ВЗАИМОСВЯЗАННАЯ СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ОЧИСТКИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПОТАША Российский патент 2015 года по МПК C05D1/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение относится к системам и способам для очистки и восстановления поташа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Поташ первоначально изготавливали выщелачиванием древесной золы и испарением раствора в железном резервуаре и таким образом извлекали калийное удобрение.

[0003] Поташ является важным для сельского хозяйства, поскольку он улучшает водоудержание, повышает урожайность, пищевую ценность и устойчивость к болезням продовольственных культур. Он имеет широкое применение в выращивании фруктов и овощей, риса, пшеницы и зерновых культур, сахара, кукурузы, соевых бобов, пальмового масла и хлопка, у которых он повышает качество питательного вещества и улучшает свойства. Экономический рост в Азии и Латинской Америки значительно поспособствовали увеличению использования удобрений на основе поташа.

[0004] Поскольку поташ является удобрением для вышеуказанных растений, сельскохозяйственные растительные отходы становятся источником калия, из которых поташ может быть получен путем извлечения из осадка (золы), остающегося после сжигания таких сельскохозяйственных растительных отходов. В частности, сельскохозяйственными растительными отходами, из которых после сжигания до зольного состояния может быть извлечен поташ, предпочтительно являются скорлупа плода какао, кожура банана (и плоды банана) и скорлупа ореха колы. Таким образом, поташ может быть восстановлен путем извлечения из осадка (золы), оставленного от сжигания предпочтительно вышеуказанных сельскохозяйственных растительных отходов.

[0005] Известно множество патентов, в которых описана очистка поташа из растворов поташа. Среди них следующие:

[0006] Патент США №7,892,298, выданный 22 февраля 2011 компании Toagosi Со Ltd., за "Способ изготовления гидроокиси калия высокой чистоты" кристаллизацией путем введения водного раствора гидроокиси калия в высокотемпературную зону.

[0007] Патент США №7,041,268, выданный 9 мая 2006 Совету научных и промышленных исследований за "Процесс восстановления сульфата поташа" из богатого сульфатом исходного раствора с использованием извести путем фракционирования исходного раствора для получения смешанных солей каинитового типа и последующей реакции с хлористым калием для изготовления сырого сульфата поташа.

[0008] Патент США №5,456,362, выданный 10 октября 1995 Университету Британской Колумбии за "Процесс флотации крупнозернистой фракции руды поташа". Путем использования устройства для колонной флотации, в котором генерируются воздушные пузырьки с помощью барботера с высокой интенсивностью разрушения.

[0009] Патент США №4,787,506, выданный 30 августа 1988 компании Kali und Salz Aktiengesellschaft за "Электростатическую обработку измельченных необработанных солей поташа, содержащих кизерит", путем последовательного кондиционирования двумя кондиционирующими реагентами и подачей необработанной соли поташа в электростатический сепаратор свободного падения.

[00010] Патент США №4,198,288, выданный 15 апреля 1980 компании Celanese Polymer Specialties за "Дешламизацию руд поташа" путем обработки измельченной руды поташа с использованием флокулянта полигалактоманнановой смолы, с последующей обработкой полиаминовым коллектором и затем пенной флотацией.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[00011] Одна техническая проблема, которая требует решения, состоит в том, что в результате извлечения/очистки поташа из необработанного поташа все еще не может быть получен чистый поташ, который по существу не содержит натрия, хлоридов и тяжелых металлов, таких как железо, хром и никель.

[00012] Попытка решения указанной проблемы описана в вышеуказанном патенте США №7,892,298, в котором несмотря на утверждение о получении гидроокиси калия высокой чистоты ни слова не говорится об очистке поташа (карбоната калия).

Следовательно, проблема остается требующей решения.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[00013] Согласно настоящему изобретению предложены способы решения вышеуказанной проблемы, включающие этапы, согласно которым выгружают неочищенный поташ из любого источника, например золы отходов сельскохозяйственного производства, в выщелачивающую зону с теплой водой, оснащенную парораспределителем для получения поташного щелока.

Затем шлам поташного щелока пропускают по меньшей мере через одну зону сгустителя, например через каскад зон сгустителей, соединенных последовательно, для получения частично очищенного поташного щелока.

Затем в адсорбционной зоне адсорбируют комплексные соединения ионов тяжелых металлов, содержащиеся в частично очищенном поташном щелоке, для получения очищенного поташного щелока.

Очищенный поташный щелок частично испаряют в зоне испарения для получения концентрированного очищенного раствора поташа. Концентрированный очищенный раствор поташа карбонизируют в зоне карбонизации для преобразования поташа в бикарбонат калия. Бикарбонат калия кристаллизуют, и кристаллы бикарбоната калия выделяют из маточного раствора. Затем в зоне нагревания из кристаллов бикарбоната калия восстанавливают карбонат калия.

Наконец поташ измельчают для получения измельченного поташа, который имеет чистоту примерно 99%.

