Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Окончательное обесхлоривание проводят химическим способом путем добавления формиата натрия или других восстановителей. После полного обесхлоривания и подщелачивания раствора до содержания щелочи 0,5—1,5 г/л щелока поступают в механические сепараторы, гравитационные отстойники или на фильтры для отделения графитового шлама.
Исходное содержание графитового шлама в щелоках, вытекающих из последнего электролизера каскада, составляет около 200 — 300 мг/л. После отстойников содержание шлама в осветленном растворе снижается до 20—50 мг/л в зависимости от продолжительности отстоя.
При фильтровании раствора через пористые фильтры (пористый фторопласт или металлокерамические фильтры) остаточное содержание шлама обычно снижается до 8—12 мг/л. В Сепараторах можно достичь хорошего осветления раствора, однако требуется большое число сепараторов и возрастают затраты на ремонт и обслуживание оборудования.
Осветленные щелока подогревают, донасыщают чистой поваренной солью и подают на кристаллизацию.
Совместная растворимость хлората и хлорида натрия в присутствии хромата натрия приведена на рис. 7-13.
г
Раствор хлорид-хлоратных щелоков после отделения графитового" шлама проходит подогреватель и при 40—50 °С поступает в донасытитель, где концентрация NaCl возрастает до 140—156 г/л, затем проходит осветлитель, промежуточный бачок и поступает в верхнюю часть центральной трубы классифицирующего кристаллизатора. В нижнюю часть трубы с помощью насоса подается охлажденный в противоточном холодильнике до 8—10 °С маточный раствор, содержащий 340—376 г/л NaClO3 и 150—175 г/л NaCl. За счет
350т
Растворимость КаСЮз , г/л
Рис. 7-13. Изотермы растворимости в системе NaClO3-NaCl—H2O в присутствии 10 г/л Na2CrO4 и 1 г/л NaOH:
/— область ненасыщенных растворов; //— область растворов, насыщенных по NaCIj III — область растворов, насыщенных по NaClO3.
циркуляции маточного раствора поступающий в кристаллизатор раствор охлаждается.до —3 -j--5 °С и отводится тепло кристаллизации хлората натрия. Образование кристаллов хлората натрия и их рост до необходимых размеров происходят в классифицирующем конусе кристаллизатора. Схема и конструкция кристаллизатора позволяют регулировать соотношение питающего и циркулирующего раствора, т. е. тепловой баланс процесса и линейную скорость восходящего потока в зоне взвешенного слоя, и таким образом влиять на количество образующихся центров кристаллизации, рост кристаллов и гранулометрический состав конечного продукта.
Отвод выделяющихся кристаллов хлората натрия на центрифугу в виде пульпы, содержащей 15—20% твердой фазы, производится из нижней конусной части кристаллизатора через автоматический клапан, обеспечивающий загрузку центрифуги и поддержание необходимого уровня жидкости в кристаллизаторе при непрерывной циркуляции маточника в системе. Отфильтрованный на центрифуге хлорат натрия срезается ножом и транспортером передается в приемный бункер и далее на расфасовку в барабаны.
Получаемый продукт довольно однороден по гранулометрическому составу. Большое количество крупных кристаллов (более 100 мкм) обеспечивает" хороший отжим маточника и высокое качество продукта по содержанию основного вещества и хлорида при миникальной промывке (50 л/т). Изучение кристаллов под микроскопом показало, что они имеют правильную кубическую форму.
При поддержании в трубках холодильника скорости движения маточного раствора 1,8—2 м/с инкрустация труб холодильника происходит медленно и холодильник требуется промывать только через 14—20 ч непрерывной работы.
Предварительное донасыщение щелоков поваренной солью перед подачей их в кристаллизатор необходимо для снижения растворимости хлората натрия и, следовательно, для более полного его выделения в процессе кристаллизации.
Маточник после подогрева поступает на второе донасыщение поваренной солью и затем после корректировки рН и содержания хромата натрия возвращается вновь на питание электролизеров каскада.
Приведенная схема.'в зависимости от местных условий может иметь варианты. Например, если в качестве сырья используется не твердая соль, а рассол, возможно сочетание описанной схемы с частичной выпаркой щелоков, подаваемых на кристаллизацию. Тогда отпадают стадии донасыщения циркулирующих щелоков до и после кристаллизации, но появляется стадия частичной выпарки растворов с целью выведения из системы избытка воды, введенной со свежим рассолом.
В производстве хлората натрия приходится иметь дело с очень агрессивными слабокислыми средами, содержащими активный хлор. Для облегчения выбора конструкционных материалов все операции по фильтрованию, упариванию растворов и кристализации проводят после разрушения примеси активного хлора в растворе. Для растворов, содержащих активный хлор, применяют металлическую аппаратуру, защищенную гуммированием, футеровкой керамическими плитками или пластическими массами. Хорошую стойкость в этих условиях показывают титан и его сплавы [85, 86].
Для достижения максимального выхода по току необходимо стремиться, чтобы процесс получения хлоратов протекал по химическому механизму, а электрохимическое окисление гипохлорита и хлорноватистой кислоты было ограничено. G этой целью предложено ( вести электролиз таким образом, чтобы процессы, протекающие в самом электролизере, свести по возможности только к продуцированию гипохлорита, а дальнейшее окисление гипохлорита и хлорноватистой кислоты до хлората осуществлять в специальном реакторе, вынесенном из электролизера [381. Тогда электролиз можно проводить, например, на графитовых анодах при температуре около 40 0G, а конверсию гипохлорита и хлорноватистой кислоты в хлорат — при повышенной температуре, получал суммарно высокий выход хлората по току [87]. Для такого процесса необходима интенсивная
