Способ концентрирования электро-лиТичЕСКОй щЕлОчи Советский патент 1981 года по МПК C01D1/42 

Изобретение огносигся к химической технологии, в. частности к концентрированию электролитической щелочи. Известен способ концентрирования электролитической щелочи (электрощелоКОБ) путем выпаривания растворов в многокорпусной выпарной установке, при осуществлении которого подогревают исходны раствор, с последующим параллельным питанием корпусов L-Q Однако этот способ рассчитан на выпаривание некристаллизуюшнХся растворов где не требуется управление уровнем пересыщения при его снятии на рост кристаллов. Поэтому использование указанного, способа для кристаллизующихся растворов, с целью укрепления размеров Кристаллов неприемлемо, ибо может способствовать даже обратному процессу-получе-. нию мелкокристаллического осаДка. Наиболее близким к предлагаемому lio технической сущности и достигаемому регзультату яшяется способ концентриро&ания электролитической щелочи заключающийся в концентрировании щелочи путем двухстадийного упаривания в многоступенчатой установке. На первой стадии выпарки получают средние щелокас концентрацией МОИ около 26-30%. По этому способу соковый пар первой ступени выпарки, обогреваемой свежим паром давлением около 10 кг/см .используют для обогрева аппарата второй ступени, где получают каустическую соду концентрацией НоОН 44-5О%, и второй стадии. Соковый пар второй ступени используют для. обогрева аппарата третьей ступени. Упариваемые щелока самотеком перетекают последовательно нз первого корпуса системы во второй и третий. алее упаренные до концентрации средних щелоков щелока вместе с выпавщей на первой стадии кристаллической солью КаС8 .поступают для разделения на центифугу. Отделённые от соли средние щеока поступают на втсрую стадию, т.е. кончателшую доупаркуМаОН, а NoaCB 38 с центрифуги - на приготовление обратного рассола (2). При этом размер кристаллов НаСб , выделяющихся в процессе упаривания элекгрощелоков концентрации 10%Но(ОН и 17%НаСб по ступеням составляет соогветственно: для 1-ой ступени - 0,12 мм для 2-й ступени - 0,15 мм, для 3-ей ступени - 0,17 мм н для 2-й стадии ОД мм. Однако, этот способ не позволяет получить крупные кристаллы натрия, образованные в аппарате размег ром, в частности, до 0,28О-О,370 мм. В результате выпадения мелких кристаллов происходит забивка центрифуг, проскок соли, возникает необходимость до полнитепьной промывки соли от щелочи с дополнительной затратой греющего пара на доупарку промвод. Последнее влечет за собой значительные потери щелочи и перерасход пара на выпарку 2. Недостагком способа является повышенные потери щелочи и повышенный рас ход пара на выпарку. Цель изобретения снижение потерь щелочи.и экономия пара на выпарку. Поставленная цель достигается спосо,бом концентрирования электролитической щелочи до 44-5О% путем последовательного двухстадийного выпаривания ее в ьшогоступенчатой установке с отделением кристаллов хлорида натрия перед второй стадией ныпаривания, выделением из суспензии после каждой ступени (фракции с размером частиц, меньщим среднего, растворением ее на 5О-1ОО% в исходной щелочи и возвратом ее на ту же ступень . Согласно способу, часть электрощелоков подают в первую ступень. Солевую пульпу при выходе из первой ступени классифицируют на фракикк: пуль пу, состоящую из мелкой фракции хлорида натрия (с кристаллами меньше среднего размера) смешивают с частью электролитических щелоков, растворяют тве дую фазу на SO-iOO% в вновь возвращают в первую ступень. Фракция .крупных и средних кристалло в потоке щелочв поступает на упаривани во. вторую ступень, в кот(фой происходи дальнейшее концентрирование раствора с образованием кристаллов xлqpидa натрия После второй ступени пульпу также клас сифицируют на 4| акиии: мелкую, с разме ром кристаллов меньше , после смешения с потоком электрощелоков и растворэния твердой фазы на 5О-1ОО% 3 возвращают на вторую ступень на упари-. вание и на доращивание за счет рекристаллизации до больших размеров, крупнуюс размером-кристаллов больше и равным среднему, с потоком раствора подают на выпарку в третью ступень. После упаривания в третьей ступени пульпу так же, как и в первой и второй ступени, классифицируют на фракции: мелкую, с размером кристаллов меньше среднего, смешивают с частью электролитических щелоков, растворяют твердую фазу на 5О1ОО% и .