способ получения пиросульфита натрия

Формула изобретения

1. Способ получения пиросульфита натрия, включающий взаимодействие кальцинированной соды с раствором гидросульфита натрия, обработку полученной сульфит-гидросульфитной суспензии сернистым газом с получением суспензии пиросульфита натрия и выделением целевого продукта, отличающийся тем, что используют сернистый газ, полученный при сжигании серы при избытке воздуха, причем полученный горячий сернистый газ предварительно пропускают через суспензию пиросульфита натрия в условиях, обеспечивающих полное обезвоживание суспензии пиросульфита натрия, а затем увлажненный сернистый газ подают в сульфитгидросульфитную суспензию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие кальцинированной соды с раствором гидросульфита натрия проводят в условиях, обеспечивающих повышение степени нейтрализации активной составляющей гидросульфита натрия до 80%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обезвоживание суспензии пиросульфита натрия проводят в распылительной сушилке или в аппарате с кипящим слоем.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходный раствор гидросульфита натрия получают отбором и разбавлением водой части суспензии пиросульфита натрия.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что отбор проводят с использованием гидроциклона.

6. Способ по п.4, отличающийся тем, что при разбавлении отобранной части суспензии пиросульфита натрия в нее дополнительно вводят кальцинированную соду.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической промышленности, в частности к области производства неорганических соединений, и может быть использовано в производстве солей сульфитного ряда.

Известен способ получения пиросульфита натрия (SU, авторское свидетельство 965995 C 01 B 17/62, 1982), включающий обработку сернистым газом раствора натрийсодержащего соединения и выделение целевого продукта высаливанием с использованием органического растворителя, причем для увеличения выхода целевого продукта в качестве натрийсодержащего соединения используют хлорид натрия, а обработку раствора проводят сернистым газом, предварительно адсорбированным 20-40% водным раствором диэтаноламина. Для высаливания преимущественно также используют диэтаноламин. Недостатком указанного способа является его сложность и использование органического растворителя, загрязняющего окружающую среду.

Известен способ получения пиросульфита натрия (GB, заявка 1429352 C 01 D 5/14, 1976), включающий подачу газов, содержащих сернистый газ, в водный раствор гидроксида натрия и/или карбоната натрия при pH 4 -5 с последующей кристаллизацией целевого продукта. Известный способ достаточно сложен технологически и мало продуктивен.

Известен способ получения пиросульфита натрия (US, патент 5753200 C 01 D 5/14, 1998), включающий обработку сернистым газом раствора сульфита-бисульфита натрия с последующим добавлением гидроксида натрия и отделением целевого продукта. Недостатком известного способа следует признать его малую продуктивность.

Известен способ получения пиросульфита натрия (SU, авторское свидетельство 1116005 C 01 B 17/62, 1984), включающий приготовление суспензии сульфита-бисульфита натрия, обработку ее сернистым газом с получением суспензии пиросульфита натрия, фильтрацию ее и сушку полученного осадка целевого продукта, причем для получения легко фильтруемого осадка и упрощения процесса обработку суспензии сернистым газом проводят при скорости его подачи 15-25 м³/с и количестве орошаемой суспензии 0,01 - 0,02 м³/м³ газа в час и при соотношении Т : Ж в суспензии 1 : (3-5). Недостатком известного способа следует признать сложность его осуществления из-за достаточно жестких технологических параметров.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения можно признать способ получения пиросульфита натрия (SU, авторское свидетельство 1168506 C 01 B 17/62, 1985), включающий взаимодействие твердой кальцинированной соды с раствором бисульфита натрия, обработку полученной суспензии сернистым газом с образованием суспензии пиросульфита натрия, выделение твердой фазы с последующей ее сушкой, причем взаимодействие соды с раствором бисульфита натрия проводят в сульфит-бисульфитной суспензии при pH 6,2 - 7,4 и заданной нагрузке по соде. Недостатком известного способа следует признать его технологическую сложность, а также необходимость использования сложного технологического оборудования.

