Способ получения хлористого кальция

Изобретение относится к технике получения хлористого кальция из водных растворов методом обезвоживания. Способ включает обезвоживание растворов хлористого кальция в аппарате кипящего слоя путем распыления раствора в слое через форсунки с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла, отделение целевой фракции продукта и обработку мелкодисперсных классов продукта исходным раствором с их возвратом в аппарат. Целевую фракцию продукта подвергают обработке при температуре 30-46°С раствором хлористого кальция, взятым в количестве, обеспечивающем получение продукта с заданным содержанием кристаллогидратной воды в присутствии ретура. Технический результат заключается в получении обезвоженного гранулированного продукта с содержанием кристаллогидратной воды до 20% для удовлетворения требований потребителей. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Изобретение относится к технике получения хлористого кальция из водных растворов методом обезвоживания.

Известны способы получения хлористого кальция (см. М.Е. Позин, Технология минеральных солей, т.1. Химия, 1970, с.743-749).

По известному способу очищенные от примесей концентрированные растворы упаривают в плавильных аппаратах до температуры 175°С и разливают в барабаны с получением монолита, либо охлаждают на вращающемся барабане с получением чешуйчатого продукта (с.744). Способ позволяет получить чешуйчатый продукт, состоящий из смеси двух- и четырехводного хлористого кальция, который обладает низкими потребительскими свойствами вследствие высокого содержания воды (25-30%) и неравномерного гранулометрического состава, приводящего к слеживаемости продукта.

Известно получение хлористого кальция распылением раствора в потоке горячего газа (с.747-749) с получением мелкодисперсного продукта. Продукт гранулируют смешением его в барабане с раствором хлористого кальция, содержащим свыше 50% CaCl2, в токе газа с температурой 150-500°С. При этом получают полидисперсный продукт с содержанием воды до 13%, который не в полной мере удовлетворяет требованиям потребителей, ряд которых требует поставок хлористого кальция с содержанием воды до 20% и размером частиц 1-5 мм.

Известен способ обезвоживания растворов хлористого кальция и хлористого магния (см. патент Российской Федерации №2181693, кл. С 1 F 5/34, 11/44, публ. 27.04.2002, бюлл. №12 - прототип). Способ предусматривает обезвоживание растворов хлористого кальция в однокамерном аппарате кипящего слоя путем распыления раствора в слое через пневматические форсунки с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла, отделение целевого продукта и обработку мелкодисперсных классов целевого продукта исходным раствором с их возвратом в аппарат. Известный способ позволяет получать гранулированный продукт с размером частиц 1-5 мм неправильной формы (ежики) и содержанием воды 3-10%.

Продукт обладает высокими потребительскими свойствами, однако, ряд потребителей, особенно экспортеров, требуют поставок обезвоженного хлористого кальция указанного гранулометрического состава, но содержащего 17-20% кристаллогидратной воды. Получить такой продукт в однокамерном аппарате кипящего слоя путем понижения температуры в слое не представляется возможным, так как при понижении температуры "кипение" слоя прекращается и наблюдается оплавление газораспределительной решетки с образованием "козлов".

Задачей предлагаемого изобретения является получение обезвоженного гранулированного продукта с содержанием кристаллогидратной воды до 20% для удовлетворения специальных требований потребителей.

Поставленная задача достигается тем, что в отличие от известного способа, включающего обезвоживание растворов хлористого кальция в аппарате кипящего слоя путем распыления раствора в слое через форсунки с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла, отделение целевой фракции продукта и обработку мелкодисперсных классов продукта исходным раствором с их возвратом в аппарат, по предлагаемому способу целевые фракции продукта подвергают обработке при температуре 30-46°С раствором хлористого кальция, взятым в количестве, обеспечивающем получение продукта с заданным содержанием кристаллогидратной воды в присутствии ретура.

Для обработки целевой фракции продукта берут предпочтительно часть раствора хлористого кальция, подаваемого на обезвоживание, а в качестве ретура используют целевой продукт в количестве предпочтительно 50-150%.

Сущность способа состоит в следующем. В отличие от известного способа целевые фракции продукта с содержанием кристаллогидратной воды ниже требований потребителей подвергают обработке при температуре 30-46°С раствором хлористого кальция, взятым в количестве, обеспечивающем получение продукта с заданным содержанием кристаллогидратной воды в присутствии ретура.

