способ регенерации соды из водных растворов натриевых солей

Формула изобретения

1. Способ получения соды из водных растворов натриевых солей, включающий реагентную обработку доходного раствора аммиаком и диоксидом углерода и отделение кристаллов соды, отличающийся тем, что в качестве исходного раствора используют отработанный содовый раствор установок очистки газов от сероводорода и цианистого водорода с суммарной концентрацией натриевых солей 30 50 мас. а обработку осуществляют путем смешения исходного раствора с кристаллами бикарбоната аммония или их пульпой.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после обработки смесь выдерживают 0,5 1,0 ч при интенсивном перемешивании.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области получения соды из водных растворов натриевых солей и может быть использовано для регенерации соды из отработанных растворов различных производств и процессов очистки газов от сероводорода и цианистого водорода.

Известен способ регенерации соды из отработанных растворов очистки коксового газа от сероводорода и цианистого водорода термической обработкой расплава солей в восстановительной среде при температуре 750-850 ^o C [1]

Недостатком этого способа является высокая агрессивность образующегося плава солей карбоната и сульфида натрия, в котором при температуре 750-850 ^o С даже корунд не выдерживает непрерывной эксплуатации более 1-1,5 года (1).

Ближайшим аналогом предлагаемому является способ регенерации соды из раствора хлорида натрия по известному методу Сольве, сущность которого описана в технической литературе (3) и заключается в аммонизации и карбонизации рассола хлористого натрия с последующим отделением выпавших кристаллов бикарбоната натрия.

Недостатками данного способа являются.

а). Низкий выход товарного продукта, который теоретически не может быть выше 84,0% а практически не превышает 75%

б). Наличие трудно утилизируемого отхода производства хлористого аммония или кальция.

в). Технология процесса сложна и требует громоздкой аппаратуры из-за низкой растворимости аммиака и углекислоты в рассоле.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение выхода товарного продукта, устранение образования трудно утилизируемых отходов и упрощение технологии.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве исходного сырья используют отработанные содовые растворы установок очистки газов от сероводорода и цианистого водорода суммарной концентрацией роданидов, формиатов и тиосульфатов и других солей в пределах 30-50 мас.

Для упрощения технологии отработанные содовые растворы смешивают с кристаллами или пульпой кристаллов бикарбоната аммоний, выдерживают смесь 0,5-1 ч при интенсивном перемешивании и отделяют выпавшие кристаллы бикарбоната натрия фильтрованием, фугованием или другим известным способом.

Сущность предполагаемого способа может быть пояснена на следующих примерах.

П р и м е р 1. Взят 1 л раствора полисульфидной цианоочистки коксового газа с содержанием (г/л): NaCNS 150; Na₂CO₃ 30; Na₂S₂O₃ 8; Na₂SO₄ 2, при общем содержании солей в пересчете на NaHCO₃ 214,55. Раствор упарили в 2 раза и смешали с 510 г пульпы бикарбоната аммония, содержащей бикарбоната аммония 210 г и воды 300 г. После перемешивания смеси и фильтрации получили 176,1 г кристаллов бикарбоната натрия, выход которых от теоретически возможного составил 82,08%

П р и м е р 2. Взят 1 л отработанного раствора мышьяково-содовой сероочистки коксового газа с содержанием (г/л): Na₂S₂O₃ 120; NaCNS 200; Na₂SO₄ 20; Na₂CO₃ 53 при общем содержании солей в пересчете на NaYCO₃ 450,3. Раствор смешали с 430 г NH₄HCO₃ и после перемешивания смеси и фильтрации отделили 374,2 бикарбоната натрия и 1215,8 г фильтрата. Выход бикарбоната натрия составил 83,1%

