способ получения кальцинированной соды аммиачным методом

Формула изобретения

Способ получения кальцинированной соды аммиачным методом, включающий приготовление и очистку насыщенного рассола хлорида натрия, получение аммонизированного рассола, его охлаждение, карбонизацию насыщенного аммиаком рассола с выделением гидрокарбоната натрия, фильтрацию с последующей промывкой, кальцинацией и получением готового продукта, отличающийся тем, что промывку гидрокарбонатного осадка осуществляют водным раствором ионогенного поверхностно-активного вещества на основе алкилбензилдиметиламмоний хлорида, в котором алкил - C_12-14, C_10-16, C_16-18 , при его концентрации в промывной воде 0,005-0,02% и расходе 0,045-0,18 кг/т кальцинированной соды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения химических соединений и может быть использовано при получении кальцинированной соды.

Известен способ получения кальцинированной соды (Авт. свид. СССР № SU 6335452, кл. С01D 7/18, опубл. 02.10.1996, БИ), по которому очищенный рассол хлорида натрия разделяют на два потока. Один поток в количестве 60-85 об.% направляется на аммонизацию, а остальное количество - на упаривание до получения кристаллов хлорида натрия. Аммонизированный рассол подвергают предварительной карбонизации. К последнему добавляют полученную суспензию хлорида натрия. Образовавшийся после растворения кристаллов хлорида натрия раствор подают на карбонизацию. Образовавшийся бикарбонат натрия отделяют на фильтрах, промывают водой и подают на кальцинацию для получения товарной кальцинированной соды, а фильтровую жидкость подают на дистилляцию.

Недостатком данного способа является общий рост энергопотребления, сложность управления технологическим процессом.

Известен способ получения кальцинированной соды по аммиачному методу (патент РФ № RU 2039008, кл. С01D 7/18, опубл. 07.09.1995, БИ), который включает карбонизацию предкарбонизированной жидкости, отделение и промывку осадка бикарбоната натрия водой, причем подача предкарбонизированной жидкости осуществляется в абсорбционную зону карбонизационной колонны четырьмя равномерными потоками.

Недостатком данного способа является сложность поддержания равномерной подачи предкарбонизованной жидкости, что в конечном итоге приводит к снижению степени использования исходного сырья - хлорида натрия.

Известен также способ получения кальцинированной соды (патент РФ № RU 2080292, кл. С01D 7/18, опубл. 27.05.1997, БИ). Данный способ включает получение и очистку раствора поваренной соли, обжиг карбонатного сырья, разделение гидрокарбонатной суспензии, кальцинацию гидрокарбоната натрия и дистилляцию аммиака и диоксида углерода. В этом способе газы дистилляции, кальцинации и обжига смешивают между собой, охлаждают и образовавшийся при этом карбонат аммония смешивают с очищенным раствором поваренной соли.

Недостатками данного способа являются усложнение технологической схемы и необходимость частых чисток оборудования от выпадающих из газовой фазы твердых солей аммония.

Известен способ получения кальцинированной соды по аммиачному методу (патент России № RU 2213056, кл. С01D 7/18, опубл. 27.09.2003, БИ). Данный способ включает получение насыщенного аммиаком рассола, карбонизацию насыщенного аммиаком рассола, фильтрацию гидрокарбонатной суспензии, ее промывку водой, кальцинацию сырого гидрокарбоната натрия, регенерацию аммиака из маточной жидкости, восполнение потерь аммиака. В этом способе восполнение потерь аммиака проводят с помощью слабоаммонизированного рассола, насыщенного по хлористому натрию. Слабоаммонизированный рассол смешивают с основным потоком очищенного рассола в массовом соотношении 0,05-0,005.

Недостатком данного способа является высокая влажность гидрокарбоната натрия, поступающего на кальцинацию, и сложность технологической схемы.

Наиболее близким по технической сущности аналогом является известный способ получения кальцинированной соды (Зайцев И.Д. и др. Производство соды. - М.: Химия, 1986, стр.16-17, 84-88, 142-148).

