Способ извлечения брома из рассолов

 

Изобретение относится к области извлечения брома из природных рассолов - буровых вод, подземных и поверхностных рассолов, а также из сбросных и прочих технологических вод, содержащих бром. С целью упрощения процесса за счет упрощения стадии десорбции, а также повышения эффективности процесса предложен способ извлечения брома из рассолов, согласно которому в предварительно подкисленном рассоле бромид-ион подвергают окислению до элементарного брома, после чего подвергают сорбционному поглощению на синтетических анионитах с последующей десорбцией адсорбированного брома путем обработки насыщенного бромом анионита водяным паром или кипячением анионита в воде. При этом одновременный барботаж воздухом и/или добавление в воду минеральной соли повышает эффективность процесса. Способ позволяет выделить элементарный бром с анионита непосредственно при кипячении, что значительно упрощает процесс десорбции. Кроме того, выход десорбируемого брома увеличивается до 97% (против 70% в прототипе), а также сокращается время десорбции с 9 часов по прототипу до 10-60 мин, в предложенном способе. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области ионообменного извлечения брома из природных рассолов буровых вод, подземных и поверхностных рассолов, а также из сбросных и прочих технологических вод, содержащих бром.

Бром в рассолах находится в виде бромид-иона, который перед извлечением, как правило, окисляют до элементарного брома. Окислителем чаще всего является газообразный хлор наиболее дешевый и удобный реагент.

Известно несколько способов извлечения элементарного брома из рассолов, например извлечение брома путем отгонки с водяным паром. Этот способ позволяет получить бром непосредственно из рассолов, однако для его осуществления требуются большие энергозатраты, т.к. весь объем рассола необходимо нагреть до 100oC. Кроме того, перегонка с паром и дальнейшая конденсация брома требует сложного аппаратурного оформления [1] Известен также способ воздушной десорбции брома. Этим способом можно извлекать бром из рассолов с невысоким его содержанием (до 1 г/л). Процесс включает следующие стадии: подкисление рассола, окисление бромид-иона хромом до элементарного брома, отгонку брома воздухом, очистку бромовоздушной смеси от хлора, улавливание брома из бромовоздушной смеси химическими поглотителями, переработку полученных продуктов на товарные продукты, обезвреживание отработанного рассола [2] Описанный способ трудоемок, требует дополнительных затрат реагентов на улавливание брома из бромовоздушной смеси, а также на дополнительные стадии переработки полупродуктов, полученных при химическом поглощении, на элементарный бром или другие товарные продукты. Кроме того, присутствующие в рассоле соли кристаллизуются и забивают десорберы.

Ближайшим решением поставленной задачи является способ ионообменного поглощения брома на синтетических ионитах. Для сорбции брома применяют сильноосновные аниониты АВ-17 (Россия), JRA-400 (Германия), DOWEX 1x8 (США), JMAC-54 (Италия), Kastel-300 (Италия) и др. Процесс извлечения брома из рассолов с помощью сильноосновных анионитов состоит из следующих стадий: подкисление рассола минеральной кислотой, окисление бромид-иона до элементарного брома хлором, сорбция брома ионитом, десорбция брома с ионита, получение элементарного брома из концентрата. Для десорбции брома через колонну с анионитом пропускают раствор сульфита и хлорида натрия (NaCl 100 г/л). Сульфит является восстановителем, превращающим Br2 в Br-, а хлорид добавляется для того, чтобы вытеснить с анионита образовавшийся бромид-ион в жидкую фазу. Полученный раствор с концентрацией Br- 60-65 г/л направляют на выделение элементарного брома, а анионит после многократной отмывки от десорбирующего раствора водой возвращается в процесс сорбции брома [3] Емкость указанных анионитов не превышает 0,25 г на 1 г сухого сорбента.

Недостатком способа является необходимость использовать для десорбции брома достаточно концентрированные растворы смеси сульфита и хлорида натрия. При этом процесс десорбции отличается малой эффективностью максимальная концентрация брома в десорбате не превышает 60-65 г/л. Полученные десорбаты должны быть вновь подвергнуты окислению бромида до элементарного брома, который выделяется традиционным способом отгонкой. После проведения десорбции необходима многократная циркуляционная отмывка анионита от десорбирующего раствора, в результате чего получается большое количество разбавленных оборотных растворов.

