Способ концентрирования электро-литической щелочи

Свез СвеетскмхСвцмалмстмческмхРеспублмк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУи 1814862 Г(22) Заявлено 29.03,7/23-26 27 феудерстеехай юатет СССР ве делам хзебретеххй в етхрате, Бабенко,уравьев, В, И, в 1) Заявите ОБ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОЛ ЩЕЛОЧИ(54) ЕСКОИ с присоединением заявки Изобретение относится к химической технологии, в частности к концентрированию электролитической щелочи.Известен способ выпаривания растворов электролитической щелочи (щелоков) в многокорпусной выпарной установке, заключающийся в том, что раствор делят по количеству корпусов на потоки, подогревают каждый поток до. температуры кипения раствора в соответствующем кор пусе и направляют в него на упаривание ( Однако, известный способ рассчитан на упаривачие некристаллизируюшихся растворов, где не учитывается необходимост, снятия пересыщения с определенной величины потока электрощелочей, создание условий преимущественного роста кристаллов, Поэтому использование указанного способа в кристаппизующихся растворах, с.: целью укрупнения размеров кристаллов, способствует обратному процессу - получению мелкодисперсного кристаллического осадка. Наиболее близким к изобретению по сущности и достигаемому техническому эффекту является способ концентрирования электролитической щелочи, заключающийся в концентрировании электролитических щелочей путем двухстадийного упаривания в многоступенча. ой установке, На первой стадии выпарки получают средние щелока с концентрацией ЙаОН около 26-30%. Соковый пар первой ступени выпарки, обогреваемой свежим паром давлением около 10 кгс/см , используют для обогрева ап 2парата второй стадии, где получают каустическую соду концентрацией около 45- 50%;) 9 ОН и второй ступени, Соковый пар второй ступени используют для обогрева аппарата третьей ступени, Упариваемые щелока самотеком перетекают последовательно из первого корпуса системы во второй и третий. Далее упаренная до концентрации средних щелоков пульпа вместе с выпавшей на первой стадии кристаллической солью поступает для разделения на центрифугу. Отфильтрованные от соли электрощелока (средние) поступают на вторуюстадию, т,е. окончательную доупарку 800 Н,а ОСЕ с центрифуги - на приготовлениеобратного рассола, доупаренную щелочь охлаждают 2.Однако, данный способ не позволяетукрупнить кристаллы хлорида натрия послепервой стадии упаривания, так как физикохимические свойства щелоков таковы, чтов процессе их концентрирования по корпусам увеличивается вязкость раствора,и в корпусах выпарнойустановки происходит преимущественное образование новых .зародышей, а не рост ранее возникших,т.е, размер кристаллов после второй итретьей стадий составляет 0,17 мм. Врезультате этого происходит забивкацентрифуг, проскок соли, возникает необходимость дополнительной промывки солиот щелочи с дополнительной затратой грею-щего пара на доупарку промвод, Последнее влечет эа собой значительные потери щелочи и перерасход пара на выпарку.Недостатком известного способа, такимобразом, является повышенные потери щелочи и расход пара на выпарку,Цель изобретения - снижение потерьщелочи и экономия пара на выпарку,Поставленная цель достигается способом концентрирования электролитическойщелочи путем двухстадийного упариванияее в многоступенчатой. установке, отделения осадка после каждой стадии упариваиия и ихлаждения щелочи, причем на первую ступень подают 60-30% щелочи отобщего потока, на вторую 7-13% и на последующие ступени 13-27%,При этом электролитическую щелочьперед подачей в каждую ступень послепервой предварительно смешивают с упа ренной щелочью предыдущей ступени,Способ заключается в следующем.В первую ступень упаривания подают60-80 вес.% электролитической щелочи ,(от общего потока со стадией электролиза), содержащей 10-12% КООН и 18-20%Й аСЙ, Первую ступень обогреваютгре 1 ощям паром давлением 8 кгс/см 2, навторую ступень подают 7-13 вес.% щелочи от общего потока и на последующиеступени - 13-27 вес,%, При этом электролитическую щелочь перед подачей в каждую ступень, после первой, предварительно смешивают с упаренной щелочью предыдущей ступени, Упаренные до концентрации 14-16% ЙаОН в первой ступенищелока с выпавшей кристаллической.