способ получения поваренной соли из естественного подземного рассола

Формула изобретения

Способ получения поваренной соли из естественного подземного рассола, включающий процесс основного выпаривания рассола с получением суспензии кристаллической соли, центрифугирование соли, ее промывку и сушку, возврат части фугата на смешение с исходным рассолом, получение из оставшейся части фугата выпариванием дополнительной поваренной соли, отличающийся тем, что на смешение с исходным рассолом возвращают от 25 до 75% фугата, а дополнительную поваренную соль репульпируют промывным раствором основного осадка поваренной соли и возвращают на процесс основного выпаривания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии неорганических веществ и предназначено для производства из высокоминерализованного подземного натрий хлоридного рассола поваренной соли, которая используется в химической и пищевой промышленности.

Исходным сырьем является естественный рассол из среднекаменноугольного карбонатного водоносного слоя, который в среднем содержит, кг/м ³: NaCl - 190; CaCl₂ - 20; MgCl₂ - 14; SO₄ ^2- - 1,5. Получаемый продукт должен отвечать требованиям государственного стандарта [ГОСТ Р 51574-2000. Соль поваренная пищевая. Технические условия].

Классические способы получения выварочной поваренной соли, предусматривающие предварительную очистку рассола от ионов кальция и магния, в данном случае малопригодны из-за относительно высокого их содержания.

Известен способ получения кристаллического хлористого натрия из подземного рассола, включающий очистку рассола от механических примесей, многоступенчатое выпаривание и кристаллизацию, отделение твердой фазы, причем выпаривание на первой ступени производят при прямом контакте выпариваемого рассола с продуктами сгорания газообразного или жидкого топлива с последующей утилизацией энергии полученной парогазовой смеси на других ступенях [RU 2372288, МПК⁶ C01D 3/06, 2009.11.10]. Для утилизации тепловой энергии парогазовой смеси топливо необходимо сжигать при давлении 0,2-2,0 МПа, что требует использования специального сложного оборудования.

Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения поваренной соли непосредственно из загрязненного примесями растворов NaCl естественного или искусственного происхождения, включающий выпаривание этого рассола на выпарной установке с получением суспензии, содержащей 30-40% кристаллической соли, сгущение упаренной суспензии и промывку кристаллов поваренной соли исходным рассолом с возвратом осветленного раствора на выпаривание, классификацию суспензии в гидроциклоне с образованием сливного раствора, вторую промывку кристаллической соли, центрифугирование соли с возвратом фугата на выпаривание и сушку соли, при этом классификации в гидроциклоне подвергают упаренную суспензию, которую разбавляют до концентрации кристаллической соли 10-20%, сливной раствор гидроциклона делят на три части, одну из которых, равную 50-90% от общего потока раствора, направляют на разбавление упаренной суспензии, другую часть, равную 7-25% от общего потока, направляют на выпаривание, из оставшейся третьей части сливного раствора отделяют твердую фазу, а маточным раствором производят вторую промывку кристаллической поваренной соли. Данный способ предусматривает также, что 30-90% маточного раствора выпаривают на отдельной стадии до полного выделения всех солей из раствора с последующим отделением их от раствора и сушкой [RU 2075440, МПК⁶ C01D 3/06, опубл. 20.03.1997].

По известному способу на выпаривание подают, кроме исходного рассола, также промывной рассол и 7-25% сливного раствора из гидроциклона (часть 1), которые содержат затравки накипеобразующих примесей. В упаренной суспензии содержание кристаллического NaCl поддерживают на уровне 30-40%. Это, во-первых, обеспечивает образование кристаллов NaCl размером 300-400 мкм, а кристаллов гипса и мела - не более 5 мкм, и, во-вторых, резко замедляет процесс инкрустации теплообменных труб выпарных аппаратов. Возвратом сливного раствора из гидроциклона в количестве 50-90% (часть 2) упаренную суспензию разбавляют до концентрации кристаллического NaCl 10-20%. Разбавленную суспензию в гидроциклоне разделяют на сливной раствор и сгущенную суспензию NaCl. Из сгущенной суспензии по типовой схеме получают поваренную соль. Сливной раствор делят на три части, часть 1 и часть 2 возвращают на рецикл, а из оставшейся части 3 отделяют твердую фазу, маточным раствором производят вторую промывку кристаллического NaCl. Предусмотрено также, что 30-90% маточного раствора из части 3 выпаривают на отдельной стадии с последующим отделением поваренной соли 2 сорта для промышленного применения.