Вследствие всего перечисленного десорбция представляется очень сложным и малоэффективным процессом. Процесс восстановления элементарного брома до бромида в фазе ионита замедлен во времени и протекает не до конца, а десорбция бромида хлорид-ионом в концентрированных растворах затруднена вследствие более высокого сродства брома к аниониту, что делает десорбцию малоэффективным процессом и требует большого избытка десорбирующего агента.

Целью изобретения является упрощение процесса за счет упрощения стадии десорбции, а также повышения эффективности процесса.

Согласно изобретению указанная цель достигается тем, что в предварительно подкисленном рассоле бромид-ион окисляют до элементарного брома, затем подвергают сорбционному поглощению на анионитах с последующей десорбцией адсорбированного брома путем обработки насыщенного бромом анионита водяным паром или кипячением анионита в воде.

При этом для повышения эффективности десорбции кипячение насыщенного бромом анионита целесообразно проводить одновременно с барботажем воздухом.

Кроме того, процесс десорбции предпочтительно вести в присутствии минеральных солей, например хлоридов, сульфатов, нитратов.

Отличительной особенностью способа является проведение процесса десорбции путем обработки водяным паром насыщенного бромом анионита или путем кипячения анионита в воде.

Одновременный барботаж воздухом и/или добавление в воду минеральной соли повышает эффективность процесса десорбции.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Раствор, содержащий 4,53 г/л бромид-иона и 100 г/л хлористого натрия обрабатывают элементарным хлором или раствором гипохлорита для окисления бромид-иона до элементарного брома. После этого раствор пропускают через колонку со стационарным слоем сорбента, заполненную сильноосновным анионитом АМ. Высота слоя сорбента h 20 см, диаметр колонны d 2 см, скорость пропускания раствора 100 мл/мин. В первых порциях растворов, прошедших через анионит (сбросных растворах), бром не был обнаружен, что свидетельствует о полном поглощении брома анионитом. После того как концентрация брома в сбросном растворе становится равной концентрации брома в исходном растворе, процесс сорбции прекращают и начинают процесс десорбции. Для этого 20 г анионита, насыщенного бромом, помещают в колбу, добавляют 100 мл воды, нагревают до кипения и кипятят 1 час. При этом бром с анионита переходит сначала в раствор, а затем в паровую фазу. Пары брома отводят через систему холодильников. Бром легко конденсируется и выводится в виде готовой продукции жидкого брома. Выход брома после десорбции составляет 70% Пример 2. Сорбцию брома проводят аналогично примеру 1, а процесс десорбции проводят обработкой водяным паром. Для этого через анионит насыщенный бромом, пропускают водяной пар (100oC) в течение 1 часа. Образовавшиеся пары брома отводят через систему холодильников и собирают в виде жидкого брома. Выход брома составляет 72% Пример 3. Сорбцию брома проводят аналогично примеру 1, а десорбцию осуществляют путем кипячения с одновременным барботажем воздухом. Для этого в колбу помещают 20 г анионита, насыщенного бромом, и 100 мл воды, смесь нагревают до кипячения и барботируют через нее воздух. Процесс длится 1 час. Пары брома отводят через систему холодильников. Выход брома составляет 76% Пример 4. Пример 4 аналогичен примеру 2, но при десорбции вместо воды используют 10% -ный раствор NaCl (100 мл). Добавление соли позволяет помимо физической десорбции провести процесс химической десорбции брома за счет обмена ионов хлора. Поэтому в данном примере происходит практически полная десорбция брома с анионитом. Выход брома составляет 96,5% Примеры 5, 6 проводят аналогично примеру 4, однако для десорбции используют растворы Na2SO4 (пример 5) и KNO3 (пример 6). Выход брома приведен в таблице.

Пример 7. Проводят аналогично примеру 1, однако для сорбции брома используют слабоосновной анионит АН-511. При кипячении анионита, насыщенного бромом, в воде в течение 30 мин происходит полная десорбция брома с анионита. Выход брома составляет 100% Пример 8. Проводят аналогично примеру 7, но десорбцию брома проводят путем обработки слабоосновного анионита АН-511, насыщенного бромом, водяным паром в течение 30 мин. Выход брома составляет 100%
Из приведенных примеров видно, что обработка анионита, насыщенного бромом, водяным паром или кипячением его в воде позволяет практически полностью извлечь бром с анионита в случае использования слабоосновных анионитов и на 70-76% в случае использования сильноосновных анионитов.