солью ЙаСВ самотеком поступают во вторую ступень, куда подают также 7-13% 814862 4общего потока свежих ненасыщенных похлориду натрия электрощелоков, По путиследования полученной смеси электрощедоков во вторую ступень происходит частичное растворение мелких фракций кристаллов, образовавшихся в первой ступени,Оставшиеся средних размеров кристаллы,попадая во вторую ступень, служат центрами кристаллизации и растут в размере.10 Во второй ступени раствор упариваетсядо концентрации 18-22% за счет тепласокового пара первой ступени. Щелочнаяпульпа со второй ступени перетекает втретью ступень, где на пути следования15 смешивается еще с частью электрощелоков. Происходит процесс, аналогичныйвторой ступени, где подрастворенные кри-.сталлы со второй ступени растут в третьей ступени за счет. снятия на них, как0 на центрах, пересыщения,.Концентрация средних щелоков послетретьей ступени достигает 26-30%К аОН, Упаривание раствора щелочи втретьей ступени осуществляется за счеттепла сокового пара второй ступени. Далее упаренная солевая пульпа поступаетдля разделения на центрифугу, Отделенныедо твердой соли щелока идут на вторуюстадию упаривания, т.е. на окончательнуюзо доупарку до 45-50%НаОН, а соль сцентрифуги - на приготовление обратногорассола, упаренная щелочь поступает наохлаждение и декантаци 1 о.Способ предусматривает также воэможность подачи части свежих электрощело 35ков, 7 -13% от общего потока, предназначенных на последующие после второйступени, в ступень окончательной упарки,где также, как и в предыдущих ступенях,4 Оподрастворяется малкая фракция проскочивших через центрифугу кристаллов, а оставшиеся кристаллы растут за счет снятия на них пересыщения.Подачу свежей электролитической щелочи по ступеням в соответствующем коли- .45честве осуществляют или непосредственнов выпарной аппарат или в трубопровод,через который он соединен с предыдущимвыпарным аппаратом, т,е, в последнем случае электрощелочь перед подачей в каждую50 ступень после первой предварительносмешивают с упаренной 1 делочью предыдущей ступени,В предлагаемом способе имеет местоувеличение размеров кристаллов отделяе 55 мой соли хлорида натрия,эа счет чегоспособ обуславливает уменьшение остаточной влажности соли на центрифуге до 3%вместо 5% по известному способу, В результате лучшего отжима с 1 т 100%М аОН экономится 20-25 кг КаОН, Послеотделения щелочи от соли последнюю промывают водой и конденсатом, который насыщаютИ аОН и возвращают на упаривание. Количество воды, вводимой в цикпнапрсьывку сопи на центрифуге из расчетана 1 т 100% ЙаОН, составляет 687 кг,по известному способу, а за счет укрупнения соли и сокращения остаточной щелочОности в предлагаемом способе - 527 кг,т,е. сокращается на 160 кг. Количествопара, необходимое на упарку промвод попредлагаемому способу составляет 204 кг,а по известному способу - 266 кг, т.е. 15имеет место экономия пара в размере62 кг на 1 т 100% МаОН,П р и м е р 1, Подогретые электролитические щелока в количестве 100 т/ч сконцентрацией ЙаОН 10% и ЙаС 3 17% врастворе подают на упаривание в двухстадийную трехступенчатую установку, третья ступень которой включает аппаратупарки средних щелоков и аппарат окончательной упарки. В первую ступень установки, обогреваемой греющим паром давлением 8 кгс/см , поступают 75 т/ч,т.е, 75% от общего потока электрощелоков, В процессе упаривания на ступенидо концентрации М аОН 14% выпадает 30около 0,583 кг/ч кристаллов ЙаС 3 . Далее раствор щелочи с солью самотекомперетекает во вторую ступень по трубопроводу, куда врезана линия подачи 10%(т,е, 10 т/ч) электрошелоков. После смешения и растворения части кристалловЙ аС 0 поток направляот во вторую ступень, где он упаривается до 22% ЯаОНза счет тепла сокового пара первой ступени. Общее количество кристаллической 40соли после второй ступени составляет4,8 т/ч ЙаС 1, и средний размер кристаллов составляет 0,27 мм, Щелочнаяпульпа из второй етупени перетекает втретью ступень, в аппарат упарки средних щелоков. На пути следования пульпу смешивают с 10% (10 т/ч) электрощелоков, и при упаривании до 28%Й аОНсредний размер кристаллов растет до0 37 мм. Общее количество кристаллиФ50ческого ЦаС 3 после упарки до среднихщелоков составляет 11,2 т/ч.Упарку осуществляют за счет тепласокового пара второй ступени. Послеупарки до средних щелоков пульпу с кристаллами ЙаС 3 направляют на разделе 55ние на центрифугу и далее раствор щелочина упаривание до концентрации КаОН 4550% в аппарат окончательной упарки. Ту 62 6да же подают 5% (т,е. 5 т/ч) электрошелоков, Средний размер сопи после третьей ступени составляет 0,25 мм. Шелочь охлаждают, а соль фугуют на центрифуге, промывают водой и кснденсатомот К аОН, отжимают и направляют на приготовление обратного рассола. Остаточная влажность соли на сетке центрифуги составляет 3,8%, количество щелочи,дополнительно отжатой, соответствует15 кг в пересчете на 1 т 100% ЦаОН.