Техническая задача, решаемая использованием настоящего изобретения, состоит в упрощении процесса получения пиросульфита натрия.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в упрощении реализации способа, улучшении экологической обстановки на предприятии, реализующем процесс при достаточно высоком выходе целевого продукта.

Для получения указанного технического результата проводят взаимодействие кальцинированной соды с раствором гидросульфита натрия, обрабатывают полученную сульфит-гидросульфитную суспензию сернистым газом с получением суспензии пиросульфита натрия и выделяют целевой продукт, причем используют сернистый газ, получаемый при сжигании серы при избытке воздуха, а полученный горячий сернистый газ предварительно поступает через суспензию пиросульфита натрия в условиях, обеспечивающих полное обезвоживание суспензии пиросульфита натрия, а затем увлажненный сернистый газ подают в сульфит-гидросульфитную суспензию. Преимущественно взаимодействие кальцинированной соды с раствором гидросульфита натрия проводят в условиях, обеспечивающих повышение степени нейтрализации активной составляющей гидросульфита натрия до 80%. Обычно обезвоживание суспензии пиросульфита натрия проводят в распылительной сушилке или в аппарате с кипящим слоем. Указанный аппарат может содержать подушку из инертного материала. Часть суспензии пиросульфита натрия может быть отобрана до стадии обезвоживания и разбавлена водой с получением раствора гидросульфита натрия. Предпочтительно отбор проводят с использованием гидроциклона. При разбавлении отобранной части суспензии пиросульфита натрия в нее может быть добавлена кальцинированная сода.

Предпочтительно способ может быть реализован с использованием установки (фиг. 1), содержащей печь 1 для сжигания серы, выполненную с возможностью подачи исходной серы и воздуха, причем воздух может быть подан принудительно для обеспечения необходимого соотношения сжигаемой серы и воздуха. Выход печи по сернистому газу соединен с аппаратом 2 кипящего слоя, соединенным с выходом гидроциклона 3. Выход аппарата 2 по сернистому газу соединен с пылеуловителем 9. Аппарат 2 также имеет выход по пескам гидроциклона 3. Слив гидроциклона 3 соединен с реактором 5, который выполнен с возможностью введения воды и соды. Выход реактора 5 по сульфитному раствору соединен с хвостовым адсорбером 6, выход которого по раствору гидросульфита соединен с содорастворителем 7. Хвостовой адсорбер 6 выполнен с возможностью удаления отработанного газа в атмосферу и с выходом основного адсорбера 8. Выход содорастворителя 7 по сульфит-гидросульфитной суспензии соединен с входом основного адсорбера 8, который соединен с выходом по сернистому газу с сухим пылесборником 9, имеющим также выход целевого (товарного) продукта. Выход основного адсорбера 8 по пиросульфитной суспензии соединен со сборником 4 пиросульфитной суспензии, выход которого соединен с входом гидроциклона 3.

Изобретение может быть иллюстрировано следующими примерами.

1. Раствор гидросульфита натрия содержит: Na₂S₂O₃ в количестве 34,13 мас. % (23% активного SO₂), Na₂SO₃ в количестве 3,94 мас.% (2,0 активного SO₂) и Na₂SO₄ в количестве 4 мас.% Активную составляющую 1000 кг гидросульфита натрия указанного состава нейтрализуют на 80%, подавая в него 152,3 кг кальцинированной соды. Серу в количестве 92 кг сжигают с коэффициентом избытка воздуха 2,05 с получением примерно 628 м³ сернистого газа с температурой примерно 952^oC. В полученный сернистый газ добавляют примерно 212 м³ воздуха с получением примерно 840 м³ газа, содержащего 7,5 об.% сернистого газа при температуре около 740^oC. Полученный газ охлаждают примерно до 575^oC и подают в аппарат кипящего слоя. Из аппарата кипящего слоя увлажненный сернистый газ выводят при температуре примерно 71^oC, охлаждают примерно до 45^oC и подают в основной адсорбер. В основной адсорбер подают сульфит-гидросульфитную суспензию, полученную после взаимодействия раствора гидросульфита натрия кальцинированной содой с соотношением твердого к жидкому по весу Т:Ж 1: 2,9. Полученную пиросульфитную суспензию в количестве 1273 кг с соотношением Т:Ж 1:3,7 разделяют на два потока. Примерно 500 кг пиросульфитной суспензии направляют в аппарат кипящего слоя на обезвоживание с получением в итоге примерно 273 кг пиросульфита натрия с содержанием целевого продукта примерно 96 мас. % Остальные примерно 772 кг пиросульфитной суспензии направляют на получение раствора гидросульфита натрия действием примерно 230 кг воды. Полученный гидросульфит предназначен для дальнейшего использования в процессе.