возвращают в третью ступень, крупную, с размером больше и равную среднему, направляют на центрифугу для отделения соли от раствфа. С центрифуги соль направляют на приготов ение обратного рассола, а раствор щелочи поступает на вторую стадию концентрирования. Готовый каустик вместе с выпавшей солью классифицируют на фракции: мелочь растворяют на 5О-10О% за счет подачи электролитических щелоков и возвращают в третью ступень, крупную направляют на центрифугу. За счет получения более крупных кристаллов отделяемой: соли (xлqэнда натрия) способ обуславливает фуговку осадка соли на центрифуге с остаточной влажностью до трех процентов вместо по известному способу. В результате фугования в пересчете на 1 т 1ОО% N аОН сэкономлена щелочь в количестве 2О-25 кгЯаОН. После отделения щелочи от соли осуществляют гфомьтку солй от остаточной щелочи водсй и конденсатом, которьй насыщают N аОН и возвращают на упаривание. Количество воды, вводимой в цикл на промывку соли на центрифуге из расчета попуЧевва одной тонны 100% Ы аОН, составляет 687 кг по известному способу, а за счет укрупнения соли и сокращения остаточного количества щелочи в ней, количество промвод на промывку в предлагаемом способе составляет 527 кг, т.е. сокращается на 16О кг. При с эганизации трехкратного использования пара в схеме количество используемого пара на упарку вводимой воды по предлагаемому способу сокращается на 62 кг. Пример 1. Концентрирование электролитической щелочи осуществляют в двухстадийной трехступенчатой выпарной установке до коицентрации N аОН 44-5О%. Подогретую электролитическую, щелочь в количестве 6О т/ч с концентрацией 1О% М аОН и 17% М аСВ в растворе подают на упаривание в первую ступень установки, обогреваемой грекшим паром давлением 8 кгс/см . В процессе упари.вания на.первой ступени до концентрации l4%NaOH выпадает около 0,583 т/ч кристаллов N аСб . На пути следования из первой ступени поток пульпы классифицируют на фракции. После выхода на режим, при среднем размере кристаллов в пульпе из первой ступен.и О, 17 мм на долю менее среднего размера приходится около 40% общего количества твердой сопи. В мелкую фракцию попадают все 4О% твердой соли со средним размером 0,1м туда же подают 10 т/ч исходных щелоков. Кристаллы менее 0,1 мм, составляющие 6О% из 40%, полностью растворяются , т.е. исхода1ую электрощелочь по дают в количестве, растворяющем 60% твердой фазы, а кристаллы 0,1 мм и крупнее поступают на выращивание в первую ступень. После классификации пульпа с крупной фракцией в количестве 6О% от выделившейся со средним размером 0,19 мм поступает во вторую ступень, где продолжает расти не только за счет снятия пересыщения упариваемого раствора, но и снятия пересыщения при рекрис таллизации от подраствс ения мелочи пос ле второй ступени. Во второй ступени, обогреваемой вторичным паром первой ступени, щелочь упаривается до концентрации N аОН 22%с вьщелением 4,8 т/ч N aCS . Озедний размер хлсрида натрия (кристаллов) после второй ступени достигает 0,ЗО мм и количество фракции менее средней состав ляет 25%. Поток суспензии с солью после второй ступени классифицируют и фрак цию соли с размером частиц менее О,3 мм в потоке смешивают с 1О т/ч исходных электрощелоков и возвращают во вторую ступень, средний размер соли в этом потоке составляет 0,18 мм. На- ибсиее мелкие составляют около 60%. Они растворяются электрошелоками полностью, т.е. твердая фаза растворена на 60%, а 40% более крупных, не успев полностью раствориться, попадают во вторую ступень на дорашивание. Поток крупной фракции, с размером более О,ЗО мм поступает на выпаривание в третью ступень. В третьей ступени, обогреваемой соковым паром второй ступени, концентра ция МаОН достигает. 28%, количество вы;павщей соли при этом достигает 11,2т/ч со средним размером кристаллов 0,37 мм где фракция менее среднего соста1ВЛяет ЗО%. Суспензик) после третьей ступени 636 классифицируют на 2 потсяса так, что один поток, составляющий 30% от общего, с солью, имеющей рчзмер менее среднего до О,37 мм, смешивают с 1О г/ч исходньк электрощелоков. Наиболее мелкая соль в потсже, составляющая 54% от ЗО%, растворяется полностью (т.е. твердая фаза растворена на 54%), а оставшаяся более крупная соль, поступгет в качестве затравки в 3- ю ступень. Поток с крупной 4ракдией, равной и более 0,37 мм, направляют на центрифугу, где средний размер кристаллов составляет 0,4 мм. При центрифугировании происходит отделение соли от щелочи. Промытзто и отжатую соль на1равляют на приготовление обратного рассола, питающего электролиз, а средние щелока с концентрацией 28% N а ОН направляют на доупаривание во вторую стадию выпарки. Там щелочь к(жцентрируют до 45% N аОН с выделением 2,6 т/ч хлсрида натрия, котсч ый на выходе из системы после установления стабильного режима, имеет средний разм кристалле 0,28 мм. Сопевой поток классифицируют на 2-е фракции - мелкую фракцию (менее 0,28 мм) .