Способ извлечения брома из рассолов

 

Изобретение касается извлечения брома из природных рассолов-буровых вод, подземных и поверхностных рассолов, а также из сбросных и прочих технологических вод, содержащих бром. В предварительно подкисленном рассоле бромид-ион подвергают окислению до элементарного брома, после чего подвергают сорбционному поглощению с использованием слабоосновных анионитов, например АМ-3, АМ-7, АН-511, с последующей десорбцией адсорбированного брома путем обработки насыщенного бромом анионита раствором щелочного агента, например гидрооксида натрия или калия. Способ позволяет получить бром в виде высококонцентрированных растворов с концентрацией по брому 150 - 225 г/л (против 60 - 65 г/л в прототипе) при сравнительно небольшом расходе десорбирующего агента. Способ прост в аппаратурном и технологическом оформлении, обладает высокой эффективностью и малой энергоемкостью. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение касается 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, предварительно 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 получать бром непосредственно из рассолов, однако для его осуществления требуются большие энергозатраты, так как весь рассол необходимо нагреть до 100^oC. Кроме того, перегонка с паром и дальнейшая конденсация брома требуют сложного аппаратурного оформления [1] Известен также способ воздушной десорбции брома. Этим способом можно извлекать бром из рассолов с невысоким (до 1 г/л) его содержанием. Процесс включает следующие стадии: подкисление рассола, окисление бромид-иона хлором до элементарного брома, отгонка брома воздухом, очистка бромовоздушной смеси от хлора, улавливание брома из бромовоздушной смеси химическими поглотителями, переработка полупродуктов на товарные продукты, обезвреживание отработанного рассола [2] Способ трудоемок, требует дополнительных затрат реагентов на улавливание брома бромовоздушной смеси, а также дополнительной стадии переработки полупродуктов, полученных при химическом поглощении, на элементарный бром или другие товарные продукты. Кроме того, побочные соли, присутствующие в рассоле, кристаллизуются и забивают десорберы.

Ближайшим решением поставленной задачи является способ ионнообменного поглощения брома на синтетических ионитах. Для сорбции брома применяют сильноосновные аниониты AB-17 (Россия), KA-400 (Германия), Dowex 1x8 (США), JMAC-54 (Италия), Kastel А-300 (Италия) и др. Процесс извлечения брома из рассолов с помощью сильноосновных анионитов состоит из следующих стадий: подкисление рассола минеральными кислотами, окисление бромидиона до элементарного брома хлором, адсорбция брома ионитом, десорбция брома с ионита, получение элементарного брома из концентрата.

Процесс сорбции брома на ионнообменной смеси может быть проведен со стационарным или взвешенным слоем смолы.

Для десорбции брома используют раствор сульфата хлорида натрия (NaCl - 100 г/л). Сульфат является восстановителем, превращающим Br₂ в Br^-, а хлорид натрия добавляется для того, чтобы вытеснить 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 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. После проведения десорбции необходимая многократная циркуляционная отмывка ионита от десорбирующего раствора, в результате чего получается большое количество разбавленных рассолов. Полученные десорбаты должны быть вновь подвергнуты окислению с целью превращения бромид-иона в элементарный бром, который далее выделяется традиционным способом-отгонкой.

Вследствие всего перечисленного процесс представляется очень сложным и малоэффективным. 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 средства брома к анионту, что делает десорбция малоэффективной и требует большого избытка десорбирующего агента.

Целью изобретения является упрощение процесса и получение продуктов десорбции в виде высококонцентрированных бромсодержащих растворов.

Цель достигается тем, что в предварительно подкисленном рассоле бромид-ион окисляют до элементарного брома, затем подвергают сорбционному поглощению с использованием слабоосновных анионитов, например АМ-3, АМ-7, АН-511 с последующей десорбцией адсорбированного брома путем обработки насыщенного бромом анионита раствором щелочного агента, например гидроксида натрия или калия.

Отличительной особенностью предложенного способа является использование для сорбции брома слабоосновных анионитов, таких как АМ-3, АМ-7, АН-511, а также проведение десорбции брома раствором щелочного агента.

Пример 1. Раствор, содержащий 4,53 г/л бромид-иона и 100 г/л хлористого натрия, подкисляют HCl до pH 2 3, обрабатывают элементарным хлором или раствором гипохлорита натрия или калия для окисления бромид-иона до элементарного брома. После этого раствор пропускают через колонку со стационарным слоем сорбента, заполненную слабоосновным анионитом АМ-3.

Высота слоя анионита 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 через колонну с анионитом, несыщенным бромом с такой же скоростью пропускают раствор NaOH. Концентрация раствора NaOH 80 г/л (2,0 г экв/л). Так как насыщенный бромом анионит при контакте с открытым пространством быстро теряет поглощенный бром, все процессы (сорбции и десорбции) проводят в колонне, снабженной вазелиновым затвором.

Процесс десорбции заканчивается при пропускании ≈3-х объемов NaOH на один объем сорбента.

Анализ анионита после десорбции показал, что бром в сорбенте отсутствует.

В результате получен десорбат, содержащий 160 г/л брома. Содержание избыточной щелочи в десорбате 2 г/л. Расход щелочи составил 500 600 г на 1 кг полученного брома.

Аналогично проводили извлечение брома на других слабоосновных анионитах.

Результаты приведены в таблице.

Как видно из приведенных примеров, использование для извлечения брома из рассолов слабоосновных анионитов позволяет получить бром в виде высококонцентрированных растворов с концентрацией по брому 150 225 г/л (в прототипе 60 65 г/л) при сравнительно небольшом расходе десорбирующего агента. При этом содержание избыточной щелочи в десорбенте не превышает 10 г/л.

Так как OH-группы десорбирующего щелочного агента имеют большее средство к слабоосновному аниониту, чем бром, то процесс десорбции протекает быстро и до конца, что позволяет извлечь бром с анионита практически полностью.

Слабоосновные аниониты хорошо сорбируют бром, что позволяет полностью насытить сорбент бромом и достичь насыщения по брому 1,5 1,6 г/г сухого сорбента.

Таким образом, предложенный способ обладает высокой эффективностью, не требует использования дорогих реагентов, прост в аппаратурном и технологическом оформлении, обладает малой энергоемкостью.

Формула изобретения

1. Способ извлечения брома из рассолов, включающий подкисление рассола, окисление бромид-иона до элементарного брома, сорбцию на синтетических ионообменных смолах с последующей десорбцией брома, отличающийся тем, что сорбцию брома ведут с использованием слабоосновных анионитов, а десорбцию осуществляют путем обработки насыщенного бромом анионита раствором щелочного агента.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочного агента используют гидроксид натрия или калия.

РИСУНКИ

Рисунок 1