СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ДИСТИЛЛЕРНОЙ ЖИДКОСТИ АММИАЧНО-СОДОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
METHOD OF RECYCLING STILL WASTE LIQUID OF AMMONIUM-SODA PRODUCTION

3
2
Настоящее изобретение относится к области переработки дистиллерной жидкости, образующейся в производстве кальцинированной соды по аммиачному методу. На 1 т кальцинированной соды после регенерации аммиака образуется до 9 м дистиллерной жидкости, содержащей около 100 г/л CaCl, около 50 г/л NaCl и другие примеси (Д.А.Кузнецов и др. Общая химическая технология. - М., Высшая школа, 1970. - 344 с., стр.141).
2
2
3
2
4
Известен способ получения безводного пероксида кальция, где в качестве исходного сырья используют дистиллерную жидкость - отход производства кальцинированной соды, включающий 82,13÷142,07 г/л CaCl, 45,26÷68 г/л NaCl, 0,407÷1,78 г/л Са(ОН), 0,46÷0,624 г/л СаСО, 0,784÷1,21 г/л NaSO, а также раствор аммиака и пероксид водорода (пат. 2341449, Россия, МПК С01В 15/043. Способ получения безводного пероксида кальция / Е.И.Бахонина, И.Х.Бикбулатов, А.Ю.Бакиев, P.P.Даминев, P.P.Насыров, Ф.Р.Опарина (Россия). Уфимский государственный нефтяной технический университет. - №2007119247/15; заявлено 23.05.2007).
К недостаткам этого способа можно отнести необходимость использования таких реагентов как, пероксид водорода и раствор аммиака. Кроме того, в производстве пероксида кальция по этому методу образуется значительное количество сточных вод, содержащих хлориды аммония и натрия.
Известен способ переработки дистиллерной жидкости - использование ее после подготовки для закачки в нефтяные скважины с целью поддержания пластового давления. Подготовка дистиллерной жидкости включает следующие операции:
- разбавление дистиллерной жидкости водой для снятия пересыщения по гипсу;
- карбонизация дистиллерной жидкости газом известковых печей в присутствии ретурного шлама;
- отстаивание и транспортирование прокарбонизованной дистиллерной жидкости для закачки в нефтяной пласт (И.Д.Зайцев, Г.А.Ткач, Н.Д.Стоев. Производство соды. - М., Химия, 1986. - 312 с., стр.198-201).
К недостаткам этого способа следует отнести необходимость расположения производства соды в районе добычи нефти.
4
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Наиболее близким к заявляемому, т.е. прототипом, является способ переработки дистиллерной жидкости с получением хлорида кальция. В дистиллерную жидкость после карбонизации и отстоя добавляют затравку из активного ангидрита CaSO для предотвращения инкрустирования теплопередающих поверхностей выпарной батареи. Осветленная дистиллерная жидкость с затравкой подается в первую выпарную батарею, где упаривается до содержания 18% CaCl. Частично упаренная и осветленная от затравки дистиллерная жидкость направляется на вторую выпарную установку, где концентрируется до 38% по Cal. При этом выделяется основная масса NaCl. Суспензия NaCl в 38% растворе CaCl после отстоя центрифугируется и твердый NaCl направляется потребителям или возвращается в производство соды. Осветленный 38% раствор CaCl подается на вакуум-кристаллизационную установку, где концентрируется до 40% по CaCl, причем в твердую фазу выделяется добавочное количество NaCl. Осветленный 40% раствор CaCl подается в выпарной аппарат, где упаривается до состояния плава (72% CaCl). Плав CaCl после чешуирования, сушки и прокалки представляет собой готовую продукцию. Расходные нормы для получения 1 т хлорида кальция (67% CaCl) составляют:
дистиллерная жидкость, м<sup>3</sup>
7,3
газ известковых печей, м<sup>3</sup>
96,6
вода оборотная, м<sup>3</sup>
162
пар, ГДж
16,4
электроэнергия, МДж
410
(Г.А.Ткач, В.П.Шапорев, В.М.Титов. Производство соды по малоотходной технологии. - Харьков, ХГПУ, 1998. - 429 с., стр.359-368).
3
3
К основным недостаткам прототипа следует отнести многостадийность производства, сложное технологическое оборудование, использование газа известковых печей и большие энергозатраты. Так, на переработку 1 м дистиллерной жидкости по этой технологии необходимо 13,2 м газа известковых печей и 2,31 ГДж энергии.
Предлагаемое изобретение решает техническую задачу - упрощение способа переработки дистиллерной жидкости, снижение энергозатрат на переработку и получение гидроокиси кальция, гидроокиси натрия и хлора в качестве товарных продуктов.
