Способ получения хлористого калия


 


Владельцы патента RU 2619713:

Акционерное общество "ВНИИ Галургии" (АО "ВНИИ Галургии") (RU)

Изобретение может быть использовано в производстве минеральных солей. Для получения хлористого калия горячий насыщенный по хлористому калию и хлористому натрию раствор охлаждают на вакуум-кристаллизационной установке (ВКУ). Проводят рекуперацию тепла растворного пара первой части ВКУ охлажденным раствором, полученным после выделения целевого продукта. Конденсацию растворного пара второй части ВКУ осуществляют в конденсаторах смешения. При этом в каждый конденсатор смешения подают рассол со шламохранилищ галургических и флотационных калийных фабрик. Расходом рассола управляют в зависимости от перепада температур между корпусами ВКУ. Сливы конденсаторов, представляющие собой смесь рассола с конденсатом растворного пара, направляют обратно на шламохранилища. Изобретение позволяет упростить процесс, увеличить выход целевого продукта - кристаллизата хлористого калия без использования дорогостоящих закрытых холодильных установок. 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к технологии получения хлористого калия методом растворения - кристаллизации.

Известны способы получения хлористого калия из сильвинитовых руд, включающие их растворение, кристаллизацию целевого продукта из горячего осветленного раствора, насыщенного хлористым калием и хлористым натрием, на установках вакуум-кристаллизации (ВКУ), рекуперацию тепла растворного пара первой части ВКУ охлажденным сильвинитовым раствором, полученным после выделения из него кристаллизата - целевого продукта, образующегося при вакуум-охлаждении насыщенного раствора. Конденсация растворного пара второй части ВКУ осуществляется в конденсаторах смешения водой из системы оборотного водоснабжения с возвратом слива конденсаторов в открытую систему оборотного водоснабжения - на градирни - см., например, М.Е. Позин. Технология минеральных солей. Изд. «Химия», 1978, с. 38-43. Недостатком известных способов является снижение выхода кристаллизата хлористого калия с 1 м3 осветленного насыщенного раствора в летний период работы в связи с повышением температуры воды в системе оборотного водоснабжения, что влечет за собой увеличение объема циркулирующих растворов в цикле растворение - кристаллизация, следовательно, возрастание энергозатрат.

С целью устранения существующих проблем в системе конденсации растворного пара второй части ВКУ предлагается использовать так называемый «искусственный холод» - патент РФ №2465203 «Способ получения хлористого калия» от 13.01.2011. Способ отличается тем, что тепло растворного пара второй части ВКУ отводят через теплообменники теплоносителем, охлажденным с применением закрытой холодильной установки, распределение теплоносителя по теплообменникам осуществляется в зависимости от перепада температур между корпусами ВКУ, а сливы теплоносителя из теплообменников возвращают на холодильную установку. Сливы теплоносителя из теплообменников объединяют и дополнительно охлаждают смешением при наличии ограничений по его температуре с частью исходного охлажденного теплоносителя до температуры, определяемой требованиями холодильных установок к возвращаемому на установку теплоносителю.

Недостатки данного способа заключаются в необходимости использования дорогостоящих и сложных в эксплуатации холодильных установок (холодильных машин, аммиачных или фреоновых, либо климатических установок с воздушным охлаждением в зимнее время) для охлаждения воды, либо других теплоносителей (например, растворов гликолей), направляемых на конденсацию растворного пара второй части ВКУ.

На действующих калийных предприятиях конденсация растворного пара второй части вакуум-кристаллизационных установок осуществляется в конденсаторах смешения. В соответствии с патентом РФ №2465203 «Способ получения хлористого калия» для конденсации растворного пара второй части ВКУ используются теплообменники - кожухотрубчатые или пластинчатые. Таким образом, ввод в работу холодильных установок должен сопровождаться заменой установленного оборудования для конденсации пара на действующих предприятиях.

Работа закрытых холодильных установок связана с использованием веществ, небезопасных для здоровья человека, таких как аммиак, фреоны, растворы гликолей.

Известен способ получения хлористого калия - прототип - см. Горный журнал, №8, 2007, ISS №0017-2278, www.rudmed.ru, Технология производства галургического хлористого калия в России и Беларуси, с. 25-30, включающий охлаждение горячего, насыщенного по хлористому калию и хлористому натрию раствора на установках вакуум-кристаллизации с температуры (90-97)°С до (25-40)°С, рекуперацию тепла растворного пара первой части ВКУ охлажденным раствором, полученным при выделении целевого продукта - кристаллизата хлористого калия, отвод тепла растворного пара второй части ВКУ на конденсаторы смешения путем подачи в них воды из системы оборотного водоснабжения с возвратом слива конденсаторов на градирни для охлаждения.

