СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ДИСТИЛЛЕРНОЙ ЖИДКОСТИ СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА АММИАЧНЫМ МЕТОДОМ
METHOD OF PROCESSING DISTILLED LIQUID FROM SODA PRODUCTION BY AMMONIA

Изобретение относится к способу переработки дистиллерной жидкости, который может найти применение в химической промышленности при решении экологических, технологических и экономических проблем.
2
3
4
3
2
2
4
3
В производстве кальцинированной соды на 1 т NaCO образуется 6-7 м фильтровой жидкости (ФЖ), которая содержит, г/л: хлористый аммоний (NHCl) 160-180, хлористый натрий (NaCl) 64-88, карбонаты и бикарбонаты аммония в пересчете на NH 20-24 и CO 40-44, сульфат натрия (NaSO) 3,5-4,2.
3
2
2
Карбонат и бикарбонат аммония при нагревании до 90-95°C разлагаются на NH и CO, которые возвращаются в технологический процесс производства соды. Затем производят обработку ФЖ известковым молоком [Ca(OH)], при этом происходит образование хлористого кальция и аммиака:
4
2
2
3
2
2NHCl+Ca(OH)=CaCl+2NH↑+2HO
3
2
3
После обработки ФЖ известковым молоком количество жидкости составляет 10-11 м на 1 т соды (NaCO). При этом ФЖ называют дистиллерной жидкостью (ДЖ), которая состоит из жидкой и твердой фаз. ДЖ является наиболее объемным и трудноутилизируемым отходом производства карбоната натрия. Твердая фаза образуется в больших количествах (250-300 кг на 1 т соды). Твердая фаза (шлам, отход производства) состоит в основном из карбоната кальция, гидроксида кальция и сульфата кальция (гипс).
Необходимо отметить, что патентные данные свидетельствуют о том, что шламы используются в незначительных количествах из-за большого содержания хлоридов (20-25%). Очистка шлама от хлоридов до содержания ионов хлора менее 1% дала бы возможность использовать его в качестве компонента для применения в сельском хозяйстве и производстве вяжущих веществ.
2
Известен способ переработки ДЖ с получением CaCl и NaCl с некоторым количеством примесей, а твердые отходы сбрасывают в шламонакопители (Шокин И.Н., Крашенинников С.А. Технология соды. - М.: Химия, 1975, с. 164-165).
Недостатком способа является то, что шлам не перерабатывают.
-4
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является способ переработки дистиллерной суспензии (жидкости) аммиачно-содового производства (патент РФ 2071940, 20.01.1997). Сгущенную часть суспензии карбонизуют диоксидом углерода до pH 6,9-7,0, выделенный из нее шлам смешивают со сточными водами, содержащими в растворенном виде соли угольной кислоты, добавляют к смеси полиакриламид (ПАА) в количестве (3-7)·10 на 1 т твердой фазы, фильтруют и промывают отфильтрованный шлам в две стадии с различным отводом фильтратов после каждой стадии промывки. Затем шлам, полученный на первой стадии, промывают фильтратом, полученным на второй стадии промывки в предыдущем цикле фильтрования, а на второй стадии шлам промывают водой.
3
2
2
3
2
3
2
Недостатком известного способа является дополнительные затраты на получение части шлама и подачу сточных под на промывку, кроме того, требуются огромные затраты на обработку сгущенной жидкости диоксидом углерода до pH 7,0-6,9. В виду того, что ДЖ сильно щелочная, происходит образование дополнительного количества CaCO за счет реакции: Ca(OH)+CO=CaCO+HO. Не ясно, как можно освобождаться от хлоридов? В патенте РФ 2071940 (1997 г.) описывается, что в процессе очистки за счет превращения гидроксида кальция в карбонат кальция при карбонизации ДС до pH 6,9-7,0 и при смешивании с содовым раствором шлам обогащается карбонатом кальция. Для чего шлам обогащать карбонатом кальция, если сам шлам состоит в основном из карбоната кальция в результате обработки фильтровой жидкости гидроксидом кальция. Да, при смешивании хлористого кальция с содовым раствором снова образуется CaCO и хлористый натрий (см. выше реакции), то есть из CaClполучим NaCl. Поэтому никак нельзя освобождаться от хлоридов, а освобождаться от хлоридов только путем отмывки водой.
Задача изобретения - разработка способа переработки дистиллерной жидкости содового производства аммиачным методом и получение ее без твердых отходов.