Проведенные нами исследования показали, что получить прямым обезвоживанием водных растворов хлористого кальция в аппарате кипящего слоя по известному способу целевой продукт с заданным содержанием кристаллогидратной воды, например 17-20% в соответствии с ГОСТ 450-77, не представляется возможным, так как при температуре, например, 165-170°С получается смесь безводного и одноводного хлористого кальция с содержанием воды менее 10%, а понижение температуры обезвоживания ведет к образованию малоподвижного "кипящего слоя" в аппарате КС и заплавлению газораспределительной решетки.

Это объясняется тем, что обезвоженный хлористый кальций является исключительно гигроскопичным продуктом и его влагоемкость резко растет с повышением температуры (при 40°С - 1,2; при 80°С - 2,8; при 90°С - 5,0; при 95°С - 8,4 кг/кг). В процессе обезвоживания растворов хлористого кальция в аппарате кипящего слоя при контакте раствора с обезвоженным продуктом на поверхности частиц происходит образование ряда продуктов: смеси CaCl2·4H2O (39,4% Н2О) и CaCl2·6Н2O (49,3% Н2O) с температурой плавления ˜30°С, смеси CaCl2·2H2O (24,5% Н2O) и CaCl2·4H2O с температурой плавления ˜46°С и смеси CaCl2 и CaCl2·H2O (14,2% H2O) с температурой плавления ниже 175°С.

Температура кипения расплава кристаллогидрата с содержанием воды 25% составляет 175°С, поэтому на поверхности частиц в токе газов с низким содержанием воды в кипящем слое идет интенсивное испарение воды из раствора и подвижность слоя при температуре свыше 160°С не нарушается. При этом образуется продукт с содержанием воды 3-10% в зависимости от температуры в слое. При понижении температуры в слое резко возрастает скорость гидратации продукта с образованием на поверхности частиц плава, наблюдается слипание частиц в агломераты и прекращение кипения слоя.

Как показали проведенные нами эксперименты, указанные эффекты могут быть устранены путем смешения обезвоженного продукта с низким содержанием воды, например 3-5%, с водным растворов хлористого кальция, например с исходным раствором, подаваемым на обезвоживание с содержанием 32% CaCl2 при температуре 30-46°С в присутствии ретура. Повышение температуры свыше 46°С ведет к размягчению всей реакционной смеси с последующим ее слипанием при охлаждении в сплошную массу. Понижение температуры менее 30°С приводит к образованию свободной жидкой фазы, которая при длительном хранении такого продукта без интенсивного перемешивания превращается в смесь кристаллогидратов хлористого кальция с образованием несыпучей массы.

Процесс образования кристаллогидратов является экзотермическим, в результате чего наблюдается саморазогрев реакционной массы выше критической температуры (46°С).

Поддержание температуры реакционной массы в интервале 30-46°С достигается путем ее охлаждения в смесителе через стенку подачей воды с температурой 30-35°С в рубашку смесителя.

Другим фактором, способствующим поддержанию температуры в заданном интервале, является подача на смешение ретура целевого продукта в количестве предпочтительно 50-150%, а также исходных реагентов, охлажденных до 17-20°С. Возможно использование воздушного охлаждения реакционной массы, а также комбинация предложенных технических решений.

При температуре реакционной смеси 40-45°С процесс гидратации проходит за 40-45 минут, при этом образуется сыпучий продукт с выровненной поверхностью частиц и с заданным содержанием кристаллогидратной воды.

Для обработки целевой фракции обезвоженного хлористого кальция может быть использован раствор хлористого кальция любой концентрации, однако, экономически представляется целесообразным использовать часть раствора хлористого кальция, подаваемого на обезвоживание в аппарат кипящего слоя. В качестве ретура используют целевой продукт в количестве предпочтительно 50-150%.

Отсутствие ретура в реакционной смеси приводит к увеличению продолжительности процесса и к слипанию частиц в реакционной смеси, а увеличение возвратного потока экономически нецелесообразно.

В таблице приведена зависимость продолжительности обработки целевой фракции частиц, определяемая по прекращению подъема температуры и получению однородной массы в зависимости от объема ретура.

Масса ретура, % от массы обрабатываемого продуктаПродолжительность процесса, минПримечание
0300Продукт несыпучий, слипся
5051Продукт сыпучий с образованием агломератов до 15 мм
10040Продукт сыпучий
15032Продукт сыпучий

Способ осуществляется следующим образом. Растворы хлористого кальция, очищенные от примесей, обезвоживают в аппарате кипящего слоя путем распыления раствора в слое через форсунки с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла. Продукт подвергают классификации с выделением целевой фракции и мелкодисперсных классов продукта, которые обрабатывают исходным раствором и возвращают в аппарат.