Способ осуществляется путем приготовления и очистки насыщенного рассола хлористого натрия, получения аммонизированного рассола с использованием оборотных газов, охлаждения, карбонизации насыщенного аммиаком рассола с выделением гидрокарбоната натрия, фильтрации гидрокарбоната натрия с его последующей промывкой и кальцинацией и получением готового продукта, регенерации (дистилляции) аммиака и диоксида углерода, содержащихся в маточных жидкостях, а также в аммиачной воде, подаваемой для восполнения потерь аммиака.

Недостатком способа является высокая влажность гидрокарбоната натрия, поступающего на кальцинацию. Присутствие дополнительной влаги в сыром техническом гидрокарбонате натрия вызывает комкование соли, ухудшает его перемешивание и процесс теплопередачи, что приводит к перегреву и прогоранию стенки содовой печи. Кроме того, наличие в гидрокарбонате натрия перед кальцинацией дополнительной влаги влечет дополнительные энергетические затраты на ее испарение.

Технический результат изобретения заключается в устранении вышеуказанных недостатков способа-прототипа, а именно снижении влажности гидрокарбоната натрия, снижении энергозатрат на стадии кальцинации.

Технический результат достигается тем, что предложен способ получения кальцинированной соды, включающий получение на стадии абсорбции насыщенного аммиаком очищенного рассола, его карбонизацию, фильтрацию гидрокарбонатной суспензии с получением гидрокарбоната натрия и маточной жидкости, последующую промывку гидрокарбонатного осадка, кальцинацию гидрокарбоната натрия, регенерацию аммиака из маточной жидкости, восполнение потерь аммиака.

Снижение влажности гидрокарбоната натрия достигается тем, что промывку гидрокарбонатного осадка осуществляют водным раствором ионогенного поверхностно-активного вещества на основе алкилбензилдиметиламмоний хлорида, в котором алкил - C_12-14, C_10-16, C_16-18 при его концентрации 0,005-0,02% и расходе 0,045-0,18 кг/т кальцинированной соды.

Пример осуществления способа

Раствор хлорида натрия (рассол) - исходное сырье для производства кальцинированной соды. Рассол, поступающий на предприятие, подвергают очистке от солей кальция и магния. Очистку осуществляют известково-содовым способом. В этом случае для осаждения солей кальция используют соду, для осаждения солей магния - известковую суспензию. На стадии рассолоочистки температуру рассола поддерживают не выше 22°С.

Рассол перед насыщением диоксидом углерода в карбонизационных колоннах направляется в отделение абсорбции для поглощения аммиака и частично диоксида углерода из парогазовой смеси отделений дистилляции, карбонизации, а также из газовоздушной смеси вакуум-фильтров.

Далее аммонизированный рассол направляется в отделение карбонзации со следующими технологическими показателями:

Содержание, н.д.:

Аммиак	100-106
Хлорид иона	Не менее 89
Температура, °С	28-32

Поглощение аммиака рассолом сопровождается выделением тепла, что приводит к разогреву раствора, а следовательно, к росту равновесного давления аммиака над раствором и снижению движущей силы абсорбции, поскольку давление аммиака в поступающем газе сравнительно постоянно. Поэтому рассол при его аммонизации охлаждают.

Полученный аммонизированный рассол направляют на карбонизацию, где получают гидрокарбонат натрия. Полученную гидрокарбонатную суспензию передают в отделение фильтрации со следующей характеристикой (для осветленной части суспензии):

Содержание, н.д.:

Общий аммиак	92-97
хлорид иона	Не менее 95
СО2	32-42
Прямой титр, н.д.	23-27
Температура, °С	26-32

На стадии фильтрации проводят выделение кристаллов гидрокарбоната натрия из суспензии карбонизационных колонн на барабанных вакуум-фильтрах. Полученные кристаллы направляются в отделение кальцинации, а маточный раствор с промывной водой (фильтровая жидкость) поступает в отделение дистилляции для регенерации аммиака.

Суть процесса фильтрации заключается в следующем. Суспензия из карбонизационных колонн поступает по трубопроводам в общую емкость, которая имеет вид открытого корыта. Из этой емкости суспензия по трубопроводу поступает в корыта вакуум-фильтров.

На барабанных вакуум-фильтрах происходят разделение суспензии с образованием гидрокарбонатного осадка и его промывка.