Недостатки данного способа обусловлены тем, что температура воды в системе оборотного водоснабжения в летний период составляет (25-26)°С и выше; с целью снижения ее температуры осуществляется сброс части отработанной воды в открытые водоемы и пополнение системы оборотного водоснабжения холодной речной водой, в связи с чем возникают проблемы экологического характера, поскольку вода в системе оборотного водоснабжения имеет повышенную засоленность. Засоленность оборотной воды - повышенное содержание хлоридов калия, натрия и магния, достигающее 1,5 г/дм3 - обусловлена брызгоуносом в корпусах ВКУ. При охлаждении на градирнях также имеет место интенсивный брызгоунос засоленной оборотной воды, особенно при сильном ветре, сопровождающийся загрязнением атмосферного воздуха солями: хлоридами калия, натрия и магния.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение выхода целевого продукта - кристаллизата хлористого калия с одновременным улучшением гранулометрического состава получаемого продукта.

Технический результат достигается тем, что в способе получения хлористого калия, включающем охлаждение горячего насыщенного по хлористому калию и хлористому натрию раствора на установке вакуум-кристаллизации (ВКУ), рекуперацию тепла растворного пара первой части ВКУ охлажденным раствором, полученным после выделения целевого продукта, конденсацию растворного пара второй части вакуум-кристаллизационной установки в конденсаторах смешения, в соответствии с предлагаемым изобретением, растворный пар второй части ВКУ конденсируют путем подачи в каждый конденсатор смешения рассола со шламохранилищ галургических и флотационных калийных фабрик с управлением расходом рассола в зависимости от перепада температур между корпусами вакуум-кристаллизационной установки.

Сущность способа как технического решения заключается в следующем.

По предлагаемому способу растворный пар второй части ВКУ конденсируют подачей рассолов со шламохранилищ галургических и флотационных калийных фабрик индивидуально в каждый конденсатор смешения второй части ВКУ с управлением расходом рассола в зависимости от перепада температур между корпусами ВКУ, что позволяет достигнуть равномерного охлаждения раствора во второй части вакуум-кристаллизационной установки, и за счет этого получать кристаллизат хлористого калия с однородным гранулометрическим составом, улучшая, таким образом, потребительские свойства продукта.

Температура рассолов в шламохранилищах всегда ниже, чем воды в системе оборотного водоснабжения, а также речной воды. В летнее время года температура рассолов не превышает 20°С, в холодное время года составляет не более чем (3-5)°С. При использовании для конденсации растворного пара второй части ВКУ рассолов эффективность охлаждения насыщенного раствора возрастет по сравнению с достигнутой в настоящее время, следовательно, возрастет выход целевого продукта - кристаллизата хлористого калия.

В таблице 1 приведены данные по выходу кристаллизата хлористого калия с 1 м3 осветленного раствора со степенью насыщения по KCl 97% при температуре 97°С в зависимости от температуры в последнем корпусе ВКУ, которая, в свою очередь, определяется температурой теплоносителя, подаваемого на конденсацию растворного пара.

Охлаждение воды в системе оборотного водоснабжения с использованием градирни возможно в самое холодное время года до (12-15)°С; температура в последнем корпусе ВКУ при этом будет не ниже чем 25°С. При использовании рассола со шламохранилища в холодное время года возможно охлаждения раствора на ВКУ до 15°С и ниже. Выход кристаллизата хлористого калия при этом возрастет со 136,3 до 155,5 кг с 1 м3 осветленного насыщенного раствора, то есть на ~15%.

При этом не требуется использование дорогостоящего и сложного в эксплуатации оборудования специальных холодильных станций, работа которых сопровождается дополнительными энергозатратами на охлаждение теплоносителя до низких температур с использованием таких реагентов, как аммиак, фреоны, растворы гликолей.

По предлагаемому способу при использовании рассола для конденсации растворного пара второй части ВКУ в конденсаторах смешения проблема брызгоуноса из корпусов ВКУ перестает иметь значение, поскольку рассол представляет собой раствор тех же самых солей - хлоридов калия, натрия и магния.

По предлагаемому способу сливы конденсаторов, представляющих собой смесь рассола с конденсатом растворного пара, направляют обратно на шламохранилища. Охлаждение отработанного рассола и испарение воды из него при этом происходит в естественных условиях за счет климатических факторов. Площади шламохранилищ на действующих калийных предприятиях достигают десятков гектаров, охлаждение рассолов в них происходит с высокой интенсивностью.