Целевую фракцию продукта или ее часть подвергают обработке при температуре 30-46°С в присутствии ретура целевого продукта, предпочтительно в количестве 50-150%, раствором хлористого кальция, взятым в количестве, обеспечивающем получение продукта с заданным содержанием кристаллогидратной воды. В качестве раствора хлористого кальция используют раствор любой концентрации, но предпочтительно для обработки берут часть раствора, подаваемого на обезвоживание. Поддержание температуры реакционной массы в интервале 30-46°С достигается путем ее охлаждения в смесителе через стенку подачей воды с температурой 30-35°С в рубашку или теплообменник смесителя.

Другим способом поддержания температуры является подача на смешение ретура обезвоженного хлористого кальция и исходного раствора с температурой реагентов 17-20°С. Возможно использование воздушного охлаждения реакционной массы, а также комбинация предложенных способов охлаждения.

После завершения процесса гидратации, определяемого по прекращению подъема температуры, образуется сыпучий продукт с выровненной поверхностью.

Примеры осуществления способа

Пример 1.

В результате обезвоживания 32%-ного раствора хлористого кальция в аппарате кипящего слоя путем распыления раствора в слое через форсунки с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла, отделения целевой фракции продукта и обработки мелкодисперсных классов продукта исходным раствором с их возвратом в аппарат кипящего слоя получили целевую фракцию продукта с содержанием 3,2% кристаллогидратной воды следующего гранулометрического состава, мас. доля фракций, %: + 5 мм - 1,0; -5+3 мм - 38,0; -3+2 мм - 55,5; -2+1 мм - 5,4; -1 мм - 0,1. Продукт обработали 32%-ным раствором хлористого кальция в присутствии ретура в смесителе с водяным охлаждением и температурой воды на входе 30°С, на выходе 35°С при температуре 42°С в течение 40 минут. Для получения целевого продукта с заданным содержанием 20% кристаллогидратной воды 100 мас.ч. целевой фракции обезвоженного хлористого кальция обработали 35 мас.ч. 32%-ного раствора CaCl2 в присутствии 100 мас.ч. ретура целевого продукта. В результате обработки получили сыпучий продукт с массовой долей кристаллогидратной воды 20% и имеющий следующий гранулометрический состав, мас.доля фракций, %: + 5 мм - 10,0; -5+3 мм - 57,0; -3+2 мм - 32,0; -2+1 мм - 0,9; -1 мм - 0,1.

Пример 2.

В соответствии с примером 1 получили целевую фракцию продукта с содержанием воды 7%, которую обработали в смесителе 1%-ным раствором хлористого кальция при температуре 45°С в присутствии 100% ретура. Температура исходных реагентов составила 18°С. Расход раствора определяли из расчета получения 85%-ного CaCl2, т.е. на 100 мас.ч. 93%-ного CaCl2 брали 9,5 мас.ч. 1%-ного раствора CaCl2 и 100 мас.ч. 85%-ного CaCl2 в качестве ретура. Получили сыпучий продукт с массовой долей воды 15%.

Пример 3.

В соответствии с примером 1 получили целевую фракцию продукта с содержанием воды 5%, которую обработали 34%-ным раствором хлористого кальция при температуре 35°С в присутствии 200 мас.ч. ретура при расходе раствора из расчета получения 75%-ного CaCl2, т.е. на 100 мас.ч. 95%-ного CaCl2 брали 48,8 мас.ч. 34%-ного раствора CaCl2 и 200 мас.ч. 75%-ного CaCl2. Получили сыпучий продукт с массовой долей воды 25%.

1. Способ получения хлористого кальция, включающий обезвоживание растворов хлористого кальция в аппарате кипящего слоя путем распыления раствора в слое через форсунки с регулированием гранулометрического состава обезвоженного продукта степенью распыла, отделение целевой фракции продукта и обработку мелкодисперсных классов продукта исходным раствором с их возвратом в аппарат, отличающийся тем, что целевую фракцию продукта подвергают обработке при температуре 30-46°С раствором хлористого кальция, взятым в количестве, обеспечивающем получение продукта с заданным содержанием кристаллогидратной воды в присутствии ретура.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обработки берут предпочтительно часть раствора хлористого кальция, направляемого на обезвоживание, а в качестве ретура используют целевой продукт в количестве предпочтительно 50-150%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к неорганической химии, в частности к получению гранулированного хлорида кальция из растворов в псевдоожиженном слое. .
Изобретение относится к области получения товарного раствора хлорида кальция преимущественно из отходов первичной переработки бишофита, в частности из образующихся при переработке разбавленных растворов CaCl2.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности хлорной металлургии, и может быть использовано при переработке растворов хлорида кальция, образующихся на газоочистных сооружениях.