В аппарате-дозаторе готовится 10%-й раствор поверхностно-активного вещества на основе алкилбензилдиметиламмоний хлорида (алкил - C_12-14, C_10-16, C_16-18) (ТУ 2482-008-04706205-2004; ТУ 9392-008-04706205-01). Полученный раствор направляется в напорный бак промывной воды в количестве, необходимом для обеспечения заданной концентрации ПАВ в промывной воде (0,005-0,02%). Промывку гидрокарбонатного осадка осуществляют полученным водным раствором ионогенного поверхностно-активного вещества на основе алкилбензилдиметиламмоний хлорида, в котором алкил - C_12-14, C_10-16 , C_16-18. Расход промывной воды составляет 0,9 м ³ на 1 т кальцинированной соды. Расход поверхностно-активного вещества составляет 0,045-0,18 кг на 1 т кальцинированной соды. Температура промывной воды 28-32°С.

Были проведены лабораторные опыты и цеховые испытания по фильтрации гидрокарбонатной суспензии с добавкой ПАВ на основе алкилбензилдиметиламмоний хлоридов (алкил - C_12-14, C_10-16, C _16-18) в промывную воду. Концентрация ПАВ в растворе составляет 0,005-0,02%, температура раствора 28-32°С (в соответствии с данными технологического регламента). После фильтрации гидрокарбонатной суспензии с добавкой поверхностно-активного вещества на основе алкилбензилдиметиламмоний хлорида, в котором алкил - C_12-14 , C_10-16, C_16-18 был получен гидрокарбонат натрия с влажностью до 12%. Среднее значение влажности гидрокарбоната натрия, полученного после фильтрации суспензии без добавки поверхностно-активного вещества, составляет 16-17%.

Таблица 1
Содержание влаги в гидрокарбонате натрия при добавке в промывную воду ПАВ на основе алкилбензилдиметиламмоний хлорида (алкил - C12-14, C10-16, C16-18) (конц. ПАВ 0,005%)
№	Влага, % без ПАВ	Ср. значение	Влага, % с добавлением ПАВ	Ср.значение	Примечание
1	16,3	15,9	14,3	14,4	Относительное снижение влажности гидрокарбоната натрия на 1,5%
2	15,6	14,5
3	15,7	14,3
4	16,1	14,3
5	15,7	14,7

Таблица 2
Содержание влаги в гидрокарбонате натрия при добавке в промывную воду ПАВ на основе алкилбензилдиметиламмоний хлорида (алкил - C12-14, C10-16, C16-18) (конц. ПАВ 0,02%)
№	Влага, % без ПАВ	Ср.значение	Влага, % с добавлением ПАВ	Ср. значение	Примечание
1	16,3	15,9	12,1	11,8	Относительное снижение влажности гидрокарбоната натрия на 4,1%
2	15.6	11,8
3	15,7	11,6
4	16,1	12,0
5	15,7	11,8

Осадок бикарбоната натрия после промывки снимается с барабана фильтра и по желобу поступает на транспортер, который направляет бикарбонат в отделение кальцинации.

Таким образом, добавка поверхностно-активного вещества на основе алкилбензилдиметиламмоний хлорида, в котором алкил - C_12-14, C_10-16, C_16-18 с концентрацией 0,005-0,02% в промывную воду и его расходе 0,045-0,18 кг/т кальцинированной соды позволяет снизить влажность гидрокарбонатного осадка до 14,4-11,8%, что приведет к снижению энергозатрат на стадии кальцинации.

Смесь воздуха и фильтровой жидкости, прошедшая через фильтровальную перегородку барабана вакуум-фильтра, поступает в сепаратор, в котором происходит их разделение. Фильтровая жидкость из сепараторов по барометрическим трубопроводам поступает в сборный коллектор, а по нему - в сборник фильтровой жидкости. Из сборника фильтровая жидкость насосом подается в отделение дистилляции.

Основным назначением отделения кальцинации является получение готового продукта - кальцинированной соды со следующими технологическими показателями:

Содержание, %:

Карбонат натрия	Не менее 99,2
Хлориды в пересчете на NaCl	Не более 0,5
Насыпная плотность, т/м3	0,5-0,55
Температура, °С	140-160