П р и м е р 3. Взят 1 л отработанного раствора вакуум-карбонатной содовой сероочистки с содержанием (г/л): Na₂CO₃ 40; NaHCO₃ 8; NaCNS 120; HCOONa 20; Na₂S₂O₃ 7; Na₂SO₄ 2,8; Na₄Fe(CN)₆ 8, при общем солесодержании в пересчете на NaHCO₃ 240,63 г/л. Раствор упарили в 2 раза и остаток смешали с 230 г кристаллов бикарбоната аммония и после перемешивания отфильтровали выпавшие кристаллы бикарбоната натрия, выход которых составил 202,3 г или в от теоретического 84,07%

Для определения оптимальной концентрации роданида, тиосульфата и формиата натрия были проведены опыты обработки раствора этих солей различной концентрации кристаллами бикарбоната аммония с интенсивным перемешиванием полученной пульпы в течение часа с последующим отфильтровыванием и определением выхода кристаллов бикарбоната натрия. Опыты проводили при температуре 30-35 ^o C. Результаты опытов приведены в таблице 1.

Во всех опытах исходного раствора натриевых солей брали по 100 г.

Из приведенных в таблице 1 результатов опытов видно, что выход соды (от теоретически возможного) составляет 80-89% (опыты 2-5; 8-10 и 14-16) при концентрации натриевых солей в исходном растворе (рассоле) в пределах 30-50% Снижение концентрации солей в исходном растворе ниже 30% (опыты 1,7 и 13) приводит к уменьшению выхода соды из-за повышения ее потерь с фильтратом, а при повышении концентрации солей в исходном растворе выше 50% выход соды снижается, видимо, из-за неполноты реакций обмена в связи с малым содержанием воды в смеси.

Для определения оптимального времени выдерживания смеси раствора натриевых солей с кристаллами бикарбоната аммония проведены опыты выдерживания смесей 50% -ных растворов натриевых солей с кристаллами бикарбоната аммония различное время при интенсивном перемешивании и температуре 30-35^oС. Результаты опытов приведены в табл.2.

Как следует из данных таблицы 2 при времени выдерживания пульпы менее 30 мин (опыт 1,7 и 13) выход соды резко снижается, а при увеличении времени перемешивания пульпы более 60 мин. повышение выхода соды растет незначительно не более 2% на каждые 10 мин увеличения времени перемешивания.

Таким образом, предлагаемый способ получения соды из растворов роданида, тиосульфата или формиата натрия позволяет выделить из отработанных растворов различных производств более 80% соды в виде бикарбоната и получить в качестве отхода концентрированный раствор аммонийных солей роданида, тиосульфата и формиата. Этот раствор можно переработать с получением товарных продуктов, а при отсутствии их спроса его можно передать в угольную шихту перед коксованием.

Следовательно, предлагаемый способ позволяет реализовать безотходную технологию очистки коксового газа от цианистого водорода и сероводорода с регенерацией соды из отработанных растворов и утилизацией раствора аммонийных солей подачей его в шихту, идущую на коксование. В последнем случае аммиак из аммонийных солей в процессе коксования шихты переходит в коксовый газ, а сернистые соединения восстанавливаются до сероводорода и также переходят в коксовый газ.

Предлагаемый способ наиболее целесообразно реализовать на коксохимических заводах с использованием аммиака и углекислоты коксового газа для получения пульпы кристаллов бикарбоната аммония.

Экономическая эффективность использования предлагаемого способа обусловлена возможностью сокращения расхода соды на очистку коксового газа за счет возврата в цикл очистки регенерированной соды, выход которой от ее содержания в отработанных растворах, в том числе и в виде "балластных" солей, 85-90%

Одновременно предлагаемый способ позволяет решить и вопросы защиты окружающей среды, поскольку образующийся после отделения соды раствор аммонийных солей можно передавать в угольную шихту перед загрузкой в коксовую печь. Отработанный раствор натриевых солей установок сероочистки и цианоочистки коксового газа в угольную шихту передавать было невозможно из-за оплавления кладки коксовых печей за счет оплавления силикатных огнеупоров с натриевыми солями, которые в восстановительной среде камеры коксования переходят в карбонаты и сульфиды натрия.