верхнюю царгу. Второй поток дополнительно насыщают аммиаком до содержания 90 кг/м³ и углекислым газом до содержания 84 кг/м³ и вводят в зону зародышеобразования на 2,4 м ниже первого потока при температуре 62-65°С. Третий поток дополнительно насыщают аммиаком до содержания 90 кг/м³ и углекислым газом до содержания 88 кг/м³ и в количестве 50% общего расхода вводят на 1,6 м ниже второго потока при температуре 62-65°С. Осадительную карбонизационную колонну снабжают дополнительными патрубками для ввода указанных потоков. Изобретение позволяет увеличить размер получаемых кристаллов бикарбоната натрия, уменьшить энергозатраты при дальнейшей кальцинации бикарбоната натрия. 1 ил.

Способ получения крупнокристаллического бикарбоната натрия аммиачным методом, включающий разделение аммонизированного и частично карбонизированного рассола на несколько потоков при подаче его в осадительную карбонизационную колонну, отличающийся тем, что указанный рассол, поступающий из колонны предварительной карбонизации, делят на три потока и первый поток с температурой 42-44°С и содержанием аммиака 89 кг/м³ подают в осадительную карбонизационную колонну, второй поток дополнительно насыщают аммиаком до содержания 90 кг/м³ и углекислым газом до содержания 84 кг/м³ и вводят в зону зародышеобразования на 2,4 м ниже первого потока при температуре 62-65°С, третий поток дополнительно насыщают аммиаком до содержания 90 кг/м³ и углекислым газом до содержания 88 кг/м³ и в количестве 50% общего расхода вводят на 1,6 м ниже второго потока при температуре 62-65°С для повышения скорости роста кристаллов, при этом осадительную карбонизационную колонну снабжают дополнительными патрубками для ввода указанных потоков.