Изобретение относится к области ядерной медицины и может быть использовано при производстве радиофармпрепарата на основе радионуклида стронций-89. .

Изобретение относится к производству минеральных солей, в частности хлористого кальция, и может быть использовано на действующих химических производствах, в частности, перерабатывающих фосфатные руды азотно-кислотным методом.

Изобретение относится к химической технологии получения хлорида кальция в гранулированном виде. .

Изобретение относится к способу очистки раствора хлористого кальция. .

Изобретение относится к способам получения хлорида кальция в процессе утилизации и обезвреживания хлорсодержащих газовых сбросов производства магния и позволяет создать возможность получения хлорида кальция с пониженным содержанием хлорида магния и хлората кальция.

Изобретение относится к способу переработки гидроминерального сырья с получением гранулированного хлорида кальция, хлорида (карбоната, гидроксида) лития, брома и оксида магния

Изобретение относится к химической технологии получения хлорида кальция в гранулированном виде
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности хлорной металлургии, и может быть использовано при переработке растворов хлорида кальция, образующихся на газоочистных сооружениях при утилизации отходящих газов титано-магниевого производства

Изобретение относится к области производства хлористого кальция, который находит широкое применение в химической, нефтехимической и химико-фармацевтической отраслях промышлености, в частности в производстве хладагентов, осушки газов и жидкостей, при получении хлорида бария и коагуляции латекса

Изобретение относится к получению гранулированного хлористого кальция, который может быть использован в коммунальном и дорожном хозяйстве

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при комплексной очистке водных растворов хлоридов металлов, таких как хлориды лития, натрия, калия, магния, кальция от примесей железа и сульфат-ионов

Изобретение относится к получению гранулированного хлористого кальция, который может быть использован в нефтедобывающей промышленности, коммунальном и дорожном хозяйстве

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ совместного получения хлористого кальция и углекислого газа включает взаимодействие кальцийсодержащего сырья, включающего карбонат кальция, с 20-36% соляной кислотой, подаваемой дозировано. Образовавшийся раствор хлористого кальция CaCl2 пропускают через карбонат кальция CaCO3 и/или известняковую муку, а образовавшийся углекислый газ - через СаСО3 или известняковую муку и CaCl2. Кальцийсодержащее сырье подвергают взаимодействию с 20-36% соляной кислотой сначала при температуре 20-40°C с последующим повышением температуры до 55-70°C. При этом мольное соотношение СаСО3 : HCl составляет 1 : (1,8-2,2). Мольное соотношение СаСО3 или известняковой муки и CaCl2 составляет 1 : (1-3). Изобретение позволяет увеличить производительность процесса, сократить выделение вредных веществ в атмосферу и сточные воды. 10 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 10 пр.
Изобретение относится к химической промышленности. Способ включает разложение плава сульфида бария солянокислым раствором хлористого бария, получаемым смешением насыщенного маточного раствора после отделения кристаллов хлорида бария с 40% соляной кислотой в соотношении, обеспечивающем долю соляной кислоты в смеси 10-11%, долю хлористого бария 20-21%. Раствор отделяют от нерастворимого шлама и выделяют двухводный хлористый барий охлаждением нейтрального раствора. Изобретение позволяет упростить процесс за счет исключения стадии выпарки раствора.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности при обезвреживании гипохлоритных пульп, образующихся в процессе очистки отходящих хлорсодержащих газов от хлора известковым молоком. Способ обезвреживания пульпы гипохлорита кальция включает термическое разложение гипохлорита кальция при перемешивании острым паром в присутствии нихромового катализатора, обработанного в баке травления раствором соляной кислоты. В отработанном растворе соляной кислоты, образующемся при обработке нихромового катализатора после его использования в процессе термического разложения гипохлорита кальция, определяют содержание активного хлора. При перемешивании отработанного раствора соляной кислоты постепенно добавляют раствор тиосульфата натрия. Количество раствора тиосульфата натрия в отработанном растворе соляной кислоты поддерживают в 5-15-кратном избытке от стехиометрически необходимого. Обезвреженный раствор сливают в сточные воды канализации. Изобретение позволяет снизить содержание токсичных веществ и активного хлора в сточных водах. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к технике получения хлористого кальция из водных растворов методом обезвоживания

Наверх