Барботаж воздухом и/или добавление в воду минеральной соли значительно повышает эффективность процесса десорбции (выход брома увеличивается до 97% ).

По сравнению с аналогом [1] предложенный способ менее энергоемок, так как в известном способе нагревают весь объем рассола (содержание брома в таком рассоле немного более 1 г/л). В предложенном же способе нагревают лишь анионит, насыщенный бромом (содержание брома в нем 1,5 г на 1 г сухого сорбента).

По сравнению с прототипом предложенный способ позволяет значительно упростить процесс десорбции, так как выделение элементарного брома с анионита происходит непосредственно при кипячении в одну стадию. В прототипе же десорбция и выделение элементарного брома проходит в три стадии:
а) восстановление сорбированного на анионите брома до бромид-иона раствором сульфита натрия;
б) вытеснение бромид-иона с анионита хлоридом натрия;
в) выделение элементарного брома из раствора окислением.

Кроме того, предложенный способ позволяет увеличить выход десорбируемого брома до 97-100% а также сократить время десорбции с 9 часов по прототипу до 10-60 мин, что в целом повышает эффективность процесса выделения брома из рассолов.

Таким образом, предложенный способ обладает высокой эффективностью при невысокой энергоемкости, прост в аппаратурном оформлении и не требует использования дорогих реагентов.


Формула изобретения

1. Способ извлечения брома из рассолов, включающий подкисление рассола, окисление бромид-иона до элементарного брома, сорбцию на синтетических анионитах с последующей десорбцией сорбированного брома, отличающийся тем, что десорбцию ведут путем обработки насыщенного бромом анионита водяным паром или кипячением анионита в воде.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что кипячение анионита проводят одновременно с барботажем смеси воздухом.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что десорбцию проводят в присутствии минеральных солей, например хлоридов, нитратов, сульфатов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу удаления нефтесодержащих загрязнений и других углеводородов из подпочвенных участков, имеющих грунтовые воды, и участков, расположенных поблизости от них

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для предотвращения накипеобразования на поверхности паровых и водогрейных котлов

Изобретение относится к технике обеззараживания воды от патогенных микроорганизмов и может найти применение в процессах водоподготовки, в коммунальных службах, очистке промышленных и бытовых стоков, биотехнологии, медицине, дезинфекции воды в плавательных бассейнах и др

Изобретение относится к области очистки промышленно-дождевых сточных вод сорбцией и может быть использовано на очистных сооружениях промышленных предприятий
Изобретение относится к очистке воды от нефти и нефтепродуктов

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения иода и брома, очистки от них природных рассолов, промышленных сточных вод

Изобретение относится к извлечениям брома из природных растворов и позволяет повысить экологическую безопасность процесса извлечения за счет исключения из него использования химических реагентов

Изобретение относится к химической технологии неорганических веществ, а именно к технологии получения брома Цель изобретения - повышение эффективности процесса за счет снижения потерь реагентов и повышения коэффициента абсорбции

Изобретение относится к лабораторным способам получения галогенов, к частности брома, и позволяет расширить информативность способа за счет обеспечения возможности получения количественных данных о стехиометрии и кинетике процесса

Изобретение относится к способам получения фтористого водорода и сульфата кальция сернокислотным разложением флюоритового концентрата

Изобретение относится к способам извлечения брома из природных вод и позволяет повысить производительность процесса

Изобретение относится к способам извлечения брома из бромовоздушной смеси и может быть использовано в химической промышленности

Изобретение относится к технологии получения неорганических веществ , в частности к способам получения брома из природного, сьфья

Изобретение относится к технологии извлечения брома из бромовоздушной смеси абсорбентами, применяемой при получении брома из окисленных бромсодержащих рассолов и позволяющей повысить емкость абсорбента по брому

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения бромидов, .и может быть использовано для повьшения чувствительности , селективности и экспрессности способа
Наверх