[00014] Таким образом, согласно одному широкому аспекту настоящего изобретения предложен способ очистки неочищенного поташа, включающий этапы, согласно которым:

выгружают неочищенный поташный щелок в форме теплого водного раствора в зону выщелачивания, оснащенную парораспределителем, для выщелачивания поташа из неочищенного поташа, чтобы таким образом получить шлам поташного щелока,

пропускают шлам поташного щелока по меньшей мере сквозь одну зону сгустителя для удаления нерастворенных веществ, получая таким образом поташный щелок который по существу не содержит нерастворенных веществ,

пропускают этот поташный щелок через адсорбционную зону для адсорбирования комплексных соединений ионов тяжелых металлов и таким образом получения очищенного поташного щелока, по существу не содержащего комплексных соединений ионов тяжелых металлов,

частично испаряют очищенный поташный щелок в зоне испарения для получения концентрированного поташного щелока

карбонизируют концентрированный поташный щелок в зоне карбонизации для преобразования поташа в бикарбонат калия,

кристаллизуют бикарбонат калия,

выделяют кристаллы бикарбоната калия из маточного раствора

регенерируют карбонат калия из бикарбоната калия в зоне нагревания для получения таким образом поташа с чистотой примерно 99%.

Предпочтительные варианты способа согласно настоящему изобретению предложены в пунктах 2-12 приложенной формулы.

[00015] Согласно другому широкому аспекту настоящего изобретения предложена взаимосвязанная система для очистки неочищенного поташа. Система включает следующие взаимосвязанные элементы оборудования:

резервуар для выщелачивания и размещения в нем неочищенного поташа, который подлежит очистке, причем указанный резервуар для выщелачивания содержит нижний барботер;

вход, выполненный с возможностью ввода твердых частиц, для подачи неочищенного поташа, который подлежит очистке, в резервуар для выщелачивания;

входной водопровод для подачи воды в резервуар для выщелачивания;

входной паропровод для подачи барботирующего пара в барботер, расположенный в резервуаре для выщелачивания;

резервуар сгустителя;

трубопровод для подачи шлама неочищенного поташа из резервуара для выщелачивания в резервуар сгустителя;

испаритель для приема избыточного раствора разбавленного поташного щелока для получения отходов концентрированного поташа;

входной трубопровод, ведущий из резервуара сгустителя в резервуар испарителя;

адсорбционную колонну для загрузки в нее активированного угля или подобного адсорбента для абсорбции комплексных соединений металлов из поташного щелока;

трубопровод для переноса выхода концентрированного поташа из испарителя в адсорбционную колонну для получения выхода концентрированного карбоната калия, который по существу не содержит комплексных соединений металлов;

первый фильтр для фильтрования твердых частиц из концентрированного поташного щелока, который по существу не содержит комплексных соединений металлов, и получения концентрированного поташного щелока, который по существу не содержит комплексных соединений металлов и который по существу также не содержит твердых частиц;

трубопровод для переноса выхода концентрированного шлама поташа из адсорбционной колонны в первый фильтр;

карбонизационную колонну для преобразования концентрированного поташного щелока, который по существу не содержит комплексных соединений металлов и который по существу также не содержит твердых частиц, в концентрированный раствор бикарбоната калия;

трубопровод для переноса концентрированного поташного щелока, который по существу не содержит комплексных соединений металлов и который по существу также не содержит твердых частиц, из первого фильтра в карбонизационную колонну;

кристаллизатор;

трубопровод для переноса концентрированного раствора бикарбоната калия из карбонизационной колонны в кристаллизатор;

второй фильтр;

трубопровод для переноса шлама кристаллизованного бикарбоната калия во второй фильтр для получения кристаллизованного бикарбоната калия, который по существу не содержит маточного раствора;

печь для преобразования кристаллизованного бикарбоната калия в кристаллизованный карбонат калия и

транспортер для транспортировки кристаллизованного бикарбоната калия в печь и таким образом формирования кристаллизованного поташа.

Предпочтительные варианты реализации предложенной взаимосвязанной системы согласно настоящему изобретению предложены в пунктах 14-20 приложенной формулы.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00016] Согласно описанным выше аспектам настоящего изобретения достигнуто получение по существу чистого поташа, который может быть использован в производстве пищевых продуктов и фармацевтических препаратов, в дополнение к его основному использованию в качестве удобрения.

Очищенный поташ может быть органическим поташом, изготовленным путем управляемого сжигания отходов сельскохозяйственного производства.

Поташ, полученный согласно настоящему изобретению, по существу является чистым высококачественным продуктом, который пригоден для использования в изготовлении кормовых добавок для скота, цемента, огнетушителей, фотографических химикатов, текстиля, в пивоваренной отрасли, а также в качестве катализатора для изготовления синтетического каучука.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[00017] На сопроводительных чертежах:

на фиг. 1 показана блок-схема способа изготовления поташа из золы отходов сельскохозяйственного производства.

на фиг. 2, состоящего из фиг. 2А, 2В и 2С, показана технологическая схема способа изготовления поташа из золы отходов сельскохозяйственного производства.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00018] На фиг. 1 показаны способ и система для изготовления и очистки поташа предпочтительно из золы сельскохозяйственных отходов, и более предпочтительно из золы скорлупы плодов какао, кожуры банана (и его плодов) и скорлупы ореха колы, причем предложенная система содержит резервуар 500 для выщелачивания (БЛОК А).

Резервуар для выщелачивания оснащен парораспределителем (не показан).

Согласно предпочтительному варианту реализации резервуар 500 для выщелачивания содержит трубопровод 501 для подачи золы, входной трубопровод 503 для воды, входной трубопровод 505 парораспределителя и выходной трубопровод 507 для поташного шлама, который переносится к первому сгустителю 502 (БЛОК В).

Первый сгуститель 502 оснащен переливочным трубопроводом 509 для переноса разбавленного раствора поташного щелока к испарителю 508 (БЛОК С).

[00019] Предложенные система и способ содержат несколько рециркуляционных систем, показанных на фиг. 1.

Одна такая рециркуляционная система содержит второй трубопровод 511 для шлама, ведущий от первого сгустителя 502 ко второму сгустителю 504 (БЛОК D).

Переливной раствор из второго сгустителя 504 циклически возвращается в резервуар 500 для выщелачивания по первому переливному трубопроводу 513.

Шлам из второго сгустителя 504 проходит в третий сгуститель 506 (БЛОК Е) по третьему трубопроводу 515 для шлама.

Переливной щелок из третьего сгустителя 506 рециклируется назад во второй сгуститель 504 по второму рециркуляционному трубопроводу 517.

Отработанный шлам из третьего сгустителя 506 утилизуют на свалку по утилизационному трубопроводу 519.

[00020] Вторая такая рециркуляционная система содержит первый конденсатный трубопровод 521, ведущий от испарителя 508 к третьему сгустителю 506 по первому отводному трубопроводу 523 для конденсата и непосредственно к котлу 510 (БЛОК F).

Котел 510 предпочтительно питают смесью сжиженного газа и метана посредством топливного трубопровода 525.

Отходящий пар из котла 510 выходит по основному паропроводу 527 непосредственно в испаритель 508, причем основной паропровод соединен с паровым входным барботажным трубопроводом 505 для подачи пара в нижний вход резервуара 500 для выщелачивания.

Отходящие газы, т.е. углекислый газ, азот и пар, проходят из газоотвода котла 510 в конденсатор/экономайзер 512 (БЛОК G) по основному газопроводу 533.

В конденсатор/экономайзер 512 также поступает вода посредством водопровода 529.

Водяной конденсат из конденсатора/экономайзера 512 рециклируется из нижнего выхода конденсатора/экономайзера 512 назад в котел 510 посредством отводного трубопровода 531 для водяного конденсата, соединенного с первым конденсатным трубопроводом 521.

Отходящие газы из конденсатора/экономайзера 512 выходят из конденсатора/экономайзера 512 и посредством второго газопровода 565 подаются в компрессор 514 (БЛОК K) для дальнейшего использования, как будет описано ниже.

[00021] Концентрированный карбонат калия из испарителя 508 поступает по трубопроводу 535 для концентрированного карбоната калия в адсорбционную колонну 516 (БЛОК H), которая загружается активированным углем по загрузочному входному трубопроводу 569 для активированного угля.

Шлам карбоната калия из адсорбционной колонны 516 поступает в первый фильтр 518 (БЛОК I) по трубопроводу 537 для шлама.

Истощенный активированный уголь выгружают из первого фильтра 518 посредством фильтровального трубопровода 559 для выгрузки истощенного активированного угля.

[00022] Отфильтрованный карбонат калия из первого фильтра 518 поступает в карбонизационную колонну 520 (БЛОК J) по шламовому трубопроводу 539 для фильтрованного карбоната калия.

Как указано выше, углекислый газ и азот изконденсатора/экономайзера 512 переносится в компрессор 514 (БЛОК K) по второму газопроводу 565.

Компрессор 514 предпочтительно работает при температуре -37°C.

В компрессоре 514 углекислый газ сжимают, и азот стравливают по вентиляционному трубопроводу 541.

Сжатый углекислый газ выходит из компрессора 514 и он поступает в карбонизационную колонну 520 (БЛОК J) по трубопроводу 543 для сжатого углекислого газа.

[00023] Бикарбонат калия, сформированный в карбонизационной колонне 520, выходит из карбонизационной колонны 520 и поступает в кристаллизатор 522 (БЛОК L) по питающему трубопроводу 545 для бикарбоната.

Затем шлам кристаллизованного бикарбоната калия выходит из кристаллизатора 522 и поступает во второй фильтр 524 (БЛОК M) по третьему шламовому трубопроводу 547.

Твердый бикарбонат калия выходит из второго фильтра 524 и посредством транспортера 549 транспортируют в печь 526 (БЛОК N).

Маточный раствор выходит из второго фильтра 524 и циркулирует по рециркуляционному трубопроводу 551 для маточного раствора назад в испаритель 508.

[00024] В печи 526 бикарбонат калия разлагается на кристаллический карбонат калия и отходящие газы, содержащие углекислый газ, азот и пар, высвобождаются.

Указанные отходящие газы выходят из печи 526 и поступают в конденсатор 558 (БЛОК O) по третьему газопроводу 567.

В конденсатор 558 поступает вода по водопроводу охлаждения 553 для конденсирования пара в воду, которую извлекают посредством водопровода 555 для конденсата.

Конденсированные газы, азот и углекислый газ выходят из конденсатора 558 и поступают в компрессор 514 по газопроводу 557.

Газ азот стравливают по второму проходу 541, а восстановленный газообразный углекислый газ выходит из компрессора 514 для дальнейшего добавления в карбонизационную колонну 520 по трубопроводу 543 для углекислого газа.

[00025] Кристаллический карбонат калия (поташ) выходит из печи 526 на транспортер 550 для транспортировки к дробилкам 528 (БЛОК P), в которых его измельчают предпочтительно до 325 мешей.

Измельченный карбонат калия (поташ) выходит из дробилок 528 на транспортер 561 для транспортировки к упаковочной машине 530 (БЛОК Q).

Образованные таким образом пакеты, могут быть доставлены для местного использования или могут быть переданы на экспорт в терминале 532 (БЛОК R) по трубопроводу 563.

Краткое описание фиг. 2А, фиг. 2В и фиг. 2С

[00026] На этих чертежах, показывающих технологическую блок-схему способа и системы для изготовления и очистки поташа из золы сельскохозяйственных отходов, идентифицированы резервуар 500 для выщелачивания (БЛОК A), первый сгуститель 502 (БЛОК B), испаритель 508 (БЛОК C), второй сгуститель 504 (БЛОК D), третий сгуститель 506 (БЛОК E), котел 510 (БЛОК F), конденсатор/экономайзер 512 (БЛОК G), адсорбционная колонна 516 (БЛОК H), первый фильтр 518 (БЛОК I), карбонизационная колонна 520 (БЛОК J), компрессор 514 (БЛОК K), кристаллизатор 522 (БЛОК L), второй фильтр 524 (БЛОК M), печь 526 (БЛОК N), конденсатор 558 (БЛОК O), дробилки 528 (БЛОК P) и упаковочная машина 530 (БЛОК Q), которые далее будут идентифицированы как последовательность со ссылочным номером "600" и последовательность со ссылочным номером "700".

Кроме того, ниже будет определен предпочтительный режим работы.

Подробное описание фиг. 2А, фиг. 2В, и фиг. 2С

[00027] На фиг. 2А, 2В и 2С показана технологическая блок-схема способа и системы для изготовления и очистки поташа из золы отходов сельскохозяйственного производства.

Процесс обозначен общим ссылочным номером "600".

Согласно предпочтительному варианту реализации золу отходов сельскохозяйственного производства загружают посредством воронки 602 в винтовой транспортер 604 предпочтительно со скоростью 4500 кг/час при температуре примерно 25°C и выгружают из винтового транспортера 604 через выход 601 с использованием входного средства 603 в резервуар 606 для выщелачивания (БЛОК A), который оснащен внутренним устройством 608 для перемешивания.

Воду посредством верхнего входного водопровода 683 подают посредством верхнего входного трубопровода 635 через клапан V1 в резервуар 606 для выщелачивания.

Пар подают в резервуар 606 для выщелачивания по нижней парораспределительной входной трубе 607 для подачи в барботер 611, расположенный у основания резервуара 606 для выщелачивания.

[00028] В описанной выше первой рециркуляционной системе, показанной на фиг. 1, теплый шлам золы отходов сельскохозяйственного производства выборочно выгружают из нижнего выхода 613 резервуара 606 для выщелачивания и под управлением клапана V2 по первому шламовому трубопроводу 615 в первый сгуститель 609 (БЛОК B).

Первый сгуститель 609 содержит нижний скребок/смеситель 610.

Загустевший хлорат калия выгружают из первого сгустителя 609 через нижний выход 617 и первый разгрузочный трубопровод 619 и перекачивают посредством насоса Р1 и первого шламового трубопровода 701 к входу 623 второго сгустителя 662 (БЛОК D).

Второй сгуститель 662 также содержит нижний скребок/смеситель 612.

Загустевший хлорат калия выгружают через нижний выход 625 второго сгустителя 662 по второму разгрузочному трубопроводу 627 и перекачивают посредством насоса Р2 и клапана V3 по дополнительному узлу разгрузочного трубопровода 711, действующему в качестве третьего шламового трубопровода, на вход 629 третьего сгустителя 658 (БЛОК E).

Третий сгуститель 658 также содержит нижний скребок/смеситель 614.

Избыточный шлам из второго сгустителя 662 выходит через верхний выход 715 и циклически возвращается в резервуар 606 для выщелачивания по трубопроводу 616.

Переливной шлам из третьего сгустителя 631 выходит через верхний выход 713 и циклически возвращается во второй сгуститель 662 через клапан V4 и второй рециркуляционный трубопровод 641.

Отработанный шлам из третьего сгустителя 658 выходит через нижний выход 643 и утилизуют на свалку посредством утилизационного трубопровода 645 с помощью насоса P3 и клапана V5.

[00029] Переливной разбавленный карбонат калия из первого сгустителя 609 подается из верхнего выхода 689 через первый переливной трубопровод 633 и клапан V6 в испарительную систему, обозначенную общим номером "622" (БЛОК C).

Испарительная система 622 содержит выполняющие тройное действие каскадированные испарители 622-1, 622-2 и 622-3, соединенные последовательно. Трубопровод 633 для переливного разбавленного карбоната калия и клапан V6 поступает в первый испаритель 622-1 для инициирования процедуры испарения.

Нижний выход 655 первого испарителя 622-1 тройного действия соединен посредством первого выходного трубопровода 691 со сборным резервуаром 624 для карбоната калия, из которого карбонат калия через нижний выход 665 по трубопроводу 667 перекачивают насосом Р4 через клапан V7 в теплообменник 626 для целей, которые будут описаны ниже.

Верхний выход 644 первого испарителя 622-1 соединен с нижним входом второго испарителя 622-2 посредством первого соединительного трубопровода 657.

Верхний выход 687 второго испарителя 622-2 соединен с нижним входом 653 третьего испарителя 622-3 тройного действия посредством второго соединительного трубопровода 659.

[00030] Комбинированные промежуточные выходы 716 и 717 испарителей 622-2 и 622-3 тройного действия соответственно соединены посредством выходных трубопроводов 669 и 677 с соединительным трубопроводом 679 и затем с нижним входом 681 резервуара 628 для предварительной обработки карбоната калия.

Верхний выход 661 резервуара 628 для предварительной обработки карбоната калия посредством трубопровода 685 соединен с нижним входом 651 котла 636 (БЛОК F).

Большую часть пара, выработанного в котле 636, переносят посредством входного парового барботажного трубопровода 649 во входной парораспределительный трубопровод 607 барботера 611, расположенного в основании резервуара 606 для выщелачивания.

Главный газовый выход из котла 636, а именно, двуокиси углерода, азота и любого остаточного пара, соединен посредством газопровода 663 с конденсатором 638, выход 693 которого соединен с входом 695 экономайзера 640 соединенного посредством входного трубопровода 697.

Конденсатор 638 и соединенный с ним экономайзер 640 вместе образуют БЛОК G.

[00031] В конденсаторе 638 вода конденсируется и выгружается через выход 675 в выгружной трубопровод 647 для водяного конденсата, который содержит отводной трубопровод 639, осуществляющий пернос к верхнему входу 605 резервуара 606 для выщелачивания, и основной водопровод 683 для произвольного использования, который, например, может быть использован в ирригационных целях.

Выход 699 из соединенного экономайзера 640, содержащий двуокись углерода и азот, переносят посредством трубопровода 703 в компрессор 642 (БЛОК К), затем посредством выхода 637 и трубопровода 707 подают в нижний вход 787 карбонизационной колонны 664 (БЛОК J).

[00032] Нижний выходной трубопровод 673 третьего испарителя 622-3 тройного действия посредством насоса Р5 перекачивают по трубопроводу 705 для концентрированного карбоната калия к верхнему входу 720 адсорбционного резервуара 630 (БЛОК Н).

Активированный уголь посредством винтового транспортера 668 загружают в адсорбционный резервуар 630 по загрузочному трубопроводу 725 для активированного угля.

Адсорбционный резервуар 630 оборудован устройством для перемешивания 670.

[00033] Шлам карбоната калия переносят из нижнего выхода 727 адсорбционного резервуара 630 по трубопроводу 729 и посредством насоса Р6 перекачивают к промежуточному входу 721 первого фильтра 671 (БЛОК I).

Очищенный шлам карбоната калия, сформированный таким образом, перекачивают посредством насоса Р7 из нижнего выхода 735 первого фильтра 671 по трубопроводу 737 через клапан V13 к верхнему входу 783 вышеуказанной карбонизационной колонны 664, т.е., (БЛОК K), для формирования шлама бикарбоната калия.

[00034] Шлам бикарбоната калия, изготовленный в карбонизационной колонне 664, выходит из карбонизационной колонны 664 через нижний выход 747 и по выходному трубопроводу 739 посредством насоса Р8 перекачивают через клапан V12 в кристаллизатор 672 для получения кристаллического бикарбоната калия.

Кристаллический бикарбонат калия выходит через нижний выход 743 кристаллизатора 672 и по выходному трубопроводу 745 перекачивают насосом Р9 через клапан V14 в фильтр 674 (БЛОК M).

Отфильтрованный кристаллический бикарбонат калия транспортируют транспортером 749 в печь 768 (БЛОК N).

Маточный раствор из фильтра 674 поступает по трубопроводу 755 для фильтрата на вход 723 теплообменника 626, в котором фильтрат комбинируют со шламом, поступающим из первого сгустителя 609 по шламовому трубопроводу 761, ко входу 759.

В теплообменнике 626 шлам и маточный раствор охлаждают и из выхода 733 теплообменника 626 возвращают на вход 731 третьего сгустителя 658 по трубопроводу 719 и через клапан V9.

[00035] В печи 768 бикарбонат калия разлагают на кристаллический карбонат калия (поташ) и газы двуокись углерода, азот и пар.

Этот поток газов двуокиси углерода, азота и пара выходит через верхний выход 763 из печи 768 и поступает по трубопроводу 772 в конденсатор 660 (БЛОК О). Конденсатор 660, показанный на фиг. 2А, повторно не описан, поскольку действует в полном соответствии с его описанием со ссылкой на фиг. 1.

[00036] Кристаллический карбонат калия (поташ) из печи 768 выходит через выход 765 и транспортируется посредством транспортера 769 в дробилку 656 (БЛОК P), в которой его измельчают, например, до 325 мешей.

Измельченный карбонат калия (поташ) транспортируют транспортером 753 к упаковочной машине 678 (БЛОК Q).

Пакеты, сформированные таким образом, могут быть доставлены для местного использования или могут быть переданы транспортером 771 на экспорт в терминале 676 (БЛОК R).

ОБОБЩЕННОЕ ОПИСАНИЕ ФИГ. 1, 2А, 2В И 2С

[00037] Выше описан и показан на фиг. 1, 2А, 2В и 2С первый этап извлечения/очистки поташа, предпочтительно органического поташа, изготовленного из золы путем управляемого сжигания отходов сельскохозяйственного производства, предпочтительно золы скорлупы плодов какао, кожуры банана (и плодов банана), а также скорлупы ореха колы, согласно которому выгружают золу, обычно содержащую примерно 77% поташа, в воду предпочтительно одном или большем количестве резервуаров для выщелачивания из нержавеющей стали, соединенных последовательно, относящихся к типу CSTR (реакторов с постоянным перемешиванием среды), каждый из которых оборудован барботером.

Импеллер вращается с предварительно установленной скоростью в об\мин.

Температура выщелачивания устанавливается между 90°C и 100°C.

[00038] Затем выщелоченный шлам пропускают предпочтительно через каскад сгустителей для удаления нерастворенных веществ и формирования очищенного поташного щелока. Затем тщательно промывают рабочую золу практически до отсутствия в ней поташа.

[00039] Затем очищенный поташный щелок пропускают в испаритель для его концентрации до насыщения, т.е. до содержания поташа примерно 60,8%.

[00040] Затем концентрат поташа смешивают предпочтительно в резервуаре из нержавеющей стали с адсорбирующим веществом, предпочтительно активированным углем, количество которого составляет примерно 3% от массы концентрата поташа. Активированный уголь адсорбирует содержащие трехвалентное железо ионные комплексные соединения и очищает раствор. Затем истощенный углерод отфильтровывают из концентрированного очищенного раствора посредством фильтров, и фильтрат пропускают в насадочную карбонизационную колонну. В насадочной карбонизационной колонне фильтрат карбонизируют до получения бикарбоната калия. В качестве насадок предпочтительно используют насадки, изготовленные компанией Intalox™.

[00041] Затем раствор бикарбоната переносят в кристаллизатор, работающий при температурах от максимальной примерно 90°C до минимальной 30°C, из которого раствор бикарбоната пропускают в другой фильтр для отделения кристаллов от маточного раствора. Маточный раствор возвращают в испаритель, в то время как полученные кристаллы бикарбоната пропускают в печь для регенерации поташа и высвобождения двуокиси углерода. Двуокись углерода возвращают для повторного использования.

[00042] Полученный поташ, который имеет чистоту больше 99%, измельчают в порошок для поставки на рынок. Этот поташ в качестве конечного продукта широко используется для изготовления удобрений, мыла, в нефтехимической отрасли, стекла, пищевых продуктов и в фармацевтических отраслях помимо прочего.

[00043] В итоге, преимущество настоящего способа изготовления по существу чистого поташа, предпочтительно органического поташа, изготовленного из золы отходов сельскохозяйственного производства путем управляемого сжигания отходов сельскохозяйственного производства и предпочтительно золы скорлупы плодов какао, кожуры банана (и плодов банана) и скорлупы ореха колы, состоит в том, что с его использованием в качестве готового продукта генерируется поташ, который в отличие от неочищенного ископаемого поташа является по существу свободным от мышьяка и таким образом может быть использован в качестве добавок в пищевой и фармацевтической отраслях промышленности.

ПРИМЕР 1

[00044] Ниже приведен пример управляемого сжигания скорлупы плодов какао для получения золы, хотя это одинаково применимо к управляемому сжиганию других отходов сельскохозяйственного производства, например кожуры банана (и плодов банана) и скорлупы ореха колы.

[00045] Управляемое сжигание предпочтительно выполняли в печи-кильне, которая описана и заявлена в находящейся в процессе одновременного рассмотрения заявке РСТ, поданной одновременно с настоящей заявкой настоящим Заявителем.

Вкратце, печь-кильн содержит центральную камеру сгорания.

Центральная камера сгорания содержит систему для управления топочным воздухом, поданным в камеру сжигания.

Печь-кильн содержит вторую цилиндрическую камеру, окружающую центральную камеру сжигания.

Вторая цилиндрическая камера содержит систему для подачи охлаждающей воды сквозь первое кольцевое пространство между центральной камерой сжигания и второй цилиндрической камерой.

Печь-кильн содержит систему для подачи растительных отходов в центральную камеру сжигания.

Печь-кильн содержит термочувствительное устройство для измерения и отображения температуры в центральной камере сжигания во время сжигания растительных отходов.

Печь-кильн содержит систему для восстановления золы из шлака.

[00046] Во время работы температурой горения управляют в пределах 550-650°C путем комбинирования увеличенной подачи топочного воздуха, когда температура в центральной камере сжигания падает до примерно 550°C, и подачей охлаждающей проточной воды, когда температура в центральной камере сжигания достигает 650°C. Скорлупа плода какао, преобразованная в золу в описанной выше портативной печи-кильне при средней температуре примерно 600°C (т.е. в пределах примерно 550-650°C).

[00047] Для достижения выщелачивания поташа из таким образом производимой золы, ее транспортируют к установке для выщелачивания, предпочтительно такой, как описанная выше и показанная на фиг. 1, 2А, 2В и 2С.

В указанной установке выщелачивание поташа из золы выполняют с использованием теплой воды, т.е. с температурой от примерно 80°C до примерно 100°C.

Выщелоченный поташ проходит несколько процессов очистки выщелачиванием, как описано выше и показано на фиг. 1 и 2, пока он не достигает чистоты более 99%.

[00048] Выход золы из высушенной скорлупы составил примерно в среднем 7,2%. В результате зола содержала примерно 75% поташа в форме карбоната калия.

[00049] В отличие от ископаемого поташа, который загрязнен тяжелыми металлами (например, мышьяком), максимум 1% примесей в указанном органическом поташе составляют железо, кальций и магний. Это позволяет считать органический поташ высококачественным продуктом, который является подходящим для фармацевтической и пищевой промышленностей. Такой поташ также пригоден для использования при изготовлении кормовых добавок для животных, цемента, огнетушителей, фотографических химикатов, текстиля, в пивоварении и в качестве катализатора для изготовления синтетического каучука.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[00050] Поташ важен для сельского хозяйства, поскольку он улучшает влагопоглощение, повышает урожайность, пищевую ценность и сопротивляемость болезням пищевых культур. Он имеет широкое применение в сельском хозяйстве при выращивании фруктов, овощей, риса, пшеницы и других зерновых культур, сахара, кукурузы, сои и хлопка, у которых он повышает качество питательного вещества и улучшает свойства. Удобрения на основе поташа внесли значительный вклад в экономический рост стран Африки, Азии и Латинской Америки.

СПИСОК ЦИТАТ

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Патент США №3,842,762;

Патент США №4,037,543;

Патент США №4,091,228;

Патент США №4,092,098;

Патент США №4,198,288;

Патент США №4,418,893;

Патент США №4,584,180;

Патент США №4,199,652;

Патент США №4,206,312;

Патент США №4,787,506;

Патент США №4,793,269;

Патент США №4,973,245;

Патент США №5,230,617;

Патент США №5,350,296;

Патент США №5,456,362;

Патент США №6,315,976 и

Патент США №7,041,268.

НЕПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

"Химические исследования некоторых растительных отходов из Ганы". Е.К. Анкрах (Ankrah), Научный журнал "Пищевые продукты и сельское хозяйство", том 28, выпуск 10, стр. 1229-1232, 1984 г.

"Извлечение поташа из скорлупы плодов какао". В.К. Симпсон (Simpson) и др., журнал "Отходы сельскохозяйственного производства", Том 13, выпуск 1, стр. 69-73, 1985 г.

"Эффект созревания на основе химического состава кожуры и мякоти банана". Л. Уилфорд-Аббей (L. Welford-Abbey) и др., Научный журнал "Пищевые продукты и сельское хозяйство", том 45, выпуск 4, стр. 233-336 1988 г.

"Извлечение и потенциальное применение калийного щелока из скорлупы ореха колы, скорлупы плодов нигерийской тыквы (ugwu) и кожуры банана". А.А. Тайво (Taiwo) и др., Научные исследования и описания, том 3(10), стр. 515-517, октябрь 2008 г.

Изобретения относятся к системам и способам для очистки и восстановления поташа. Способ очистки неочищенного поташа, полученного из любого источника управляемым сжиганием отходов сельскохозяйственного производства, включает этапы, на которых: выгружают неочищенный поташ в теплом водном растворе в зону выщелачивания, пропускают шлам поташного щелока по меньшей мере через одну зону сгустителей для получения загустевшего поташного щелока, частично испаряют загустевший поташный щелок в зоне испарения для получения концентрированного загустевшего поташного щелока, пропускают концентрированный загустевший поташный щелок через адсорбционную зону для получения очищенного концентрированного загустевшего поташного щелока, пропускают очищенный концентрированный загустевший поташный щелок через зону первого фильтра для получения концентрированного поташного щелока, карбонизируют концентрированный поташный щелок в зоне карбонизации для преобразования поташа в бикарбонат калия, кристаллизуют бикарбонат калия, отделяют кристаллы бикарбоната калия от маточного раствора в зоне второго фильтра и осуществляют регенерирование карбоната калия из бикарбоната калия в зоне нагревания для получения поташа с чистотой примерно 99%. Взаимосвязанная система для очистки неочищенного поташа. Изобретения позволяют получить чистый поташ, который не содержит натрия, хлоридов и тяжелых металлов. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

1. Способ очистки неочищенного поташа, полученного из любого источника, например, управляемым сжиганием отходов сельскохозяйственного производства, предпочтительно золы скорлупы плодов какао, кожуры банана (и плодов банана) и скорлупы ореха колы, включающий этапы, на которых:
выгружают неочищенный поташ в теплом водном растворе в зону выщелачивания, оснащенную парораспределителем, для выщелачивания поташа из неочищенного поташа,
пропускают шлам поташного щелока по меньшей мере через одну зону сгустителей для получения загустевшего поташного щелока,
частично испаряют загустевший поташный щелок в зоне испарения для получения концентрированного загустевшего поташного щелока,
пропускают концентрированный загустевший поташный щелок через адсорбционную зону для адсорбирования комплексных соединений ионов тяжелых металлов и получения таким образом очищенного концентрированного загустевшего поташного щелока,
пропускают очищенный концентрированный загустевший поташный щелок через зону первого фильтра для отфильтровывания твердых частиц и получения таким образом концентрированного поташного щелока,
карбонизируют концентрированный поташный щелок в зоне карбонизации для преобразования поташа в бикарбонат калия,
кристаллизуют бикарбонат калия,
отделяют кристаллы бикарбоната калия от маточного раствора в зоне второго фильтра и
осуществляют регенерирование карбоната калия из бикарбоната калия в зоне нагревания для получения таким образом поташа с чистотой примерно 99%.

2. Способ по п. 1, согласно которому вода имеет температуру примерно 90-100°C.

3. Способ по п. 1 или 2, согласно которому концентрированный поташный щелок имеет концентрацию поташа примерно 60%.

4. Способ по п. 1 или 2, согласно которому зона кристаллизации имеет минимальную температуру примерно 30°C и максимальную температуру примерно 90°C.

5. Способ по п. 1 или 2, включающий этап, согласно которому тщательно промывают золу отходов сельскохозяйственного производства до степени, на которой она по существу не содержит поташа, и объединяют такую промывочную воду с водой, поданной в зону выщелачивания.

6. Способ по п. 1 или 2, согласно которому по меньшей мере одна зона сгустителя содержит каскад множества зон сгустителя, соединенных последовательно.

7. Способ по п. 6, согласно которому осуществляют по меньшей мере одно из следующего:
направляют рециркуляционный поток из третьей зоны множества зон сгустителя во вторую зону сгустителя, или
направляют рециркуляционный поток из второй зоны множества зон сгустителя в зону выщелачивания, или
выгружают зону шлама из третьей зоны множества зон сгустителя на свалку.

8. Способ по п. 1 или 2, включающий котельную зону, соединенную с зоной испарения для преобразования оттока из зоны испарения в отходящие газы, содержащие двуокись углерода, азот и пар, и конденсирования отходящих газов для получения двуокиси углерода, которую сжимают для получения сжатой двуокиси углерода для ввода в зону карбонизации.

9. Способ по п. 1 или 2, согласно которому маточный раствор, полученный во время выделения фильтрованием кристаллов бикарбоната калия, возвращают в зону испарения.

10. Способ по п. 1 или 2, согласно которому при регенерировании карбоната калия из бикарбоната калия в зоне нагревания одновременно изготавливают двуокись углерода, которую направляют в компрессор для дополнительной подачи двуокиси углерода в зону карбонизации.

11. Способ по п. 1 или 2, включающий этап, согласно которому измельчают изготовленный таким образом карбонат калия для получения измельченного поташа с чистотой примерно 99%.

12. Способ по п. 1 или 2, согласно которому поташ содержится в золе отходов сельскохозяйственного производства, в частности в золе плодов какао, которая содержит примерно 77% поташа.

13. Взаимосвязанная система для очистки неочищенного поташа, содержащая:
резервуар для выщелачивания и размещения в нем неочищенного поташа, подлежащего очистке, причем резервуар для выщелачивания содержит нижний барботер;
вход, выполненный с возможностью ввода твердых частиц, для подачи неочищенного поташа, подлежащего очистке, в выщелачивающий резервуар;
входной водопровод для подачи воды в резервуар для выщелачивания;
входной паропровод для подачи барботирующего пара в барботер, расположенный в резервуаре для выщелачивания;
резервуар сгустителя;
трубопровод для переноса шлама неочищенного поташа из резервуара для выщелачивания в резервуар сгустителя;
испаритель для приема выходного разбавленного раствора поташного щелока для получения концентрированного поташа;
входной трубопровод, ведущий из резервуара сгустителя в резервуар испарителя;
адсорбционную колонну для загрузки в нее активированного угля или подобного адсорбента для поглощения комплексных соединений металлов из поташного щелока;
трубопровод для переноса выхода концентрированного поташа из резервуара сгустителя в адсорбционную колонну для получения выхода концентрированного карбоната калия, который по существу не содержит комплексных соединений металлов;
первый фильтр для фильтрования твердых частиц из концентрированного поташного щелока, который по существу не содержит комплексных соединений металлов, и получения концентрированного поташного щелока, который по существу не содержит комплексных соединений металлов и который по существу также не содержит твердых частиц;
трубопровод для переноса выхода концентрированного шлама поташа из адсорбционной колонны в первый фильтр;
карбонизационную колонну для преобразования концентрированного поташного щелока, который по существу не содержит комплексных соединений металлов и который по существу также не содержит твердых частиц, в концентрированный раствор бикарбоната калия;
трубопровод для переноса концентрированного поташного щелока, который по существу не содержит комплексных соединений металлов и который по существу также не содержит твердых частиц, из первого фильтра в карбонизационную колонну;
кристаллизатор;
трубопровод для переноса концентрированного раствора бикарбоната калия из карбонизационной колонны в кристаллизатор;
второй фильтр;
трубопровод для переноса шлама кристаллизованного бикарбоната калия во второй фильтр для получения кристаллизованного бикарбоната калия, который по существу не содержит маточного раствора;
печь для преобразования кристаллизованного бикарбоната калия в кристаллизованный карбонат калия и
транспортер для транспортировки кристаллизованного бикарбоната калия в печь и таким образом формирования кристаллизованного поташа.

14. Взаимосвязанная система по п. 13, содержащая:
по меньшей мере один сгуститель;
рециркуляционный трубопровод, ведущий от сгустителя назад к резервуару для выщелачивания; и
разгрузочный трубопровод для шлама, ведущий от сгустителей для утилизации на свалку.

15. Взаимосвязанная система по п. 13 или 14, в которой по меньшей мере один сгуститель содержит множество сгустителей, соединенных в каскадную последовательность.

16. Взаимосвязанная система по п. 13 или 14, дополнительно содержащая:
конденсатный трубопровод, ведущий от испарителя к котлу; и
паропровод, ведущий от котла к паровому входному барботажному паропроводу резервуара для выщелачивания.

17. Взаимосвязанная система по п. 13- или 14, дополнительно содержащая:
конденсатор/экономайзер для приема отходящих газов, содержащих двуокись углерода, азот и пар, и для транспортировки двуокиси углерода и азота от котла к компрессору; и
трубопровод для сжатой двуокиси углерода для переноса сжатой двуокиси углерода в колонну карбонизации для преобразования карбоната калия в поташ.

18. Взаимосвязанная система по п. 13 или 14, дополнительно содержащая:
конденсатор для приема отходящих газов, содержащих двуокись углерода, азот и пар, из печи; и
трубопровод для транспортировки двуокиси углерода и азота из конденсатора в карбонизационную колонну.

19. Взаимосвязанная система по п. 13 или 14, дополнительно содержащая дробилку для измельчения кристаллизованного поташа.

20. Взаимосвязанная система по п. 13, дополнительно содержащая упаковочную машину для упаковки измельченного карбоната калия и транспортер для транспортировки измельченного карбоната калия к упаковочной машине.