Описание технологического процесса рассолоочистки

Физико-химические основы процесса очистки рассола от примесей.

Раствор хлорида натрия (далее искусственный рассол), применяемый в производстве, кроме основного вещества хлорида натрия (NaCl), содержит примеси кальциевых и магниевых солей, которые при поглощении аммиака и диоксида углерода дают трудно растворимые соединения, что приводит к забиванию аппаратуры, трубопроводов и загрязнению готового продукта - соды. Поэтому перед поступлением в производство рассол подвергается очистке от этих солей известково-содовым способом по одностадийной схеме: рассол одновременно от солей кальция и магния.

Для очистки рассола от кальциевых и магниевых солей готовят предварительно каустифицированный реактив путем смешения содового раствора и известкового молока.

При этом протекают следующая реакция:

Nа2СОЗ + Са(ОН)2 = 2NaOH + СаСОзl (1)

образующийся едкий натр вступает в реакцию с солями магния:

MgC12 + 2NaOH = Mg(OH)1 + 2NaCl (2)

MgS0₄ + 2NaOH = Mg(OH)21 + Na2S04 (3)

Сода, содержащаяся в смешанном реактиве, осаждает кальциевые соли по реакциям:

CaC12 + Nа2СОЗ = СаСОзl + 2NaCl (4)

CaS04 + Nа2СОЗ = СаСОзl + Na2S04 (5)

Присутствие в сыром рассоле сульфат иона S0₄ осложняет в дальнейшем

регенерацию аммиака, в процессе которой на стенках дистиллера отлагается гипс. Для снижения содержания ионов S0₄ в сыром рассоле до уровня, исключающего образование гипсовых инкрустаций в дистиллере на БРУ -1 в воду, идущую на растворение твердых отходов, вводится гексаметофосфат натрия, который избирательно адсорбируется на поверхности частиц CaS04, включенных в твердые отходы и тем самым препятствует их растворению.

Наиболее медленная стадия процесса очистки рассола - отстой твердой фазы или осветление рассола от выпавших осадков примесей. Характер оседания твердых частиц суспензии может быть разный. Различают два вида оседания взвешенных частиц­ - свободное и совместное. При свободном оседании каждая частица падает со скоростью, зависящей от ее размера, чем меньше частица, тем медленнее она оседает. Поэтому при свободном отстое не наблюдается четкой границы между осветленной жидкостью и суспензией. Так как в составе суспензии обычно находятся очень мелкие частицы, осветляемая жидкость очень долго остается мутной. При очистке рассола образующиеся кристаллы карбоната кальция (СаСОз) имеют размеры 5-10 мкм, в то время как частицы гидроксида магния Mg(OH)2 составляют всего лишь несколько сотых долей микрона. Быстрое оседание таких мелких частиц возможно лишь при совместном (консолидированном) отстое, когда отдельные частицы- мелкие и крупные ­объединяются в агрегаты- хлопья и оседают совместно с достаточно большой скоростью. При совместном отстое, когда скорость оседания частиц различного размера одинакова, наблюдается четкая граница осветленной части суспензии. Повышение температуры уменьшает вязкость рассола и тем самым увеличивает скорость отстоя. Однако чрезмерное повышение или колебание температуры рассола может нарушить совместный отстой. Кроме того, для последующей стадии производства - абсорбции аммиака­ - повышение температуры нежелательно. Поэтому при очистке, температуру рассола поддерживают

в пределах15-25С.

Перемешивание осадительных реагентов с рассолом должно обеспечить быстрое и равномерное распределение их по всему объему очищаемого рассола. К началу образования хлопьев перемешивание должно быть закончено, иначе нарушается процесс образования хлопьев и совместное отстаивание. Для ускорения процесса кристаллизации, укрупнения кристаллов и формирования агрегатов-хлопьев рекомендуется к суспензии добавлять так называемую «затравку», то есть свежие полученные кристаллы СаСО_з и Mg(OH)2, играющие роль центров кристаллизации, на поверхности которых откладывается кристаллизирующиеся соли. На практике роль «затравки» может выполнять оседающий в отстойнике шлам. Для этого поступающую в отстойник суспензию вводят несколько ниже границы между прозрачным рассолом и оседающим шламом. Количество вводимой суспензии должно быть таким, чтобы скорость вертикального потока жидкости в отстойнике была равна скорости оседания вновь формирующихся хлопьев в верхней зоне оседания шлама. При этом граница осветленного рассола будет поддерживаться на одной вертикальной высоте. В целом, шлам будет оседать на дно отстойника, а осветленный рассол вытекать из отстойника сверху. У дна отстойника плотность осадка увеличивается, скорость осаждения резко замедляется, и отстаивание переходит в стадию уплотнения, характерного для консолидированного отстоя. Уплотнение шлама связано с разрушением хлопьев под действием силы тяжести и медленно движущейся мешалки. Получается более плотная упаковка осевших хлопьев. С увеличением содержания солей магния в рассоле образующиеся хлопья становятся более прочными и труднее разрушаются, поэтому объем уплотненного шлама увеличивается. Поэтому, для получения достаточно высокой степени очистки рассола, необходимо выдерживать требуемую температуру рассола, время перемешивания сырого рассола с осадительным реактивом и точную его дозировку.

