Спосіб одержання очищеного розсолу з морської ропи

Винахід належить до способів одержання очищеного розсолу з морської ропи і може знайти застосування у виробництві кальцинованої соди. Для розсолів, що характеризуються високим вмістом іонів магнію, прийнято проводити очищення розсолу двостадійним вапняно-содовим способом. На першій стадії має місце очищення розсолу від іонів магнію: MgSO4+Са(ОН)2=Mg(OH)2+СаSO 4 (1) MgCl2+Ca(OH)2=Mg(OH)2+СаСІ2 (2) На другій стадії має місце очищення розсолу від іонів кальцію: CaSO4+Na2CO3=Na2SO4+СаСО3 (3) СаСl2+Na2CO3=2NaCl+СаСО3 (4) Очевидно, що чим більше солей кальцію, що утворюються в результаті реакцій (1) и (2), додатково перейде в розсіл після першої стадії очищення, тим більше знадобиться карбонату натрію для видалення Са 2+ на другій стадії очищення відповідно з реакціями (3) і (4). З точки зору зниження витрати соди, через значно меншу розчинність CaSO4 в розсолі у порівнянні з СаСІ2 (5,4г/дм 3 и 91,3г/дм 3 відповідно), доцільніше мати магній у сирому розсолі в вигляді сульфату, а не хлориду, що й досягається завдяки попередньому засульфачуванню розсолу. Засульфачування виконують розчиненням Na2S04 в сирому розсолі згідно з реакцією обміну: MgCl2+Na2SO4 « MgSO 4+2NaCl (5) Ступінь засульфачування сирого розсолу є змінна величина, і залежить від багатьох факторів, в тому числі і природних. Відомо спосіб одержання очищеного розсолу з морської ропи, який включає осадження хлориду натрію, промивку та розчин пласта солі у воді, відведення маточної ропи з виділенням сульфату натрію у вигляді мірабіліту, обробку розсолу вапном та содою, попереднє засульфачування розсолу мірабілітом перед уведенням в нього вапна та соди. (Див., наприклад, авт. Св. 454171, МПК С01D3/14, С01D7/00, oп. БИ №47, 1974p.). Недоліком відомого способу є підвищений вміст іона SO4 в очищеному розсолі або зростання витрати соди на очищення розсолу, оскільки не регламентується ступінь засульфачування сирого розсолу. Відомо спосіб одержання очищеного розсолу з морської ропи, який включає осадження хлориду натрію, промивку та розчинення пласта солі у воді, відведення маточної ропи з виділенням сульфату натрію у вигляді мірабіліту, обробку розсолу вапном та содою, попереднє засульфачування розсолу шляхом введення мірабіліту, взятим у кількості, що визначається ступенем засульфачування, який характеризується коефіцієнтом C MgSO 4 Kм = , C MgCl 2 метаморфізації (Курнакова) і розраховується за формулою: де Км - коефіцієнт метаморфізації Курнакова, CMgSO4 - масова концентрація MgSO4; C MgCl2 - масова концентрація MgCl2. (Див., наприклад, Ксензенко В.М., Кононова Р.Н. Теоретические основы процессов переработки галургического сырья. - М., Химия: - 1982. - С.222). За технічною суттєвістю та результатом, що досягається, відомий спосіб є найбільш близьким до того, що заявляється. З погляду зниження витрати соди на очищення, сирий розсіл необхідно максимально засульфачувати. Однак високий ступінь засульфачування сирого розсолу призводить до підвищення масової концентрації іонів SО4 в очищеному розсолі. Іони SO4 є небажаною домішкою, тому що вони у подальшому в процесі одержання кальцинованої соди ускладнюють стадію регенерації аміаку з фільтрової рідини утворенням гіпсових інкрустацій в апаратах. Не регулюючи ступінь засульфачування, що