Решение вопросов охраны окружающей среды и ресурсосбережения в производстве кальцинированной соды

Из технологического цикла производства кальцинированной соды аммиачным способом выводятся: дистиллерная суспензия, которую можно разделить на осветленную жидкость и твердый шлам; твердые шламы после стадии рассолоочистки; газообраз­ные вещества.

Основные направления в создании экологически рациональных технологических процессов:

1) разработка технологических систем и водооборотных циклов с выводом жидких отходов и выбросом вредных газов, допускаемых пределах для данного региона;

2) переработка вторичных материальных ресурсов (BMP) в полезные продукты;

3) снижение потерь тепла в окружающую среду за счет утилизации вторичных энергоресурсов;

4) создание территориально-промышленных комплексов с замкнутой структурой материальных потоков сырья и отходов.

1.3.1 Пути снижения потребления воды

На производство 1 т соды в среднем требуется 38 м³ воды. Потребление свежей воды может быть сокращено при реализации следующих мероприятий:

а) при разделении на фильтре дистиллерной жидкости на шлам и маточный раствор, с целью дальнейшей переработки в полезные продукты, исключить стадию промывки осадка свежей водой, а часть маточного раствора направлять на гашение извести (потребление воды сокращается на 2,0 м³/т соды):

б) сточные воды содового производства подвергать очистке и направлять на рассолопромысел для выщелачивания соли. В этом случае потребление воды сок­ращается примерно па 9,0 м³/т соды;

в) стоки, образующиеся при сгущении суспензии известкового молока подвергать очистке от взвешенных веществ, оксида и диоксида угле­рода и направлять на повторное использование; в этом случае потребление воды сокращается примерно на 8,5 м³/т соды;

г) условно чистый конденсат, получаемый при упаривании дистиллерной жидкости использовать в водооборот­ной системе хлорида кальция для образования острого пара. Экономия воды - около 6 м³/т соды;

д) применять воздушное охлаждение вместо водяного.

После внедрения предлагаемых решений можно ожидать снижения потребления свежей воды при­мерно до 10 м³ на 1 т соды. Перспективным представляется использование для подпитки оборотной системы водоснабжения поверхностных сточных вод, объем которых зависит от расположения предприятия, климатических условий и занимаемой площади; в среднем этот объем со­ставляет 0,3—0,6 м³/т соды.

1.3.2 Переработка дистиллерной жидкости в хлорид кальция

Дистиллерная жидкость представляет собой водный раствор минеральных солей, основными компонентами которого являются хлорид кальция (10—14 % масс.) и хлорид натрия (5—7% масс.). Для захоронения эту жидкость перекачивают в шламонакопители (так называемые «белые моря»).

На 1 т карбоната натрия в отвал выбрасывают 1 т хлорида кальция и 0,5 т хлорида натрия и 200-280 кг твердых нерастворимых примесей.

С целью переработки дистиллерной жидкости в товарные CaCl₂ и NaCl ее осветляют и очищают от сульфат ионов, после чего подвергают выпариванию. В результате этого в осадок вначале выпадает хлорид натрия, его отделяют, промывают и отжимают на центрифугах. Оставшийся раствор 32-38% хлорида кальция в цистернах направляют потребителю. Если необходим твердый продукт, то раствор упаривают до конца, при этом из него дополнительно выпадают кристаллы хлорида натрия, которые выделяют. Получаемый в результате упаривания плав охлаждают и чешуируют. Продукт представляет дигидрат хлорида кальция, в котором содержится 76 -80 % масс. хлорида кальция.

Применение получаемого хлорида кальция в народном хозяйстве основано на его высокой гигроскопичности, т. е. способ­ности поглощать из воздуха значительные количества влаги и легко растворяться в воде; пониженной по сравнению с водой температуре замерзания и повышенной температуре кипения концентрированных растворов.

Основными потребителями хлорида кальция являются хими­ческая промышленность (производство синтетического каучука, флотационные процессы и др.), холодильная техника, строи­тельство (увеличивает скорость схватывания бетона), цветная металлургия (изготовление кальцийсодержащих сплавов бабби­тов), обработка руд для предотвращения смерзания, текстильная промышленность и другие отрасли народного хозяйства. Хлорид кальция может быть использован для обеспыливания и уплотнения грунтовых дорог.

Основным потребителем попутно получаемого хлорида нат­рия является сельское хозяйство (приготовление комбикормов и кормосмесей), более целесообразно NaCl возвращать на получение соды.