Технологическая схема отделения очистки рассола (схема №1):

Рассол хлорида натрия (искусственный сырой рассол) с молярной концентрацией эквивалента хлор-иона не менее 107 Н.д. с Березниковского производственного калийного рудоуправления №1(БПКРУ-1) по одному или двум (из двух имеющихся), в зависимости от нагрузки, трубопроводам через расходомеры поз.3, 4 поступает в два резервуара-­хранилища рассола. В случае подачи с БПКРУ -1 некондиционного сырого рассола производится перевод рассола через расходомер поз.1 в наружный сборник шламовых вод (НСШВ) 196 с последующей перекачкой его в шламонакопитель «белое море». Известковое молоко с молярной концентрацией эквивалента гидр оксида кальция Са(ОН)2 180-220 н.д. из цеха извести подается в сборник известкового молока 5, снабженный мешалкой" рамного типа. Для предотвращения забивания трубопровода известкового молока в цехе извести предусмотрена подача очищенного рассола в данный трубопровод, который в дальнейшем сливаемся в реактор 3 рассолоочистки.

В сборнике реактива 7, оборудованные мешалками, из отделения кальцинации поступает содовый раствор с прямым титром 45-50 н.д. и молярной концентрацией эквивалента хлор-иона не менее 75 Н.д., а из сборника известкового молока 5 центробежным насосом 6 подается суспензия гидроксида кальция. Путем смешивания содового раствора и известкового молока, в требуемых соотношениях, в сборниках реактива 7 получается каустифицированный раствор с молярной концентрацией

эквивалента иона СО3 34-36 н.д. и иона ОН- 8,5-9,0 Н.д. Для контроля за наличием каустифицированного реактива в сборниках, последние снабжены уровнемерами поз. 5, 6, 7. Из резервуаров-хранилищ сырого рассола центробежным насосом 2 рассол, расход которого измеряется расходомером поз. 8, подается в реактор 3 с одновременной подачей

центробежным насосом 8 дозированного объема каустифицированного реактива, производящейся дистанционным управлением поз.10. Реактив для смешения с рассолом вводится в трубопровод сырого рассола перед входом в реактор. Это способствует быстрому перемешиванию реагентов и обеспечивает больший контакт реагирующих

веществ.

Необходимая степень очистки рассола достигается стабилизацией концентрации рассола, точной дозировкой осадительных реактивов, в зависимости от нагрузки и содержания солей кальция и магния в сыром рассоле и поддерживанием постоянного температурного режима.

Содержание избытков осадительных реактивов в суспензии реактора должно быть следующим: молярная концентрация эквивалента иона со3^(2-) 0,18-0,32 н.д. молярная концентрация эквивалента ОН- - 0,04-0,08 н.д.

В реакторе происходит выпадение в осадок солей кальция и магния по указанным ранее реакциям (2, 3, 4, 5). Суспензия из реактора самотеком поступает в центральную чашу отстойника 4, снабженного мешалкой. В случае переполнения реактора предусмотрен перелив суспензии в отстойник.

В отстойнике 4 происходит отстой рассола от выпавших осадков солей кальция и магния (в виде трудно растворимых соединения гидроксида магния Mg(OH)2 и карбоната кальция СаСОз), а также нерастворимых примесей, поступающих с сырым рассолом, которые совместно оседают в нижней части отстойника. По мере насыщения осадка, называемого шламом, он уплотняется и периодически выводится из отстойника путем откачки центробежным насосом 9 в наружный сборник шламовых вод.

Во избежание забивания шламопровода и замораживания его, имеется возможность спуска шлама с низких участков трассы, кроме того, в зимнее время по шламопроводу постоянно подается сырой рассол от центробежных насосов с последующим сбросом его в наружный сборник шламовых вод.

Очищенный рассол с молярной концентрацией эквивалента хлор-иона не менее 105,5 н.д. из верхней части отстойника самотеком сливается по коллектору в резервуары очищенного рассола 10, расположенные на улице в количестве 4-х штук. Очищенный рассол поступает в резервуар-хранилище №10,заполнение остальных емкостей происходит по принципу сообщающихся сосудов через коллектор забора рассола из баков на насосы очищенного рассола. Для полного заполнения резервуаров очищенного рассола №1, 10, 11, 12, имеется возможность подкачки их насосами очищенного рассола.

Из резервуаров хранилищ 10 очищенный рассол центробежными насосами 11 подается на станции абсорбции отделений АБДСКБ №№1 и 2 и на 000 «Сода-Хлорат». Расход рассола, подаваемого на ООО «Сода-Хлорат», измеряется расходомером поз.11. Для бесперебойного снабжения очищенным рассолом всех потребителей сделана перемычка между центробежными насосами, подающими рассол в цех №1 кальцинированной соды и ООО «Сода-Хлорат».