Технический результат при использовании изобретения выражается в отсутствии образования шлама (твердых отходов), значительное сокращение расхода гидроксида кальция на обработку фильтровой жидкости, получение дополнительного количества диоксида углерода, уменьшение объема сбрасываемой жидкости в «белые моря» и щелочности за счет отсутствия образования едкого натрия и регулируемой подачи известкового молока.
2
3
2
4
3
Вышеназванный результат обработки ДЖ содового производства аммиачным методом достигается тем, что дистиллерную жидкость, состоящую из, г/л: CaCl 120,0-124,9; NaCl 57,0-60,0; CaCO 10,0-11,7; Ca(OH) 8,0-9,0; CaSO 3,0-4,5, подвергают обработке с 50 г 31,2-34%-ного водного раствора HCl при температуре 20-100°C (объем ДЖ 9,02 м/т соды). В результате обработки ДЖ происходит реакция карбоната и гидроксида кальция с HCl:
3
2
2
2
CaCO+2HCl=CaCl+CO+HO,
2
2
2
Ca(OH)+2HCl=CaCl+2HO.
Таким образом происходит превращение твердых отходов в водорастворимые соединения - хлориды Ca, Fe, Al и других соединений.
Выделившийся диоксид углерода возвращают в процесс получения соды.
3
2
4
2
3
В настоящее время твердые отходы CaCO, Ca(OH), CaSO образуются в количестве 250-300 кг на 1 т NaCO и складируются в шламонакопителях, требующих для строительства значительные капиталовложения, занимающих сотни гектаров земельных угодий и наносящих значительный экологический и экономический ущерб окружающей среде.
Ежегодные расходы на природоохранную деятельность и содержание шламонакопителей составляет свыше 150 млн. руб./год. В настоящее время выделено свыше 500-600 млн. руб. на строительство установок для фильтрации ДЖ, где предусмотрена фильтрация твердой фазы и заваливание отвальных ям в глиняных карьерах цементного завода. По изобретению твердой фазы не будет.
Другими преимуществами предложенного способа является значительное сокращение расхода гидроксида кальция за счет регулируемой подачи гидроксида кальция.
Способ поясняется следующими примерами.
2
3
2
4
3
Пример 1. 1 л дистиллерной жидкости (ДЖ), содержащей, г/л: 120 CaCl; 57,0 NaCl; 10,0 CaCO; 8,0 Ca(OH); 3,0 CaSO, подвергают обработке с 50 г 31,2% раствора HCl при комнатной температуре (объем ДЖ 9,02 м/т соды).
2
4
2
Получают, г/л: 149,2 CaCl, 57,03 NaCl, 3,0 CaSO. При этом выделяется 39,6 кг CO на 1 т соды, который возвращается в процесс получения соды.
2
3
2
4
Пример 2. В условиях примера 1 подвергают к обработке 1 л ДЖ, содержащей, г/л: 124,9 CaCl; 60,0 NaCl; 11,7 CaCO; 8,9 Ca(OH); 4,5 CaSO, обрабатывают с 50 г 32% HCl при температуре 50°C.
2
4
2
Получают, г/л: 151,2 CaCl, 59,5 NaCl, 2,85 CaSO. Выделяют 46,3 кг CO на 1 т соды, который возвращается в процесс получения соды.
2
3
2
4
Пример 3. В условиях примера 1 подвергают к обработке 1 л ДЖ, содержащей, г/л: 122,0 CaCl; 58,0 NaCl; 10,8 CaCO; 8,5 Ca(ОН); 4,5 CaSO, обрабатывают с 50 г 31,6% HCl при температуре 90-110°C.
2
4
2
Получают, г/л: 150,8 CaCl, 58,4 NaCl, 3,6 CaSO. Выделяют 45,8 кг/на 1 т соды CO.
2
3
2
3
4
Пример 4. В условиях примера 1 подвергают к обработке 1 л ДЖ, содержащей, г/л: 124,90 CaCl; 57,0 NaCl; 11,7 CaCO; 7,6 RO (соединения Si, Al, Ca, Mg), 3,2 CaSO, обрабатывают с 50 г 34% водного раствора HCl при температуре 30°C.
2
4
2
Получают, г/л: 152,4 CaCl, 57,8 NaCl, 2,6 CaSO. Выделяют 46,8 кг/на 1 т соды CO.