характеризується коефіцієнтом метаморфізації Курнакова, неможливо знайти той оптимальний режим, коли витрата соди на очищення розсолу зменшується, а вміст сульфату в очи щеному розсолі не перевищує критичного значення. В основу винаходу покладене завдання створити спосіб одержання очищеного розсолу з морської ропи, який дає можливість зменшити кількість соди, що витрачається на очищення розсолу і при цьому знизити концентрацію іона SO4 в очи щеному розсолі. Поставлене завдання вирішується в способі одержання очищеного розсолу з морської ропи, який включає осадження хлориду натрію, промивку та розчинення пласта солі у воді, відведення маточної ропи з виділенням сульфату натрію, обробку розсолу вапном та содою для очищення від солей кальцію та магнію, попереднє очищенню введення в розсіл сульфату натрію, кількість якого визначається ступенем засульфачування, який характеризується коефіцієнтом метаморфізації, при цьому, коефіцієнт метаморфізації визначається за формулою: Км =(4,422 . СMg 2+-0,2955)±1, де Км - коефіцієнт метаморфізації; СMg 2+ - масова концентрація іона магнію в розсолі, г/дм 3. Відмінною ознакою способу, що заявляється, є те, що коефіцієнт метаморфізації визначається за формулою: Км =(4,422-СMg 2+ -0,2955)±1, де Км - коефіцієнт метаморфізації; СMg 2+ - масова концентрація іона магнію в розсолі, г/дм 3. Виходячи з описаного рівня техніки, випливає, що вказана відміна є новою. Як показали дослідження, виконані авторами, у процесі засульфачування використання для розрахунку кількості Na2SО4 коефіцієнта метаморфізації, який визначається за вказаною формулою, існує можливість досягти оптимального співвідношення між зменшенням витрати соди на очищення розсолу і вмістом іона SО4 в очищеному розсолі. Спосіб здійснюють таким чином. Одержують розсіл шляхом природного випарювання ропи морського типу з осадженням пласта галіту. З цього ж пласта відводиться маточник, після чого пласт промивають прісною водою від магнію, що міститься в маточнику. Підвищення концентрації Mg2+ в розсолі призводить до збільшення витрати вапна на очищення розсолу та збільшення втрат очищеного розсолу зі шламом. Далі пласт розчинюють прісною водою, уводять Nа2SO4, причому, кількість Nа2SO4 розраховують виходячи з коефіцієнта метаморфізації, що визначається за формулою: Км =(4,422 . СMg 2+-0,2955)±1, Сирий засульфачений розсіл направляють на очищення. Очищення розсолу здійснюють Са(ОН)2 та Nа2СО3. Спосіб пояснюється такими прикладами. Приклад 1. Склад сирого розсолу, для якого розраховується ступінь засульфачування: NaCI - 310г/дм 3; Са2+-0,7г/дм 3; Mg2+-1,1г/дм 3; SO 42--3,2г/дм 3 . При значенні коефіцієнта метаморфізації розсолу Км =0,7 витрата соди на очищення розсолу становитиме 7,23кг/м очищеного розсолу. Масова концентрація іона SО4 в очищеному розсолі при цьому становитиме 3,6г/дм 3. Оптимальний ступінь засульфачування для сирого розсолу становитиме Км =(4,422 • 1,1-0,2955)=4,6. Витрата соди при цьому становитиме 5,78кг/м 3 очищеного розсолу. Масова концентрація іона SО4 в очищеному розсолі 3,6г/дм 3. Якщо ступінь засульфачування Км =3,6, то витрата соди - 5,93кг/м 3 очищеного розсолу, масова концентрація іона SO4 в очищеному розсолі - 3,6г/дм 3. Якщо ступінь засульфачування Км =5,6, то витрата соди - 5,62кг/м 3 очищеного розсолу, масова