Однако из приведенного в описании изобретения примера 3 следует, что прототип обеспечивает получение пищевой поваренной соли из рассола, который содержит, кг/м: NaCl - 280; CaCl₂ - 2,1; MgCl₂ - 1,4; CaSO₄ - 3,2. В нем относительное количество CaCl ₂ и MgCl₂ в расчете на 100 кг NaCl в 15 раз меньше, чем в рассоле из среднекаменноугольного карбонатного водоносного слоя, поэтому данный способ не позволяет получать пищевую поваренную соль из рассматриваемого естественного рассола.

Задачей изобретения является расширение арсенала способов получения поваренной соли из естественного рассола, в котором суммарное количество CaCl₂ и MgCl₂ в расчете на 100 кг NaCl превышает 10 кг.

Техническим результатом изобретения является увеличение выхода целевого продукта.

Технический результат достигается тем, что в способе получения поваренной соли из естественного подземного рассола, включающем процесс основного выпаривания рассола с получением суспензии кристаллической соли, центрифугирование соли, ее промывку и сушку, возврат части фугата на смешение с исходным рассолом, получение из оставшейся части фугата выпариванием дополнительной поваренной соли, согласно изобретению на смешение с исходным рассолом возвращают от 25 до 75% фугата, а дополнительную поваренную соль репульпируют промывным раствором основного осадка поваренной соли и возвращают на процесс основного выпаривания.

На фиг.1 представлена схема процесса получения поваренной соли.

В таблице 1 приведены данные о материальных потоках в расчете на 1 тонну получаемой поваренной соли по примеру 1. В таблице 2 приведены нормы и технические показатели получаемой поваренной соли по разным примерам.

Процесс включает стадии осаждения гипса 1, фильтрования 2, основного выпаривания 3, центрифугирования 4, промывки поваренной соли 5, сушки поваренной соли 6, дополнительного выпаривания 7, отделения дополнительной соли 8, репульпации дополнительной соли 9.

На стадию 1 подают рассол исходный 10 и фугат возвратный 11 со стадии 4 в количестве 25-75% от общего количества фугата, который представляет насыщенный раствор NaCl с повышенным содержанием СаСl₂ . Смешанный раствор в условии интенсивной циркуляции нагревают до температуры 90-100°С, при этом примерно половина сульфата кальция выпадает в осадок гипса. Полученный рассол промежуточный 12 направляют на стадию 2, на которой выпавшие кристаллы гипса отфильтровывают и выводят в виде шлама 13.

На стадию 3 подают рассол подготовленный 14 со стадии 2 и рецикл 15 со стадии 9, который представляет пульпу дополнительной соли в промывной жидкости. Основное выпаривание на стадии 3 ведут на выпарной установке с отводом конденсата основного 16 и передачей суспензии основной 17 на стадию 4. На стадии 4 методом центрифугирования из суспензии основной 17 отделяют фугат возвратный 11, фугат прямой 18 и получают осадок поваренной соли 19. Фугат возвратный 11 возвращают на стадию 1, фугат прямой 18 направляют на стадию 7, осадок поваренной соли 19 подают на стадию 5. На стадии 5 осадок поваренной соли промывают конденсатом 20. Раствор промывной 21 подают на стадию 9, а соль влажную 22 передают на стадию 6. На стадии 6 из соли влажной удаляют влагу 23 и получают товарную поваренную соль 24.