2
2
Сущность изобретения заключается в том, что дистиллерную жидкость согласно изобретению обрабатывают гидроксидом натрия при мольном отношении CaCl:NаОН, равном 1:2÷2,25 (преимущественно 1:2), получающийся при этом осадок гидроксида кальция отфильтровывают, а фильтрат, состоящий из хлорида натрия, подвергают электрохимической переработке в двухкамерном электролизере с катионообменной мембраной при плотности тока 350÷1400 А/м с получением гидроксида натрия и хлора, причем фильтрат загружают в анодную камеру электролизера.
Способ переработки дистиллерной жидкости осуществляется следующим образом. Дистиллерную жидкость обрабатывают гидроксидом натрия. При этом хлорид кальция переходит в гидроксид кальция и выпадает в осадок
2
2
CaCl+2NaOH→Са(ОН)+2NaCl.
+
-
Фильтрат, полученный при выделении гидроксида кальция и содержащий хлорид натрия, помещают в анодную камеру двухкамерного электролизера с катионообменной мембраной К (см. фиг.1). В катодную камеру для создания начальной электропроводности помещают 0,1 н. раствор гидроксида натрия. В электрическом поле, создаваемом в электролизере, при подаче напряжения на электроды происходит перенос катионов Na из анодной камеры через катионообменную мембрану в катодную камеру электролизера. В катодной камере происходит разложение воды с выделением газообразного водорода и образованием ионов ОН
2
2
-
2HO+2е→Н+2OH.
-
В результате этого в катодной камере происходит концентрирование гидроксида натрия в количестве, большем, чем необходимо на обработку хлорида кальция. В анодной камере разлагаются ионы Cl
-
2
2Cl-2е→Cl
с образованием газообразного хлора. Таким образом, в анодной камере электролизера происходит извлечение из фильтрата хлорида натрия.
3
В результате переработки 1 м дистиллерной жидкости можно получить в виде товарных продуктов:
гидроксид кальция, кг
66,7
гидроксид натрия, кг
34,2
хлор, кг
94,3
Пример 1
К 100 мл дистиллерной жидкости, получающейся в производстве кальцинированной соды на Стерлитамакском ОАО «Сода» и содержащей 105,6 г/л хлорида кальция и 50,5 г/л хлорида натрия, добавляют гидроксид натрия и после осаждения гидроксида кальция определяют концентрацию хлорида кальция в осветленной жидкости.
Результаты опытов представлены в таблице 1.
Таблица 1
Мольное отношение CaCl<sub>2</sub>:NaOH
1:1,75
1:2
1:2,25
Концентрация CaCl<sub>2</sub>, г/л
26,4
0,51
0,47
2
Из результатов, приведенных в таблице 1, видно, что при обработке дистиллерной жидкости гидроксидом натрия кальций в виде гидроксида выпадает в осадок. Остающееся в растворе содержание хлорида кальция зависит от количества добавленной щелочи. При этом увеличение мольного отношения CaCl:NaOH более чем 1:2 не приводит к заметному понижению концентрации хлорида кальция в осветленной части дистиллерной жидкости.
Пример 2
2
Через анодную камеру двухкамерного электролизера с катионообменной мембраной марки МК-40 прокачивают раствор, полученный из дистиллерной жидкости после добавления в нее гидроксида натрия при мольном отношении CaCl:NaOH, равном 1:2, и выделения из него хлорида кальция в виде гидроокиси. В катодную камеру перед опытом заливают 0,1 н. раствор гидроксида натрия. Процесс электрохимической переработки проводят при комнатной температуре в течение 6 часов при различных токовых нагрузках.
Результаты опытов представлены в таблице 2.
Таблица 2
Плотность тока, А/м<sup>2</sup>
Концентрация NaOH, г/л
Выход по току, %
Затраты электроэнергии, ГДж/м<sup>3</sup>
357
492
63,3
1,42
714
490
65,1
1,65
1074
500
62,4
1,98
1429
510
64,5
2,00
3
3
2
2
Из данных, представленных в таблице 2, видно, что в катодной камере электролизера образуется гидроксид натрия с концентрацией 490÷510 г/л. Выход по току гидроксида натрия колеблется в пределах 62,4÷65,1%, не обнаруживая зависимости от плотности тока. Затраты электроэнергии на обработку 1 м дистиллерной жидкости увеличиваются с возрастанием токовой нагрузки на электролизере и изменяются от 1,42 до 2,00 ГДж/м. При увеличении плотности тока выше 1429 А/м происходит значительный разогрев растворов в электролизере и резкое повышение энергозатрат, поэтому увеличение плотности тока выше 1429 А/м нежелательно.
Использование предлагаемого способа переработки дистиллерной жидкости аммиачно-содового производства по сравнению с существующим имеет следующие преимущества:
а) уменьшение энергозатрат на переработку дистиллерной жидкости;
б) получение гидроксида кальция, гидроксида натрия и хлора в виде товарных продуктов;
в) получение воды, очищенной от хлоридов кальция и натрия.