Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Процесс выпаривания электролитической щелочи проводится непрерывно, его основные стадии автоматизированы [79].
Концентрация щелочи в аппарате третьей ступени выпарки и в аппарате окончательного концентрирования второй стадии определяется автоматически по значению депрессии в последнем. По показаниям концентратомера автоматически производится отбор средних щелоков из аппарата третьей ступени и готового продукта из аппарата второй стадии выпарки. При этом уровень жидкости в аппарате снижается и регулятор уровня в аппарате автоматически открывает клапан подачи раствора из предыдущего аппарата или средних щелоков в аппарат окончательного концентрирования.
Таким образом автоматически поддерживается концентрационный режим работы выпарной установки и уровень жидкости во всех выпарных аппаратах.
Автоматически регулируются подогрев электролитических щелоков, подача воды на барометрические конденсаторы, перекачивание растворов по уровням в баках и некоторые другие операции. Отделение соли на центрифугах, промывка и подсушка соли проводятся автоматически по заданной программе.
Вывод сульфатов
Сульфат натрия, содержащийся в исходном рассоле, в процессе электролиза не используется и полностью переходит в электролитические щелока. При содержании Na2SO4 в рассоле, поступающем на электролиз, 5 г/л на 1 т каустической соды на выпарку поступит около 40 кг сульфата натрия. В процессе выпарки только небольшая его часть уходит с каустической содой. В соответствии с растворимостью Na2SO4 в концентрированной щелочи на 1 т 92%-ной NaOH приходится около 5 кг Na2SO4. Остальное количество сульфата натрия выпадает при выпаривании вместе с поваренной солью и возвращается вновь в цикл производства с обратным рассолом вып&рки.
При питании производства солью или подземным рассолом с определенным содержанием сульфатов последние должны накапливаться в производственном цикле до определенного предела, при котором приход сульфатов со свежей солью или рассолом будет компенсироваться расходом сульфатов с каустической содой и с механическими потерями рассола в производственном цикле.
Если обозначить содержание сульфата натрия в свежей поваренной соли или в свежем рассоле через C0 (в %), равновесное содержание в рассоле производственного цикла через Ср (в %) и потери рассола в производственной схеме (в долях от теоретического расхода) через 5, то при содержании сульфата натрия в товарной каустической соде 0,5% получим уравнение материального баланса по сульфату натрия в производственном цикле рассола на единицу количества израсходованной на производство соли
(1+^)C0-I-Jy ¦ 0,5+5Cp ' (4.17)
Равновесная концентрация сульфата натрия (в % к общему содержанию поваренной соли в рассольном цикле) составит
Cp-Co+ Со~д°342 (4Л8)
При содержании сульфатов в соли или свежем рассоле менее 0,342% накопление сульфата натрия в рассоле не наблюдается. При более высоком содержании сульфатов в соли их равновесная концентрация в производственном цикле возрастает тем больше, чем выше содержание сульфата натрия в исходном NaCl и чем меньше производственные потери рассола.
В технической соли, применяемой для электролиза, допускается содержание до 1,24% Na2SO4. При использовании такой соли содержание сульфата натрия в производственном цикле должно достигать 10,22% при потере рассола 10% и 5,73% — при потере 20% рассола (или соответственно 30 и 17 г/л). Такое содержание сульфатов резко ухудшает показатели работы электролизеров, так как приводит к снижению концентрации поваренной соли в рассоле и увеличению износа графитовых анодов.
Ранее применялась очистка рассола от сульфатов путем осаждения их в виде BaSO4 хлористым барием или карбонатом бария. Такая очистка применяется иногда и в настоящее время в цехах электролиза с ртутным катодом, работающих на твердой природной соли, хотя все больше предпочтение отдается схеме работы с частичной очисткой рассола от кальция (см. стр. 223).
В цехах электролиза с твердым катодом и диафрагмой для вывода сульфатов иэ производственного цикла рассола используется совместное выделение кристаллов сульфата натрия с кристаллами поваренной соли на второй стадии выпарки электролитических щелоков.
Растворимость сульфата натрия в насыщенных растворах поваренной соли сильно зависит от температуры и достигает максимума
при температуре около 18 °С (рис. 4-33). При обработке смеси кристаллов Na2SO4 и NaGl1 получаемых из выпарного аппарата последней стадии выпарки, раствором поваренной соли при 18—20 °С можно получить растворы, содержащие 90—95 г/л Na2SO4 и около 280 г/л NaGl, и вывести таким образом сульфаты из цикла. Эти растворы могут быть затем использованы для регенерации ионитов на очистных установках в паро-котельных или в содовом производстве. При отсутствии потребителя из таких растворов выделяют сульфат натрия, используя зависимость его растворимости от температуры.
На рис. 4-34 приведена принципиальная схема установки для вывода твердого сульфата натрия нагреванием таких растворов [117]. Смесь кристаллов Na2SO4 и NaCl из выпарного, аппарата второй стадии после отделения на центрифуге и промывки от щелочи обрабатывают