На стадии 7 осуществляют дополнительную кристаллизацию NaCl из прямого фугата 18 методом выпаривания с отводом дополнительного конденсата 25. Полученную суспензию дополнительную 26 направляют на стадию 8. На стадии 8 отделяют соль дополнительную 27, которую направляют на стадию 9. Концентрат конечный 28, который представляет раствор хлоридов кальция и магния, выводят на склад. На стадии 9 соль дополнительную 27 смешивают с промывным раствором 21 и получают рецикл 15, который возвращают на стадию 3.

Процесс получения поваренной соли данным способом рассчитан моделирующей программой ChemCAD с использованием литературных данных по совместной растворимости компонентов естественного подземного рассола.

Пример 1. На переработку подают рассол исходный в количестве 6033 кг. На стадии основной выпарки и кристаллизации отгоняют 3874 кг основного конденсата. После центрифугирования полученной основной суспензии на осаждение гипса возвращают 50% фугата, остаток 50% направляют на дополнительную выпарку и кристаллизацию. На промывку осадка поваренной соли подают 213 кг конденсата. На стадии дополнительной выпарки и кристаллизации отгоняют 678 кг дополнительного конденсата. Данные о других основных потоках приведены в таблице 1, технические показатели получаемой поваренной соли приведены в таблице 2.

Пример 2. Процесс проводят аналогично примеру 1, только на осаждение гипса возвращают 25% фугата, остаток 75% направляют на дополнительную выпарку и кристаллизацию. Результаты приведены в таблицах 1 и 2.

Пример 3. Процесс проводят аналогично примеру 1, только на осаждение гипса возвращают 67% фугата, остаток 33% направляют на дополнительную выпарку и кристаллизацию. Результаты приведены в таблицах 1 и 2.

Увеличение доли возврата жидкой части после отделения осадка поваренной соли от 25% (пример 2) до 67% (пример 3) позволяет уменьшить содержание кальций-иона и сульфат-иона в поваренной соли в 1,4 раза, однако при этом нагрузка на центрифугу возрастает в 1,7 раза.

Полученные результаты показывают, что данный способ позволяет получать поваренную соль высшего сорта из естественного рассола, в котором суммарное количество СаСl₂ и MgCl₂ в расчете на 100 кг NaCl превышает 10 кг.

По прототипу (пример 3, с максимальным содержанием солей кальция и магния) выход поваренной соли высшего качества составляет 92% (показатель 27).

Применение репульпации дает возможность из рассола, в котором суммарное содержание солей кальция и магния в расчете на 100 кг NaCl в 15 раз больше, выделить 98% поваренной соли первого сорта.

Таблица 1
Количество и состав материальных потоков по примеру 1
Наименование параметра	Значение для потока
10	13	15	17	18	24	28
1 Количество, кг/т	6033	16	531	4037	1362	1000	472
2 Содержание, % масс.
Н2O	80,26	52,68	55,48	55,08	71,10	0,45	60,21
NaCl	16,58	11,00	3,19	12,63	15,67	0,01	2,56
CaCl 2	1,78	1,95	2,03	5,58	7,89	0,21	22,28
MgCl 2	1,19	1,30	1,36	3,74	5,28	0,14	14,91
CaSO 4	0,18	0,06	0,01	0,042	0,055	0	0,04
NaCl крист.	0	0	37,835	22,79	0	98,63	0
CaSO4 крист.	0	33,00	0,10	0,14	0	0,57	0

Таблица 2
Нормы и достигаемые показатели получаемой поваренной соли
Наименование показателя	Нормы по ГОСТ Р 51574-2000, % масс., для сорта	Показатели, % масс., для примеpa
экстра	высшего	первого	2	1	3
1 Массовая доля NaCl	99,7	98,40	97,70	98,44	98,63	98,76
2 Массовая доля Са2+	0,02	0,35	0,50	0,28	0,24	0,20
3 Массовая доля Mg2+	0,01	0,05	0,10	0,04	0,04	0,03
4 Массовая доля SO4 2-	0,16	0,80	1,20	0,48	0,40	0,33