Так, в Пермском крае, в котором работают калийные предприятия на базе руд Верхнекамского месторождения, продолжительность холодного периода – с октября по май; температура рассолов в шламохранилищах не превышает в этот период 5°С, а в период с декабря по март достигает нулевых и отрицательных значений. Предлагаемый способ не требует замены установленного оборудования для конденсации растворного пара второй части ВКУ - конденсаторов смешения, и позволит вовлечь в технологический процесс отходы производства - рассолы из существующих шламохранилищ.

Способ осуществляется следующим образом.

Осветленный насыщенный раствор с температурой (90-97)°С, насыщенный по хлористому калию и хлористому натрию, подают на вакуум-кристаллизационную установку, на которой насыщенный раствор охлаждается до температуры (15-33)°С с получением кристаллизата хлористого калия, который выделяют из образующейся суспензии сгущением и фильтрацией.

Раствор после отделения кристаллизата хлористого калия подают для рекуперации тепла первой части ВКУ в поверхностные теплообменники (конденсаторы), в которых раствор нагревается за счет тепла растворного пара, который при этом конденсируется.

Конденсация растворного пара второй части ВКУ осуществляется в конденсаторах смешения подачей рассола со шламохранилища индивидуально в каждый конденсатор смешения с управлением расходом рассола в зависимости от перепада температур между корпусами ВКУ, что позволяет достигнуть равномерного охлаждения раствора во второй части вакуум-кристаллизационной установки, и за счет этого получать кристаллизат хлористого калия с однородным гранулометрическим составом, улучшая, таким образом, потребительские свойства продукта.

Слив конденсаторов смешения, в которые подается рассол со шламохранилища, направляют обратно на шламохранилища, где происходит испарение из рассола воды и охлаждение рассола за счет климатических факторов.

Пример осуществления способа

1000 м3/ч осветленного раствора, насыщенного по хлористому натрию и со степенью насыщения по хлористому калию 97%, с температурой 97°С подавали на установку вакуум-кристаллизации, состоящую из 14 ступеней, где охлаждали до температуры 18°С за счет испарения воды из жидкой фазы суспензии под вакуумом. Для предотвращения кристаллизации в твердую фазу хлористого натрия в вакуум-кристаллизаторы добавляли воду в количестве, эквивалентном испарению воды под вакуумом.

Образующийся при охлаждении раствора кристаллизат хлористого калия в количестве 149,5 т/ч выделяли из охлажденной суспензии сгущением и фильтрацией с получением целевого продукта.

Раствор, полученный после выделения кристаллизата хлористого калия, с температурой 18°С направляли в поверхностные теплообменники (конденсаторы) первых девяти ступеней ВКУ, в которых раствор нагревался до 65°С за счет рекуперации тепла растворного пара, а затем поступал для дополнительного нагревания для растворения сильвинитовых руд.

В первой части ВКУ суспензия кристаллизата хлористого калия охлаждалась до 51°С и далее поступала во вторую часть ВКУ, где охлаждалась до 18°С.

Растворный пар второй части ВКУ, состоящей из пяти корпусов, поступал в конденсаторы смешения, в каждый из конденсаторов индивидуально подавался рассол со шламохранилища с температурой 5°С.

Управление расходом рассола в каждый конденсатор осуществляли таким образом, чтобы обеспечить перепад температуры между корпусами второй части ВКУ (5-6)°С. Слив конденсаторов смешения (смесь рассола с конденсатом растворного пара) направляли на шламохранидище, где происходило испарение из рассола воды и охлаждение рассола за счет климатических факторов.

Из приведенного описания видно, что благодаря предлагаемым техническим решениям достигается повышение выхода кристаллизата хлористого калия с одновременным улучшением гранулометрического состава получаемого продукта и, следовательно, его потребительских свойств, упрощение процесса получения целевого продукта без дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат, а также без негативных последствий экологического характера.