1.3.3 Закачка дистиллерной жидкости в нефтяные скважины

Второй вариант утилизации дистиллерной жидкости — ис­пользование ее после специальной подготовки – отстаивания и кондиционирования состава, для закачки в нефтяные скважины. Если производство соды расположено в районе добычи нефти, то этот вариант обладает следующими преимуществами:

1) исключается потребность нефтепромыслов в свежей воде;

2) увеличивается нефтеотдача скважин за счет использо-вания жидкости с большей плотностью;

3) отпадает необходимость затраты большого количества тепла для испарения воды в производстве хлорида кальция при выде­лении солей, содержащихся в дистиллерной жидкости;

4) возможность использования для подготовки жидкости перед закачкой нако­пители — «белые моря», — традиционно располагающиеся воз­ле каждого завода, производящего соду аммиачным способом.

1.4.4 Снижение отходов содового производства путем модернизации технологического процесса

Аммиачный способ получения кальцинированной соды можно существенно упростить и превратить практически в безотходный, если отказаться от стадии регенерации маточной (фильтровой) жидкости. Известно, что в этой жидкости на каждую тонну карбоната натрия приходится 1 т хлорида аммония. Большие количества получаемого при этом хлорида аммония нуждаются в крупных потребителях этого продукта; он может быть использован в качестве азотного удобрения под рис и кукурузу.

Выделить хлорид аммония из фильтровой жидкости в твердую фазу можно упариванием или высаливанием с помощью хлорида натрия. Метод упаривания более прост и не связан с расходом твердого хлорида натрия для высаливания.

Метод упаривания фильтровой жидкости с целью получения кроме карбоната натрия хлорида аммония и хлорида натрия называют модернизированным аммиачным методом («Дуаль»). В соответствии с этим методом из фильтровой жидкости вначале отгоняют СО₂ и аммиак (путем разложения NH₄HCO₃), после чего ее подвергают выпариванию. Так как растворимости хлорида аммония и хлорида натрия при различных температурах различны, то указанные соли можно разделить в процессе упаривания. Вначале из раствора кристаллизуется хлорид натрия, который отделяют и либо возвращают в процесс, либо выдают в качестве готовой продукции. В связи с этим в модернизированном аммиачном методе степень использования хлорида натрия составляет почти 100%. Оставшийся раствор подвергают кристаллизации в вакууме, выпавший хлорид аммония отделяют на центрифуге, сушат и прессуют с последующим размолом и рассевом готового продукта. Описанный метод вызывает определенный интерес, однако полностью перейти на эту технологию нельзя, т.к. количество получаемого при этом хлорида аммония значительно превышает спрос.

Аммиачный метод можно также модернизировать, если вместо хлорида натрия в качестве сырья применить сильвинит. Для этого фильтровую жидкость насыщают аммиаком до содержания 65 г/л аммиака и диоксидом углерода до содержания 70 г/л СО₂. Полученной жидкостью обрабатывают сильвинит при температуре –10°С. При этом из маточной жидкости выделяется хлорид аммония и в ней растворяется содержащийся в сильвините хлорид натрия. Хлорид калия сильвинита остается в осадке и вместе с выпавшими кристаллами хлорида аммония образует продукт, называемый потозотом, в котором содержатся приблизительно 30% хлорида калия и 70% хлорида аммония. После отделения потозота оставшийся рассол направляют на дальнейшие операции для получения кальцинированной соды. По этой технологии на 1 т карбоната натрия получают 1,4 т потозота, который может быть использован в качестве минерального удобрения, содержащего одновременно азот и калий.

Поскольку хлорид аммония, как азотное удобрение отличается невысоким качеством, ведутся исследования по регенерации из него аммиака с одновременным получением товарного хлора или соляной кислоты. Для получения газообразного хлора твердый хлорид аммония обжигают с оксидом магния при температуре около 350 °С :

2NH₄Cl+MgO=2NH₃+MgCl₂+H₂O (1.17)

Аммиак возвращают в производство, а хлорид магния окисляют при 650°С для получения газообразного хлора:

MgCl₂+O₂=MgO+Cl₂ (1.18)

Оксид магния возвращают в процесс, а хлор является товарным продуктом.

1.4.5 Очистка газовых выбросов

Серь­езной проблемой является выброс в атмосферу токсичных газов: оксида углерода и диоксида серы, которые образуются в количестве 27 кг СО и 5,6 кг SO₂ на 1 т соды. Для снижения содержания оксида углерода и диоксида серы в газовых выбросах используются аппараты регенеративного типа для дожигания, которое происходит на катализаторе (бокситах) при температуре 750—800°С. Отходящие газы являются вторичными энергетиче­скими ресурсами.

Отходящие газы колонн кальцинации орошаются поглотительной жидкостью для улавливания диоксида углерода и аммиака, что исключает их выброс в атмосферу и обеспечивает повторное использование.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Цель работы:определить выход аммиака при его регенерации из фильтровой жидкости.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: