СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИДА КАЛИЯ Российский патент 2016 года по МПК C01D3/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к получению хлорида калия из солевых растворов или растворов с высоким содержанием MgCl₂, которое включает стадии осуществления указанного способа с достижением снижения энергопотребления.

Предпосылки создания изобретения

Хлорид калия представляет собой соль галогенида металла, образованную хлоридом и калием. Использование хлорида калия широко распространено в медицинской области в качестве заменителя указанного электролита в организме. Хлорид калия используется также при приготовлении пищи.

Кроме того, хлорид калия также широко используется в качестве удобрения для увеличения производительности в широком ряду плантаций.

Имеются некоторые известные пути переработки солевого раствора сорта удобрения в дополнение к способам получения солей из различных источников. Однако указанные пути ведут к значительному энергопотреблению.

Краткое описание изобретения

Настоящее изобретение относится к способу получения хлорида калия, который включает следующие стадии:

а) проведение концентрирования солевого раствора;

b) выполнение отделения солевого раствора после концентрирования с получением в результате первого содержания твердого вещества и первого содержания жидкости;

с) охлаждение первого содержания жидкости;

d) выполнение отделения первого содержания жидкости после охлаждения получением в результате второго содержания твердого вещества и второго содержания жидкости;

е) осуществление обогащения второго содержания твердого вещества;

f) выполнение отделения второго содержания твердого вещества после обогащения с получением в результате третьего содержания твердого вещества и третьего содержания жидкости.

Стадия проведения концентрирования солевого раствора может быть выполнена путем многостадийного выпаривания, выпаривания термическим повторным сжатием паров ((ТПСП)(TVR)), выпаривания механическим повторным сжатием паров ((МПСП) (MVR)) или комбинацией многостадийного выпаривания и/или ТПСП, и/или МПСП.

Стадия охлаждения первого содержания жидкости может быть выполнена вакуумным охлаждением, охлаждением с использованием теплообменников или комбинацией вакуумного охлаждения и охлаждения с использованием теплообменников.

Стадия осуществления обогащения второго содержания твердого вещества может быть выполнена посредством холодного выщелачивания, прямой флотации хлорида калия или отмучивания.

Обогащение второго содержания твердого вещества также может быть выполнено посредством комбинаций операций многостадийного выпаривания и термического повторного сжатия паров ((ТПСП)(TVR)) и операций многостадийного выпаривания и механического повторного сжатия ((МПСП)(MVR)).

Способ настоящего изобретения может дополнительно содержать стадию предварительного нагревания солевого раствора перед концентрированием солевого раствора. Указанное предварительное нагревание солевого раствора может осуществляться поверхностными конденсаторами.

Подробное описание изобретения

Последующее подробное описание в любой степени не предназначено ограничивать объем, применяемость или конфигурацию настоящего изобретения. Более точно последующее описание обеспечивает понимание осуществления типовых модальностей. При использовании описания, предусмотренного здесь, специалист в данной области техники будет знать подходящие используемые альтернативы без отхода от объема настоящего изобретения.

Способ настоящего изобретения, как показано на фиг. 1, содержит следующие стадии:

а) проведение концентрирования солевого раствора;

b) выполнение отделения солевого раствора после концентрирования с получением в результате первого содержания твердого вещества и первого содержания жидкости;

с) охлаждение первого содержания жидкости;

d) выполнение отделения первого содержания жидкости после охлаждения с получением в результате второго содержания твердого вещества и второго содержания жидкости;

е) осуществление обогащения второго содержания твердого вещества;

f) выполнение отделения второго содержания твердого вещества после обогащения с получением в результате третьего содержания твердого вещества и третьего содержания жидкости.

Солевой раствор, используемый в способе настоящего изобретения, предпочтительно происходит от работы по карналлитному растворению, который включает значительное содержание хлорида калия, хлорида магния и хлорида натрия.

Карналлитный солевой раствор, или солевой раствор, который имеет значительное содержание хлорида калия, хлорида магния и хлорида натрия, может быть получен из карналлитных горных пород или природного рассола. Получение указанного солевого раствора из карналлитных горных пород имеет место по существу при растворении карналлитных горных пород. Такое растворение может иметь место на месте или в собственной установке переработки. В случае растворения на месте может быть выделена работа по растворению и способы его, среди которых могут быть указаны способ «одиночной скважины» и способ «двойных скважин».

В способе «одиночной скважины» требуется только одна скважина для введения растворителя и собирания солевого раствора. В данной технологии центральная часть указанной скважины является перфорированной с тем, чтобы достигнуть предпочтительно карналлитного слоя ниже земной поверхности. Растворитель вводится, и получаемый солевой раствор собирается в концентрическую систему труб.

В способе «двойных скважин», в свою очередь, две скважины являются перфорированными вблизи друг друга. Контакт скважин имеет место через полость, образованную посредством создания отдельных полостей одновременным введением растворителя. При завершении полости одна из скважин получает растворитель, а другая скважина обеспечивает получаемый солевой раствор. В настоящем изобретении солевой раствор, используемый в способе, может быть получен вышеописанными способами или любым другим известным способом.

Стадией концентрирования в настоящем изобретении является предпочтительно многостадийное выпаривание.

Первое содержание твердого вещества, получаемое на стадии настоящего изобретения, относится по существу к хлориду натрия. Указанный материал удаляется из способа и может быть продут, разбавлен или подвергнут обработке любым другим видом физического способа, чтобы использоваться в других целях, чем представленные здесь.

Стадия охлаждения предпочтительно относится к двум последовательным подстадиям охлаждения, первой из которых является вакуумное охлаждение, а второй - прямое охлаждение.

Вторым содержанием жидкости, получаемым на стадии «d» способа настоящего изобретения, является утилизируемый материал.

Второе содержание твердого вещества, получаемое на стадии «е» способа настоящего изобретения, содержит по существу хлорид калия и хлорид натрия.

Третье содержание твердого вещества, получаемое на стадии «f» способа настоящего изобретения, относится по существу к хлориду калия в подходящем содержании для применения для конечной цели настоящего изобретения.

Третье содержание твердого вещества, получаемое на стадии «f» способа настоящего изобретения, предпочтительно возвращается обратно на стадию «а» подачи солевого раствора для прохождения концентрирования.

Способ настоящего изобретения содержит в их предпочтительных модальностях:

- многостадийное выпаривание и кристаллизацию хлорида натрия, включая отделение хлорида натрия;

- вакуумное охлаждение и кристаллизацию хлорида калия;

- прямое охлаждение холодной водой либо рассолом, либо гликолевыми растворами (например, гликоль-этилен) в различных их композициях;

- обезвоживание (разделение твердое вещество/жидкость);

- выщелачивание с получением хлорида калия;

- выпаривание прошедшего выщелачивание солевого раствора или рециркуляция (смешение с первым солевым раствором) прошедшего выщелачивание солевого раствора на стадию выпаривания.

Предпочтительный вариант способа настоящего изобретения содержит следующие стадии:

а) проведение выпаривания солевого раствора; предпочтительно выпаривание имеет место при многостадийном выпаривании, и оно может быть осуществлено либо частичным, либо полным повторным механическим сжатием паров ((МПСП)(MVR)), либо термическим повторным сжатием паров ((ТПСП) (TVR)); выпаривание, кроме того, может быть осуществлено операциями многостадийного выпаривания и/или МПСП, и/или ТПСП;

b) осуществление разделения солевого раствора после выпаривания с получением в результате первого содержания твердого вещества и первого содержания жидкости, одно из которых является конденсатом, конденсатом пара и твердого вещества, хлорида натрия; разделение может быть осуществлено центрифугированием или фильтрацией или любой другой известной однократной операцией для разделения твердое вещество/жидкость;

с) охлаждение первого содержания жидкости с помощью подстадий, вакуумным охлаждением с использованием охлаждающей воды и прямым охлаждением холодной водой либо рассолом, либо гликолевыми растворами (например, гликоль-этилен) в их некоторых композициях, причем обе подстадии обеспечивают кристаллизацию хлорида калия и хлорида натрия в качестве примеси;

d) выполнение отделения первого содержания жидкости после охлаждения с получением в результате второго содержания твердого вещества и второго содержания жидкости; отделение может быть осуществлено предпочтительно центрифугированием или фильтрацией, или любой другой известной однократной операцией разделения твердое вещество/жидкость; жидкий материал, содержащий хлорид магния и низкую концентрацию хлорида калия, выгружается;

е) выполнение выщелачивания второго содержания твердого вещества при использовании выщелачивающей воды или конденсата, образованного в способе; выщелачивание может быть осуществлено холодным; альтернативно могут быть использованы прямая флотация хлорида калия или отмучивание;

f) выполнение отделения второго содержания твердого вещества после выщелачивания с получением в результате третьего содержания твердого вещества и третьего содержания жидкости; отделение может быть осуществлено предпочтительно центрифугированием или фильтрацией или любой другой известной однократной операцией разделения твердое вещество/жидкость; получаемым продуктом является хлорид калия, который после спрессовывания имеет содержание выше 95% масс.; третье содержание жидкости направляется на стадию «a» концентрирования.

В другом предпочтительном варианте способа настоящего изобретения карналлитный солевой раствор поступает в способ при температуре в интервале от 20 до 70°C.

В данном варианте солевой раствор может предварительно нагреваться предпочтительно в поверхностных конденсаторах. Конденсированный пар собирается в хранилище конденсата.

Нагретый солевой раствор циркулирует на выпаривание, NaCl-содержание отделяется. Раствор может быть концентрирован так, чтобы кристаллизация хлорида калия не имела места.

Охлаждающие агенты включают в себя технологическую воду, охлаждающую воду или холодную воду, или рассол, или гликолевые растворы (например, гликоль-этилен) в различных их композициях.

Вакуумная кристаллизация KCl имеет содержание К₂О приблизительно 44% в твердом веществе, не содержащем растворитель. Для достижения делового качества имеется стадия выщелачивания, которая может выполняться в единственную стадию или предпочтительно осуществляется во множественные стадии. В случае двухстадийного выщелачивания на первой подстадии холодного выщелачивания содержание твердого вещества будет обрабатываться как раствор второй подстадии холодного выщелачивания. Таким образом, достигается среднее увеличение содержания К₂О от приблизительно 44% до приблизительно 52% твердого вещества, не содержащего растворитель.

Раствор, отделенный на подстадии холодного выщелачивания, перегружается на первую подстадию холодного выщелачивания. Содержание выщелаченного твердого вещества первой подстадии холодного выщелачивания направляется на вторую подстадию, где оно смешивается с выщелачивающей водой или конденсатом способа, таким образом увеличивая концентрацию хлорида калия до уровня, подходящего для торговли примерно 96% содержания.

Содержание твердого вещества, которое имеет обезвоженные кристаллизованные элементы хлорида калия, после стадии разделения твердое вещество/жидкость хранится или сушится в сушилках и кондиционируется затем, чтобы отвечать требованиям рынка. Общее количество сухого хлорида калия направляется на спрессовывание и гранулирование.

Способ получения настоящего изобретения предполагает превосходную унитарную операцию разрешения. Таким образом, можно увеличить число стадий выпаривания, осуществляющих выпаривание в концентрациях MgCl₂ более низких, чем традиционные способы.

Некоторые преимущества способа настоящего изобретения включают в себя:

- снижение общего энергопотребления;

- снижение рабочих затрат способа;

- увеличенная экономия водяного пара (тн выпаренной воды × тн подаваемого водяного пара бойлера);

- снижение потребления природного газа;

- простота работы.

Изобретение относится к неорганической химии. Концентрируют карналлитный солевой раствор. Концентрированный раствор отделяют от хлорида натрия. Полученный раствор охлаждают. Отделяют хлорид калия и хлорид натрия от раствора. Выщелачивают хлорид натрия. Отделяют хлорид калия. Изобретение позволяет снизить энергопотребление, расход водяного пара и природного газа. 15 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ получения хлорида калия, включающий следующие стадии a)-f) в порядке:
a) осуществление концентрирования карналлитного солевого раствора;
b) осуществление отделения карналлитного солевого раствора после концентрирования с получением в результате первого содержания твердого вещества и первого содержания жидкости;
c) охлаждение первого содержания жидкости;
d) выполнение отделения первого содержания жидкости после охлаждения с получением в результате второго содержания твердого вещества и второго содержания жидкости;
e) осуществление обогащения второго содержания твердого вещества и
f) выполнение отделения второго содержания твердого вещества после обогащения с получением в результате третьего содержания твердого вещества и третьего содержания жидкости.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия проведения концентрирования карналлитного солевого раствора осуществляется путем многостадийного выпаривания.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия проведения концентрирования карналлитного солевого раствора осуществляется путем термического повторного сжатия паров ((ТПСП) (TVR)).

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия проведения концентрирования карналлитного солевого раствора осуществляется путем выпаривания при механическом повторном сжатии паров ((МПСП) (MVR)).

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что стадия проведения концентрирования карналлитного солевого раствора осуществляется путем комбинации операций многостадийного выпаривания и термического повторного сжатия паров ((ТПСП) (TVR)).

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия проведения концентрирования карналлитного солевого раствора осуществляется путем комбинации операций многостадийного выпаривания и выпаривания при механическом повторном сжатии паров ((МПСП) (MVR)).

7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что стадия проведения концентрирования карналлитного солевого раствора осуществляется путем комбинации операций термического повторного сжатия паров ((ТПСП (TVR)) и выпаривания при механическом повторном сжатии паров ((МПСП) (MVR)).

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия охлаждения первого содержания жидкости выполняется вакуумным охлаждением.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия охлаждения первого содержания жидкости выполняется путем охлаждения с помощью теплообменников.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия охлаждения первого содержания жидкости выполняется путем комбинации вакуумного охлаждения и охлаждения с помощью теплообменников.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия осуществления обогащения второго содержания твердого вещества выполняется путем холодного выщелачивания.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия осуществления обогащения второго содержания твердого вещества выполняется путем прямой флотации хлорида калия.

13. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия осуществления обогащения второго содержания твердого вещества выполняется путем отмучивания.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что стадия осуществления обогащения второго содержания твердого вещества выполняется путем комбинаций операций многостадийного выпаривания и термического повторного сжатия паров ((ТПСП) (TVR)) и операций многостадийного выпаривания и выпаривания механическим повторным сжатием паров ((МПСП) (MVR)).

15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ содержит перед стадией проведения концентрирования карналлитного солевого раствора стадию осуществления предварительного нагревания карналлитного солевого раствора.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что предварительное нагревание карналлитного солевого раствора осуществляется поверхностными конденсаторами.