Способ получения хлористого калия, включающий охлаждение горячего насыщенного по хлористому калию и хлористому натрию раствора на вакуум-кристаллизационной установке, рекуперацию тепла растворного пара первой части вакуум-кристаллизационной установки охлажденным раствором, полученным после выделения целевого продукта, конденсацию растворного пара второй части вакуум-кристаллизационной установки в конденсаторах смешения, отличающийся тем, что растворный пар второй части вакуум-кристаллизационной установки конденсируют путем подачи в каждый конденсатор смешения рассола со шламохранилищ галургических и флотационных калийных фабрик с управлением расходом рассола в зависимости от перепада температур между корпусами вакуум-кристаллизационной установки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химии нефти и касается использования неорганических реагентов для нефтедобывающей промышленности, в частности, для кислотной и солевой обработки нефтесодержащего пласта, представленного неоднородными по проницаемости карбонатными или терригенными коллекторами.

Изобретение может быть использовано при получении хлористого калия галургическим методом. Способ управления указанным процессом включает регулировку расхода воды в поступающий на кристаллизацию раствор в зависимости от концентрации в нем хлористого калия и его температуры.

Изобретение относится к химии и нефтедобывающей промышленности, а именно к способам вытеснения остаточной нефти из неоднородных по проницаемости пластов, и может быть использовано для солевой обработки нефтесодержащего пласта, представленного неоднородными по проницаемости карбонатными или терригенными коллекторами.

Изобретение относится к технологии флотационного выделения хлористого натрия из его смесей с хлоридными и/или сульфатными солями калия, магния, кальция, например, для выделения хлористого натрия из солей соляных озер или калийных руд.

Способ получения выварочной поваренной соли путем размыва резервуаров под хранение газа артезианской водой. Размывают резервуар водой расходом 100-250 м3/час, отбирают рассол из резервуара с дальнейшей закачкой в утилизационные скважины, а по достижении концентрации рассола NaCl 300 г/дм3 - 316 г/дм3 направляют на солезавод, где часть неочищенного рассола пойдет в первый аппарат четырехкорпусной вакуум-выпарной установки для содово-каустической очистки для очистки от ионов Са2+ и Mg2+ и очищенный рассол идет в емкость очищенного рассола и насосом подается в первый корпус выпарной установки, а шламовые стоки направляются на установку.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ управления процессом получения хлористого калия путем изменения входного потока воды включает регулировку расхода воды в поступающий на кристаллизацию раствор в зависимости от его расхода, содержания в нем хлористого калия, хлористого магния, кристаллического хлористого натрия и температуры.

Изобретение может быть использовано при получении хлористого калия галургическим методом. Способ управления процессом получения хлористого калия путем изменения входного потока воды включает регулировку расхода воды в поступающий на кристаллизацию раствор в зависимости от его весового расхода, содержания в нем хлористого калия, хлористого магния, кристаллического хлористого натрия и его температуры.
Изобретение относится к области цветной металлургии. Способ получения синтетического карналлита включает очистку и концентрирование хлормагниевых растворов, их смешение с твердым измельченным калиевым электролитом магниевых электролизеров, нагрев с выделением газов и охлаждение смеси при постоянном перемешивании с получением синтетического карналлита, содержащего не более 5 мас.% жидкой фазы, с введением частично обезвоженного карналлита в виде пыли печей обезвоживания карналлита в процессе синтеза.

Изобретение относится к способу получения диарилкарбоната в сочетании с электролизом образующихся содержащих хлорид щелочного металла отработанных водных растворов.

Изобретение относится к способу получения диарилкарбоната и переработке, по меньшей мере, одной части образованного при этом раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, в находящемся ниже по технологической цепочке электролизе хлорида щелочных металлов, включающему следующие стадии: a) получение фосгена взаимодействием хлора с монооксидом углерода, b) взаимодействие фосгена, образованного согласно стадии a), c, по меньшей мере, одним монофенолом в присутствии основания, при необходимости, основного катализатора до диарилкарбоната и раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, c) отделение содержащей образованный на стадии b) диарилкарбонат органической фазы и, по меньшей мере, одноразовая промывка содержащей диарилкарбонат органической фазы, d) отделение раствора, содержащего хлорид щелочных металлов, оставшегося согласно стадии с), от остатков растворителя и, при необходимости, остатков катализатора путем отпаривания раствора с водяным паром и обработкой адсорбентами, e) электрохимическое окисление, по меньшей мере, одной части раствора, содержащего хлорид щелочных металлов со стадии d) с образованием хлора, щелочи и, при необходимости, водорода, где при отделении d) раствора перед обработкой адсорбентами значение рН раствора устанавливают меньше или равно 8 и f) по меньшей мере, одну часть полученного согласно стадии e) хлора возвращают на получение фосгена согласно стадии a) и/или g) по меньшей мере, одну часть полученного согласно стадии e) раствора щелочи возвращают на получение диарилкарбоната согласно стадии b).
Наверх