в количестве ЗО% от общего потока после смещения с Ю т/ч электрощелоков возвращают во втсрую стадию со средним размером зат-; равочных кристаллов 0,17 мм, а фупную фракцию подают на центрифугу, где средНИИ размер кристаллов составляет О,35 мм. Полученная по этому способу соль после центрифугирования имеет остаточную влажность 3%, что позволяет извлечь дополнительно 25 кг МаОН с 1-ой т 1ОО% N аОН по сравнению с 5% влажностью по известному способу. Количество промвод, вводимых на отмывку соли от щелочи, составляет 527 кг. При упаривании этой воды потребуется 2О4 кг пара, т.е. на 62 кг пара меньше, чем по известному способу Б пересчете на 1 т 1ОО% аОН. П р и м е р 2. Процесс осуоюствляегся в установке, описанной в примере 1. Подогретую электролитическую щелочь в количестве 77 т/ч с концентрацией 1О% NaOH и 17% МаС в растворе подают на управление в первую ступень установки. После классификации соли, выдеившиеся в первой ступени, разделяются на потоки CL крупной и мелксА вкакей. Поток с крупной фракцией направл$пот во торую ступень, а в поток с мелкой соью подают 7 т/ч Электр още л оке. За чет этото 50% мелкой 4ракции раство7Sряегся, a более крупные кристаллы в потоке разбавленной щелочи поступают в первую ступень на доращивание. Средний размер кристаллов после первой .ступени раздел пот на два потока. Крупную соль в растворе 22% щелочи направляют в третью ступень, а мелкую смешивают с 7 г/ч электрощелоков. Такое количество электрощелоков растворяет 50% наиболее мелких кристаллов из мелкой фракции. Оставшиеся 50% наиболее крупных кристаллов направляют вовторую ступень на доращивание. Средний размер соли после втсрой ступени составляет 0,28 мм, а поступающих в третью ступень - . 0,320 мм. После третьей ступени поток с солью также разделяют на два. Крупную фракцию направляют на центрифугу, а в поток к мелкой фракцией подают 7 т/ч электрощелоков, 5О% наиболее мелких кристаллов соли из этой мелкой фракции растворяют, а оставшиеся в качестве затравки возвращают в третью ступень для подрас тания, Средний размер кристаллов после третьей ступени составляет 0,385 мм, а поступающих на центрифугу - О,4ОО мм. Таким же образом происходит разделение потоков после третьей ступени второй стадии выпарки, 2 т/ч электрощелоков растворяет 50%. наиболее мелких кристаллов из мелкой фракции. Остав- щиеся кристаллы возвращают на доращива ние. Среда ий размер после третьей ступе ни составляет 0,255 мм, а средний раз-мер соли, отправляемой на центрифугу, составляет 0,28 мм. Остаточная влажность после центрифугирования соли составит 3,5%, Экономия щелочи по этому способу составляет 19 кг, а количество промвод на отмывку щелочи составит 567 кг в пересчете на 1 т/ lOO%NaOH, П р и м е р 3. Процесс Осуществляет ся по примеру 1, Подогретую электролитическую щелочь в количестве 60 т/ч с кшцентрацией 1О% W аОН и 17% N аСб в растворе подают нь упариванке в 1-ую ступень установки. После разделения соли i-oSi ступени на два потока ,в поток с мелкой солью подают 13 т/ч электро38щелоков. При этом всю мелкую соль после первой ступени растворяют. Средний размер соли составляет 0,15 мм. Крупную соль в потоке щелочи направляют во 2-ую ступень. Аналогичный процесс разделения и полного растворения мелкой фракции 13. т/ч электрощелоков производят после 2-ой ступени, 12 т/ч после 3-ей. ступени и ..2 т/ч после 3-ей ступени. Средний размер соли по ступеням составляет соответственно 0,26 мм, 0,38 мм, 0,19 мм, а средний размер соли после разделения, поступающей на центрифуги, составляет соответственно 0,40 мм и 0,2 мм. Остаточная влажность соли на центрифуге составляет 3,8%. Экономия щелочи по этому способу составляет 15 кг N аОН .в пересчете на 1 т 1ОО% аОН, а количество промвод на отмывку щелочи расходуется 591 кг. Упаривание пром&од требует 229 кг пара, т,е. на 37 К1 меньше, чем по изве-стному способу. Таким образом, предлагаемый способ позволяет укрупнить соль н достичь экономии пара на выпарку и снизить потери щелочи. Формула изобретения Способ конценирнрования электролитической щелочи ,до 44-50% путем последовательного двухстаДийного выпаривания ее в. многоступенчатой установке с отделением осадка перед второй стадией выпаривания, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь щелочи и экономии пара на выпарку, после каждой ступени выпарки из суспензии вьщеляют фракцию с размером частиц, меньшим среднего, растворяют ее на- 50-100% в исходной щелочи и возвращают на ту же ступень выпарки, Источники инфqc)мaцйи, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 573167, кл. В О1 О 1/26, 1969. 2.Якименко Л, М, Производство хлора, каустической соды и неорганических продуктов, м., Химия, 1974, с, 260 (прототип).