2. Исходный раствор гидросульфита натрия, известный из примера 1, нейтрализовали на 50% действием 95,2 кг кальцинированной соды. Серу в количестве 57,5 кг сожгли с коэффициентом избытка воздуха 2,05 с получением примерно 393 м³ сернистого газа с температурой 952^oC при концентрации SO₂ примерно 10 об. %. В полученный газ добавили примерно 132 м³ воздуха с получением примерно 525 м³ сернистого газа с концентрацией 7,5 об.% сернистого газа при температуре примерно 740^oC. Затем газ охлаждают примерно до 452^oC и подают в аппарат кипящего слоя. Из аппарата кипящего слоя увлажненный газ выводят при температуре примерно 67^oC, охлаждают примерно до 45^oC и подают в основной адсорбер. В основной адсорбер подают сульфит-гидросульфитную суспензию, полученную после нейтрализации с соотношением Т:Ж 1:5,4. Пиросульфитную суспензию в количестве примерно 1176 кг с соотношением Т:Ж 1: 5,9 подают на гидроциклон. Пески в количестве примерно 278 кг с соотношением Т:Ж 1:2 направляют в аппарат кипящего слоя, а примерно 892 кг слива из гидроциклона с соотношением Т:Ж 1:10,5 направляют на получение раствора гидросульфита натрия действием примерно 108 кг воды. Получен целевой продукт в количестве примерно 171 кг с содержанием пиросульфита натрия примерно 96 мас.%

3. Нейтрализацию активной составляющей провели согласно примеру 2. Серу в количестве 128,4 кг сожгли с коэффициентом избытка воздуха 2,05 с получением примерно 952 м³ сернистого газа с температурой примерно 950^oC при содержании SO₂ примерно 10 об%. В полученный газ добавили примерно 220 м³ воздуха, получив примерно 1172 м³ газа с содержанием SO₂ примерно 7,5 об.% при температуре примерно 740^oC. Затем газ охлаждают примерно до 660^oC и подают в распределительную сушилку. Из распределительной сушилки увлажненный газ, имеющий температуру примерно 74^oC, поступает в основной адсорбер. В основной адсорбер также поступает после нейтрализации сульфит-гидросульфитная суспензия с отношением Т:Ж 1:5,4. Пиросульфитную суспензию с соотношением Т:Ж 1:5,9, полученную в основном адсорбере, разделяют на два потока. Первый из них в количестве примерно 755 кг подают в распылительную сушилку, а второй в количестве примерно 416 кг подают в реактор для получения сульфитного раствора действием примерно 374 кг воды и 117 кг кальцинированной соды. Примерно 1000 кг раствора гидросульфита натрия получают в ходе взаимодействия сернистого газа с сульфитным раствором в хвостовом адсорбере, куда направляют сернистый газ после основного адсорбера. В результате получают примерно 381 кг пиросульфита натрия с содержанием целевого продукта порядка 96 мас.%

Использование способа позволяет упростить традиционную технологию получения пиросульфита натрия за счет исключения операций выделения целевого продукта, упростить соответственно аппаратурное оформление процесса, уменьшить энергетические затраты.