Количество промвод на отмывку остаточной К аОН - 591 кг, а .количество расходуемого на упарку этой промывочной воды пара составляет 229 кг, т.е. имеетместо экономия пара в количестве 37 кгна 1 т 100% Й аОН в сравнении с известным способом.П р и м е р 2, Процесс осуществляют по схеме, которая описана в примере 1.Подогретые электролитические щелока в количестве 100 т/ч с концентрацией 10% ЙаОН,Я аС 0 - 17%в растворе поступают на упаривание в двухстадийную трехступенчатую установку, как в примере 1, В первую ступень установки подают 80% (т,е, 80 т/ч) от общего потока электрощелоков. В линии подпитки второй и третьей ступени вводят 7% (т,е. 7 т/ч) электрощелоков, а в третью ступень вве дят 6% (т.е. 6 т/ч) электрощелоков, поступающих на выпарку. Средний размер кристаллов хлорида натрия при этом составляет 0,12 мм для первой ступени, 0,30 мм - для второй, 0,34 мм - для средних щелоков 3-ей ступени и 0,23 ммдля щелоков окончательной упарки третьей ступени.После центрнфугирования остаточная влажность осадка составляет 4%, что дает экономию щелочи 12 5 кг, Количество воды на промывку оставшейся щелочи составляет 607 кг, т.е. имеет место экономия промвод в размере 80 кг на 1 т 100% КаОН. Количество пара на упаривание вводимых в систему промвод - 235 кг т.е, экономится 31 кг пара с одной тонны 100% К аОН. Шелочь охлаждают,П р и м е р 3. Процесс осуществляется по схеме, которая описана в примере 1, на подпитку электрошелоками осуществляют непосредственно в выпарные аппараты, Подогретые электролитические щелока в количестве 100 т/ч с концентрацией ЙаОН - 10% ий аСР - 17% в растворе поступают на упаривание в выпарную установку, В первую ступень подают 60% (т,е, 60 т/ч) от общего пото ка электрощелоков. В линию подпитки второй ступени. подают 13% (т,е, 13 т/ч) электрощелоков, в третью ступень - в аппарат средних щелоков подают 20% (т.е, 20 т/ч), а в аппарат окончательной упарки - 7% (т.е. 7 т/ч) щелоков от общего количества электрощелоков, поступающих: на выпарку. Средний размер кристаллов 3 аС при этом составляет 0,12 мм для первой ступени, 0,25 мм - для второй ступени, 0,34 - для третьей ступени и 0,21 мм - для щелоков окончательной упарки. После центрифугирования остаточная влажность осадка составляет 4,1%. Зкономия щелочи достигает - 11,2 кг ЙвОН в пересчете на 1 т 100% НаОН. Количество воды на промывку составляет 6 15 кг, количество пара на упаривание промвод составляет. 238 кг, т.е, экономится 28 кг пара на 1 т 100% ЙаОН,Таким образом иэ примеров следует, что предлагаемый способ позволяет ук;рупнить соль и достичь экономии пара на выпарку, в также снизить потери щелочи.Вне указанных интервалов количеств электрощелочи, распределяемой по ступеням, имеет место получение более мелких кристаллов хлорилв натрия, что влечет за собой повышенные потери щелочи и повышенный расход пара на выпарку, Так при подаче на первую ступень 85% электро- щелоков, на вторую% и в последующие 10% размер кристаллов в первой ступени,12 мм, нв второй - 0,17 мм, на третьей в аппарате средних щелоков -4862 80,18 мм в аппарате окончательной упарки тоже 0,18 мм,При питании первой ступени 55% электрощелоков, второй ступени 15% и последующих ступеней 30% получают кристаллы соответственно 0,12 мм, 0,06 мм и0,1 мм. Таким образом, размер кристаллов вне заявленных пределов меньше, чемв известном способе и в предлагаемом.36Формула изобретения 1, Способ концентрирования электролитической щелочи путем двухстадийногоупаривания ее в многоступенчатой установке, отделения осадка после каждойстадии упаривания и охлаждения щелочи,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения потерь щелочи и экономиипара на выпарку, на первую ступень подают 60-80% щелочи от общего потока, нввторую - 7 - 13% и на последующие ступени 13-27%,2. Способ поп. 1,отличаю -щ и й с я тем, что, электролитическующелочь перед подачей в каждую ступеньпосле первой предварительно смешиваютс упаренной щелочью предыдущей ступени,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИо 573167, кл. В 01 О 1/26, 1977,2. Якименко А, М, Производство хлора, каустической соды в неорганическихпродуктов. М"Химия", 1974, с. 260( прототип), Составитель Н. ГрехневаРедактор В, Данко Техред М. Лоя Корректор В. БутягаЗаказ 943/32 Тираж 505 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 35, Рвушская набд, 4/5Филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 3