концентрація іона SО4 в очищеному розсолі - 3,6г/дм 3. Отже зміна витрати соди у порівнянні з оптимальним становить не більше 2,8%. Приклад 2. Склад сирого розсолу, для якого розраховується ступінь засульфачування: NaCI - 310г/дм 3; Са2+-0,7г/дм 3; 2+ Mg -1,6г/дм 3; SО 42--3,9г/дм 3 . При значенні коефіцієнта метаморфізації розсолу Км =0,7 витрата соди на очищення розсолу становитиме 9,01кг/м 3 очищеного розсолу. Масова концентрація іона SО4 в очищеному розсолі при цьому становитиме 3,6г/дм 3. Оптимальний ступінь засульфачування для сирого розсолу становитиме Км =(4,422 • 1,6-0,2955)=6,8. Витрата соди при цьому становитиме 6,17кг/м 3 очищеного розсолу. Масова концентрація іона SО4 в очищеному розсолі 4,1г/дм 3. Якщо ступінь засульфачування Км =5,8, то витрата соди - 6,23кг/м 3 очищеного розсолу, масова концентрація іона SО4 в очищеному розсолі - 4.0г/дм 3. Якщо ж ступінь засульфачування Км =7,8, то витрата соди - 6,04кг/м 3 очищеного розсолу, масова концентрація іона SО4 в очищеному розсолі - 4.1г/дм 3. Отже, зміна витрати соди у порівнянні з оптимальним становить не більше 2,1%. Приклад 3. Склад сирого розсолу, для якого розраховується ступінь засульфачування: NaCI - 310г/дм 3; Са2+-0,7г/дм 3; 2+ Mg -1,8г/дм 3; SО 42- -4,2г/дм 3. При значенні коефіцієнта метаморфізації розсолу Км =0,7 витрата соди на очищення розсолу при цьому становитиме 9,70кг/м 3 очищеного розсолу. Масова концентрація іона S04 в очищеному розсолі при цьому становитиме 3,6г/дм 3. Оптимальний ступінь засульфачування для сирого розсолу становитиме Км =(4,422•1,8-0,2955)=7,7. Витрата соди при цьому становитиме 6,49кг/м 3 очищеного розсолу. Масова концентрація іона S04 в очищеному розсолі - 4,2г/дм 3. Якщо ступінь засульфачування Км =6,7, то витрата соди - 6,57кг/м 3 очищеного розсолу, масова концентрація іона SО4 в очищеному розсолі - 4,0г/дм 3. Якщо ступінь засульфачування Км =8,7, то витрата соди - 6,44кг/м 3 очищеного розсолу, масова концентрація іона SО4 в очи щеному розсолі - 4,3г/дм 3. Отже, зміна витрати соди у порівнянні з оптимальним становить не більше 1,2%. Однак, за умови більшого засульфачування сирого розсолу, підвищується концентрація іона S04 в очищеному розсолі більше 4,2г/дм 3, що негативно впливає на виробництво соди. Таким чином, засульфачувати сирий розсіл вище Км =8 не варто. Приклад 4. Склад сирого розсолу див. приклад 3. Якщо ступінь засульфачування Км =5,0, то витрата соди - 7,08кг/м очищеного розсолу, масова концентрація іона SО4 в очищеному розсолі - 4,0г/дм 3. Отже, у порівнянні з витратою соди на очищення розсолу, оптимально засульфаченного, можна одержати додатково зниження витрати соди на 9,1%, тобто ступінь засульфачування далекий від оптимального. Приклад 5, Склад сирого розсолу див. приклад 3. Якщо ступінь засульфачування Км =9,0, то витрата соди - 6,44кг/м очищеного розсолу, тобто значення близьке до оптимально засульфаченного. Однак масова концентрація іона SО4 в очи щеному розсолі - 4,3г/дм 3, що є неприпустимим. Таким чином, як витікає з прикладів 3 і 5, засульфачування розсолу вище Км =8 нераціонально. Техніко-економічні переваги способу, що заявляється, у порівнянні зі способом-прототипом полягають у зниженні кількості соди, що використовується на очищення розсолу, і зниженні концентрації іона SО4 в очищеному розсолі.